38份貴州紫蘇資源種子的萌發(fā)特性

向依， 楊航， 李慧琳， 奉斌， 袁婷婷， 于二汝

(貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 油料研究所， 貴州 貴陽 550006)

0 引言

【研究意義】紫蘇(PerillafruescensL. Britt.)是唇形科紫蘇屬一年生草本植物，是藥用蔬菜、葉用蔬菜、油用蔬菜的多用途小宗作物[1]。紫蘇起源中心為東亞，在中國具有2 000多年的栽培歷史，貴州少數(shù)民族地區(qū)有較長的種植和食用歷史，當(dāng)?shù)胤Q為蘇麻、引子，主要分布于貴州西南部山區(qū)(>50%)[2]。貴州省地處低緯度山區(qū)，地勢西高東低，海拔147. 8～2 900. 6 m，垂直氣候差異較大，立體氣候明顯；貴州具有獨特的喀斯特地貌，多變的氣候環(huán)境以及人文因素，因此蘊含豐富的紫蘇生態(tài)變異類型和野生種質(zhì)資源[3]。紫蘇籽油α-亞麻酸含量高達50%～70%[4]，具有“陸地深海魚油”的美譽，α-亞麻酸是人體必需脂肪酸，在預(yù)防老年癡呆癥、抗癌、治療心腦血管疾病等方面均有顯著藥理作用[5]。因此，紫蘇因富含α-亞麻酸而備受學(xué)者關(guān)注?！厩叭搜芯窟M展】紫蘇種子萌發(fā)相關(guān)研究主要集中在不同pH、激素和鹽分處理等對紫蘇種子萌發(fā)的影響[6-7]；劉淑霞等[8]對22份國內(nèi)外引進的紫蘇品種進行萌發(fā)特性分析，綜合評價引進品種?！狙芯壳腥朦c】紫蘇種子易老化，生產(chǎn)實踐和試驗研究均表明紫蘇種子若保存不當(dāng)，約180 d會失去生產(chǎn)價值，甚至10個月后發(fā)芽率降為零[9]。貴州當(dāng)?shù)刈咸K資源在種植保存過程中發(fā)芽率低，需反復(fù)補種等問題?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為此，試驗以38份貴州紫蘇資源為材料，測量種子發(fā)芽率、鮮重、根長、苗長等8個與萌發(fā)相關(guān)的重要指標(biāo)，探索其萌發(fā)的內(nèi)在聯(lián)系，并綜合評價種子的萌發(fā)特性，為種質(zhì)資源的利用及優(yōu)良品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

38份試驗材料均由貴州省油料研究所在貴州各地收集的油用紫蘇資源(表1)，田間性狀較為整齊一致，主要是各地生產(chǎn)的自留種或農(nóng)家品種。在貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院內(nèi)種植，試驗種子于2019年4—11月種植收獲，種子干燥后密封保存于-20℃冷庫中。

表 1 38份貴州紫蘇種質(zhì)資源的來源及編號

1.2 指標(biāo)測定方法

1.2.1 發(fā)芽率 發(fā)芽試驗于2020年4月完成。選取飽滿、顏色、大小一致的紫蘇種子，放置于鋪有3層濾紙的10 cm培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿50粒，加適量純水(濕潤濾紙培養(yǎng)皿內(nèi)無明顯流動的水)，每個品種設(shè)3次重復(fù)，放置于恒溫箱中，23℃條件下暗培養(yǎng)。初次計數(shù)為第3天，末次計數(shù)為第7天，至少連續(xù)2天發(fā)芽數(shù)目不變時統(tǒng)計出苗數(shù)，計算種子發(fā)芽率。發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)：胚根或胚芽長度≥種子長度；發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%。

1.2.2 根長、苗長以及鮮重 在培養(yǎng)的第7天，每個培養(yǎng)皿隨機選取10株苗，用直尺測量每株的根長、苗長，以平均值表示。每個培養(yǎng)皿取10株苗，用千分之一天平測量10株苗的鮮重。

1.2.3 千粒重每份紫蘇資源使用微電腦自動數(shù)粒儀隨機計數(shù)1 000粒種子，用千分之一天平稱量，每個品種設(shè)3個重復(fù)，以平均值表示。

1.2.4 粗蛋白含量及含油量 利用 NIRS DS 2500 近紅外光譜分析儀(FOSS，瑞典)，以及構(gòu)建的紫蘇品質(zhì)分析模型，測定每份紫蘇資源籽粒中的含油量以及蛋白質(zhì)含量百分比。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗所得數(shù)據(jù)利用Excel 2016以及DPS進行分析處理。利用隸屬函數(shù)對38份不同品種紫蘇資源進行萌發(fā)特性的綜合評價。計算公式[10]如下：

(1)

(2)

