瓊脂發(fā)芽床在水稻種子發(fā)芽試驗(yàn)中的應(yīng)用

余亞瑩 段永紅 陳 靈 王 青

（1 湖南省水稻研究所，長(zhǎng)沙 410125；2 湖南省湘種檢驗(yàn)檢測(cè)有限公司，長(zhǎng)沙 410125）

發(fā)芽率是衡量種子質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一，發(fā)芽率測(cè)定廣泛運(yùn)用于種子質(zhì)量檢驗(yàn)、種子活力研究、種質(zhì)資源保存與監(jiān)測(cè)中，是否能準(zhǔn)確測(cè)定種子發(fā)芽率直接影響種子的貯藏、銷(xiāo)售、使用、報(bào)廢。同時(shí)，發(fā)芽率指標(biāo)對(duì)播種量確定、種子包裝倉(cāng)儲(chǔ)、種子等級(jí)劃分和商品種子價(jià)格制定等都具有重要意義[1]。影響種子發(fā)芽率的主要原因有水分、光照、溫度等外部原因，種子成熟度、種子含水量、種子休眠等內(nèi)部因素及發(fā)芽期間的管理等人為因素[2]。在發(fā)芽率測(cè)定過(guò)程中，幾乎所有種子都需要一個(gè)濕潤(rùn)但未被淹沒(méi)的水分條件，但是隨著種子吸水萌發(fā)，水分的控制是發(fā)芽試驗(yàn)測(cè)定過(guò)程中一個(gè)很難定量的過(guò)程。

瓊脂廣泛應(yīng)用于植物組織培養(yǎng)和細(xì)菌培養(yǎng)，可以為微生物和細(xì)胞提供固態(tài)的介質(zhì)和充足的水分，在水稻愈傷組織培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因育苗中已廣泛運(yùn)用。同時(shí)，有研究者使用瓊脂發(fā)芽床代替紙床用于煙草、牧草、野生林木種子的萌發(fā)試驗(yàn)。李振華等[3]采用瓊脂床代替紙床檢測(cè)煙草種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，3個(gè)品種3 種類(lèi)型種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率與傳統(tǒng)紙床檢驗(yàn)結(jié)果均無(wú)顯著差異（p＜0.05）。張?chǎng)蔚萚4]研究表明，發(fā)芽基質(zhì)對(duì)垂柳種子發(fā)芽率具有顯著的影響，濾紙發(fā)芽床和瓊脂培養(yǎng)基顯著好于人工基質(zhì)。

本研究選用3種常規(guī)水稻品種，按照GB/T 3543.4-1995[5]要求，研究濾紙發(fā)芽床、不同瓊脂濃度發(fā)芽床對(duì)水稻種子萌發(fā)的影響，為使用瓊脂床替代濾紙發(fā)芽床提供理論依據(jù)，并找到最適宜作為發(fā)芽床的瓊脂濃度，為水稻種子萌發(fā)試驗(yàn)提供快速有效的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料本試驗(yàn)選用無(wú)休眠的3 個(gè)常規(guī)品種天龍1 號(hào)、湘早秈45 號(hào)、創(chuàng)宇9 號(hào)，試驗(yàn)用種為2018 年收獲的新鮮飽滿、無(wú)霉變、無(wú)明顯萌發(fā)的種子，初始含水量小于13%。材料均由湖南省農(nóng)作物種質(zhì)資源庫(kù)提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)本試驗(yàn)以GB/T 3543.4-1995《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程-發(fā)芽試驗(yàn)》中水稻種子紙上法（TP）作為對(duì)照，設(shè)置3g/L、6g/L、10g/L、15g/L、20g/L 5 個(gè)不同瓊脂濃度的發(fā)芽床作為試驗(yàn)組，每個(gè)品種試驗(yàn)組和對(duì)照一共6 個(gè)水平，每個(gè)水平設(shè)4 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)50 粒種子。

1.2.2 發(fā)芽床制備使用17cm×12cm×4cm 的一次性透明塑料盒作為瓊脂發(fā)芽床的容器，根據(jù)不同濃度配比稱取相應(yīng)重量的瓊脂粉溶于純凈水中，加熱至瓊脂粉完全溶解，待溶液無(wú)色透明后，每個(gè)一次性盒子中倒入100mL 溶液，靜置5min 待瓊脂完全凝固冷卻后即可。紙床使用兩層濕潤(rùn)的發(fā)芽濾紙平鋪于發(fā)芽盒內(nèi)即可。

