探究電導率、鹽度與鳳仙花種子活力的聯(lián)系

鄭小龍 邵波

摘 ? ?要：文章主要研究鳳仙花種子浸種及萌發(fā)時，鹽度條件和電導率條件與鳳仙花種子活力之間的關系。本試驗中，種子活力采用日平均發(fā)芽率之和（MDG）表示，以施加條件的2個品種的鳳仙花種子作為對象，測定不同溫度水平下的日平均發(fā)芽率之和與電導率，測定不同鹽度水平下的日平均發(fā)芽率之和，對電導率、鹽度與種子活力之間的關系進行研究。結果表明，在浸沒條件下最有利于提高種子活力的溫度為35～45 ℃，電導率為平均最低值；在高濕度條件下，最有利于提高種子活力的溫度上調(diào)至55 ℃左右；干熱測試對鳳仙花種子的電導率和種子活力影響不明顯；鹽度值在1 400～1 700 mg/L條件下，會在一定程度上提高受到霉菌寄生的種子活力。

關鍵詞：鹽度；電導率；種子活力；鳳仙花種子

文章編號：1005-2690（2023）07-0001-04 ? ? ? 中國圖書分類號：S681.1；S339.3 ? ? ? 文獻標志碼：B

鳳仙花作為我國常見的景觀植物，在全國各地都有廣泛的種植栽培。鳳仙花除作花境和盆景裝置外，也可作切花。鳳仙花具有一定的藥用價值，莖及種子可入藥，莖稱“鳳仙透骨草”，有祛風濕、活血、止痛之效，用于治風濕性關節(jié)痛、屈伸不利；種子稱“急性子”，有軟堅、消積之效，用于治噎膈、骨鯁咽喉、腹部腫塊、閉經(jīng)等[1]。現(xiàn)代研究表明，鳳仙花中的醌類和黃酮類化合物具有抗菌、抗氧化等活性，可用于醫(yī)療保健或天然食品添加劑[2]。民間常用其花及葉染指甲?；ò険v碎后加大蒜汁等黏稠物，可染指甲，染甲數(shù)次以后可以根治灰指甲[3]。鳳仙花可以帶來一定的經(jīng)濟效益且在國內(nèi)廣泛種植，因此有必要對鳳仙花種子的萌發(fā)條件進行探究。鑒于種子活力和電導率之間的負相關關系早已得到了公認[4]，本試驗的主要目的為驗證電導率與鳳仙花種子活力之間的聯(lián)系，同時研究鹽度通過影響寄生霉菌間接影響鳳仙花種子活力之間的聯(lián)系，對鳳仙花種子的萌發(fā)條件進行驗證。

1 設備與材料

試驗設備有YD-1H鹽度計（杭州齊威有限公司）、DDB-12HC電導率儀（杭州齊威有限公司）。試驗所用鳳仙花種子為重瓣鳳仙花種子與高莖鳳仙花種子，重瓣鳳仙花種子來源為沭陽縣綠豐耀種業(yè)有限公司，高莖鳳仙花種子來源為青州市安藝花卉苗木。

2 測試內(nèi)容

2.1 干熱測試

干熱測試主要使用恒溫加熱器模擬鳳仙花種子遇到的高溫干旱環(huán)境，通過觀察高溫干熱處理后的鳳仙花種子浸種浸出液的電導率以及種子萌發(fā)時的日平均發(fā)芽率之和，得出在干旱環(huán)境條件不同溫度情況處理下鳳仙花種子浸出液電導率與種子活力之間的關系。

干熱測試中，將重瓣鳳仙花種子分為A、B、C共3個小組。A組在30 ℃的環(huán)境條件下分別加熱0、15、30、45、60 min，模擬常溫自然老化條件；B組在50 ℃的環(huán)境條件下分別加熱0、15、30、45、60 min，模擬高溫自然老化條件；C組在80 ℃高溫下分別加熱0、15、30、45、60 min。

