不同酸處理對(duì)紅樹(shù)莓種子萌發(fā)的影響

官紀(jì)元，張群英

(貴州省植物園，貴陽(yáng)，550004)

樹(shù)莓(Raspberry)屬薔薇科(Rosaceae)懸鉤子屬(RubusL.)，果實(shí)富含韉化酸(抗癌物質(zhì))、氨基酸、維生素C、超氧化物歧化酶(SOD)、礦質(zhì)元素等營(yíng)養(yǎng)成分，可被廣泛運(yùn)用到食品、美容、醫(yī)藥等行業(yè)，已被世界公認(rèn)為第3代黃金水果。中國(guó)野生懸鉤子屬資源十分豐富，樹(shù)莓的野生資源開(kāi)發(fā)利用和鮮食品種栽培亟待發(fā)展。樹(shù)莓種子較小，種皮堅(jiān)硬且表面凹陷，未經(jīng)處理的種子萌發(fā)期長(zhǎng)，繁殖困難，成為制約樹(shù)莓育種的重要因素。

懸鉤子屬植物的種子具有深度休眠的特性[1]，打破懸鉤子屬種子休眠的關(guān)鍵是解除種殼的機(jī)械障礙。國(guó)內(nèi)外對(duì)樹(shù)莓種子萌發(fā)試驗(yàn)的報(bào)道較多，集中體現(xiàn)在化學(xué)處理、激素處理、層積處理、溫度處理、機(jī)械處理等方面[2-5]，其中化學(xué)試劑以濃硫酸、次氯酸鈉研究相對(duì)較多，其作用主要表現(xiàn)在腐蝕和劃傷種皮，使種殼變薄，增強(qiáng)種子萌發(fā)潛力[6-8]。黑莓品種“赫爾”(Hull)和野生種類(lèi)“粗葉懸鉤子”(Rubusalceifolius)經(jīng)過(guò)濃硫酸處理后發(fā)芽率大約能達(dá)到20%[9]。張春紅用14%次氯酸鈉處理黑莓品種“Kiowa”，可使發(fā)芽率最大達(dá)到18%[9]。上述試驗(yàn)表明，單一采用濃硫酸或次氯酸鈉雖能打破樹(shù)莓種子的休眠，但種子發(fā)芽率低，不利于生產(chǎn)實(shí)踐。近年來(lái)，有相關(guān)研究表明，濃硫酸與次氯酸鹽相結(jié)合的處理方法，對(duì)樹(shù)莓種子萌發(fā)的改善作用優(yōu)于兩者單獨(dú)使用[2，10]，但目前相關(guān)的研究仍較少。劉歡等[3]對(duì)光滑高粱泡(Rubuslambertianusvar. glaber Hemsl.)進(jìn)行冷濕層積種子萌發(fā)的試驗(yàn)，測(cè)定種子4周的發(fā)芽率僅1.5%，證明了種子具有休眠習(xí)性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)將光滑高粱泡種子低溫層積8周，其發(fā)芽率達(dá)到42.5%。 由此可見(jiàn)，樹(shù)莓種子休眠期長(zhǎng)，難以達(dá)到生產(chǎn)上所要求的快速育苗。因此，本次試驗(yàn)材料選取砂藏后的種子，研究濃硫酸與次氯酸鈉不同浸種時(shí)間的組合對(duì)樹(shù)莓種子萌發(fā)的影響，以期篩選出較好的酸處理組合方法，提高樹(shù)莓種子的發(fā)芽率，縮短育種時(shí)間，為優(yōu)質(zhì)樹(shù)莓栽培品種的選育奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

“秋英”“拖拉蜜”(Tulameen)樹(shù)莓采自貴州省植物園樹(shù)莓基地。待果實(shí)成熟，選擇飽滿(mǎn)、無(wú)病蟲(chóng)害的種子，采后放置陰涼通風(fēng)處，自然干燥后進(jìn)行沙藏。將體積比為2∶1的干凈濕潤(rùn)的河砂與種子攪拌均勻，存放在4 ℃冰箱中，定期檢查，60 d后進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 方法

1.2.1 濃硫酸處理 H2SO4濃度為98%，設(shè)3個(gè)處理，編號(hào)為A1、A2、A3，處理時(shí)間分別為10、20和30 min。每次處理100粒，重復(fù)3次。先將處理好后的種子用自來(lái)水反復(fù)沖洗，再在含有3 g/L Ca(OH)2和3 g/L Ca(ClO)2混合溶液中浸泡30 min，去除種皮表面殘留的硫酸，最后用蒸餾水將種子沖洗干凈，待測(cè)定。

