硝酸鈣和硫酸鎂組合對(duì)甜菜種子萌發(fā)的影響

劉朝陽，王榮華，王維成，劉小越，劉 镎，劉曉晗，劉大麗，吳則東，王茂芊

（1黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150080；2新疆石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院甜菜所，新疆石河子 832000）

0 引言

作為中國重要的制糖作物之一的甜菜，提高甜菜的產(chǎn)質(zhì)量以及發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)成為一種迫切的需求[1-2]。近年來，隨著引發(fā)劑已經(jīng)逐步適應(yīng)于各類型經(jīng)濟(jì)作物、糧食、瓜果、蔬菜等作物種子引發(fā)，但是對(duì)于甜菜種子萌發(fā)緩慢，抗逆性較弱[3-4]。種子引發(fā)通過提高種子代謝加快種子的活力，縮短種子的萌發(fā)時(shí)間，使出苗整齊，加強(qiáng)種子的抗逆性和改善營(yíng)養(yǎng)狀況[5-6]。因此通過種子引發(fā)技術(shù)能夠提高甜菜種子活力，提高甜菜種子的發(fā)芽整齊率和抗病性，改善營(yíng)養(yǎng)狀況[7-8]。硝酸鈣作為一種無機(jī)鹽溶液，更多的是作為肥料作用于酸性土壤中，對(duì)植物具有快速補(bǔ)鈣、補(bǔ)氮的特點(diǎn)[9]。作為引發(fā)劑，它可以通過降低細(xì)胞滲透勢(shì)，促使細(xì)胞吸水平穩(wěn)，使鹽分子對(duì)代謝活動(dòng)具有積極的作用[10-11]。邢燕等[12]通過不同濃度的硝酸鈣處理西瓜種子檢測(cè)引發(fā)效果，表明10 mmol/L的硝酸鈣作為引發(fā)劑萌發(fā)效果最明顯。硫酸鎂多用于改良缺鎂的土壤，用于種子萌發(fā)，能夠起到提高植物養(yǎng)分吸收的能力。王芳等[13]利用不同濃度的硫酸鎂浸泡大豆種子，表明鎂離子質(zhì)量濃度為p(Mg2+)=10.00 mg/L時(shí)會(huì)對(duì)大豆產(chǎn)生較為明顯的影響，引發(fā)劑萌發(fā)效果最佳，更有利于大豆抗逆性的提高。以上2種引發(fā)劑已作用于其它作物種子引發(fā)，對(duì)于甜菜種子萌發(fā)具有重要意義。李強(qiáng)[14]通過采用不同濃度的NaCl浸種糯高粱種子，發(fā)現(xiàn)均有不同程度抑制它們的萌發(fā)。張磊等[15]利用氯化鈉、硫酸鎂、氯化鈣3種不同濃度鹽溶液處理雜交酸模種子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同引發(fā)劑對(duì)同種種子引發(fā)效果不同。楊于軍[16]通過采用不同濃度的MgCl浸種黑種草，發(fā)現(xiàn)抑制它們的萌發(fā)。由于目前的研究多數(shù)都以單鹽溶液進(jìn)行萌發(fā)，而且應(yīng)用到甜菜種子萌發(fā)的很少，而利用無機(jī)鹽組合進(jìn)行甜菜種子引發(fā)的研究更是鮮有報(bào)道。因此，本研究利用不同濃度的硝酸鈣與硫酸鎂組合，對(duì)甜菜種子進(jìn)行12個(gè)不同濃度的處理，研究?jī)煞N引發(fā)劑不同濃度組合、同一時(shí)間在常溫24℃下對(duì)甜菜種子萌發(fā)的影響，為選擇合適的甜菜種子引發(fā)劑提供有效的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

試驗(yàn)于2020年7月—12月在黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院甜菜遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料選用甜菜單粒種TD802，由黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院的甜菜優(yōu)良品種選育團(tuán)隊(duì)提供。

