番茄果實(shí)不同發(fā)育期種子生活力研究

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院， 昆明 650201)

種子生活力是種子具有長出正常幼苗或具有潛在發(fā)芽的能力，是判斷種子質(zhì)量高低及能否萌發(fā)的重要依據(jù)[1-2]，種子生活力測定也是保證田間出苗率與實(shí)驗(yàn)室內(nèi)出苗率的重要方法[3]。TTC(2,3,5-氯化三苯基四氮唑)染色法是最常用的測定種子生活力方法之一[1]，具有結(jié)果準(zhǔn)確、操作簡單便捷等特點(diǎn)[4]。在糧食作物種子和蔬菜作物種子生活力測定中普遍運(yùn)用[5-8]，但測定番茄果實(shí)不同生長期的種子生活力目前尚未見報(bào)道。

番茄(SolanumlycopersicumL.)是茄科茄屬一年生或多年生草本植物，是最重要的蔬菜作物之一[9-10]，消耗量位居世界第二[11]。番茄種子生活力對生產(chǎn)和育種有著至關(guān)重要的作用。番茄果實(shí)根據(jù)果色及性狀，分為綠熟期(MG，果實(shí)全部綠色)、破色期(Br，果實(shí)開始有綠色轉(zhuǎn)淺黃色，但面積不超10%)、粉紅期(Pk，超過50%的面積轉(zhuǎn)色)、轉(zhuǎn)色期(LR，果色100%轉(zhuǎn)變成紅色)、紅熟期(RR，果色全部轉(zhuǎn)變成紅色，果肉也全部變成紅色)5個(gè)果實(shí)發(fā)育時(shí)期[12-14]。番茄不同發(fā)育期的種子是否具有生活力并成為育種材料具有重要的生產(chǎn)意義。本研究以不同成熟度的普通番茄種子為材料，使用TTC染色法及種子萌發(fā)試驗(yàn)探究番茄果實(shí)不同生長期的種子生活力，為縮短番茄育種周期提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)連續(xù)2年(2017—2018年)在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和蔬菜基地溫室大棚中進(jìn)行。試驗(yàn)材料為普通番茄云抗18號。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1采集番茄不同發(fā)育期種子

番茄花期，進(jìn)行人工授粉并標(biāo)記為0 d，在果實(shí)發(fā)育期分別收集生長42、44、48(MG)、51、55(Br)、57(Pk)、59(LR)、64、66 d(RR)共9個(gè)時(shí)期[13-14]的番茄種子。

1.2.2種子千粒重

分別隨機(jī)選取1 000粒各時(shí)期干燥后的番茄種子稱重，3次重復(fù)，計(jì)算種子千粒重。

1.2.3TTC法染色條件篩選

磷酸緩沖液配制：母液Ⅰ，稱取9.078 g磷酸二氫鉀(KH2PO4)溶解于1 000 mL蒸餾水；母液Ⅱ，稱取9.472 g磷酸氫二鈉(Na2HPO4)溶解于1 000 mL蒸餾水中。母液Ⅰ和母液Ⅱ以2∶3的比例充分混合，調(diào)節(jié)pH值在6.5～7.5之間。TTC溶液配制：四唑粉劑及磷酸緩沖液按質(zhì)量體積比配制。

為得到TTC法測定番茄種子生活力最適試驗(yàn)條件，取完全成熟(RR期)的種子在不同條件下進(jìn)行染色。在室溫(25 ℃，黑暗)條件下浸種4 h，浸種結(jié)束后，沿種胚縱切將種子分成兩半，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)三因素(TTC濃度、染色時(shí)間、染色溫度)三水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案(表1)，每重復(fù)隨機(jī)選取30粒種子。

1.2.4不同時(shí)期番茄種子生活力測定

在最優(yōu)TTC染色條件(30 ℃恒溫1.0%TTC染色24 h)下，測定不同發(fā)育期的番茄種子生活力，試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)，每重復(fù)取30粒種子。

注：MG為綠熟期；Br為破色期；Pk為粉紅期；LR為轉(zhuǎn)色期；RR為紅熟期；白色橫條為5 cm。圖1 番茄果實(shí)不同發(fā)育階段

1.2.5種子發(fā)芽試驗(yàn)

不同發(fā)育期的番茄種子分別在發(fā)芽箱內(nèi)(25 ℃，黑暗)進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，3次重復(fù)，每重復(fù)100粒，計(jì)算種子發(fā)芽率，進(jìn)行多重比較分析。

表1 正交試驗(yàn)因素水平

水平TTC濃度(A)染色時(shí)間(B)染色溫度(C)11.2%(A1)12h(B1)35℃(C1)21.0%(A2)18h(B2)30℃(C2)30.8%(A3)24h(B3)25℃(C3)