式中，Zi是第i個隸屬函數(shù)值，xi是指第i個指標(biāo)值，ximin是第i個指標(biāo)的最小值，ximax是第i個指標(biāo)的最大值。當(dāng)某一性狀(x)與發(fā)芽率呈正相關(guān)時，用公式(1)計算；當(dāng)某一性狀(x)與發(fā)芽率呈負相關(guān)時，用公式(2)計算。然后將所有性狀的隸屬函數(shù)值進行累加并求平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 38份貴州紫蘇資源的發(fā)芽率

從圖1看出，38份紫蘇資源的發(fā)芽率為18%～97%，各品種間差異較大。發(fā)芽率達90%以上的資源有8份，其中S5發(fā)芽率最高，達97%；發(fā)芽率小于50%的資源有8份，其中S22發(fā)芽率最低，為18%。38份紫蘇資源發(fā)芽率為S5>S35>S12>S27>S6>S1>S10>S4>S2>S3>S33>S14>S7>S25>S19>S30>S26>S29>S11>S20>S15>S22>S16>S32>S38>S37>S8>S21>S34>S24>S9>S28>S13>S36>S31>S17>S18>S23。

圖 1 38份貴州紫蘇資源的發(fā)芽率

2.2 38份貴州紫蘇資源的根長、苗長及其比值

2.2.1 根長 如圖2所示，試驗的第7天，38份供試紫蘇資源的根長為3.63～5.97 cm，其中S10根長最短，S22根長最長。24份(63%)材料根長為4.55～5.55 cm，各資源間的根長呈較大差異。38份資源的根長為S22>S31>S12>S11>S21>S27>S35>S24>S25>S3>S32>S4>S6>S15>S34>S7>S23>S19>S33>S2>S37>S8>S14>S20>S1>S9>S38>S30>S13>S5>S26>S36>S17>S16>S28>S18>S29>S10。

圖 2 38份貴州紫蘇資源的根長

2.2.2 苗長 如圖3所示，試驗第7天，38份資源的苗長為1.29～3.38 cm，其中S13最短，S36最長；30份(79%)材料苗長為1.5～2.5 cm。38份紫蘇資源的苗長為S13>S7>S35>S5>S25>S27>S32>S12>S6>S10>S2>S24>S3>S8>S1>S4>S23>S9>S11>S16>S26>S29>S19>S14>S30>S20>S21>S34>S38>S22>S15>S37>S33>S31>S17>S28>S18>S36。

圖 3 38份貴州紫蘇資源的苗長

2.2.3 根/苗比 如圖4所示，38份紫蘇資源的根/苗比值為1.15～3.96 cm，其中S36的根/苗比值最小，S7的根/苗比值最大，33份(87%)的材料根/苗比值大于2；38份紫蘇資源根/苗比值為S7>S35>S25>S32>S13>S27>S2>S5>S24>S12>S19>S8>S10>S29>S20>S11>S9>S16>S4>S38>S6>S1>S22>S34>S14>S30>S33>S21>S26>S3>S31>S15>S23>S28>S37>S18>S17>S36。

圖 4 38份貴州紫蘇資源的根/苗比

2.3 38份貴州紫蘇資源的鮮重

如圖5所示，試驗第7天，10株幼苗鮮重為0.11～0.24 g，其中S18和S24鮮重值最大，S6最輕；23份(60%)材料的鮮重為0.15～0.20 g。38份紫蘇資源的鮮重為S18=S22>S34>S36>S21>S30>S19>S28>S33>S38>S31>S14>S4>S15>S25>S32>S2>S17>S24>S27>S20>S37>S1>S16>S26>S9>S29>S3>S11>S8>S23>S5>S7>S10>S35>S12>S13>S6。

圖 5 38份貴州紫蘇資源的鮮重

2.4 38份貴州紫蘇資源的千粒重

如圖6所示，38份資源的千粒重為1.48～4.25 g，其中S36千粒重最重，S8的千粒重最輕；28份(73%)材料千粒重為2.0～3.5 g。38份紫蘇資源千粒重為S36>S7>S20>S34>S12>S19>S27>S9>S22>S10>S14>S29>S21>S6>S35>S32>S11>S4>S5>S2>S1>S38>S3>S17>S28>S24>S13>S16>S26>S31>S18>S15>S23>S30>S25>S33>S37>S8。

圖 6 38份貴州紫蘇資源的千粒重

2.5 38份貴州紫蘇資源的粗蛋白含量以及含油量

如圖7所示，38份紫蘇的蛋白質(zhì)含量差異較小，為24.21%～32.66%，其中S25最低，S33最高。38份紫蘇資源粗蛋白含量為S33>S17>S20>S37>S36>S22>S30>S21>S14>S32>S29>S11>S8>S38>S5>S27>S26>S4>S19>S13>S31>S16>S7>S15>S34>S28>S9>S35>S23>S1>S3>S6>S2>S24>S12>S18>S10>S25。

