曲酸對甜菜種子萌發(fā)的影響

叢俊超，胡華兵，王榮華，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，新疆石河子 832000）

0 引言

甜菜作為制糖的原材料之一，在農(nóng)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用。種子引發(fā)是通過調(diào)節(jié)和控制種子萌發(fā)前吸水膨脹的過程，從而使種子可快速進入萌發(fā)狀態(tài)的技術(shù)手段。種子通過引發(fā)處理后可以提高種子萌發(fā)速度，改善種子的產(chǎn)量和質(zhì)量。

隨著種子引發(fā)技術(shù)的發(fā)展和成熟，種子引發(fā)技術(shù)在近些年得到更多關(guān)注，有關(guān)作物種子的引發(fā)研究也取得了一定的進展。如高玉民等[1]研究表明，不同濃度的6-芐氨基嘌呤（6-BA）能顯著提高柴胡種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，其中以0.6 mg/L 的6-BA 效果最為明顯；劉吉等[2]研究表明，低濃度（50 mmol/L）NaCl 處理可以促進菠菜種子的萌發(fā)，但高濃度處理則抑制萌發(fā)；陳毅凡等[3]研究了黃腐酸對鎘脅迫下小麥種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，結(jié)果表明，適宜濃度黃腐酸可以顯著提高小麥幼苗的抗逆性；王娜等[4]對肉桂酸和棕櫚酸對豌豆種子萌發(fā)和幼苗生長化感效應(yīng)的研究表明，兩種化感物質(zhì)降低了豌豆幼苗株高、生物量和主根長，有效提高了根平均直徑以及地上和地下部SOD、POD活性以及脯氨酸的含量；李穎等[5]探究水楊酸和脫落酸浸種對低溫下扁蓿豆種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，結(jié)果表明，兩種外源物質(zhì)浸種處理下扁蓿豆種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，根長和芽長均呈先升高后降低的趨勢，初次發(fā)芽天數(shù)無變化；耿夢瑤等[6]對干旱脅迫下秸稈預(yù)處理過程中產(chǎn)生的膽堿離子液體殘留物對玉米種子萌發(fā)的影響進行研究，使用13%聚乙二醇—6000（PEG）模擬干旱脅迫，結(jié)果表明該液體殘留浸種處理顯著提高了玉米種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)；代磊等[7]研究了離子液體對作物的毒性效應(yīng)，研究表明，離子液體1-己基-3-甲基咪唑溴化鹽對3種小麥的發(fā)芽率、株高和鮮質(zhì)量都有抑制作用；王龍泉等[8]研究結(jié)果表明，一定濃度范圍內(nèi)（50～200 mg/L）的GA3、NAA 溶液處理對掌葉木種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均具有顯著的促進作用；王偉杰等[9]探究了外源GA3對鹽脅迫下黃芩種子萌發(fā)的影響，結(jié)果表明，濃度為200 mg/L的GA3浸種能夠有效緩解鹽脅迫對黃芩種子萌發(fā)的損傷。

曲酸作為一種有機酸，在食品加工領(lǐng)域可用作食品添加劑，具有保鮮、防腐、抗氧化作用；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可促進植物生長、還可用于生產(chǎn)農(nóng)藥化肥，使用低濃度曲酸作為葉面肥進行噴施或是制成增長增產(chǎn)劑進行根施，作為作物生產(chǎn)促進劑對糧食和蔬菜都有明顯的增產(chǎn)效果。例如，李慶鵬等[10]研究發(fā)現(xiàn)，鮮切西蘭花經(jīng)過曲酸處理后可有效減少貯藏期間流失的水分；柳凱等[11]研究了曲酸對小麥種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，研究結(jié)果顯示不同濃度的曲酸溶液促進小麥種子發(fā)芽勢顯著提高，以300 mg/L 效果最佳，優(yōu)于清水對照組和20 mg/L油菜素內(nèi)酯處理。

隨著農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的逐步發(fā)展，甜菜種子引發(fā)研究受到越來越多學(xué)者的關(guān)注，但關(guān)于曲酸作為引發(fā)試劑對甜菜種子進行引發(fā)的研究還未有報道。因此，本次試驗采用不同濃度的曲酸、不同處理時間的試驗設(shè)計對甜菜種子進行處理，探究曲酸對于甜菜種子引發(fā)的影響，確定曲酸適宜濃度，旨在將篩選出的引發(fā)劑應(yīng)用于大田生產(chǎn)中，并為甜菜種子包衣劑的選擇提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2021 年12月至2022 年4 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實驗室進行。

1.2 試驗材料

供試材料選用甜菜單粒種‘TD801’，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)良品種選育團隊提供。