1.2.2 次氯酸鈉處理 設(shè)NaClO濃度為20%，共3個(gè)處理，編號(hào)為B1、B2、B3，處理時(shí)間分別為1、2、3 d。每次處理100粒，重復(fù)3次。

1.2.3 酸組合處理 采用98% H2SO43個(gè)處理浸泡時(shí)間(10、20和30 min)結(jié)合20%NaClO 3個(gè)處理浸泡時(shí)間(3、2、1 d)，共9個(gè)組合，每處理100粒，重復(fù)3次。酸處理組合見(jiàn)表1。

表1 酸處理組合

1.2.4 設(shè)置對(duì)照組 經(jīng)砂藏60 d后，不經(jīng)任何藥劑處理的種子設(shè)為對(duì)照(CK)。

1.2.5 種子發(fā)芽率測(cè)定 用上述方法處理后，在墊有雙層濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中播種，播種后放入20 ℃、光照2 000 lx、濕度70%的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。種子發(fā)芽過(guò)程中及時(shí)適量噴水，可適當(dāng)用3%次氯酸鈉進(jìn)行消毒。每天觀察、記錄種子的萌發(fā)情況。當(dāng)連續(xù)7 d不再有種子發(fā)芽時(shí)作為種子萌發(fā)結(jié)束。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2021、SPSS 20軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 濃H2SO4處理的影響

由表2所示，濃H2SO4處理“秋英”和“拖拉蜜”的種子，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)均能在一定程度上促進(jìn)種子的萌發(fā)。但處理后的“秋英”和“拖拉蜜”的種子發(fā)芽率相對(duì)較低，其原因可能是濃硫酸處理的時(shí)間不夠長(zhǎng)，種皮不夠軟化，或者是砂藏時(shí)間較短。

表2 濃H2SO4處理對(duì)“秋英”和“拖拉蜜”種子發(fā)芽率的影響 %

2.2 NaClO 處理的影響

用20%NaClO浸泡1 d后，“秋英”種子的發(fā)芽率達(dá)到最大(40.33%)，隨著浸泡時(shí)間增加，“秋英”種子發(fā)芽率逐漸降低。隨著NaClO浸泡時(shí)間增加，“拖拉蜜”的種子發(fā)芽率表現(xiàn)出上升趨勢(shì)，在第3 d達(dá)到最高(19.33%)。隨著NaClO浸泡時(shí)間增加，兩個(gè)樹(shù)莓品種發(fā)芽率呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì)(見(jiàn)表3)，原因可能是次氯酸處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)抑制“秋英”種子萌發(fā)，導(dǎo)致發(fā)芽率下降。

表3 20% NaClO處理對(duì)“秋英”和“拖拉蜜”種子發(fā)芽率的影響 %

2.3 酸組合處理的影響

由圖1看出，濃H2SO4結(jié)合NaClO浸泡的效果比單獨(dú)使用濃H2SO4或NaClO的效果好。采用同一濃度不同浸泡時(shí)間的NaClO處理“秋英”種子，隨著濃H2SO4浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，種子發(fā)芽率呈上升趨勢(shì)。采用98%濃H2SO4處理30 min+20%NaClO浸泡1 d處理的“秋英”種子發(fā)芽率最高，可達(dá)到65.00%，而采用98%濃H2SO4處理10 min+20%NaClO浸泡3 d的“秋英”種子發(fā)芽率最低，即5.33%，表明先采用濃H2SO4處理種子，可使種子突破種皮障礙，再用NaClO處理種子可提高種子發(fā)芽率。

注：不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(p<0.05)。

在濃H2SO4浸泡10 min的條件下，“拖拉蜜”種子發(fā)芽率隨著NaClO浸泡時(shí)間延長(zhǎng)而增加，在NaClO浸泡3 d時(shí)“拖拉蜜”種子發(fā)芽率最高，可達(dá)到68.33%。在濃H2SO4浸泡20 min的條件下，“拖拉蜜”種子發(fā)芽率的趨勢(shì)是先升后降，隨著NaClO浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，在NaClO浸泡2 d時(shí)“拖拉蜜”種子發(fā)芽率達(dá)到最高，為55.33%，之后“拖拉蜜”種子的發(fā)芽率開(kāi)始下降。在濃H2SO4浸泡30 min的條件下，NaClO浸泡1 d時(shí)“拖拉蜜”種子發(fā)芽率最高，即33.67%，之后隨NaClO浸泡時(shí)間延長(zhǎng)“拖拉蜜”種子的發(fā)芽率則呈下降趨勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)果表明，“拖拉蜜”最適宜的酸組合為98%濃H2SO4處理10 min+20%NaClO浸泡3 d。