圖 7 38份貴州紫蘇資源的粗蛋白含量

如圖8所示，38份紫蘇資源間的含油量差異較大，為9.54%～44.36%，其中S24含量最少，S14含量最大。38份紫蘇資源含油量為S14>S38>S10>S29>S6>S5>S12>S4>S27>S2>S11>S35>S37>S13>S9>S15>S30>S3>S1>S16>S26>S20>S21>S22>S17>S33>S8>S28>S19>S7>S31>S36>S32>S34>S18>S23>S25>S24。

圖 8 38份貴州紫蘇資源的含油量

2.6 38份貴州紫蘇資源種子萌發(fā)性狀的相關(guān)性分析

從表2可知，發(fā)芽率與鮮重、苗長呈顯著負相關(guān)，與根/芽、含油量呈極顯著正相關(guān)；千粒重與其他性狀間均為正相關(guān)，且無顯著相關(guān)性；鮮重與苗長呈極顯著正相關(guān)，與根/芽、含油量呈顯著負相關(guān)，與根長呈負相關(guān)，與蛋白含量呈正相關(guān)；根長與苗長呈顯著負相關(guān)，與粗蛋白含量和含油量呈負相關(guān)，與根/芽比呈正相關(guān)；苗長與根/芽比呈極顯著負相關(guān)，與粗蛋白含量呈顯著正相關(guān)；粗蛋白與含油量呈正相關(guān)。

表 2 38份紫蘇發(fā)芽性狀相關(guān)性分析

2.7 綜合評價

由表3可得出，38份資源的發(fā)芽率相關(guān)平均隸屬函數(shù)值為0.294～0.815，具有較大的差異；其中S12隸屬函數(shù)值最大，說明其種子萌發(fā)特性的綜合評價最高；S18的隸屬函數(shù)值最小，其種子萌發(fā)特性的綜合評價較差，其余的資源綜合評價位于中間。38份紫蘇資源的萌發(fā)特性相關(guān)綜合評價為S12>S7>S27>S35>S6>S2>S10>S4>S5>S19>S3>S1>S20>S34>S11>S22>S9>S14>S32>S25>S13>S21>S38>S29>S24>S36>S15>S16>S26>S31>S30>S8>S33>S37>S28>S23>S17>S18。

表 3 不同資源紫蘇種子萌發(fā)性狀綜合評價與排名

3 討論

發(fā)芽率是衡量種子萌發(fā)能力的重要指標(biāo)，可以直接反應(yīng)種子質(zhì)量的優(yōu)劣[11]，38份貴州紫蘇資源的發(fā)芽能力及其發(fā)芽率差異較大，其中，10份發(fā)芽率高于85%；20份發(fā)芽率為50%～85%，8份發(fā)芽率低于50%。表明，在良好的保存條件下，部分資源種子的室內(nèi)發(fā)芽率偏低，在一定程度上反映部分紫蘇資源品種存在退化嚴重、種子活力較差的問題。

種子萌發(fā)是植物生長史的重要階段，直接影響后期的植株形態(tài)建成，試驗測定萌發(fā)相關(guān)的根長、苗長、鮮重等7個性狀，是反映種子萌發(fā)特性的有效指標(biāo)。其中，根長、苗長及其比值是種子萌發(fā)過程中的重要指標(biāo)，直接反映各紫蘇資源間的生長差異、生長速率以及優(yōu)先發(fā)育部位。由相關(guān)性分析可知：發(fā)芽率與根/苗比呈極顯著正相關(guān)，該結(jié)果與劉淑霞等[8，10]研究結(jié)果一致，表明在萌發(fā)初期，幼苗主要依靠胚根吸收水分生長，胚根發(fā)育更強勢的資源，發(fā)芽較高，綜合評估表現(xiàn)更優(yōu)秀。38份紫蘇資源的發(fā)芽率與粗脂肪含量呈極顯著正相關(guān)，而李海燕等[12]研究發(fā)現(xiàn)，觀賞辣椒種子發(fā)芽率與主要脂肪酸成分含量呈顯著負相關(guān)，與試驗結(jié)論相悖，推測可能油分組成對發(fā)芽率的影響存在物種差異性。

4 結(jié)論

由發(fā)芽率相關(guān)隸屬函數(shù)對38份紫蘇資源的評估結(jié)果可知，綜合評價排名前十位的資源為獨山縣S12(灰褐)>丹寨縣S7(淺褐)>平塘縣S27(灰黑)>正安縣S35(灰褐)>赤水縣S6(灰褐)>冊享縣S2(灰白)>獨山縣S10(褐)>冊享縣S4(黑褐)>冊享縣S5(黃褐)>開陽縣S19(灰白)；這部分資源包含不同籽粒顏色和不同來源的種質(zhì)，為后續(xù)雜交育種的材料選擇提供參考依據(jù)。紫蘇作為嚴格的自花授粉作物，目前品種選育主要以常規(guī)育種為主，在田間表現(xiàn)較一致的條件下，以發(fā)芽率為參照的綜合評估為后續(xù)進一步選育高品質(zhì)適合貴州山區(qū)種植的紫蘇品種提供理論依據(jù)。