1.3 試驗方法

本研究選用的引發(fā)劑為100、300、500 mg/L曲酸，時間梯度為8、16、24 h，共設(shè)置了9個處理，3次重復(fù)，對甜菜種子進行浸泡、回干發(fā)芽培養(yǎng)，對照組（CK）為未處理過的干種子。試驗操作方法為：首先使用蒸餾水與0.1%次氯酸鈉水溶液對發(fā)芽盒進行浸泡，然后用蒸餾水將發(fā)芽盒進行清洗直至干凈，再將其進行晾干，然后將50格發(fā)芽紙進行高溫滅菌箱滅菌并平攤在處理過的發(fā)芽盒里，每個紙格內(nèi)放置2粒經(jīng)過處理后的種子，需保持一定的間距，然后抽取34 mL蒸餾水分兩次均勻地噴進發(fā)芽盒子里，保證每個種子都濕潤，將溫箱溫度設(shè)置為24 ℃，光照等級為4 級，光照時間為12 h。每天對發(fā)芽種子的個數(shù)進行檢查和記錄，計算種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，并對胚根及胚軸總長度進行測量，計算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。相對電導(dǎo)率使用CT-2 型筆式電導(dǎo)儀進行種子浸出液進行測定。曲酸購自南京都萊生物技術(shù)有限公司，試劑為分析純。

1.4 測定指標(biāo)

通過公式計算甜菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)[式(1)～(4)]。使用Excel、MathType 對數(shù)據(jù)進行整理、分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 100 mg/L曲酸溶液對甜菜種子萌發(fā)的影響

用濃度為100 mg/L 曲酸溶液處理‘TD801’甜菜種子，時間梯度分別為8、16、24 h，結(jié)果顯示，處理8、16、24 h 的發(fā)芽勢分別是85.67%、84.00%和81.67%，3 個處理的發(fā)芽勢均高于CK（76.00%），分別比CK 高出9.67、8.00、5.67 個百分點；處理8、16、24 h 的發(fā)芽率分別是85.67%、84.67%和83.33%，3 個處理的發(fā)芽率均高于CK（77.67%），分別比CK 高出8.00、7.00、5.66 個百分點；8、16、24 h 的發(fā)芽指數(shù)分別是36.08、37.43 和39.34，3 個處理的發(fā)芽指數(shù)均高于CK（26.41），分別高于對照36.61%、41.73%、48.96%；處理8、16、24 h 活力指數(shù)分別是328.65、389.05 和342.39，3 個處理的活力指數(shù)均高于CK（226.78），分別高于對照44.92%、71.55%、50.98%。試驗結(jié)果顯示，100 mg/L 曲酸處理甜菜種子‘TD801’，引發(fā)后甜菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于對照，表明100 mg/L 曲酸溶液在8、16、24 h 情況下可以有效地激發(fā)甜菜種子的活力，時間為8 h 對種子處理效果的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在發(fā)芽勢和發(fā)芽率，16 h 對種子的處理效果的優(yōu)勢體現(xiàn)在活力指數(shù)，而24 h對種子處理效果的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在發(fā)芽指數(shù)，總體而言，時間16 h的處理效果優(yōu)于8、24 h。

表1 曲酸溶液處理對TD801 甜菜種子萌發(fā)的影響Table 1 Effect of kojic acid solution treatment on germination of sugarbeet seed TD801

2.2 300 mg/L曲酸溶液對甜菜種子萌發(fā)的影響

300 mg/L曲酸溶液處理‘TD801’甜菜種子，時間梯度為8、16、24 h。8、16、24 h的發(fā)芽勢分別為86.67%、85.67%和85.00%，3 個處理的發(fā)芽勢均高于CK（76.00%），分別高出10.67、9.67、9.00 個百分點；8、16、24 h 的發(fā)芽率分別為86.67%、86.00%和85.00%，3 個處理的發(fā)芽率均高于CK（77.67%），分別比CK 高出9.00、8.33、7.33 個百分點；8、16、24 h 的種子發(fā)芽指數(shù)分別為36.31、36.92、43.43，3 個處理的發(fā)芽指數(shù)均高于CK（26.41），分別比CK 高出37.47%、39.80%、64.45%；8、16、24 h 的種子活力指數(shù)分別為327.90、381.16、451.33，3 個處理的活力指數(shù)均高于CK（226.78），分別高出44.59%、68.07%、99.02%。試驗結(jié)果顯示，300 mg/L 曲酸處理甜菜種子‘TD801’時，引發(fā)后甜菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于未引發(fā)干種子處理（CK），表明300 mg/L曲酸溶液在8 h、16 h、24 h情況下可以有效地增強甜菜種子的活力。其中，時間為8 h對種子處理效果的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在發(fā)芽勢和發(fā)芽率，24 h 對種子處理效果的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，總體而言，時間24 h的處理效果優(yōu)于8、16 h。