1.3 試驗(yàn)方法

引發(fā)劑組合為硝酸鈣與硫酸鎂（見表1），共12個(gè)處理，室溫24℃下，甜菜種子先在硝酸鈣中浸泡16 h，然后在硫酸鎂中浸泡6 h，處理1～3的硝酸鈣濃度為0.1 g/L，硫酸鎂濃度分別為0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；處理4～6的硝酸鈣濃度為0.5 g/L，硫酸鎂濃度分別為0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；處理7～9的硝酸鈣濃度為1 g/L，硫酸鎂濃度分別為0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；處理10～12的硝酸鈣濃度為1.5 g/L，硫酸鎂濃度分別為0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；12個(gè)組合試驗(yàn)的對(duì)照均為干種子。

表1 硝酸鈣與硫酸鎂的12個(gè)引發(fā)劑組合

本研究的引發(fā)處理試驗(yàn)在黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院的甜菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行。主要方法采用蒸餾水和次氯酸鈉將發(fā)芽盒清洗干凈、消毒、晾干，將滅過菌的發(fā)芽紙平坦鋪在晾干的發(fā)芽盒中，每個(gè)紙格放2粒種子，種子均勻擺開后，將33 mL蒸餾水均勻噴進(jìn)盒子里。每個(gè)處理3次重復(fù)，溫度設(shè)置為23℃。每天檢測(cè)發(fā)芽種子數(shù)，調(diào)查發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，測(cè)量胚根及肧軸總長(zhǎng)度，計(jì)算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

通過公式測(cè)定引發(fā)劑處理后的甜菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)[式(1)～(4)]。利用Excel軟件數(shù)據(jù)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 0.1 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理結(jié)果

結(jié)果（表2）顯示，硝酸鈣與硫酸鎂的引發(fā)組合，甜菜種子先在0.1 g/L硝酸鈣中浸泡16 h，然后在濃度分別為0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸鎂中浸泡6 h，發(fā)芽勢(shì)分別為85%、88.33%、86.67%，均高于對(duì)照(82%)，分別高出了3%、6.33%和4.67%。發(fā)芽率分別為90.67%、91%和91.33%，均高于對(duì)照(89.67%)，分別高出了1%、0.33%和1.66%。由發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)結(jié)果可見，3個(gè)不同濃度組合處理的發(fā)芽指數(shù)分別為33.16、35.42和35.02，均高于對(duì)照(26.75)，分別高出 6.41、8.67 和8.27?；盍χ笖?shù)分別為196.67、198.75和206.09，均高于對(duì)照(189.21)，分別高出7.46、9.54和16.88。試驗(yàn)結(jié)果顯示，利用這3個(gè)濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發(fā)組合處理甜菜種子，其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均明顯高于對(duì)照種子，其中處理2的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)最高，處理3發(fā)芽率和活力指數(shù)最高，表明這3個(gè)濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發(fā)組合對(duì)甜菜種子有很好的活力引發(fā)作用。

表2 0.1 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理甜菜種子萌發(fā)調(diào)查表

2.2 0.5 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理結(jié)果

結(jié)果（表3）顯示，硝酸鈣與硫酸鎂的引發(fā)組合，甜菜種子先在0.5 g/L硝酸鈣中浸泡16 h，然后在濃度分別為0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸鎂中浸泡6 h，發(fā)芽勢(shì)分別為90.67%、92.00%、93.00%，均高于對(duì)照(82%)，分別高出了8.67%、10%和11%。發(fā)芽率分別為92.67%、92.33%和93.67%，均高于對(duì)照(89.67%)，分別高出了3%、2.66%和4%。由發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)結(jié)果可見，3個(gè)不同濃度組合處理的發(fā)芽指數(shù)分別為44.27、44.51和47.53，均高于對(duì)照(26.75)，分別高出17.52、17.76和20.78。活力指數(shù)分別為304.87、320.36和356.09，均高于對(duì)照(189.21)，分別高出 115.66、131.15 和 166.88。試驗(yàn)結(jié)果顯示，利用這3個(gè)濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發(fā)組合處理甜菜種子，其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均明顯高于對(duì)照種子，表明這3個(gè)濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發(fā)組合對(duì)甜菜種子有很好的活力引發(fā)作用。其中0.5 g/L硝酸鈣＋0.5 g/L硫酸鎂組合引發(fā)效果較好于其他2個(gè)濃度。