3 結(jié)論與討論

已有很多研究證明，濃硫酸與次氯酸鈉的處理時(shí)間和濃度是打破種皮障礙、提高種子萌發(fā)率的關(guān)鍵，打破種子休眠的方法因不同種質(zhì)類(lèi)型而異[11]。在本次試驗(yàn)中，與單一使用濃硫酸或次氯酸鈉處理相比，使用濃硫酸和次氯酸鈉組合處理在不同程度上改善了“秋英”和“拖拉蜜”種子的萌發(fā)狀況，證實(shí)了濃硫酸與次氯酸鈉相組合的處理方法對(duì)樹(shù)莓種子萌發(fā)的改善作用優(yōu)于兩者單獨(dú)使用[10]。其中，“秋英”酸處理最適組合為98%濃H2SO4處理30 min+20%NaClO浸泡1 d，“拖拉蜜”最適酸處理組合為98%濃H2SO4處理10 min+20%NaClO浸泡3 d。此外，在本試驗(yàn)中，“秋英”和“拖拉蜜”種子的發(fā)芽率和變化趨勢(shì)存在差異，說(shuō)明上述兩種化學(xué)試劑對(duì)樹(shù)莓種子萌發(fā)的促進(jìn)作用存在試材之間的差異性。前人的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)，即腐蝕種皮可不同程度地提高樹(shù)莓種子的發(fā)芽率，但不同處理在不同基因型間效果差異較大，同種處理之間的穩(wěn)定性也不高[5，12]。究其原因，可能是由于不同基因型樹(shù)莓種子的內(nèi)源抑制物質(zhì)存在差異導(dǎo)致的。除此之外，置于培養(yǎng)皿中的種子管理不當(dāng)，采種期時(shí)間過(guò)晚、種子貯藏時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都會(huì)影響種子的萌發(fā)力[13]。

低溫層積處理是打破種子休眠的有效方法，可使種子內(nèi)源抑制物質(zhì)的含量下降、種皮透性提高、種胚發(fā)育后熟，極大提高種子發(fā)芽率，已在薔薇科植物上取得一定成效[3，14-15]。目前，關(guān)于懸鉤子屬植物種子低溫層積的研究結(jié)果存在很大差異。研究表明，黃樹(shù)莓在酸處理基礎(chǔ)上經(jīng)低溫處理更有利于種子的萌發(fā)[10]，Erin先將樹(shù)莓種子進(jìn)行酸處理后再進(jìn)行低溫層積，可使種子發(fā)芽率達(dá)到80%左右[16]。然而，龔娜等[4]卻發(fā)現(xiàn)冷濕層積處理對(duì)黑莓和“早紅”樹(shù)莓種子休眠解除和萌發(fā)沒(méi)有促進(jìn)作用，這或許是因?yàn)閷臃e處理時(shí)間還不夠長(zhǎng)，也或者是兩種植物種子的休眠機(jī)制有所不同。本試驗(yàn)對(duì)照組砂藏60 d的種子并未發(fā)芽，可能是層積時(shí)間不夠所導(dǎo)致的，還應(yīng)在后續(xù)試驗(yàn)中探索各自適宜的方法，但在此基礎(chǔ)上通過(guò)酸組合處理能提前打破紅樹(shù)莓種子的休眠，縮短育種時(shí)間，為今后懸鉤子屬植物種子萌發(fā)與休眠提供借鑒。

試驗(yàn)結(jié)果表明，采用濃硫酸和次氯酸鈉組合浸種法解除樹(shù)莓種子休眠的效果，優(yōu)于單一使用濃硫酸或次氯酸鈉處理，該組合處理方法為解決樹(shù)莓種子萌發(fā)困難提供了新方法。此外，采用低溫層積處理，對(duì)于種子發(fā)芽也有一定的促進(jìn)作用，但不同種之間存在著差異，層積方式和溫度還有待完善，這是否有利于其他種種子的萌發(fā)還有待進(jìn)一步研究。