2.3 500 mg/L曲酸溶液對甜菜種子萌發(fā)的影響

500 mg/L 曲酸溶液處理‘TD801’甜菜種子，時間梯度分別為8、16、24 h。時間梯度8、16、24 h 的發(fā)芽勢分別是84.67%、86.67%和83.33%，均高于CK（76.00%），分別比CK高出8.67、10.67、7.33個百分點；時間梯度8、16、24 h 的發(fā)芽率分別為85.00%、87.00%和83.67%，3 個處理的發(fā)芽率均高于CK（77.67%），分別比CK 高出7.33、9.33、6.00 個百分點；時間梯度8、16、24 h 的發(fā)芽指數(shù)分別為34.51、38.34 和39.80，3 個處理的發(fā)芽指數(shù)均高于CK（26.41），分別比CK 高出30.67%、45.17%、50.70%；時間梯度8、16、24 h 的活力指數(shù)分別為301.92、396.91 和375.72，3 個處理的活力指數(shù)均高于CK（226.78），分別比CK 高出33.13%、75.02%、65.68%。試驗結(jié)果顯示，500 mg/L曲酸處理甜菜種子‘TD801’時，引發(fā)后甜菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于未引發(fā)干種子處理（CK），表明500 mg/L曲酸溶液可以有效地增強甜菜種子的活力，其中，16 h對種子處理效果的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在發(fā)芽勢、發(fā)芽率和活力指數(shù)，而24 h對種子處理效果的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在發(fā)芽指數(shù)方面，總體而言，時間16 h的處理效果優(yōu)于8、24 h。

2.4 不同濃度曲酸溶液處理對甜菜種子相對電導(dǎo)率的影響

100 mg/L 曲酸溶液處理‘TD801’甜菜種子8、16、24 h 后的相對電導(dǎo)率分別為44.17%、30.37%、32.77%，此3個處理的相對電導(dǎo)率均低于CK（176.07%)，分別比CK降低131.90、145.70、143.30個百分點；300 mg/L曲酸溶液在8、16、24 h分別處理種子‘TD801’，相對電導(dǎo)率分別是49.57%、41.63%、39.03%，相對電導(dǎo)率均低于CK（176.07%)，分別比CK 降低126.50、134.43、137.03 個百分點；500 mg/L 曲酸溶液在8、16、24 h 分別處理種子‘TD801’，相對電導(dǎo)率分別為48.63%、33.03%、37.93%，相對電導(dǎo)率均低于CK（176.07%)，分別比CK 降低127.43、143.03、138.13個百分點。甜菜種子經(jīng)過引發(fā)劑處理后的電導(dǎo)率均低于CK，其中，處理2的相對電導(dǎo)率最低，說明濃度為100 mg/L，時間為16 h的處理對種子的傷害最低。

3 討論與結(jié)論

目前用于種子萌發(fā)處理的技術(shù)方法較多，包括固體、液體、電場引發(fā)等，其中液體引發(fā)方法是較為便利的方法[12]，隨著液體引發(fā)技術(shù)的深入研究，李鵬程等[13]利用不同濃度的蕓苔素、赤霉素以及泥球包裹對苦草種子進行處理，發(fā)現(xiàn)外源激素赤霉素的使用可以打破苦草種子的休眠狀態(tài)，有效提高苦草種子的發(fā)芽率；劉曉晗等[14]發(fā)現(xiàn)甜菜種子經(jīng)過硫酸鉀和氯化鎂試劑組合引發(fā)處理后，種子在發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等方面均有所提高；哈洋等[15]研究了人參浸提液對桔梗種子萌發(fā)的影響，結(jié)果表明，人參浸提液對桔梗種子萌發(fā)存在抑制作用，但赤霉素處理可有助于改善人參浸提液對桔梗種子的萌發(fā)抑制作用；袁繼紅等[16]探究了酸和赤霉素處理對薹草種子萌發(fā)的影響，結(jié)果表明，使用酸浸泡3 min 后再用200 mg/L的赤霉素浸泡1 d，可顯著影響薹草種子的萌發(fā)特征。前人大量試驗研究證明，種子引發(fā)通過滲透調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)等縮短種子萌發(fā)的時間，可有效提高種子出苗的整齊率[17-18]。曲酸是一種有機化學(xué)物，易溶于水，目前應(yīng)用于生物制藥、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域，在小麥種子的應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)曲酸可以提高種子發(fā)芽率[11]。因此，將曲酸作為引發(fā)劑應(yīng)用于甜菜種子中具有可行性。

本試驗設(shè)置“濃度”和“時間”雙因素變量研究曲酸對甜菜種子引發(fā)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著曲酸濃度和處理時間的差異，相應(yīng)的引發(fā)效果也存在差異。與CK（未處理干種子）相比，9 個處理的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)都有所提高。在濃度為100 mg/L時，處理8 h對發(fā)芽勢和發(fā)芽率效果最好，24 h對發(fā)芽指數(shù)和6 h對活力指數(shù)效果最好；濃度為300 mg/L 時，處理8 h 對發(fā)芽勢和發(fā)芽率效果最好，24 h 對發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)效果最好；而在500 mg/L的濃度條件下，16 h處理對發(fā)芽勢、發(fā)芽率和活力指數(shù)效果最好，24 h對發(fā)芽指數(shù)效果最好?？傮w而言，濃度為500 mg/L，時間為16 h的曲酸溶液對甜菜種子的萌發(fā)效果最好。

本研究的不足之處：（1）設(shè)定種子引發(fā)劑的濃度和時間梯度較少，應(yīng)增加濃度和時間梯度，以便篩選出最適宜甜菜種子萌發(fā)的處理；（2）目前試驗的引發(fā)劑較為單一，可以進行多試劑組合引發(fā)，為種子引發(fā)試驗試劑的篩選提供多種可能。