GA3和6-BA 對柿砧木種子破眠促萌效果研究*

曹璐瑤，于曉麗，宋來慶，趙玲玲，王彥波，張青林，劉彬，徐君馳，趙建偉，杜曉云

（1 煙臺大學生命科學學院，山東364003）（2 山東省煙臺市農(nóng)業(yè)科學研究院）（3 華中農(nóng)業(yè)大學園藝植物生物學教育部重點實驗室）（4 黃岡師范學院經(jīng)濟林木種質(zhì)改良與資源綜合利用湖北省重點實驗室大別山特色資源開發(fā)湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心）

“三當”育苗是多年生木本果樹快速高效育苗的一種方式，即當年播種、當年嫁接、當年出圃，使育苗時間較常規(guī)育苗縮短1 年，可減少投入時間和成本，提高經(jīng)濟效益，市場前景良好，然而對育苗技術也提出了更高的要求。冬季提早播種解除種子休眠、促進種子萌發(fā)是育苗關鍵技術環(huán)節(jié)之一。研究表明，植物生長調(diào)節(jié)劑處理可有效解除種子休眠促進萌發(fā)[1-3]，其中以GA3和6-BA 的應用較為廣泛，在多種植物上取得了良好的效果[4-9]。

近年來，甜柿產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，苗木需求劇增，對高效快速的育苗技術提出迫切需求，“三當”育苗技術體系的建立，將為甜柿苗木產(chǎn)業(yè)提供有力保障。但目前對甜柿育苗過程中每個環(huán)節(jié)的關鍵技術尚處于探索階段，文獻報道主要集中于田間的農(nóng)事操作要領[10-11]，而對提早播種解除種子休眠和促進萌發(fā)的技術尚未見專門研究。孫鵬等[12]、徐長寶等[13]和姬孝忠[14]利用500 mg/L GA3處理種子均取得較好的促萌效果，但僅針對低溫層積后春季播種前的種子，是否適用于冬季提早播種尚不得而知。GA3和6-BA 對解除種子休眠和促進萌發(fā)有效，但在柿砧木種子上的研究較少，為此，以當前生產(chǎn)上較多使用的君遷子（Diospyros lotusLinn.）和小果甜柿（Diospyros kakiThunb.）2 種柿砧木作為研究對象，開展GA3和6-BA 對2 種柿砧木種子破眠促萌試驗，以期為柿苗木高效生產(chǎn)提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2020 年11 月下旬在煙臺市農(nóng)業(yè)科學研究院柿圃（北緯37°29′9″，東經(jīng)121°16′28″）采集君遷子和小果甜柿果實，取種、清洗、陰干，保存于4 ℃冰箱。于2020 年12 月上旬開展種子破眠促萌試驗。

1.2 種子基本性狀測定

1.2.1 種子形態(tài)特征觀察

隨機選取100 粒種子，種子形狀和顏色采用目測法進行觀察，參照《柿種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》[15]進行描述；采用游標卡尺測量種子長度、寬度、厚度，取其平均值（精度0.01 mm）。

1.2.2 種子千粒重測定

參照《林木種子檢驗規(guī)程》（GB 2772—1999），隨機數(shù)取8 組種子，每組100 粒，分別稱重，計算種子千粒重。

1.2.3 種子含水量測定

參照《林木種子檢驗規(guī)程》（GB 2772—1999），將種子切成小塊，均勻放置在樣品盒中，置于（103±2）℃的烘箱中進行烘干處理，分別稱取烘干前和烘干24 h 后的種子重量。

種子含水量（%）＝［（烘干前種子重量－烘干后種子重量）/烘干前種子重量］×100

1.2.4 胚根及幼苗根系結構觀察

種子萌發(fā)后，留少量種子在培養(yǎng)皿內(nèi)繼續(xù)培養(yǎng)，15 d 后記錄胚根伸長情況，其余點播于50 孔深穴育苗盤中，置于有供暖設施的日光溫室內(nèi)生長，育苗基質(zhì)為商道商業(yè)化專用育苗基質(zhì)，日常肥水管理，50 d 后觀察幼苗根系結構，拍照記錄。