表3 0.5 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理甜菜種子萌發(fā)調(diào)查表

2.3 1 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理結(jié)果

結(jié)果（表4）顯示，硝酸鈣與硫酸鎂的引發(fā)組合，甜菜種子先在1 g/L硝酸鈣中浸泡16 h，然后在濃度分別為0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸鎂中浸泡6 h，發(fā)芽勢(shì)分別為88%、87.67%、84.67%，均高于對(duì)照(82%)，分別高出了6%、5.67%和2.67%。發(fā)芽率分別為91.33%、90%和91%，均高于對(duì)照(89.67%)，高出了1.66%，0.33%和1.33%。由發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)結(jié)果可見，3個(gè)組合處理的發(fā)芽指數(shù)分別為36.33、34.05和35.53，均高于對(duì)照(26.75)，分別高出9.58、7.3和8.78。活力指數(shù)分別為203.67、205.06和211.23，均高于對(duì)照(189.21)，分別高出183.14、15.85和22.02。試驗(yàn)結(jié)果顯示，處理7、8、9的硝酸鈣與硫酸鎂引發(fā)組合對(duì)甜菜種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均有明顯提高，表明這3個(gè)濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發(fā)組合對(duì)甜菜種子有很好的活力引發(fā)作用。其中處理7的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)較高，處理9的活力指數(shù)較高。

表4 1 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理甜菜種子萌發(fā)調(diào)查表

2.4 1.5 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理結(jié)果

結(jié)果（表5）顯示，硝酸鈣與硫酸鎂的引發(fā)組合，甜菜種子先在1.5 g/L硝酸鈣中浸泡16 h，然后在濃度分別為0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸鎂中浸泡6 h，發(fā)芽勢(shì)分別為78%、73.33%、81.67%，均低于對(duì)照(82%)，分別低4%、3.67%和0.33%。發(fā)芽率分別為84.33%、87.67%和90.67%，只有處理12的發(fā)芽率高于對(duì)照(89.67%)，高出了1%。由發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)結(jié)果可見，3個(gè)組合處理的發(fā)芽指數(shù)分別為24.67、23.14和25.78，均低于對(duì)照(26.75)，分別低出2.08、3.61和0.97。活力指數(shù)分別為184.23、185.33和182.87，均低于對(duì)照(189.21)，分別低出4.91、3.88和6.34。試驗(yàn)結(jié)果顯示，處理10～12的硝酸鈣與硫酸鎂引發(fā)組合對(duì)甜菜種子處理后的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)普遍低于對(duì)照，表明這3個(gè)濃度的硝酸鈣與硫酸鎂引發(fā)組合對(duì)甜菜種子不但沒有促進(jìn)作用反而有一點(diǎn)抑制作用。其中處理12的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)略高于其他2個(gè)處理，處理11的活力指數(shù)較高于其他2個(gè)處理。

表5 1.5 g/L硝酸鈣與不同濃度硫酸鎂處理甜菜種子萌發(fā)調(diào)查表

2.5 不同濃度硝酸鈣與硫酸鎂引發(fā)組合處理效果比對(duì)