將加熱完成后的種子放入500 mL潔凈燒杯中，倒入100 mL水，在25 ℃室溫條件下浸泡24 h，之后使用DDB-12HC電導率儀測定鳳仙花種子浸出液的電導率，并記錄電導率儀的指針讀數(shù)。

將浸種完成后的50粒鳳仙花種子置于發(fā)芽床為中性脫脂棉的培養(yǎng)皿中，控制發(fā)芽溫度在25 ℃左右，每天記錄發(fā)芽的鳳仙花種子數(shù)，每隔1 d灌溉1次，在處理5 d的種子發(fā)芽數(shù)據(jù)后，開始統(tǒng)計并且計算發(fā)芽率和日平均發(fā)芽率之和（MDG）。日平均發(fā)芽率之和（MDG）＝（當天種子發(fā)芽數(shù)÷種子總數(shù)）/當天發(fā)芽天數(shù)。一組種子活力值為各天數(shù)平均發(fā)芽率的總和，其值為0～1[5]。

2.2 濕熱測試

濕熱測試主要使用水浴震蕩加熱器加熱到指定溫度，通過觀察較高濕度條件下鳳仙花種子浸出液的電導率和日平均發(fā)芽率之和，得出在高濕度條件不同溫度處理下鳳仙花種子浸出液電導率與種子活力之間的關系。

濕熱測試中，將加熱處理的時間固定為0.5 h，進行溫度梯度測試，對應梯度為常溫（25～30 ℃）和35、45、55、65、75、80 ℃。對重瓣鳳仙花種子和高莖鳳仙花種子2個品種分2組進行測試。

2.3 浸沒加熱測試

浸沒加熱測試的主要目的是使用水浴加熱器加熱浸種過程中的鳳仙花種子，通過觀察浸種時鳳仙花種子基本處于純凈水浸沒狀態(tài)下受到不同程度的加熱條件，得出鳳仙花種子浸出液的電導率和鳳仙花種子活力之間的關系。

浸沒加熱測試中，將加熱處理的時間固定設為0.5 h，進行溫度梯度測試，對應梯度為常溫（25～30 ℃）和35、45、55、65、75、80 ℃。對重瓣鳳仙花種子和高莖鳳仙花種子2個品種分2組進行測試。

2.4 首日鹽度測試

首日鹽度測試主要是測試僅在浸種時期鳳仙花種子受到鹽度條件的影響程度，后續(xù)進行鳳仙花種子萌發(fā)供水為去離子水，通過觀察后續(xù)鳳仙花種子的萌發(fā)數(shù)與萌發(fā)天數(shù)，計算出日平均發(fā)芽率之和，并將鹽度與日平均發(fā)芽率之和進行比對，得出首日浸種鹽度對于鳳仙花種子活力的影響和兩者之間的關系。

首日鹽度測試試驗中，進行條件處理的手段是在浸種時將浸種用水替換為對應鹽度梯度的氯化鈉溶液，對應的梯度分別為0、200、400、800、1 000、2 000 mg/L。對重瓣鳳仙花種子和高莖鳳仙花種子2個品種分2組進行測試。

2.5 總鹽度測試

相較于首日鹽度測試，總鹽度測試重點在對于日后鳳仙花種子發(fā)芽時期的灌溉也使用浸種處理時相同鹽度的氯化鈉溶液，其目的是觀察種子長時間處于不同鹽度梯度環(huán)境時種子活力的變化。

總鹽度測試試驗中，進行條件處理的手段是在浸種時將浸種用水替換為對應鹽度梯度的氯化鈉溶液，對應的梯度分別為0、200、400、800、1 000、2 000 mg/L，鹽度梯度配制溶液同時應用于后幾日的灌溉供水。

