不同處理方法對百香果種子萌發(fā)的影響

顏妙珍，李蘭蘭，馮名開，崔蕓瑜，陳棕林，周岐偉，賴家業(yè)

（1.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.廣西大學(xué)農(nóng)牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院，廣西 南寧 530004）

【 研究意義】 百香果（Passiflora eduliaSims）又稱“西番蓮”“雞蛋果”，屬西番蓮科西番蓮屬多年生常綠藤本，原產(chǎn)南美洲［1］，廣泛種植于熱帶及亞熱帶地區(qū)，我國百香果主要種植在廣東、海南、福建、云南、臺灣等地區(qū)。百香果種子含有豐富的粗纖維，果肉含有豐富的氨基酸、維生素和有機(jī)酸類物質(zhì)，氣味芳香，適合加工成果汁等產(chǎn)品［2］。目前在百香果中發(fā)現(xiàn)有黃酮類成分［3］、三萜類成分［4］、生物堿［5］、多酚類［6］、芳香及有機(jī)酸類［7］等化合物，也有研究證實(shí)百香果含有的黃酮類、三萜類成分具有抗抑郁等精神方面的保護(hù)作用［8］。百香果提取物在神經(jīng)保護(hù)［9］、抗氧化、抗菌［10］、抗焦慮疲勞［11］、增強(qiáng)糖尿病免疫活性［12］等方面的藥理作用，使百香果種植前景良好，其潛在的藥理價(jià)值和保健功能也讓市場對百香果及其相關(guān)提取物的需求日益增加。然而，我國南方春夏季高溫多雨、冬季及早春低溫環(huán)境使得百香果的產(chǎn)量和品質(zhì)受到影響，且病蟲害頻發(fā)［13］，這些都對百香果優(yōu)良抗逆品種的培育提出了要求。更新種植苗、推廣實(shí)生大苗種植、培育耐寒耐旱的新品種等措施是應(yīng)對百香果病害和冷害、提高其產(chǎn)量和品質(zhì)的有效措施。目前，國內(nèi)百香果繁育以播種繁殖和扦插繁殖為主。百香果種子自身存在休眠現(xiàn)象，直接播種種子發(fā)芽率并不理想。研究百香果種子萌發(fā)特性，對觀察雜交后代的性狀表現(xiàn)、篩選抗性強(qiáng)的優(yōu)勢品種［14］等方面意義重大。【前人研究進(jìn)展】百香果種子休眠期長、萌發(fā)時(shí)間跨度大，巴西引進(jìn)的百香果種子萌發(fā)時(shí)間為20～160 d；云南勐海野生百香果種子歷經(jīng)270 d 后發(fā)芽率僅為33%，直接播種的發(fā)芽率不理想［15］。吳淑蓉等［16］發(fā)現(xiàn)百香果種子剝殼消毒后置于PNM 培養(yǎng)基上暗培養(yǎng)15 d，種子發(fā)芽率可達(dá)73.63%。邱杭等［13］發(fā)現(xiàn)紫玉一號成熟果實(shí)的新鮮種子破殼培養(yǎng)21 d 后，種子發(fā)芽率為72.67%；100 mg/L 赤霉素浸泡種子30 min，發(fā)芽率達(dá)58.00%。張婷婷等［17］采用10 mg/L 赤霉素浸種12 h，種子發(fā)芽率為31.5%。張勇等［18］比較不同溫度下百香果種子的發(fā)芽率，結(jié)果顯示30℃時(shí)種子發(fā)芽率最高為87.60%。于法欽等［19］將種子消毒處理后置于不同溫度的恒溫光照箱中，培養(yǎng)溫度為20 ℃時(shí)種子發(fā)芽緩慢；培養(yǎng)溫度為40℃發(fā)芽率最高為97.83%。彭?xiàng)畹龋?4］用100 mg/L 赤霉素處理種子12 h，發(fā)芽率為88.67%，60 ℃熱水浸泡12 h 種子發(fā)芽率為58.67%。莊華才等［20］發(fā)現(xiàn)采用不同濃度的硝酸鉀、氯化鈣、赤霉素、6-BA 及幾種藥劑組合處理小冬瓜種子均能不同程度促進(jìn)小冬瓜種子萌發(fā)；葉遠(yuǎn)俊等［21］研究表明熱水處理能有效打破姜荷花種子的休眠；張鴻杰等［22］采用98%硫酸處理八月瓜種子5 min 時(shí)，種子發(fā)芽率達(dá)到最高。前人研究為打破種子休眠、提高種子發(fā)芽率奠定了一定理論基礎(chǔ)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】對種子進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理可以促進(jìn)種子萌發(fā)、提高發(fā)芽率，目前關(guān)于百香果種子萌發(fā)的單因素綜合比較研究已有不少報(bào)道。本研究通過采用物理方法、化學(xué)試劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等方法促進(jìn)百香果種子萌發(fā)［23］，綜合比較各單因素，研究預(yù)處理對百香果種子萌發(fā)的影響，得出最適宜百香果種子萌發(fā)的條件。【擬解決的關(guān)鍵問題】以紫香百香果種子為試驗(yàn)材料，研究不同水溫、濃硫酸處理時(shí)間、赤霉素濃度、培養(yǎng)溫度、種皮和機(jī)械處理等條件下種子萌發(fā)的差異，以期獲得適宜的萌發(fā)條件，為百香果種子育苗及種子萌發(fā)、性狀觀察奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021 年8—9 月在廣西大學(xué)植物病理研究室進(jìn)行，當(dāng)日氣溫26～28 ℃，相對濕度88%。

