不同采收時間對黃瓜種子質(zhì)量的影響

曹明明，鄧 強，王惠哲，楊瑞環(huán)，趙海燕，劉長悅

（天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 黃瓜研究所，蔬菜生物育種全國重點實驗室，天津市蔬菜育種企業(yè)重點實驗室，天津 300192）

黃瓜（CucumissativusL.）是葫蘆科（Cucurbitaceae）甜瓜屬（Cucumis）重要的果蔬作物之一，兼具烹飪和鮮食之用，清脆爽口，營養(yǎng)豐富，深受消費者喜愛。我國是世界上黃瓜栽培面積最大、總產(chǎn)量最高的國家[1]，充足且高質(zhì)量的黃瓜種子是我國黃瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要保證。在黃瓜種子生產(chǎn)過程中，適期采收是影響黃瓜種子質(zhì)量的重要因素之一[2]，并且部分黃瓜種質(zhì)資源存在嚴(yán)重的采前發(fā)芽（pre-harvest sprouting,PHS）問題，嚴(yán)重危害黃瓜種子產(chǎn)量和質(zhì)量[3]。黃瓜制種工作中，通過提前摘瓜采種的方法避免PHS 發(fā)生，采種時機難以掌握，采種過早會造成籽粒干癟，采種過遲種子會發(fā)生PHS，種子質(zhì)量下降[4]。因此，分析黃瓜種子瓜腔內(nèi)發(fā)育狀態(tài)，選擇合適的采收時間對提高黃瓜種子質(zhì)量具有重要意義[5]。

高等植物種子發(fā)育是一個十分復(fù)雜的生理過程[6]，在雙受精完成后，種胚在母體果實中發(fā)育，其營養(yǎng)物質(zhì)逐漸積累，種子發(fā)育趨于成熟[7]。一般情況下，黃瓜的種胚在授粉后25 d 左右發(fā)育完全[8]，此時種子中營養(yǎng)物質(zhì)貯存較少，籽粒不飽滿，且種子發(fā)芽能力較差。華南型黃瓜、溫室迷你黃瓜種子發(fā)芽率和千粒質(zhì)量隨著瓜齡的增長而逐漸升高[9]；華北型黃瓜千粒質(zhì)量也會逐漸升高[10]。截至目前，針對華北型黃瓜采收時間與種子質(zhì)量之間的研究鮮見報道。為了進一步探索黃瓜種子采收時間與種子質(zhì)量之間的關(guān)系，分析采收期差異對黃瓜種子千粒質(zhì)量、發(fā)芽活力、幼苗生長等指標(biāo)的影響，本試驗將以2 個華北型黃瓜自交系為材料，考察不同采收時間下黃瓜種子千粒質(zhì)量、PHS 發(fā)生、發(fā)芽率和幼苗鮮質(zhì)量等指標(biāo)的變化趨勢，以確定黃瓜種子采收的最適時間，為提高黃瓜制種產(chǎn)量和質(zhì)量提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

本試驗于2023 年春季在天津科潤黃瓜研究所武清試驗場進行，材料為華北型黃瓜高代自交系Q12 和P60[12]，其中Q12 不發(fā)生PHS，P60 極易發(fā)生PHS。試驗材料由天津科潤黃瓜研究所育種一室提供。

1.2 試驗設(shè)計和方法

黃瓜材料于2023 年4 月15 日播種，雙行高畦播種，滴灌灌溉，田間常規(guī)管理。5 月29 日開始單株自交授粉，掛牌標(biāo)記授粉日期，后期摘除多余雌花，單株坐瓜2 條。本試驗利用5 月29 日授粉的種瓜，在授粉28、30、32、35、38、40、43、45 d 后分別采種，設(shè)置3 次生物學(xué)重復(fù)，每個重復(fù)隨機采種10 條種瓜，種子用自來水沖洗干凈，分離P60 材料發(fā)生PHS 和未發(fā)生PHS 的種子，種子充分晾曬干燥后，測定千粒質(zhì)量。針對花后28、32、38、45 d 時采收的黃瓜種子，用自來水洗凈后立即催芽，分別測定濕種子發(fā)芽率；種子充分晾曬干燥后分別測定干種子的發(fā)芽率。

1.2.1 種子千粒質(zhì)量測定 剔除籽粒干癟、形狀不規(guī)則的種子，統(tǒng)計種子總粒數(shù)，計算單瓜結(jié)籽數(shù)；使用分析電子天平稱取種子總質(zhì)量，計算種子千粒質(zhì)量。

1.2.2 種子發(fā)芽測定 將濾紙平鋪于催芽盒種，每份種子數(shù)出100 粒，均勻散布于催芽盒中，加純凈水保濕，（28±1）℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)催芽。濕種子催芽24 h和48 h 統(tǒng)計發(fā)芽勢，72 h 結(jié)束催芽并統(tǒng)計種子發(fā)芽率。干種子催芽24 h 統(tǒng)計發(fā)芽勢，48 h 結(jié)束催芽，統(tǒng)計發(fā)芽率。

