不同藥劑處理對草莓種子萌發(fā)的影響

崔少杰，華明艷，宋蘭芳，金鳳媚，孔維東，孫海波

（天津市農(nóng)業(yè)科學院，天津 300192）

雜交育種是當前草莓育種的主要方法和手段之一,而種子是雜交育種的基礎。但因草莓種粒小、種皮厚、吸水透氣性差，是種子內(nèi)部還可能存在較多的導致休眠抑制物質(zhì)，造成草莓發(fā)芽率低、出苗不整齊，不利于優(yōu)良單株的出現(xiàn)，嚴重影響草莓新品種的選育進程[1]。因此，提高草莓種子的發(fā)芽率和出苗整齊度已成為草莓育種過程中的關鍵環(huán)節(jié)。前人曾用濃硫酸、低溫、變溫、光照、赤霉素、超聲波、切開果皮、離體培養(yǎng)等處理提高了草莓種子發(fā)芽率[2-6]，在一定程度上緩解了草莓種子發(fā)芽不整齊的問題。但前人研究中藥劑獲得困難及處理方法多為繁瑣，不適宜在實際育種工作中廣泛應用。因此，本研究在前人研究基礎上，選用適宜濃度的雙氧水、硝酸鉀、酸，以及外源激素等藥劑對草莓種子進行萌發(fā)處理，并采用隸屬函數(shù)法對3個萌發(fā)指標進行綜合評價，以期篩選出促進草莓種子萌發(fā)最佳條件，提高草莓發(fā)芽率及發(fā)芽勢，為其生產(chǎn)應用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為草莓主栽品種‘紅顏’，種子來自于田間自然授粉的成熟草莓上飽滿瘦果。

1.2 試驗方法

將草莓種子沖洗干凈，后用75%的酒精浸泡30 s，再用2%次氯酸鈉滅菌20 min，用無菌水沖洗3～5 次。進行不同藥劑處理（表1），每處理重復3次，每重復100 粒種子。處理后，用無菌蒸餾水清洗完畢后，將種子擺放于鋪有3 層濾紙的9 cm 培養(yǎng)皿內(nèi)，放入恒溫光照培養(yǎng)箱，溫度25 ℃，光照4 000 lx，每天光照15 h。在發(fā)芽過程中，每天記錄發(fā)芽數(shù)，并保持發(fā)芽床濕潤，連續(xù)5 d 不發(fā)芽視為發(fā)芽結束。計算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)。

表1 試驗處理

式中，Gt 為不同時間（t）的發(fā)芽數(shù)；Dt 為相應的發(fā)芽時間[7]。

1.2.1 H2O2處理對草莓種子萌發(fā)的影響 參考梁中午等[1]篩選的試驗結果，將滅菌后的草莓種子，用12%H2O2分別浸種0.5、1、1.5 h，用自來水沖洗10 min，無菌水沖洗3 次，進行發(fā)芽試驗。

1.2.2 酸處理對草莓種子萌發(fā)的影響 將滅菌后的草莓種子，倒入燒瓶內(nèi)，分別用0（CK）、50、150、250、350、450 mg·L-1的硼酸、鹽酸，在室溫條件下浸種24 h，用自來水沖洗10 min，無菌水沖洗3 次，進行發(fā)芽試驗[8-9]。

1.2.3 激素處理對草莓種子萌發(fā)的影響 參考余春和[10]等試驗研究結果，試驗分別用濃度為0（CK）、5、10、15 mg·L-1的GA3、IAA、IBA、6-BA、NAA、ABA 在25 ℃條件下浸種24 h，然后用自來水沖洗，無菌水沖洗3 次，進行發(fā)芽試驗。

1.2.4 硝酸鉀處理對草莓種子萌發(fā)的影響 以無菌水處理24 h 為CK，將滅菌后的草莓種子，用濃度為0.2%、0.3%、0.4%的硝酸鉀溶液，分別浸種0（CK）4、8、12、24 h，用自來水沖洗10 min，無菌水沖洗3 次，進行發(fā)芽試驗[11-12]。

1.3 綜合評價方法

本研究采用隸屬函數(shù)的方法，評價不同處理的草莓種子萌發(fā)特性，參考梁昕景等[13]的方法對草莓種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)3 個指標的隸屬函數(shù)值累加求平均值，平均值越大，說明藥劑對草莓種子萌發(fā)的促進作用越強。