供試材料為紫香百香果種子，購自市場。選取個(gè)頭飽滿、顏色深紫、大小一致的紫香百香果，切開果皮后將包覆有種子的果肉置于兩層紗布內(nèi)，揉搓沖洗，分離果肉與種子，重復(fù)5～6 次直至種子表面無果肉覆著；采用自來水除去雜質(zhì)和干癟種子；然后將種子平鋪于干燥通風(fēng)處晾干，置于玻璃瓶中避光保存。

1.2 試驗(yàn)方法

選取30 粒種子，用分度值為0.02 mm的游標(biāo)卡尺測量種子長、寬，重復(fù)3 次；隨機(jī)選取1 000粒顆粒飽滿且大小均一的種子，用千分之一電子天平稱重，測定種子千粒重，重復(fù)3 次。

選取顆粒飽滿、大小一致的百香果種子，用5%高錳酸鉀溶液浸泡5 min 后，沖洗干凈備用，采用紙間法對種子進(jìn)行培養(yǎng)：將種子均勻放置在鋪有3 層濕潤濾紙的帶蓋發(fā)芽盒中，再在種子上方蓋上另一層濕潤濾紙。培養(yǎng)期間每隔3 d 更換一次濾紙，防止種子發(fā)霉，并保持濾紙濕潤。每天觀察記錄種子萌發(fā)情況，及時(shí)剔除發(fā)霉種子。恒溫光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)條件設(shè)為溫度25 ℃、光照強(qiáng)度2 000 lx，每天光照時(shí)間為12 h。

1.2.1 不同水溫浸種對種子發(fā)芽的影響 將種子分別置于5 個(gè)燒杯中，每組30 粒，分別倒入100 mL 常溫25（CK）、45、65、85、100 ℃蒸餾水，加蓋自然冷卻，24 h 后將種子置于恒溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)。重復(fù)3 次。

1.2.2 不同濃硫酸浸種時(shí)間對種子發(fā)芽的影響 用濃硫酸分別處理種子0（CK）、0.5、1、2、5、8、10、15 min，每組30 粒種子，期間不停攪拌，避免種子碳化；然后用大量清水沖洗，搓掉碳化表皮，反復(fù)沖洗至沖洗液呈中性，將種子置于恒溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)。重復(fù)3 次。

1.2.3 不同濃度赤霉素浸種對種子發(fā)芽的影響將種子分別置于0（CK）、200、400、800 mg/L 赤霉素溶液中，每組30 粒種子，浸泡24 h 后，置于恒溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)。重復(fù)3 次。

1.2.4 不同培養(yǎng)溫度對種子發(fā)芽的影響 將常溫蒸餾水浸泡24 h 后的種子分別置于培養(yǎng)溫度為18、28、35 ℃恒溫和18～28、28～35 ℃變溫的5個(gè)光照培養(yǎng)箱中，每組30 粒種子。重復(fù)3 次。

1.2.5 種殼對種子發(fā)芽的影響 將常溫蒸餾水浸泡24 h的種子分為半剝殼、全剝殼、不剝殼（CK）3 組，每組30 粒種子，置于發(fā)芽盒中于恒溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)。重復(fù)3 次。