1.2.3 幼苗生物量測定 針對花后28、32、38、45 d時采收的干種子，經(jīng)催芽后播種于育苗基質(zhì)中，幼苗生長至子葉展平時，隨機選取15 株生長整齊的幼苗，在距離頂點15 mm 處切斷下胚軸，測定幼苗上半部分鮮質(zhì)量，設(shè)置3 次生物學(xué)重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

通過Excel2021 軟件統(tǒng)計試驗數(shù)據(jù)，利用SPSS27.0軟件進行數(shù)據(jù)方差分析，采用LSD 法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 Q12 和P60 結(jié)籽數(shù)和PHS 差異分析

表1 統(tǒng)計結(jié)果顯示，Q12 平均單瓜結(jié)籽數(shù)為165 粒，P60 平均單瓜結(jié)籽數(shù)為189.98 粒，P60 的結(jié)籽數(shù)比Q12 高15.34%。Q12 種子不發(fā)生PHS；P60種子極易發(fā)生PHS，自花35 d 后開始出現(xiàn)，且隨著時間的延長，采前發(fā)芽率顯著升高，自花45 d 時，P60 的采前發(fā)芽率達(dá)到83.17%。

表1 不同采收期平均單瓜結(jié)籽數(shù)和千粒質(zhì)量

2.2 不同采收期對黃瓜種子千粒質(zhì)量影響

種瓜在不同花后時間進行采收，收獲的種子晾曬干燥后統(tǒng)計千粒質(zhì)量。統(tǒng)計結(jié)果如表2 所示，種瓜授粉后，種胚營養(yǎng)物質(zhì)不斷積累，千粒質(zhì)量逐漸升高。Q12 從花后28～38 d，其種子千粒質(zhì)量從25.10 g增長至32.97 g，增幅為31.33%；花后38 d，種子千粒質(zhì)量有所下降，花后41～45 d 采收的種子千粒質(zhì)量差異不顯著。P60 從花后28 d 至35 d，其種子千粒質(zhì)量從31.39 g 增長至38.83 g，增加了23.69%，隨后千粒質(zhì)量也有所下降。同一時期采收的黃瓜種子，P60 千粒質(zhì)量顯著高于Q12。由此可見，種子的千粒質(zhì)量在不同材料間存在一定差異。Q12 和P60種子千粒質(zhì)量均表現(xiàn)出先增加后下降的趨勢，表明黃瓜種胚發(fā)育后期營養(yǎng)物質(zhì)積累減少或不再積累營養(yǎng)物質(zhì)。

表2 不同授粉天數(shù)Q12 和P60 種子千粒質(zhì)量

2.3 不同采收期對黃瓜種子發(fā)芽的影響

2.3.1 采收期差異對濕種子發(fā)芽率的影響 針對不同采收期收獲的黃瓜濕種子，自來水洗凈后直接進行催芽處理。濕種子發(fā)芽情況如表3 所示，花后28 d采收的Q12 濕種子催芽72 h 內(nèi)均不發(fā)芽；花后32 d采收的Q12 濕種子催芽48 h 以內(nèi)，種子不發(fā)芽，72 h 時，發(fā)芽率僅為10.33%?；ê?8 d 和45 d 采收的Q12 濕種子在24 h 內(nèi)種子不發(fā)芽；催芽48 h 時，發(fā)芽率分別為60.33%和77.00%；催芽72 h 時，發(fā)芽率分別達(dá)到84.67%和95.00%?；ê?8 d 時，采收的P60 濕種子催芽24 h 時，發(fā)芽率為60.00%；72 h時全部發(fā)芽。花后32 d 采收的P60 種子催芽24 h時，發(fā)芽率為79.00%；催芽48 h 時全部發(fā)芽?；ê?8 d 和45 d 采收的P60 種子催芽24 h 時，全部發(fā)芽。由此可見，黃瓜種子采收期越晚，越有利于種子發(fā)芽，發(fā)芽率越高。同時，種子的發(fā)芽特性在材料間存在差異，P60 比Q12 種子發(fā)芽更早，且發(fā)芽率更高。

表3 不同授粉天數(shù)Q12 和P60 濕種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率

2.3.2 不同采收期對干種子發(fā)芽和幼苗鮮質(zhì)量的影響 對于授粉28、32、38、45 d 后采收的黃瓜種子，經(jīng)自來水洗凈并充分晾曬、干燥后，催芽統(tǒng)計發(fā)芽率。干種子發(fā)芽率如表4 所示，瓜齡28、32 d 的Q12 種子催芽24 h 時，發(fā)芽勢分別為95.00%和96.67%，催芽48 h 時，全部發(fā)芽；瓜齡38 d 和45 d 的Q12 種子催芽24 h 時，全部發(fā)芽，說明采收期越晚，越有利于種子發(fā)芽。不同采收期的P60 干種子催芽至24 h 時，全部發(fā)芽。種子發(fā)芽形態(tài)如圖1 所示，Q12 和P60 均表現(xiàn)為采收時間越早，種子發(fā)芽的胚根越短；采收期越晚，種子胚根越長；同一時期P60 較Q12 種子胚根更長，P60 表現(xiàn)出更強的發(fā)芽能力。比較材料間幼苗鮮質(zhì)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Q12 和P60 均表現(xiàn)出采收期越晚，幼苗鮮質(zhì)量越高；且同一時期的P60 幼苗鮮質(zhì)量均高于Q12。因此，黃瓜種子采收時間越晚，種子發(fā)芽活力越強，發(fā)芽越快，幼苗可以盡快出土生長，幼苗鮮質(zhì)量更高。