2 結(jié)果與分析

2.1 番茄果實(shí)生長發(fā)育觀測

番茄授粉8 d后花期結(jié)束，進(jìn)入果實(shí)生長發(fā)育期。如圖1所示，番茄果實(shí)隨著坐果時(shí)間的延長，果實(shí)的外形、大小、質(zhì)地、果皮顏色及內(nèi)部組織顏色也隨之變化，在MG期前，果實(shí)處于膨大期，此時(shí)期果實(shí)膨大迅速，果色變化不明顯；MG期以后，果實(shí)膨大速度減慢，果皮開始著色，果實(shí)內(nèi)部顏色開始加深；在果實(shí)轉(zhuǎn)色期，果皮顏色的改變要早于其內(nèi)部顏色的變化。而果肉顏色變化開始于胎座附近的組織，并隨時(shí)間延長進(jìn)一步向周圍擴(kuò)散。

番茄果實(shí)生長24 d時(shí)，可觀測到幼嫩的種子形成，但無法采集；當(dāng)果實(shí)生長到42 d時(shí)，采集到番茄種子。

隨著發(fā)育時(shí)間的延長，種子千粒重逐漸增加(圖2)，說明種子大小及內(nèi)含物隨番茄成熟度的增加而積累[15]。程智慧研究表明，成熟番茄種子的千粒重在3.0～3.3 g之間[16]，本研究中番茄種子的千粒重在59 d(LR)時(shí)期達(dá)到3.0 g，并與前期種子的千粒重呈現(xiàn)出顯著性差異。

注：小寫字母代表在5%水平上差異顯著圖2 番茄不同發(fā)育時(shí)期種子千粒重

2.2 番茄果實(shí)不同發(fā)育期種子生活力測定

不同發(fā)育期番茄種子在30 ℃恒溫1.0%TTC染色24 h進(jìn)行測定。如圖3所示，44 d時(shí)期的種子有少數(shù)能被染成紅色，說明番茄種子在該階段開始具有生活力。隨著種子成熟時(shí)間的延長，TTC試劑染色的效果逐漸提高，種子染色數(shù)也逐漸增加。當(dāng)番茄種子在59 d(LR)時(shí)期，種子被TTC試劑染成紅色，說明該時(shí)期番茄種子具有較高的生活力。

2.3 種子發(fā)芽試驗(yàn)

為驗(yàn)證TTC法測定不同時(shí)期番茄種子生活力結(jié)果，對各時(shí)期番茄種子進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。如圖4所示，番茄種子在44 d開始有萌發(fā)能力，但發(fā)芽率低，隨著種子成熟度的增加種子發(fā)芽率也逐步增加，當(dāng)在59 d時(shí)，種子的發(fā)芽率與前期的種子發(fā)芽率差異顯著，與64 d、66 d時(shí)期種子發(fā)芽率差異不顯著，種子發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果與TTC法趨勢一致。

3 討論與結(jié)論

本研究通過TTC法和種子萌發(fā)試驗(yàn)對不同發(fā)育期的番茄種子進(jìn)行生活力測定。結(jié)果顯示，番茄種子在44 d時(shí)開始具有生活力，在59 d(LR)時(shí)生活力已達(dá)較高水平，表明該時(shí)期種子可以用作栽培育種材料。

注：(A)LR為轉(zhuǎn)色期；白色橫條代表5 mm。(B)小寫字母代表在5%水平上差異顯著。圖3 番茄不同發(fā)育期種子TTC染色情況

注：小寫字母代表在5%水平上差異顯著。圖4 番茄不同發(fā)育期種子萌發(fā)率

TTC法測定種子生活力，由于TTC濃度、染色時(shí)間、染色溫度等試驗(yàn)條件的不同對種子活力的判斷有影響[2]，本研究采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)快速篩選出測定番茄種子生活力最優(yōu)試驗(yàn)條件，使TTC法測定結(jié)果準(zhǔn)確，操作快速便捷[6]。本研究TTC法和種子發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果總體趨勢一致，表明TTC法測定種子生活力有較高的準(zhǔn)確性及可行性[17]。研究發(fā)現(xiàn)番茄果實(shí)發(fā)育到LR時(shí)，種子生活力達(dá)到完全成熟的水平，表明該時(shí)期的番茄可以提前采集留種。因此，提前留種可以縮短育種時(shí)間，及減少番茄后期的栽培管理費(fèi)用，并提高土地的利用率。

總之，本研究系統(tǒng)概述普通番茄果實(shí)和種子生長發(fā)育的變化，及各時(shí)期番茄種子生活力情況，為后期對番茄果實(shí)不同發(fā)育期及番茄種子育種的研究奠定一定的理論基礎(chǔ)。