不同引發(fā)處理后的發(fā)芽勢(shì)比對(duì)結(jié)果可見（圖1），處理1～9的發(fā)芽勢(shì)均高于對(duì)照，處理10～12的發(fā)芽勢(shì)低于對(duì)照，其中處理6的發(fā)芽勢(shì)最高，而處理10的發(fā)芽勢(shì)最低。由發(fā)芽率比對(duì)結(jié)果可見（圖2），處理1～9和處理12的發(fā)芽率均高于對(duì)照，處理10～11的發(fā)芽率低于對(duì)照，其中處理6的發(fā)芽率最高，而處理10的發(fā)芽率最低。由發(fā)芽指數(shù)比對(duì)結(jié)果可見（圖3），處理1～9的發(fā)芽指數(shù)均高于對(duì)照，處理10～12的發(fā)芽指數(shù)低于對(duì)照，其中處理6的發(fā)芽指數(shù)最高，而處理11的發(fā)芽指數(shù)最低。由活力指數(shù)比對(duì)結(jié)果可見（圖4），處理1～9的活力指數(shù)均高于對(duì)照，處理10～12的活力指數(shù)低于對(duì)照，其中處理6的活力指數(shù)最高，而處理12的活力指數(shù)最低。結(jié)果表明，不同濃度硝酸鈣和硫酸鎂的12個(gè)處理對(duì)甜菜種子引發(fā)效果各有不同，處理1～9有促進(jìn)作用，其中引發(fā)組合0.5 g/L硝酸鈣＋0.5 g/L硫酸鎂效果最好，可有效促進(jìn)種子的發(fā)芽勢(shì)，發(fā)芽率，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的提高，而處理10～12有抑制作用。

圖1 不同引發(fā)組合發(fā)芽勢(shì)比對(duì)

圖2 不同引發(fā)組合發(fā)芽率比對(duì)

圖3 不同引發(fā)組合發(fā)芽指數(shù)比對(duì)

圖4 不同引發(fā)組合活力指數(shù)比對(duì)

3 討論

影響種子引發(fā)效果的因素多種多樣，如引發(fā)劑的選擇、溫度時(shí)間、不同濃度的選擇、光照等，不同類型、不同濃度的引發(fā)劑其處理效果也會(huì)導(dǎo)致不同差異。張志朦等[17]在處理不同濃度生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)馬甲子種子萌發(fā)的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)使用0.01 mmol/L的赤霉素處理被層級(jí)的馬甲子種子發(fā)芽率最高。閆艷華[18]利用不同外源激素對(duì)曼陀羅種子浸種，結(jié)果表明NAA濃度為10-8mol/L的處理下發(fā)芽率最高，在IAA濃度為25 mg/L的處理下幼苗長(zhǎng)勢(shì)最好；野生種曼陀羅種子的發(fā)芽率最高以及幼苗長(zhǎng)勢(shì)最好的IAA濃度為25 mg/L。肖爽等[19]不同濃度的聚乙二醇在不同濃度的NaCl脅迫下，表明使用5%的PEG-6000引發(fā)12 h為最佳引發(fā)條件，并且在后續(xù)的NaCl脅迫下同樣表現(xiàn)突出。聶瑩瑩等[20]在赤霉素濃度對(duì)苜蓿種子萌發(fā)的影響中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同品種的苜蓿種子在赤霉素不同的濃度引發(fā)下其達(dá)到最好效果的赤霉素濃度也不相同。趙璞等[21]在處理PEG-6000模擬干旱脅迫對(duì)8個(gè)玉米種質(zhì)種子萌發(fā)中，發(fā)現(xiàn)隨著PEG濃度升高，干旱程度越高，發(fā)芽率越低。本研究通過硝酸鈣和硫酸鎂引發(fā)劑組合引發(fā)甜菜種子TD802，在相同種子、相同溫度、相同時(shí)間下，通過設(shè)置不同濃度的引發(fā)劑組合。篩選出效果較好的可促進(jìn)萌發(fā)的引發(fā)劑組合，發(fā)現(xiàn)9個(gè)處理均對(duì)甜菜種子引發(fā)有促進(jìn)作用，其中處理6（0.5 g/L硝酸鈣＋0.5 g/L硫酸鎂在16+6 h的引發(fā)中）引發(fā)效果最好，為甜菜種子引發(fā)劑的選擇奠定重要的基礎(chǔ)，而處理10～12可能因?yàn)橄跛徕}的處理濃度偏高，導(dǎo)致活力指標(biāo)偏低于對(duì)照，表明引發(fā)劑濃度過高不但不會(huì)起到引發(fā)作用，可能會(huì)抑制種子的萌發(fā)。