式中，Xi為指標測定值，Xmin、Xmax為所有參試指標中某一指標的最小值和最大值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 對測定數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與繪圖，并用SPSS19.0 進行統(tǒng)計分析、Ducan 新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 H2O2 處理對草莓種子萌發(fā)特性的影響

圖1 顯示的是12%H2O2處理對草莓種子萌發(fā)特性的影響。從圖1 可以看出，12%H2O2處理可以促進草莓種子的萌發(fā)，與CK 差異顯著。隨著處理時間的增長，草莓種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)呈先升高再降低的趨勢。12%H2O2處理1 h 草莓種子的發(fā)芽率最高，達到90.67%、比CK 高出36.71%，發(fā)芽勢可達58%發(fā)芽指數(shù)為8.51，與CK 差異顯著。

圖1 H2O2 處理對草莓種子萌發(fā)特性的影響

2.2 不同酸處理對草莓種子萌發(fā)特性的影響

由圖2 所示，草莓種子的發(fā)芽率隨著鹽酸濃度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)的變化趨勢與發(fā)芽率相同（圖3、圖4）。當鹽酸濃度在0～250 mg·L-1時，種子發(fā)芽率呈上升趨勢；當鹽酸濃度在350～450 mg·L-1時，種子發(fā)芽率有所下降。當鹽酸濃度為250 mg·L-1時，種子的發(fā)芽率達到81.67%，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)同時達到了最高值。當鹽酸濃度為450 mg·L-1時，草莓種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢均低于對照。不同濃度的硼酸對草莓種子萌發(fā)特性的影響趨勢與鹽酸相同，當硼酸濃度為250 mg·L-1時，種子的發(fā)芽率為83.33%，發(fā)芽勢為45.67%，發(fā)芽指數(shù)為6.88，均達到最高。由此可見，適宜濃度酸均可以促進草莓種子的萌發(fā)，使發(fā)芽整齊一致，但濃度過高效果不好，鹽酸濃度過高反而會抑制草莓種子的萌發(fā)。

圖2 不同酸處理對草莓種子發(fā)芽率的影響

圖3 不同酸處理對草莓種子發(fā)芽勢的影響

圖4 不同酸處理對草莓種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.3 不同激素處理對草莓種子萌發(fā)特性的影響

不同激素處理對草莓種子萌發(fā)特性的影響如表2 所示，隨著激素濃度的升高，各處理草莓種子發(fā)芽率呈先升高后下降趨勢，發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)變化趨勢與發(fā)芽率相同，GA3、IAA 激素濃度為5 mg·L-1時發(fā)芽率最高，分別比CK 提高32.67%、23.62%；NAA、IBA、6-BA、ABA 激素濃度為10 mg·L-1時發(fā)芽率、發(fā)芽勢達到最高。除ABA 外，其他5 種激素各濃度均能促進草莓種子的萌發(fā)，當ABA 濃度為15 mg·L-1時，草莓種子的發(fā)芽率為63.00%，低于CK5.02%，說明草莓種子萌發(fā)受到了抑制。

表2 不同激素處理對草莓種子萌發(fā)特性的影響

2.4 KNO3 處理對草莓種子萌發(fā)特性的影響

由表3 可以看出，草莓種子的發(fā)芽率隨著處理時間的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。用濃度為0.20%KNO3處理12 h，草莓的發(fā)芽率最高，為90.33%，比CK 提高36.21%，各處理之間差異顯著。隨著KNO3濃度的升高，草莓種子的發(fā)芽率逐漸降低，當KNO3濃度為0.30%時，處理8 h，發(fā)芽率最高，達到86.33%；當KNO3濃度為0.40%時，處理4 h，發(fā)芽率最高，為80.67%，處理24 h，發(fā)芽率最低，僅為65.33%。發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)與發(fā)芽率的變化趨勢相同。由此可見，適宜濃度的KNO3，處理時間適當能夠促進草莓種子的萌發(fā)，若濃度過高且處理時間過長，則會抑制草莓種子萌發(fā)。

表3 KNO3 處理對草莓種子萌發(fā)特性的影響

2.5 不同藥劑處理對草莓種子萌發(fā)特性影響綜合評價

為了全面綜合反映不同處理對草莓種子萌發(fā)特性的影響，采用發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)3 個指標，計算44 個處理的草莓種子萌發(fā)指標隸屬函數(shù)值，根據(jù)隸屬函數(shù)值排名，選出促進草莓種子萌發(fā)效果較好藥劑，排名越靠前表明藥劑對草莓種子萌發(fā)的促進作用越強。結果表明，44 個處理中對草莓種子萌發(fā)促進作用由強到弱的前5 位分別為：12%H2O2處理1 h、0.20%KNO3處理12 h、5 mg·L-1GA3處理24 h、10 mg·L-1NAA 處理24 h、0.30%KNO3處理8 h（表4）。