1.2.6 不同物理處理方式對種子發(fā)芽的影響 將常溫蒸餾水浸泡24 h 后的種子分為3 組，每組30粒。利用高壓滅菌后的三棱針刺破種子種皮，將刺破種皮的種子、經(jīng)過0.178 mm 細(xì)砂紙打磨過且表面出現(xiàn)劃痕的種子，以及未處理種子（CK）置于發(fā)芽盒中于恒溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)。重復(fù)3 次。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

接種后每天觀察種子發(fā)芽情況，統(tǒng)計(jì)萌發(fā)數(shù)。發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)為種子萌發(fā)出胚根，長度為種子長度的50%。連續(xù)3 d 沒有種子發(fā)芽則結(jié)束統(tǒng)計(jì)。

發(fā)芽率（%）Gr=n/N×100

發(fā)芽勢（%）Gv=m/N×100

發(fā)芽指數(shù)（%）Gi=∑（Gt/Dt）

式中，n 為種子發(fā)芽粒數(shù)，N 為種子總粒數(shù)，m為15 d 內(nèi)發(fā)芽粒數(shù)，Dt 為發(fā)芽時(shí)間，Gt 為對應(yīng)發(fā)芽時(shí)間的發(fā)芽粒數(shù)。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 12.0、Excel2010 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 百香果種子的生物學(xué)特性

百香果種子數(shù)量多，顏色黑色或黑褐色，呈倒心形，紫果種子質(zhì)量約占果實(shí)質(zhì)量的13.6%［24］。種子千粒質(zhì)量19.51（±0.12）g，長度5.48（±0.06）mm，寬度3.81（±0.02）mm。

2.2 不同水溫浸種對百香果種子萌發(fā)的影響

由表1 可知，不同水溫浸泡對百香果種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均有影響。種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)隨著水溫的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，水溫65 ℃時(shí)達(dá)最高，分別為57.78%、55.56%和1.88。各水溫處理種子發(fā)芽率相較于常溫均有所升高，其中65 ℃和45 ℃處理表現(xiàn)出顯著差異。在85～100℃水溫浸種范圍內(nèi)，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均隨溫度上升而呈下降趨勢，85℃和100℃水溫處理種子發(fā)芽勢均顯著低于對照，這可能是由于過高水溫使種胚受傷，影響種子萌發(fā)。綜上所述，播種前用65℃溫水自然冷卻浸泡24 h 有利于百香果種子萌發(fā)，種子發(fā)芽率高、出苗整齊且迅速。

表1 不同水溫浸種對百香果種子萌發(fā)的影響Table 1 Effects of soaking at different water temperatures on seed germination of passion fruit

2.3 不同濃硫酸浸種時(shí)間對百香果種子萌發(fā)的影響

從表2 可以看出，濃硫酸在浸種時(shí)間為0～8 min 能有效提高種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，各處理組之間的發(fā)芽率、發(fā)芽勢與對照存在顯著差異。隨著浸種時(shí)間的增長，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)呈先增后降趨勢。當(dāng)濃硫酸浸種時(shí)間為8 min 時(shí)，百香果種子發(fā)芽率達(dá)到最高、為77.78%，較對照增加105.88%，發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)較對照高出141.40%、260.64%。當(dāng)濃硫酸處理時(shí)間為15 min 時(shí)，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均低于對照，這可能是由于濃硫酸處理時(shí)間過長腐蝕了種皮，對胚乳和胚造成了損害，影響種子萌發(fā)或造成種子死亡。因此，濃硫酸浸泡百香果種子時(shí)間以8 min 為宜。

表2 不同濃硫酸浸種時(shí)間對百香果種子萌發(fā)的影響Table 2 Effects of soaking time with different concentrated sulfuric acids on seed germination of passion fruit

2.4 不同濃度赤霉素浸種對百香果種子萌發(fā)的影響

由表3 可知，百香果種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)隨著赤霉素濃度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。當(dāng)赤霉素濃度在0～400 mg/L時(shí)，種子發(fā)芽率呈上升趨勢；當(dāng)赤霉素濃度在800～1 000 mg/L 時(shí)，種子發(fā)芽率有所下降。當(dāng)赤霉素濃度為400 mg/L 時(shí)，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢均達(dá)到最高，分別較對照高出114.69%、151.74%，發(fā)芽指數(shù)較對照高出378.78%。可見，適宜濃度赤霉素可以促進(jìn)百香果種子的萌發(fā)和集中萌發(fā)，但濃度過高達(dá)不到很好效果。