1.3 研究方法

1.3.1 試驗設計

使用GA3和6-BA 2 種植物生長調(diào)節(jié)劑，每種植物生長調(diào)節(jié)劑設置6 個濃度，GA3濃度分別為0、250、500、750、1 000、2 000 mg/L，6-BA 濃度分別為0、5、10、20、50、100 mg/L。采用二因素六水平正交試驗設計，共設36 個處理，每個處理使用種子數(shù)量為30 粒，設3 次重復，取平均值。

1.3.2 試驗操作

使用0.2%KMnO4溶液進行種子表面消毒，室溫浸泡2 h，流動純水充分清洗，用濾紙吸干種子表面水分。將目的數(shù)量的種子放入提前配好的植物生長調(diào)節(jié)劑溶液中，55 ℃恒溫水浴浸泡16 h，純水沖洗數(shù)次。采用培養(yǎng)皿濾紙法，將處理后的種子平鋪于具有2 層無菌濾紙、直徑為9 cm 的培養(yǎng)皿內(nèi)，15 mL 純水潤濕，培養(yǎng)皿加蓋放置在溫度28 ℃、相對濕度75%的光照培養(yǎng)箱內(nèi)恒溫培養(yǎng)，保持濾紙濕潤。為防止發(fā)霉，定時更換培養(yǎng)皿中純水。從第2 d 開始統(tǒng)計萌發(fā)數(shù)量，發(fā)芽期限設為30 d。以胚根伸長2 mm 為標準，計算發(fā)芽率和發(fā)芽勢，從發(fā)芽試驗開始至第1 粒種子萌發(fā)所用天數(shù)計為發(fā)芽時滯天數(shù)。

發(fā)芽率（%）＝（種子萌發(fā)總數(shù)/供試種子總數(shù)）×100

發(fā)芽勢（%）＝（日平均發(fā)芽數(shù)達到最高那天為止正常發(fā)芽的種子總數(shù)/供試種子總數(shù)）×100

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019 軟件處理數(shù)據(jù)，利用SPSS 25.0軟件鄧肯氏新復極差法進行多重比較和方差分析。

2 結果與分析

2.1 種子性狀及其相關形態(tài)特征

君遷子種子紅褐色，寬半月形，飽滿，種殼堅硬，種皮光滑，橫斷面長形，長度11.61 mm，寬度5.86 mm，厚度2.70 mm，千粒重146.3 g，含水量21.27%；胚芽寬大，呈闊卵形，胚軸略粗，橫斷面近倒楔形；幼苗根系發(fā)達，易分支，須根繁茂，主根明顯；葉先端狹急狀，基部寬楔形，整體呈梭形；果實近圓形，果皮橙黃色，果個小，單果種子數(shù)7～8 粒。

小果甜柿種子棕褐色，窄半月形，略扁，種殼堅硬，種皮粗糙，橫斷面長形，長度14.79 mm，寬度8.44 mm，厚度3.90 mm，千粒重318.2 g，含水量13.72%；胚芽狹長，似柳葉形，胚軸細長，橫斷面近長形；幼苗根系稀疏，須根少，主根粗壯；葉先端闊急狀，基部圓形，整體呈闊橢圓形；果實扁圓形，果皮橙紅色，果個比君遷子大1 倍之多，單果種子數(shù)6～8 粒。

總體看來，君遷子和小果甜柿在種子大小、種胚結構、萌發(fā)后的胚根結構、幼苗的葉型、根系結構、果實形態(tài)等方面差異明顯（圖版1）。

2.2 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對2 種柿砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的作用效果

不同植物生長調(diào)節(jié)劑對君遷子和小果甜柿砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的作用效果不同（表1）。在36 個處理作用下，君遷子砧木種子的發(fā)芽率范圍為16.67%～83.33%、發(fā)芽勢范圍為8.89%～53.33%，其中處理32 的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均最高，處理3 的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均最低；小果甜柿砧木種子在36 個處理作用下的發(fā)芽率范圍為23.33%～54.44%、發(fā)芽勢范圍為12.22%～33.33%，其中處理35 的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均最高，處理7、8 的發(fā)芽率最低，處理12 的發(fā)芽勢最低。