表4 不同藥劑處理草莓種子各萌發(fā)指標隸屬函數(shù)值

3 討論與結論

H2O2是一種強氧化劑，作為種子發(fā)芽促進劑在茄子、黃芩、丹參等得到了應用[14-16]。本研究在梁中午等[1]研究的基礎上，選用濃度12%H2O2對草莓種子進行不同時間的處理。結果表明，12%H2O2處理1 h 草莓種子萌發(fā)最好，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)分別比CK 高出36.71%，59.75%，73.23%。由此可見，適宜濃度和處理時間的H2O2可以促進草莓種子的萌發(fā)。另外，相關研究表明，酸能腐蝕果皮和種皮，使種子的透水透氣能力增強，種胚內(nèi)外物質(zhì)交換的機械障礙被解除，從而提高其發(fā)芽率，縮短萌發(fā)周期[17]。前人多采用硫酸進行處理，但因其危險性高，在實際生產(chǎn)中不能得到較好的應用。硼酸和鹽酸在促進種子萌發(fā)中也得到了較好的應用，本研究草莓種子各萌發(fā)指標隨著鹽酸和硼酸濃度的升高均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，這與張鑫瑞等[18]的研究結果一致;當硼酸濃度為50～450 mg·L-1時，均可促進草莓種子的萌發(fā)；當鹽酸濃度為250 mg·L-1時，種子的發(fā)芽率達到81.67%，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)同時達到了最高值；為450 mg·L-1時，草莓種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢均低于對照，會抑制草莓種子的萌發(fā)。植物中各種激素種類對植物萌發(fā)及生長起著重要的調(diào)節(jié)作用，在一定范圍內(nèi)，植物激素才能提高種子活力，促進種子萌發(fā)。當激素濃度過量時，可能會促進乙烯的釋放，使種子內(nèi)部的生理平衡被打破，抑制種子萌發(fā)，甚至會導致種子活力的喪失[19]。已有研究表明，使用外源激素浸種處理冰葉日中花[20]、燕麥[21]、紅景天[22]等種子，發(fā)現(xiàn)其對種子萌發(fā)的影響，均表現(xiàn)較低濃度的GA3、IAA、IBA、6-BA、NAA 促進種子萌發(fā)，而較高濃度降低種子的萌發(fā)率。本研究也得出了相似的結果。另外，余春和等[10]對光皮樺種子的研究中，低濃度的ABA 可以促進種子的萌發(fā)，高濃度的ABA 使種子萌發(fā)受抑制，與本研究結果一致。本研究中，當ABA 濃度為15 mg·L-1時，草莓種子萌發(fā)受到抑制，發(fā)芽率低于CK5.02%。

KNO3不僅能誘導植物體內(nèi)生長激素的合成，調(diào)控其活力，還能在消除萌發(fā)抑制物質(zhì)對種子的影響，使種子活力得到提高，促進發(fā)芽，但其對種子發(fā)芽的影響會因物種或品種的不同而有所差異[12]。本研究用0.20%KNO3處理12 h 對草莓種子萌發(fā)效果最好。胡映泉等[23]研究發(fā)現(xiàn)0.2 mol·L-1硝酸鉀對木槿種子處理發(fā)芽效果最好。黃勤勤等[24]發(fā)現(xiàn)濃度為0.3%KNO3溶液浸泡碎米莎草種子24 h，種子的發(fā)芽效果最好。由此可見，KNO3對不同物種種子發(fā)芽的影響不一致。隸屬函數(shù)法是對多個指標進行綜合分析，可以有效避免單一指標的片面性[25]。因此，能夠準確篩選最佳處理。本研究結果表明，44 個處理中對草莓種子萌發(fā)促進作用由強到弱的前5 位分別為：12% H2O2處 理1 h、0.20%KNO3處 理12 h、5 mg·L-1GA3處理24 h、10 mg·L-1NAA 處理24 h、0.30%KNO3處理8 h。前2 個處理草莓種子的發(fā)芽率了達到90%以上，后3 個處理草莓種子的發(fā)芽率可達84%以上。在實際生產(chǎn)中，可依實際情況，適當選擇上述5 種處理方法，以提高草莓種子發(fā)芽率及發(fā)芽勢，加快草莓育種進程。