表3 不同濃度赤霉素浸種對百香果種子萌發(fā)的影響Table 3 Effects of soaking with different gibberellin concentrations on seed germination of passion fruit

2.5 不同培養(yǎng)溫度對百香果種子萌發(fā)的影響

由表4 可知，當(dāng)培養(yǎng)溫度不同時(shí)，百香果種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)存在顯著差異。在恒溫條件下，溫度升高，種子的各項(xiàng)指標(biāo)也隨之升高。當(dāng)培養(yǎng)溫度為35 ℃時(shí)，百香果種子代謝速度加快，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最大值。變溫處理狀態(tài)下，兩組種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)差異顯著，在28～35 ℃變溫環(huán)境中，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)高于18～28 ℃變溫環(huán)境下，但發(fā)芽率與35 ℃恒溫處理差異不顯著，但發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)顯著高于35 ℃恒溫處理。由此可見，百香果種子較耐高溫，28～35 ℃變溫環(huán)境更適宜種子萌發(fā)。

表4 不同培養(yǎng)溫度對百香果種子萌發(fā)的影響Table 4 Effects of different culture temperatures on seed germination of passion fruit

2.6 種殼對百香果種子萌發(fā)的影響

由表5 可知，各處理間存在顯著差異，隨著剝殼程度的增加，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均逐漸升高。全剝殼處理百香果種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)均最大，分別比對照高出102.94%、137.96%和305.32%。這可能是因?yàn)榘傧愎N皮硬實(shí)度大、透水性差，影響種子內(nèi)部胚乳和胚芽吸水，造成發(fā)芽率低且緩慢。

表5 種殼對百香果種子萌發(fā)的影響Table 5 Effects of seed shells on seed germination of passion fruit

2.7 不同物理處理方式對百香果種子萌發(fā)的影響

針刺、磨砂處理對百香果種子發(fā)芽的影響與對照相比存在顯著差異，但兩個(gè)處理間并無顯著差異。這可能是因?yàn)獒槾毯湍ド疤幚矶荚谝欢ǔ潭壬线_(dá)到了破除種子硬實(shí)的目的，進(jìn)而影響了胚乳和胚芽對水分的吸收（表6）。但是由于百香果種子顆粒較小、種皮硬度較大，針刺處理難度較大，容易損傷種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此推薦采用磨砂處理。

表6 不同物理處理方式對百香果種子萌發(fā)的影響Table 6 Effects of different physical treatments on seed germination of passion fruit

3 討論

種子萌發(fā)處于一個(gè)復(fù)雜且聯(lián)系緊密的生理變化過程，容易受到不同環(huán)境因子的影響，適當(dāng)?shù)念A(yù)處理可以促進(jìn)種子萌發(fā)。本研究采用溫水浸泡、濃硫酸浸泡、赤霉素浸泡、溫度處理、去殼處理、機(jī)械處理等方法研究各種方法對百香果種子萌發(fā)的影響。

溫度是影響種子萌發(fā)的重要因素之一，有些植物種子的萌發(fā)以變溫處理?xiàng)l件下最佳［25］，有研究表明變溫環(huán)境有利于種子萌發(fā)［26-27］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，恒溫環(huán)境下，35℃時(shí)種子發(fā)芽率最高，18℃時(shí)種子發(fā)芽率最低，這與張勇等［18］的研究結(jié)果一致。但在28～35℃變溫環(huán)境下，百香果種子出苗整齊快速，且種子活力強(qiáng)，表明較高的變溫條件有利于百香果種子萌發(fā)。溫水浸種是最常用的一種催芽處理方法，本研究結(jié)果表明，65℃溫水處理百香果種子活力最強(qiáng)、發(fā)芽率為57.78%、出苗齊整且弱苗少，這與彭?xiàng)畹龋?4］的研究結(jié)果相似。在適宜溫度下，種子內(nèi)部酶的生理活性得到提高，并且熱脹冷縮的物理現(xiàn)象會促使種皮龜裂、孔隙變大，進(jìn)而改變種皮透水性、增加種子內(nèi)外的物質(zhì)交換，更多氧氣和水分可以通過種皮進(jìn)入種子內(nèi)部，促進(jìn)種子萌發(fā)。