2.6 浸沒加熱＋鹽度灌溉測試

這一組測試的主要目的是驗證在最優(yōu)加熱條件和最優(yōu)鹽度條件下鳳仙花種子活力的變化情況，組合不同溫度與鹽度中的最優(yōu)值，觀察最終結果與空白對照的鳳仙花種子萌發(fā)的差異，對溫度-電導率、鹽度2個條件對種子活力的影響進行確認。

在浸沒加熱與鹽度灌溉的組合測試中，統(tǒng)一采用浸沒加熱測試中種子活力最高的施加條件，同時以是否施加總鹽度測試中最優(yōu)鹽度濃度溶液區(qū)別為2組。浸種時，不施加鹽度溶液的組別，用水浸種；施加鹽度溶液的組別，采用對應濃度鹽度溶液浸種。

將浸種完成后的50粒鳳仙花種子置于發(fā)芽床為中性脫脂棉的培養(yǎng)皿中，控制發(fā)芽溫度在25 ℃左右，每天記錄發(fā)芽的鳳仙花種子數(shù)。不施加鹽度溶液的鳳仙花種子組別以純凈水灌溉；施加鹽度溶液的鳳仙花種子組別則采用總鹽度測試中灌溉方法，使用對應濃度的鹽度溶液進行灌溉。在處理7 d的種子發(fā)芽數(shù)據(jù)后，開始統(tǒng)計并且計算發(fā)芽率和種子活力。

3 結果與分析

總體上，高莖鳳仙花種子的綜合種子活力低于重瓣鳳仙花種子的綜合種子活力。由于種子分別由不同供應商提供，此試驗得出的鳳仙花種子性質(zhì)僅在此試驗中有效，不代表實際上高莖鳳仙花種子活力一定低于重瓣鳳仙花種子。

鑒于鳳仙花種子活力值為0～1且該值越高代表鳳仙花種子活力越好，電導率越低則表示鳳仙花種子細胞結構受到的影響越小。綜上所述，在電導率測試中，以“日平均發(fā)芽率之和/電導率”的值綜合表述測試中鳳仙花種子受到試驗條件的影響以及種子活力的變化。

3.1 干熱測試

在干熱測試的30、50、80 ℃條件下，重瓣鳳仙花種子和高莖鳳仙花種子的日均發(fā)芽率之和總體上隨著加熱時間增加而略微下降。重瓣鳳仙花種子和高莖鳳仙花種子的電導率總體呈無序變化。

在環(huán)境條件為低濕時，電導率變化不明顯，但種子活力總體呈先下降后上升的趨勢，說明電導率并非體現(xiàn)鳳仙花種子發(fā)芽率和萌發(fā)時間的唯一數(shù)值。

推測其原因為環(huán)境濕度下，缺少能夠將鳳仙花種子細胞中物質(zhì)交換出來的介質(zhì)，因而在干熱測試中鳳仙花種子在電導率方面的數(shù)據(jù)沒有明顯梯度變化[6]。

在干熱測試的30、50、80 ℃條件下，隨著加熱處理時間增長，重瓣鳳仙花種子和高莖鳳仙花種子的“MDG/電導率”的值基本無明顯變化，見圖1。

種子活力與電導率的比值出現(xiàn)先下降后上升的情況。據(jù)此推測，鳳仙花種子在低濕條件下受到一定程度的高溫脅迫，會自動進入種子休眠狀態(tài)減少溫度對種子自身造成的影響，從而保護鳳仙花種子自身免于受到高溫脅迫的影響[7]。

3.2 濕熱測試

在濕熱測試條件下，加熱老化至45 ℃時日均發(fā)芽率之和下降，45～55 ℃日均發(fā)芽率之和上升，55 ℃以上日均發(fā)芽率之和繼續(xù)下降。電導率變化不穩(wěn)定，大致為45 ℃之前上升、45 ℃之后開始下降。

