不同藥劑處理對(duì)菜心種子萌發(fā)的影響

李昆峰，張效寧，張倩倩，張 濤，程亞雄，許小勇

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西省設(shè)施蔬菜提質(zhì)增效協(xié)同創(chuàng)新中心，山西太谷030801）

菜心又名菜薹，屬于十字花科蕓薹屬中2年生草本植物，是我國(guó)南方的特產(chǎn)蔬菜之一。菜心主要食用部分為嫩葉和嫩苔，食用品質(zhì)較好，風(fēng)味清新。其生長(zhǎng)周期短，較耐熱，栽培歷史悠久并能周年栽培，現(xiàn)世界各地均有引種栽培，在我國(guó)北方也有一定量的栽培。菜心生長(zhǎng)周期短，在生產(chǎn)上常常出現(xiàn)發(fā)芽率高但種子的長(zhǎng)勢(shì)、抗性較差而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益降低的現(xiàn)象，因此，種子發(fā)芽的質(zhì)量顯得尤為重要。種子引發(fā)技術(shù)可以先控制種子吸水的速度再讓種子緩慢回干，引發(fā)后的種子出苗率高且齊，苗期抗逆性強(qiáng)[1-3]。通過(guò)種子引發(fā)技術(shù)可以提高菜心種子活力、發(fā)芽率和抗病性，因此，開(kāi)發(fā)應(yīng)用菜心種子引發(fā)技術(shù)在國(guó)內(nèi)菜心種子產(chǎn)業(yè)有良好的前景，對(duì)菜心種子生產(chǎn)具有十分重要的意義[4-6]。

種子引發(fā)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在菠菜、向日葵、桔梗等植物上[7-9]。秦舒浩等[10]利用外源Ca2+對(duì)不同品種茄子進(jìn)行處理，結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)5.0～50.0 mmol/LCa2+處理的茄子種子萌發(fā)效果較好，其中以25.0 mmol/L濃度處理的促進(jìn)效果最明顯。張金汕等[11]對(duì)春小麥進(jìn)行赤霉素葉面噴施處理，結(jié)果表明，16 g/hm2赤霉素的處理效果最好。楊文宏等[12]研究發(fā)現(xiàn)，200 mg/L赤霉素處理的長(zhǎng)苞冷杉種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)最高，較對(duì)照分別提高18.97%、46.15%、41.58%。郝轉(zhuǎn)[13]研究發(fā)現(xiàn)，低濃度水楊酸能緩解鹽對(duì)枸杞種子的脅迫，種子萌發(fā)快，生長(zhǎng)狀態(tài)最佳；而高濃度水楊酸不能緩解鹽對(duì)枸杞種子的脅迫。低濃度水楊酸還能顯著提高干旱脅迫下小冠花種子萌發(fā)，而濃度過(guò)高時(shí)對(duì)干旱沒(méi)有緩解作用[14]。較低濃度過(guò)氧化氫處理能不同程度地改良水稻種子萌發(fā)，且能緩解鎘對(duì)水稻種子的毒害；而高濃度過(guò)氧化氫對(duì)鎘脅迫的緩解作用，隨著濃度增加逐漸減弱，更高時(shí)會(huì)加重鎘脅迫毒性[15]。低濃度過(guò)氧化氫對(duì)鹽脅迫下的黃瓜種子有緩解作用，隨著過(guò)氧化氫濃度的增加，鹽脅迫下黃瓜種子的萌發(fā)促進(jìn)作用減弱，且濃度過(guò)高對(duì)種子有毒害作用[16]。

本試驗(yàn)采用硝酸鈣、赤霉素、水楊酸、過(guò)氧化氫作為引發(fā)劑對(duì)菜心種子進(jìn)行處理，比較了不同濃度的引發(fā)劑對(duì)菜心種子萌發(fā)的影響，以期找到最適合菜心種子萌發(fā)的引發(fā)劑濃度，提高菜心種子的萌發(fā)效率，為提高菜心幼苗生產(chǎn)質(zhì)量提供理論依據(jù)，保證菜心產(chǎn)業(yè)增產(chǎn)增收。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試菜心為河北永紅種子有限公司2017年4月生產(chǎn)的四九菜心。

1.2 試劑

硝酸鈣、赤霉素、水楊酸、3%過(guò)氧化氫溶液等均購(gòu)自山西省太谷縣永利化玻站。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018年8月至2019年5月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。本試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)4個(gè)濃度梯度，分別為：硝酸鈣20、40、60、80 mmol/L，赤霉素50、100、150、200 mg/L，水楊酸0.01、0.05、0.10、0.15 mmol/L，雙氧水0.05%、0.10%、0.20%、0.30%；并用清水作為對(duì)照。每個(gè)處理100粒種子，3次重復(fù)。先將種子進(jìn)行各處理溶液浸泡4 h；同時(shí)將培養(yǎng)皿洗干凈晾干，鋪單層濾紙并用等量清水潤(rùn)濕；然后將種子按一定間隙放置在90 mm培養(yǎng)皿中，放置在28℃的培養(yǎng)箱中24 h黑暗培養(yǎng)，周圍用濕毛巾包裹，以保持濕度。以胚根長(zhǎng)為種子大小的1/2為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，每24 h觀察記錄種子發(fā)芽情況，5 d后計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，7 d后計(jì)算發(fā)芽率。