1.2.3 試驗(yàn)實(shí)施將每個(gè)重復(fù)50 粒種子均勻撒播在發(fā)芽床上，并以噴霧形式少量噴施水分于種子表面，蓋上盒蓋，放入人工氣候箱，人工氣候箱條件設(shè)定為恒溫30℃，8h 光照，環(huán)境相對(duì)濕度70%。對(duì)照紙床從種子萌動(dòng)開(kāi)始，每天噴施適量水分。

1.2.4 數(shù)據(jù)記錄和計(jì)算根據(jù)GB/T 3543.4-1995《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程-發(fā)芽試驗(yàn)》中正常苗、不正常苗的要求，第4 天和第7 天記錄正常發(fā)芽數(shù)，第7天記錄不正常苗數(shù)和死種子數(shù)，同時(shí)第7 天在每個(gè)重復(fù)中選取10 株正常苗量取根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)，作為種子發(fā)芽幼苗質(zhì)量的評(píng)判依據(jù)。以剔除死種子的數(shù)量作為試驗(yàn)種子總數(shù)，發(fā)芽勢(shì)（%）=第4 天正常發(fā)芽數(shù)/試驗(yàn)種子總數(shù)，發(fā)芽率（%）=7 天總正常發(fā)芽數(shù)/試驗(yàn)種子總數(shù)，不正常苗率（%）=總不正常苗數(shù)/試驗(yàn)種子總數(shù)。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 和Excel 2010 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)不同處理間進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，顯著性分析使用TUKEY 法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同瓊脂濃度發(fā)芽床對(duì)水稻種子發(fā)芽的影響采用不同瓊脂濃度發(fā)芽床和紙床對(duì)3 個(gè)不同水稻品種的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、不正常苗情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。從表1 中可以看出，不同濃度發(fā)芽床對(duì)這3 個(gè)水稻品種發(fā)芽的影響主要是對(duì)發(fā)芽勢(shì)的影響，天龍1 號(hào)和創(chuàng)宇9 號(hào)的發(fā)芽率和不正常苗率無(wú)顯著性差異，湘早秈45 號(hào)中不同瓊脂濃度間發(fā)芽率和不正常苗率無(wú)顯著性差異，但與對(duì)照間存在顯著性差異。

表1 不同瓊脂濃度發(fā)芽床上種子發(fā)芽情況統(tǒng)計(jì)

2.2 不同瓊脂濃度發(fā)芽床對(duì)水稻種子發(fā)芽幼苗質(zhì)量的影響統(tǒng)計(jì)水稻種子發(fā)芽第7 天的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)，并對(duì)3 個(gè)品種6 個(gè)水平的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表2、表3。由表2 中結(jié)果可知，品種間F值為7.7028，處理間F值6.5214，說(shuō)明芽長(zhǎng)在品種間和處理間差異顯著。由表3 中結(jié)果可知，品種間F值為8.7256，處理間F值30.9091，說(shuō)明根長(zhǎng)在品種間和處理間差異顯著。

對(duì)每個(gè)品種和處理的結(jié)果進(jìn)行多重比較（表4），從表中結(jié)果可以看出，天龍1 號(hào)、湘早秈45號(hào)的芽長(zhǎng)在處理間無(wú)顯著性差異，創(chuàng)宇9 號(hào)的芽長(zhǎng)對(duì)照顯著優(yōu)于所有瓊脂發(fā)芽床，但不同瓊脂濃度發(fā)芽床中的芽長(zhǎng)無(wú)顯著差異；根長(zhǎng)在3 個(gè)品種不同瓊脂濃度發(fā)芽床中均有顯著差異，所有處理中，除了湘早秈45 號(hào)在6g/L、創(chuàng)宇9 號(hào)在3g/L 的瓊脂發(fā)芽床上與對(duì)照無(wú)顯著性差異外，其他處理的根長(zhǎng)均顯著優(yōu)于對(duì)照。