表1 君遷子和小果甜柿砧木種子在36 個處理作用下的發(fā)芽率和發(fā)芽勢

續(xù)表1

通過進一步計算GA3、6-BA 及其組合對2 種柿砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的變異系數(shù)可以得出（表2），GA3和6-BA 組合作用產(chǎn)生的君遷子和小果甜柿砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的變異系數(shù)差異較大，君遷子砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的變異系數(shù)分別為33.75%和41.35%，小果甜柿砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的變異系數(shù)分別為23.89%和27.52%?？傮w看來，GA3和6-BA 組合對君遷子砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢產(chǎn)生的變異系數(shù)均高于小果甜柿，說明GA3和6-BA 組合對君遷子砧木種子的破眠促萌作用大于小果甜柿。對單獨使用GA3和6-BA 對2 種柿砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響程度進行分析可以得出，6-BA 對2 種柿砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的變異系數(shù)為1.78%～12.82%，平均值為6.13%，其中6-BA 對小果甜柿砧木種子發(fā)芽率的影響最弱；而GA3對2 種柿砧木種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢的變異系數(shù)均明顯大于6-BA，GA3對2 種柿砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的變異系數(shù)為24.31%～33.81%，平均值為29.02%。可見，GA3對君遷子和小果甜柿砧木種子的破眠促萌作用大于6-BA。

表2 2 種植物生長調(diào)節(jié)劑及其組合對2 種柿砧木種子作用數(shù)據(jù)的分組統(tǒng)計 %

發(fā)芽時滯天數(shù)越短意味著響應速度可能越快，由圖1 可知，36 個處理作用于君遷子砧木種子的發(fā)芽時滯天數(shù)低于小果甜柿，且在0.01水平差異顯著，表明君遷子砧木種子對植物生長調(diào)節(jié)劑的作用可能更加敏感；君遷子砧木種子最高發(fā)芽率天數(shù)也低于小果甜柿，且在0.001 水平差異顯著；君遷子砧木種子的發(fā)芽率在0.01 水平顯著高于小果甜柿；君遷子砧木種子的發(fā)芽勢與小果甜柿無顯著差異?？傮w看來，在發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽時滯天數(shù)、最高發(fā)芽率天數(shù)4 個指標上，君遷子和小果甜柿均顯示出明顯不同的數(shù)據(jù)分布樣式，表明2 種柿砧木種子對2 種植物生長調(diào)節(jié)劑的作用反應不同，君遷子砧木種子對2 種植物生長調(diào)節(jié)劑的作用可能更加敏感。

圖1 2 種植物生長調(diào)節(jié)劑對2 種柿砧木種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽時滯天數(shù)、最高發(fā)芽率天數(shù)的數(shù)據(jù)分布及差異顯著性

2.3 不同植物生長調(diào)節(jié)劑濃度對君遷子砧木種子破眠促萌的影響

如圖2 所示，在GA3濃度為0～750 mg/L 范圍內(nèi)，君遷子砧木種子發(fā)芽率均值和發(fā)芽勢均值的變化差異均不顯著；在GA3濃度為750 mg/L 時，君遷子砧木種子發(fā)芽率均值最高，為39.26%；在GA3濃度為0 mg/L 時發(fā)芽率均值最低，為32.41%；GA3濃度為750 mg/L 和500 mg/L 時分別產(chǎn)生最高發(fā)芽勢均值（19.82%）和最低發(fā)芽勢均值（16.29%）。當GA3濃度提高到1 000 mg/L 時，與前4 種濃度相比，君遷子砧木種子發(fā)芽率均值和發(fā)芽勢均值均顯著提高，由36.48%（0～750 mg/L 發(fā)芽率均值）和17.92%（0～750 mg/L 發(fā)芽勢均值）提高到52.78%（1 000 mg/L 發(fā)芽率均值）和28.52%（1 000 mg/L發(fā)芽勢均值），分別提高了16.30、10.60 個百分點；當GA3濃度為2 000 mg/L 時，君遷子砧木種子發(fā)芽率均值和發(fā)芽勢均值均達到最高值，與1 000 mg/L濃度相比，發(fā)芽率均值顯著提高了17.78 個百分點，而發(fā)芽勢均值的變化差異不顯著。

圖2 不同植物生長調(diào)節(jié)劑濃度對君遷子砧木種子破眠促萌的影響

不同6-BA 濃度處理下的君遷子砧木種子發(fā)芽率均值為42.78%～46.67%，發(fā)芽勢均值為19.63%～27.04%，發(fā)芽率均值和發(fā)芽勢均值在不同6-BA 濃度處理下均無顯著差異（圖2）。