其中，Gt為第7天種子的發(fā)芽個(gè)數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；第7天的胚根長(zhǎng)度為下胚軸到根尖的長(zhǎng)度。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

對(duì)不同處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)、根長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定統(tǒng)計(jì)。利用Microsoft Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用SPSS24進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 硝酸鈣處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

表1 硝酸鈣處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

從表1可以看出，硝酸鈣處理的種子發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照相比均有所增加，其中，40 mmol/L濃度處理時(shí)，發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最高，是對(duì)照組的1.43倍。在發(fā)芽率方面，40 mmol/L處理顯著高于其他處理，較對(duì)照提高了32.95%。在發(fā)芽指數(shù)方面，硝酸鈣濃度為40 mmol/L時(shí)，菜心種子的發(fā)芽指數(shù)最高，為7.82，較對(duì)照提高了28.62%；40 mmol/L處理菜心種子的發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照、80mmol/L處理間差異顯著，與20、60 mmol/L處理間差異不顯著。隨著硝酸鈣處理濃度增加，種子的活力指數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，其中，硝酸鈣濃度為40 mmol/L時(shí)，菜心種子活力指數(shù)最高，為12.52，較對(duì)照提高了37.58%，40 mmol/L處理與對(duì)照、20 mmol/L處理間無(wú)顯著差異，與60、80 mmol/L處理間差異顯著。由此可知，在硝酸鈣濃度為40 mmol/L時(shí)，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)提升明顯，發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)也有所提高。

2.2 赤霉素處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

由表2可知，赤霉素處理在發(fā)芽勢(shì)上與對(duì)照間存在差異，隨著赤霉素處理濃度的增加發(fā)芽勢(shì)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，其中，100 mg/L處理的發(fā)芽勢(shì)最高，為54.33%，較對(duì)照提高了40.50%。當(dāng)赤霉素濃度超過(guò)150 mg/L時(shí)，種子的發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照組一致，但隨著處理濃度的增大，抑制效果越明顯。100 mg/L赤霉素處理在發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)上均顯著高于其他處理，較對(duì)照分別提高了24.99%、14.87%、36.03%，對(duì)種子刺激效果最明顯，發(fā)芽速度快，整齊度高。而濃度太高反而會(huì)抑制種子的發(fā)芽。

表2 赤霉素處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

2.3 水楊酸處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

從表3可以看出，發(fā)芽勢(shì)上水楊酸處理的種子與對(duì)照間無(wú)顯著差異，但水楊酸濃度為0.05 mmol/L時(shí)，菜心種子的發(fā)芽勢(shì)最高，為48.67%，較對(duì)照提高了21.68%。發(fā)芽率上，0.05 mmol/L處理菜心種子的發(fā)芽率顯著高于其他處理，較對(duì)照提高了16.39%，隨著水楊酸濃度的增加，發(fā)芽率降低且低于對(duì)照；在發(fā)芽指數(shù)方面，各處理間無(wú)顯著差異，但仍然是水楊酸濃度為0.05 mmol/L時(shí)，菜心種子的發(fā)芽指數(shù)最高，為6.84，較對(duì)照提高了9.44%；在活力指數(shù)方面，0.05 mmol/L處理也顯著高于其他處理，較對(duì)照提高了29.31%。因此，水楊酸濃度為0.05 mmol/L時(shí)，菜心種子的萌發(fā)效果最好。

表3 水楊酸處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

2.4 過(guò)氧化氫處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

由表4可知，過(guò)氧化氫處理種子的發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照間存在差異，0.10%處理與0.05%、0.20%處理間差異不顯著，與對(duì)照、0.30%處理間差異顯著。在過(guò)氧化氫為0.10%時(shí)，發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最高，是對(duì)照的1.44倍；在發(fā)芽率方面，各濃度處理的發(fā)芽率均高于對(duì)照，0.05%、0.10%、0.20%、0.30%處理的菜心種子發(fā)芽率較對(duì)照分別提高14.01%、34.13%、13.40%、5.49%；隨著過(guò)氧化氫濃度增加，種子發(fā)芽率呈先上升后降低的趨勢(shì)，其中，過(guò)氧化氫濃度為0.10%時(shí)，菜心種子的發(fā)芽率最高，是對(duì)照組的1.34倍。在發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)方面表現(xiàn)出低濃度增加、高濃度抑制的現(xiàn)象，其中以0.10%過(guò)氧化氫處理效果最高，且與其他處理間差異顯著。表明過(guò)氧化氫在0.10%處理時(shí)，菜心種子的萌發(fā)效果最好。