百香果種子堅(jiān)硬的角質(zhì)化外殼是影響其萌發(fā)的主要原因之一［28］。本試驗(yàn)中，主要采用磨砂、針刺、去殼3 種方式破壞種子外殼。采用磨砂或針刺處理，種子萌發(fā)各指標(biāo)無顯著差異。在百香果種子去殼處理中，全剝殼種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)顯著高于不去殼對照。吳淑蓉等［16］發(fā)現(xiàn)百香果種子去殼后發(fā)芽率達(dá)到78.89%，與本試驗(yàn)中去殼處理種子發(fā)芽率76.67%差異不大。針刺、磨砂和去殼3 種物理處理方式均能破壞百香果種皮結(jié)構(gòu)，達(dá)到破除種子硬實(shí)的目的，可以提高在組織培養(yǎng)過程中獲得無菌苗材料的速度。

濃硫酸處理種子的種皮被腐蝕，皮角質(zhì)結(jié)構(gòu)得到改善，種皮透性增加［29］。本研究結(jié)果表明，濃硫酸處理百香果種子時(shí)間宜控制在8 min，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽勢均顯著高于其他處理，此時(shí)種子局部種皮被腐蝕、種皮通透性增加、種子易吸水膨脹。

本研究所有處理中，濃硫酸浸泡8 min、去殼處理、400 mg/L 赤霉素浸泡24 h 等3 種方式均能使百香果種子發(fā)芽率達(dá)到75%以上，其中以400 mg/L 赤霉素浸泡24 h 處理種子發(fā)芽率最高（81.11%）。彭?xiàng)畹龋?4］采用100 mg/L 赤霉素浸泡12 h 后種子發(fā)芽率達(dá)到88.67%，這與本研究最佳浸泡濃度存在差異，這可能與兩者試驗(yàn)材料、種子存放時(shí)間及季節(jié)等因素有關(guān)。郭慧玲等［30］研究發(fā)現(xiàn)赤霉素濃度過高或浸泡時(shí)間過長對泰山花楸種子發(fā)芽都有明顯抑制作用，本研究未開展赤霉素不同浸泡時(shí)間比較，下一步可進(jìn)行更深入的研究。本試驗(yàn)中赤霉素濃度介于0～400 mg/L 時(shí)，百香果種子的發(fā)芽指數(shù)與赤霉素濃度呈正相關(guān)，當(dāng)赤霉素濃度為400 mg/L 時(shí)種子的萌發(fā)數(shù)和萌發(fā)速度均達(dá)最高。發(fā)芽指數(shù)表征種子活力指數(shù)，本研究結(jié)果表明當(dāng)赤霉素濃度為400 mg/L 時(shí)，不僅能提高種子的發(fā)芽率，還能提高種子活力，且赤霉素浸泡操作方便，實(shí)際生產(chǎn)中可行性較高。本試驗(yàn)僅研究了單一因素對百香果種子萌發(fā)的影響，對組合處理方式如濃硫酸+溫水浸種、生長素+浸種時(shí)間、培養(yǎng)溫度+發(fā)芽床等有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

溫水浸泡、控制發(fā)芽培養(yǎng)溫度和物理方式處理百香果種子的最高發(fā)芽率分別為57.78%、64.44%和60.00%，其中赤霉素浸泡、濃硫酸處理或去殼播種的效果最好，發(fā)芽率均顯著高于其他處理且達(dá)70%以上。濃硫酸處理8 min 后浸泡24 h，種子發(fā)芽率可達(dá)77.78%，較對照提高105.88%。去殼處理雖然能達(dá)到較高的發(fā)芽率，但由于種子顆粒小存在操作的局限性，生產(chǎn)中幾乎不適用。本研究結(jié)果表明，外源激素赤霉素浸種濃度為400 mg/L 時(shí)種子發(fā)芽率達(dá)到81.11%，催芽效果明顯。與對照相比發(fā)芽率高且幼苗出芽整齊，種苗無明顯異常。本試驗(yàn)比較了不同處理方法對百香果種子萌發(fā)的影響，縮短了百香果新品種的選育周期，適合在育種實(shí)踐中推廣應(yīng)用。