在濕熱測試條件下，“MDG/電導率”的值隨著加熱老化溫度變化而變化，常溫至45 ℃下降，45～55 ℃上升，55 ℃以上持續(xù)下降，見圖2。

在環(huán)境條件為高濕時，電導率開始出現(xiàn)變化，但電導率數(shù)值不呈明顯梯度趨勢。種子活力出現(xiàn)梯度下降的趨勢，說明在高溫條件下，較高的濕度可以對鳳仙花種子的萌發(fā)造成比干燥低濕環(huán)境條件下更大的影響。

3.3 浸沒加熱測試

在浸沒加熱測試條件下，隨著加熱老化溫度的上升，日均發(fā)芽率之和45～55 ℃上升，55 ℃以上開始下降，75、85 ℃時歸0。隨著加熱老化溫度上升，電導率35～45 ℃下降，55 ℃以上上升。

在環(huán)境條件為浸沒加熱時，電導率的數(shù)值呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，種子活力呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，與最初的猜測相符。

在浸沒加熱測試條件下，隨著加熱老化溫度上升，“MDG/電導率”的值35～45 ℃上升，55 ℃以上下降直至歸0，見圖3。

在常溫至45 ℃的溫度影響下，日均種子發(fā)芽率之和升高，說明一定的環(huán)境溫度可以增強種子活力，有利于種子萌發(fā)和生長。

在浸種時環(huán)境溫度超過75 ℃時，會對鳳仙花種子的萌發(fā)和生長產(chǎn)生較大影響，造成日平均發(fā)芽率之和降低直至該值歸0，同時電導率升高。

3.4 首日鹽度測試

在首日鹽度測試條件下，隨著鹽度梯度的上升，日均發(fā)芽率之和500～1 500 mg/L上升，2 000 mg/L以上下降，直至歸0。

在環(huán)境條件為首日浸種時使用鹽度梯度浸種液時，隨著鹽度梯度上升，種子活力呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，同時存在其他現(xiàn)象。

首日鹽度浸種的鳳仙花種子在發(fā)芽期間，培養(yǎng)皿中的脫脂棉水分消耗速率更快，在統(tǒng)一2天1次供水灌溉的情況下，只有首日鹽度測試中的鳳仙花種子出現(xiàn)了脫脂棉水分提前消耗完畢的情況。結果表明，首日鹽度測試會使鳳仙花種子水分消耗速率增大。

在不同的鹽度梯度下，個別組別的鳳仙花種子出現(xiàn)了明顯的種子發(fā)霉現(xiàn)象。經(jīng)過顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)霉菌以毛霉為主。部分種子由于毛霉發(fā)霉現(xiàn)象無法正常發(fā)芽，說明鹽度可以通過寄生霉菌間接影響鳳仙花種子的種子活力[8]。

3.5 總鹽度測試

在總鹽度測試條件下，在400～2 000 mg/L鹽度區(qū)間，種子日均發(fā)芽率之和的值逐漸降低；2 000 mg/L以上鹽度，該值逐漸回升。

在環(huán)境條件為浸種＋灌溉皆為鹽度梯度溶液時，種子活力呈現(xiàn)先下降后上升的狀態(tài)，重瓣鳳仙花種子以0～400 mg/L和1 400～1 700 mg/L鹽度溶液濃度為節(jié)點，而高莖鳳仙花種子以400 mg/L和1 400～1 700 mg/L鹽度溶液濃度為節(jié)點。

在總鹽度測試條件下，不再有水分消耗速率增大的現(xiàn)象，但是幾乎所有鳳仙花種子測試組的種子活力都受到了較大的負面影響，種子活力只有首日鹽度測試的1/2甚至不足1/2。

在不同的鹽度梯度下，相較于首日鹽度測試，總鹽度測試條件更快且更多產(chǎn)生了毛霉，并且毛霉活力呈先上升后下降的趨勢，說明在一定區(qū)間，鹽度溶液會對毛霉生長產(chǎn)生積極影響，但當鹽度超過一定限度時會抑制毛霉生長。