表4 過(guò)氧化氫處理對(duì)種子萌發(fā)的影響

2.5 4種處理結(jié)果對(duì)比分析

綜合以上硝酸鈣、赤霉素、水楊酸、過(guò)氧化氫等4種處理效果比較發(fā)現(xiàn)，各處理濃度對(duì)菜心種子萌發(fā)均呈現(xiàn)低濃度促進(jìn)而高濃度抑制的現(xiàn)象。選取各試劑最佳濃度的處理結(jié)果比較可知，在種子發(fā)芽勢(shì)上，赤霉素=過(guò)氧化氫＞硝酸鈣＞水楊酸；發(fā)芽率上，硝酸鈣＞過(guò)氧化氫=赤霉素＞水楊酸；發(fā)芽指數(shù)上，硝酸鈣＞過(guò)氧化氫＞赤霉素＞水楊酸；活力指數(shù)上，硝酸鈣＞赤霉素＞過(guò)氧化氫＞水楊酸。綜合比較，40 mmol/L的硝酸鈣處理在促進(jìn)菜心種子快速萌發(fā)、整齊出苗、根系良好生長(zhǎng)方面效果最佳。

3 結(jié)論與討論

種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)反映了種子的發(fā)芽速度和整齊度[17]，而種子的活力指數(shù)反映了種子能否在較廣范圍內(nèi)迅速發(fā)芽和種子生長(zhǎng)的整齊度。近年來(lái)，許多研究表明，硝酸鈣對(duì)種子萌發(fā)會(huì)產(chǎn)生一定的影響，表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)而高濃度抑制效應(yīng)。當(dāng)Ca2+濃度為0.05 mg/L時(shí)，對(duì)黃瓜種子的萌發(fā)最有利，超過(guò)0.05 mg/L黃瓜種子的各項(xiàng)指標(biāo)開(kāi)始下降，在2.0 mg/L時(shí)的抑制作用最大[18]。本試驗(yàn)研究結(jié)果與前人研究基本保持一致，在硝酸鈣處理濃度為40 mmol/L時(shí)，菜心種子在快速萌發(fā)、整齊出苗、根系良好生長(zhǎng)方面表現(xiàn)最佳，超過(guò)40 mmol/L后，種子的發(fā)芽能力有所下降。

赤霉素會(huì)對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生一定的影響。任煜倩等[19]研究表明，赤霉素濃度為50 mg/L的溶液浸泡大蒜鱗莖后的萌芽率普遍高于其他處理。李佳等[20]利用不同濃度赤霉素對(duì)杜仲種子進(jìn)行處理，結(jié)果表明，隨著赤霉素濃度增加，種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，這與前人研究結(jié)果基本一致。本試驗(yàn)研究也發(fā)現(xiàn)，低濃度赤霉素對(duì)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，而高濃度赤霉素在提高種子萌發(fā)作用效果方面有所下降，呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，其中以100 mg/L的赤霉素處理效果最好。

水楊酸會(huì)對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生一定的影響。陳貴華等[21]用外源SA對(duì)陳舊茄果種子進(jìn)行處理，結(jié)果表明，低濃度的SA對(duì)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，40 mg/L的SA效果最為顯著，水楊酸濃度超過(guò)40 mg/L時(shí)，則會(huì)抑制種子的萌發(fā)。本試驗(yàn)也研究表明，低濃度的水楊酸對(duì)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，濃度過(guò)高則對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制。

過(guò)氧化氫會(huì)對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生一定的影響。何士敏等[22]用過(guò)氧化氫對(duì)莖瘤芥種子進(jìn)行處理，結(jié)果表明，0.1%過(guò)氧化氫處理的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)最高，超過(guò)0.1%后，莖瘤芥種子的發(fā)芽指數(shù)降低。本試驗(yàn)研究表明，過(guò)氧化氫對(duì)種子萌發(fā)的影響呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，低濃度的過(guò)氧化氫處理對(duì)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，超過(guò)0.1%時(shí)，菜心種子萌發(fā)的效果下降，濃度過(guò)高還會(huì)對(duì)種子產(chǎn)生毒害作用，抑制種子萌發(fā)。

綜上所述，4種試劑對(duì)菜心種子的處理效果與他人在相關(guān)研究的結(jié)果基本一致，表明菜心種子對(duì)外界物質(zhì)感知更敏感，最適濃度相對(duì)更低。硝酸鈣處理菜心種子的適宜濃度為40 mmol/L；赤霉素處理菜心種子的適宜質(zhì)量濃度為100 mg/L；水楊酸處理菜心種子的適宜濃度為0.05 mmol/L；過(guò)氧化氫處理菜心種子的適宜濃度為0.1%。綜合比較，40 mmol/L硝酸鈣的處理在發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)方面的效果優(yōu)于其他引發(fā)劑處理，是生產(chǎn)上提升幼苗質(zhì)量和抗逆性的又一選擇。