種子引發(fā)技術(shù)具有多種形式，由于無機(jī)鹽物美價(jià)廉、效果好，所以液體引發(fā)成為目前常用到的引發(fā)方式。已經(jīng)應(yīng)用在多種作物中，如馬廣民等[22]在水楊酸對(duì)鹽脅迫下西瓜種子萌發(fā)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在150 mmol/L NaCl脅迫下，0.05、0.01 mmol/L SA分別是促進(jìn)鹽脅迫下西瓜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的最佳使用濃度。檀龍顏等[23]利用不同濃度鈣脅迫對(duì)金蕎麥種子的生理指標(biāo)。張澤旭等[24]利用基于磷酸二氫鉀引發(fā)劑組合對(duì)甜菜種子進(jìn)行引發(fā)處理，發(fā)現(xiàn)了適宜甜菜種子引發(fā)的組合和濃度。曹珊珊等[25]水楊酸對(duì)鹽脅迫下玉米雜交種的影響中，結(jié)果表明較低濃度水楊酸可緩解鹽脅迫對(duì)玉米萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的抑制作用。王鵬等[26]研究桔梗種子在鹽脅迫下的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的效應(yīng)，結(jié)果表明1%氯化鈉、1%氯化鈣和750 mg/L赤霉素引發(fā)效果最好。本研究不足之處在于微量元素的種類以及硝酸鈣的濃度設(shè)定偏少，在處理不同濃度的引發(fā)時(shí)，未做時(shí)間上的處理對(duì)比。甜菜引發(fā)研究處于初級(jí)階段，以后可做前人未經(jīng)篩選過的無機(jī)鹽和微量元素的組合引發(fā)劑，再與其他試劑組合引發(fā)甜菜。篩選出更多適用于甜菜種子引發(fā)的無機(jī)鹽，為甜菜種子引發(fā)研究提供依據(jù)。

4 結(jié)論

本研究中不同濃度的硝酸鈣和硫酸鎂組合的12個(gè)處理對(duì)甜菜種子的萌發(fā)影響也各有不同。0.1 g/L硝酸鈣分別與0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸鎂組合對(duì)甜菜種子均有很好的活力引發(fā)作用，其中處理2的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)最高，處理3發(fā)芽率和活力指數(shù)最高。0.5 g/L硝酸鈣分別與0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸鎂組合對(duì)甜菜種子均有明顯的活力引發(fā)作用，其中0.5 g/L硝酸鈣＋0.5 g/L硫酸鎂組合引發(fā)效果較好于其他兩個(gè)濃度。1 g/L硝酸鈣分別與0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸鎂組合對(duì)甜菜種子也有引發(fā)作用。其中處理7的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)較高，處理9的活力指數(shù)較高。1.5 g/L硝酸鈣分別與0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸鎂組合對(duì)甜菜種子沒有促進(jìn)作用，反而有點(diǎn)抑制。通過12個(gè)處理比對(duì)分析可見，處理1～9均對(duì)甜菜種子引發(fā)有促進(jìn)作用，其中引發(fā)組合0.5 g/L硝酸鈣＋0.5 g/L硫酸鎂效果最好，可有效促進(jìn)種子的發(fā)芽勢(shì)，發(fā)芽率，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的提高，處理10～12對(duì)甜菜種子引發(fā)有一定的抑制作用。