總鹽度試驗中，高莖鳳仙花種子質(zhì)量較差，測試結果與之前的測試不再具有相對比較價值。

3.6 浸沒加熱＋總鹽度測試

在45 ℃加熱老化處理條件下，比對是否添加2 000 mg/L鹽度溶液，重瓣鳳仙花種子日均發(fā)芽率之和下降，受到霉菌污染的高莖鳳仙花種子日均發(fā)芽率之和上升。

在浸沒加熱＋總鹽度測試的試驗條件中，鳳仙花種子在最優(yōu)浸沒加熱溫度與最優(yōu)鹽度條件下，與對照組鳳仙花種子進行對照測試。結果表明，對于重瓣鳳仙花種子，鹽度溶液會降低其種子活力，受到浸沒加熱溫度影響，種子活力下降幅度不大；對于高莖鳳仙花種子，基于此批高莖鳳仙花種子受到毛霉污染，在浸沒于2 000 mg/L鹽度溶液后，種子活力反而升高，原因為鹽度溶液抑制毛霉生長，一定程度上提高了高莖鳳仙花種子活力，但在正常情況下，鹽度溶液會一定程度上抑制高莖鳳仙花種子的活力。

4 結論

浸沒加熱條件下，電導率和鳳仙花種子活力存在負相關關系。電導率越高，鳳仙花種子活力越低；電導率越低，鳳仙花種子活力越高。

鹽度濃度對于鳳仙花種子存在近似于拋物線趨勢的影響，較低濃度的鹽度溶液區(qū)間會引起寄生霉菌生長，間接影響鳳仙花種子活力；高濃度鹽度溶液會在一定程度上降低正常種子活力，提高受到霉菌寄生種子的活力。

5 討論

電導率與鳳仙花種子活力之間的關聯(lián)，需要擁有可以交換細胞內(nèi)部游離態(tài)物質(zhì)的環(huán)境條件才能成立。滿足對應環(huán)境條件，如水中浸沒等，鳳仙花種子浸出液的電導率與鳳仙花種子活力呈負相關。

鹽度與鳳仙花種子活力之間的關聯(lián)，推測為較低梯度的鹽度溶液使鳳仙花種子細胞液鹽離子濃度升高，使細胞吸收更多的水分嘗試降低細胞液鹽離子濃度，而多吸收的水分被用于種子的萌發(fā)和生長；隨著鹽度梯度的升高，鳳仙花種子細胞吸收水分達到飽和，不再能降低細胞液鹽離子濃度，從而影響鳳仙花種子的正常萌發(fā)生長。在過高鹽度梯度下，推測鳳仙花種子開啟自我保護的休眠模式，關閉細胞的交換通道，防止鹽離子進入細胞，從而保證鳳仙花種子的萌發(fā)生長率。

參考文獻：

[1]中國科學院中國植物志編輯委員會.中國植物志[M].北京：科學出版社，2004.

[2]周淑榮，董昕瑜，郭文場，等.鳳仙花的栽培要點及病蟲害防治[J].特種經(jīng)濟動植物，2015，18（11）：33-36.

[3]紀永利，李海山.藥用植物鳳仙花人工栽培技術[J].中國林副特產(chǎn)，2012（2）：66，69.

[4]徐本美，顧增輝，任祝三.測定種子活力方法的探討——Ⅳ電導法[J].種子，1983（1）：18-23.

[5]劉子凡.種子學實驗指南[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011.

[6]張海波，楊桂娟，高衛(wèi)東，等.香椿種子特定貯藏條件下活力變化的研究[J].林業(yè)科學研究，2019，32（2）：152-159.

[7]Xing-You Gu，Shahryar F.Kianian，Michael E.Foley.Multiple loci and epistases control genetic variation for seed dormancy in weedy rice（Oryza sativa）[J].Genetics，2004，166（3）：1503-1516.

[8]李卓地，畢振云.溫度、鹽度及pH等環(huán)境條件對霉菌生長的影響[J].亞洲臨床醫(yī)學雜志，2019（4）：33-38.