總的看來，以6 個GA3處理濃度對君遷子砧木種子破眠促萌的效果進行分組，發(fā)芽率水平可以歸為3 個組：0～750 mg/L、1 000 mg/L、2 000 mg/L作用組；發(fā)芽勢水平可以歸為2 個組：0～750 mg/L、1 000～2 000 mg/L 作用組；6-BA 處理濃度對君遷子砧木種子破眠促萌作用不明顯。以GA3、6-BA 及其組合作用為自變量，君遷子砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢為因變量進行多因素方差分析，結果顯示，GA3處理對君遷子砧木種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均產(chǎn)生極顯著影響，而6-BA 處理影響不顯著。

2.4 不同植物生長調(diào)節(jié)劑濃度對小果甜柿砧木種子破眠促萌的影響

如圖3 所示，小果甜柿砧木種子在GA3濃度為0～750 mg/L 范圍內(nèi)的發(fā)芽率均值為28.70%～31.85%，且各濃度處理間差異不顯著；GA3濃度為1 000 mg/L 和2 000 mg/L 時，發(fā)芽率均值分別為40.37%和49.82%，與0～750 mg/L 濃度相比均存在顯著性差異。小果甜柿砧木種子在GA3濃度為0～750 mg/L 范圍內(nèi)的發(fā)芽勢均值為15.93%～16.30%，各濃度處理間無顯著差異；在GA3濃度為1 000 mg/L時，發(fā)芽勢均值提高到23.15%；在GA3濃度為2 000 mg/L 時，發(fā)芽勢均值達到最高值，為27.59%。發(fā)芽率和發(fā)芽勢在總體變化趨勢上基本一致。

圖3 不同植物生長調(diào)節(jié)劑濃度對小果甜柿砧木種子破眠促萌的影響

不同6-BA 濃度處理對小果甜柿砧木種子發(fā)芽率均值和發(fā)芽勢均值均無顯著性差異，發(fā)芽率均值為34.07%～35.93%，平均值為35.03%；發(fā)芽勢均值為17.78%～20.37%，平均值為19.20%（圖3）。

總的看來，以6 個GA3處理濃度對小果甜柿砧木種子破眠促萌的效果進行分組，發(fā)芽率和發(fā)芽勢水平均可以歸為3 個組：0～750 mg/L、1 000 mg/L、2 000 mg/L 作用組；6-BA 處理濃度對小果甜柿砧木種子破眠促萌作用不明顯。以GA3、6-BA 及其組合作用為自變量，小果甜柿砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢為因變量進行多因素方差分析，結果顯示，GA3處理對小果甜柿砧木種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響均達到極顯著水平，而6-BA 處理影響不顯著。

3 討論

種子休眠是植物在長期進化過程中形成的抵御外界惡劣環(huán)境的自我保護機制[16]，種子在非適宜季節(jié)萌發(fā)需要采取一定措施打破休眠。使用植物生長調(diào)節(jié)劑是打破種子休眠的重要手段之一，其中GA3和6-BA 是較常用的2 種植物生長調(diào)節(jié)劑[17-18]。現(xiàn)有研究認為，赤霉素通過影響激素間的平衡，對打破種子休眠促進萌發(fā)具有一定作用[17]。本研究通過不同濃度的GA3處理，在2 種柿砧木種子上均獲得萌發(fā)率顯著提高的效果，表明GA3對打破柿種子休眠促進萌發(fā)具有明顯效果，與前人結論一致[4-6]。對于6-BA 的作用效果存在分歧，較多結論認為其具有促進種子萌發(fā)的作用[7-9]，但也有研究發(fā)現(xiàn)其作用效果并不明顯[19-20]。本研究通過計算不同濃度植物生長調(diào)節(jié)劑及其組合處理對2 種柿砧木種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的變異系數(shù)、主體間效應檢驗以及多因素方差分析，研究結果均表明6-BA 對君遷子和小果甜柿砧木種子破眠促萌的效果并不明顯。該結果說明，GA3對打破柿種子休眠至關重要，外施GA3可以在一定程度上解除種子休眠，而6-BA 可能并非決定其破眠特性的關鍵影響因素，具體原因尚需進一步深入研究。