圖1 不同授粉天數(shù)Q12 和P60 干種子發(fā)芽情況

表4 不同授粉天數(shù)Q12 和P60 干種子發(fā)芽率和幼苗鮮質(zhì)量

3 討論與結(jié)論

“農(nóng)以種為先”，為保障我國黃瓜產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，需要繁育出高質(zhì)量的黃瓜種子以滿足生產(chǎn)栽培的需要。種子質(zhì)量主要包含千粒質(zhì)量、發(fā)芽勢和發(fā)芽率等重要指標(biāo)[15]。千粒質(zhì)量較高的種子，其籽粒中儲存更多的營養(yǎng)物質(zhì)，可滿足黃瓜種子發(fā)芽和幼苗前期生長的需要。高發(fā)芽勢和發(fā)芽率的種子，其種子活力更突出，幼苗長勢更整齊，既有利于農(nóng)事操作，又避免了資源浪費。采收時間是影響黃瓜種子質(zhì)量的重要因素之一，本研究利用2 份華北型黃瓜自交系材料Q12 和P60，其中Q12 抗PHS，P60 極易發(fā)生PHS，在種瓜授粉28、30、32、35、38、40、43、45 d 后分別采種，統(tǒng)計種子千粒質(zhì)量、發(fā)芽活力和幼苗鮮質(zhì)量生理指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黃瓜自交系Q12 不發(fā)生PHS；自交系P60 在授粉后35 d 就會發(fā)生PHS，且隨著瓜齡增長，采前發(fā)芽率逐漸升高（表1）。PHS嚴(yán)重危害黃瓜種子質(zhì)量，造成種子中的營養(yǎng)物質(zhì)被水解、消耗；種子采收后，喪失發(fā)芽能力，發(fā)芽率顯著降低，嚴(yán)重降低種用價值[16]。為避免PHS 對P60種子千粒質(zhì)量和發(fā)芽率的影響，本試驗將P60 發(fā)生PHS 的種子去除后，統(tǒng)計充分干燥的黃瓜種子千粒質(zhì)量。

種子千粒質(zhì)量變化可以顯示其干物質(zhì)量的積累變化過程。前人研究瓜齡與黃瓜種子千粒質(zhì)量之間的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，隨著瓜齡的增長，千粒質(zhì)量表現(xiàn)為逐漸增加的過程[17]。然而，本研究結(jié)果顯示，Q12 和P60種子在授粉28～35 d 后，千粒質(zhì)量顯著增加，并在38 d 和35 d 分別達(dá)到最大；隨著瓜齡的增長，種子的千粒質(zhì)量會出現(xiàn)不同程度的下降。種子采收前，在多種植物中發(fā)現(xiàn)干物質(zhì)積累表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，如玫瑰茄[18]、油葵[18]。種子百粒質(zhì)量在采收后期均出現(xiàn)百粒質(zhì)量下降的現(xiàn)象。

本試驗測定濕種子的發(fā)芽情況，Q12 濕種子發(fā)芽困難，但P60 濕種子可以快速發(fā)芽，證明P60 種子具有快速發(fā)芽能力，因此容易發(fā)生PHS。晾曬干燥后的種子，Q12 和P60 的干種子均比濕種子更容易發(fā)芽，表明種子晾曬干燥的過程可以打破休眠，增強種子活力，提高種子發(fā)芽率。濕種子和干種子的發(fā)芽率，均表現(xiàn)為采收時間越晚，種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率越高，且采收時間越晚，種子活力越強，胚根生長越快。通過測定幼苗的鮮質(zhì)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采收期越晚，幼苗鮮質(zhì)量越高。即在黃瓜授粉后35～38 d 時采收，可獲得千粒質(zhì)量最大的種子，但此時收獲的種子活力相對較差，發(fā)芽較緩慢，影響幼苗的生長速率。而采收時間較晚的種子因種子活力更強，發(fā)芽速度快，幼苗鮮質(zhì)量更高。綜上所述，在黃瓜種子生產(chǎn)中，應(yīng)依據(jù)種瓜的授粉天數(shù)，調(diào)查不同黃瓜材料的種子發(fā)育和發(fā)芽特性，了解黃瓜材料是否存在PHS 現(xiàn)象，選擇適宜的采收時間，有效提高黃瓜種子質(zhì)量。對于不易發(fā)生PHS 的黃瓜材料，種子可在授粉38 d以后采收；對于易發(fā)生PHS 的黃瓜材料，應(yīng)在授粉35 d 前及時采收黃瓜種子。