表2 不同處理間芽長(zhǎng)方差分析

表3 不同處理間根長(zhǎng)方差分析

2.3 水稻種子在不同瓊脂濃度發(fā)芽床與濾紙發(fā)芽床發(fā)芽效果的比較濾紙發(fā)芽床是GB/T 3543.4-1995《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程-發(fā)芽試驗(yàn)》規(guī)定的TP（紙上法）采用方式，在表1 和表4 中可以看到，水稻種子在濾紙發(fā)芽床與瓊脂發(fā)芽床時(shí)發(fā)芽勢(shì)和根長(zhǎng)有顯著差異，但是發(fā)芽率和不正常苗率在天龍1 號(hào)和創(chuàng)宇9 號(hào)中無(wú)顯著性差異，芽長(zhǎng)在天龍1 號(hào)和湘早秈45 號(hào)中無(wú)顯著性差異。采用瓊脂發(fā)芽床在測(cè)定水稻種子發(fā)芽率時(shí)，與標(biāo)準(zhǔn)方法使用的濾紙床無(wú)明顯差異，可以用瓊脂床的方式替代濾紙床，利用瓊脂床保水性好的特點(diǎn)，減少試驗(yàn)過(guò)程中定期增加濾紙水分的過(guò)程。但是，考慮發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽初期幼苗質(zhì)量時(shí)，瓊脂床和濾紙床存在顯著性差異，故不能用瓊脂床替代濾紙床。

表4 不同瓊脂濃度發(fā)芽床上種子發(fā)芽根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)結(jié)果

不同瓊脂濃度發(fā)芽效果在發(fā)芽率、不正常苗率、芽長(zhǎng)3 個(gè)指標(biāo)上無(wú)顯著差異，但在發(fā)芽勢(shì)和根長(zhǎng)上差異顯著。其中，發(fā)芽勢(shì)在3 個(gè)品種中10g/L 的瓊脂濃度的發(fā)芽勢(shì)均優(yōu)于其他處理或與其他處理無(wú)顯著差異，根長(zhǎng)在瓊脂濃度10g/L、15g/L、20g/L 時(shí)明顯優(yōu)于其他處理，綜上結(jié)果，瓊脂濃度10g/L 時(shí)水稻種子發(fā)芽效果最好，在試驗(yàn)中可采用10g/L 瓊脂濃度的發(fā)芽床得到水稻種子最優(yōu)發(fā)芽效果。

3 討論

研究表明，采用不同瓊脂濃度作為水稻種子的發(fā)芽床測(cè)定水稻種子發(fā)芽率，除湘早秈45 號(hào)因不正常苗率偏高造成瓊脂床和濾紙床有差異外，其余2個(gè)水稻品種的發(fā)芽率無(wú)顯著差異，且湘早秈45 號(hào)發(fā)芽率測(cè)定過(guò)程中不同濃度瓊脂床之間并無(wú)差異，說(shuō)明瓊脂床濃度對(duì)水稻種子發(fā)芽率影響無(wú)顯著差異，選用3～20g/L 的瓊脂發(fā)芽床均能測(cè)定水稻種子發(fā)芽率。但是在試驗(yàn)實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，瓊脂濃度高于10g/L 時(shí)，瓊脂粉不易溶解；瓊脂濃度小于3g/L 時(shí)，瓊脂溶解后不易凝固。綜合以上操作因素，認(rèn)為在使用瓊脂床作為介質(zhì)時(shí)，瓊脂的濃度在3～10g/L 之間比較合適。

從發(fā)芽勢(shì)和幼苗第7 天后的根長(zhǎng)結(jié)果上來(lái)看，水稻種子在濾紙發(fā)芽床和不同濃度瓊脂發(fā)芽床有顯著差異，如需測(cè)定水稻種子的活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)時(shí)則需要考慮不同發(fā)芽床之間的影響。尤其是瓊脂床作為介質(zhì)發(fā)芽時(shí)，幼苗根長(zhǎng)顯著優(yōu)于濾紙發(fā)芽床，其中在瓊脂濃度10～20g/L 時(shí)水稻幼苗根系表現(xiàn)最好，綜合瓊脂床制備過(guò)程的難易程度，在幼苗培養(yǎng)時(shí)可以考慮使用10～15g/L 瓊脂床作為發(fā)芽介質(zhì)。

傳統(tǒng)發(fā)芽試驗(yàn)一般采用紙床、砂床或者土壤作為發(fā)芽介質(zhì)，已有研究者使用紗布、海綿、草炭、瓊脂等其他介質(zhì)作為林木類(lèi)種子和花果等小粒種子的發(fā)芽床[6-7]，如草炭、瓊脂培養(yǎng)基作為垂柳種子發(fā)芽介質(zhì)，紗布作為火龍果種子發(fā)芽床。從前人的研究來(lái)看，瓊脂發(fā)芽床在試驗(yàn)中綜合表現(xiàn)與傳統(tǒng)濾紙發(fā)芽床相比無(wú)不良效果，操作簡(jiǎn)單，保水性好，在試驗(yàn)過(guò)程中不需要額外添加水分，大大減少了人力成本和外界干擾，是一種可以廣泛應(yīng)用于種子發(fā)芽試驗(yàn)的非標(biāo)準(zhǔn)方法。