植物生長調(diào)節(jié)劑對種子破眠促萌效果具有劑量效應，在適宜濃度下才能起到促進作用[21-22]，已有研究表明，GA3適宜濃度為1 000 mg/L 以下，6-BA適宜濃度為50 mg/L 以下。本研究結果表明，GA3濃度在1 000 mg/L 時對2 種柿砧木種子均開始發(fā)揮破眠促萌作用，其后濃度再增加，發(fā)芽率和發(fā)芽勢也得到明顯提高，在所設最大濃度為2 000 mg/L 時還未到拐點；而2 種柿砧木種子在各種6-BA 濃度處理下的效果均不明顯。植物生長調(diào)節(jié)劑對種子破眠促萌效果因植物種類、種子形態(tài)、休眠程度等不同而存在很大差別[23-25]，而本研究植物生長調(diào)節(jié)劑對種子萌發(fā)效應與其他文獻報道中的區(qū)別可能與物種差異有關。姬孝忠[14]、徐長寶等[13]、孫鵬等[12]針對植物生長調(diào)節(jié)劑對柿種子萌發(fā)效應進行研究認為，GA3對種子的萌發(fā)具有顯著影響，支持本研究的結論，但其研究結果表明，GA3最佳使用濃度為500 mg/L，與本研究結果不一致。500 mg/L GA3濃度對本研究當季冬播的君遷子和小果甜柿砧木種子的萌發(fā)基本不起作用，原因可能與研究對象的休眠程度、浸種時間、植物生長調(diào)節(jié)劑種類等因素有關。后續(xù)研究可以從GA3單一處理并增加GA3處理濃度，也可嘗試使用其他植物生長調(diào)節(jié)劑種類進行組合處理，以及其他輔助的物理或化學處理，以進一步獲得更理想的萌發(fā)率。

君遷子和小果甜柿是柿常用的2 種砧木，分屬于不同種，君遷子為我國習用砧木，適合于中國傳統(tǒng)柿品種，與近年興起的日本甜柿親和性較差；而最近發(fā)現(xiàn)的小果甜柿與日本甜柿親和性良好。因此，本研究選用君遷子和小果甜柿砧木作為研究對象，以滿足產(chǎn)業(yè)上育苗的多元需求。生產(chǎn)上發(fā)現(xiàn)，君遷子根系發(fā)達，容易分支，細根多，移栽易成活，緩苗也快；而柿砧木種子普遍發(fā)芽率低，主根發(fā)達，分支少，根系深，移栽后成活較難[26]。本研究根據(jù)2 種柿砧木種子的形態(tài)數(shù)據(jù)、萌發(fā)后胚根上主側根分化狀態(tài)、幼苗期地上部和地下部形態(tài)的觀察結果均吻合成年后的形態(tài)差異，充分表明2 種柿砧木的遺傳差異很大。試驗結果所得植物生長調(diào)節(jié)劑對君遷子和小果甜柿砧木種子破眠促萌迥異的作用效果，可以用植物生長調(diào)節(jié)劑對差異較大的基因型間差別作用來解釋，也間接反映了君遷子和小果甜柿砧木種子的休眠機制可能不同。

種子休眠的原因除與體內(nèi)激素有關外，還受種皮、種胚發(fā)育成熟度、各種內(nèi)含物等多種因素的影響，提前對具有堅硬種皮的種子采取劃破、干燥、提前熱層積、低溫層積等方法，對種子生理休眠的解除具有一定的促進作用。本研究發(fā)現(xiàn)，小果甜柿砧木種子的促早萌芽方法有待進一步提高，因此，今后試驗可以考慮在植物生長調(diào)節(jié)劑作用的同時，再輔以一定的前處理，以尋求對小果甜柿砧木種子更高效的破眠促萌方法。

4 結論

綜上可知，一定濃度的GA3對君遷子和小果甜柿砧木種子的休眠解除及促進萌發(fā)具有顯著的促進作用，而6-BA 在各濃度水平之間無顯著影響，也無和GA3的疊加效應；君遷子和小果甜柿砧木種子對2 種植物生長調(diào)節(jié)劑的反應不同，前者相對而言更加敏感；在本試驗設定條件下，GA3濃度≤750 mg/L 時對柿砧木種子破眠促萌的作用效果不明顯，而1 000 mg/L 是GA3發(fā)揮作用的起始濃度，2 000 mg/L 為最佳濃度，但由于相關種子萌發(fā)試驗普遍認為GA3的最佳濃度低于1 000 mg/L，因此推測GA3濃度在高于2 000 mg/L 時可能對種子的破眠促萌作用呈下降趨勢，而實際情況還有待進行相關的補充試驗。