沈 穎,黃智文,田永紅,黃旺平
(1.廣東科農蔬菜種業(yè)有限公司,廣東 廣州 510640;2.廣東省農業(yè)科學院蔬菜研究所,廣東 廣州 510640)
冬瓜別名白瓜、枕瓜等,原產于中國。具有適應性廣,易栽培管理,產量高,耐熱及耐貯藏等優(yōu)點,富含碳水化合物、蛋白質、維生素以及膳食纖維等營養(yǎng)成分,可用于各類新型食品及保健品的加工。對于大多數通過有性生殖和產生種子繁衍后代的有花植物,種子的活力和萌發(fā)決定著植物種群的繁衍和生存[1],直接影響作物的產量[2]。冬瓜種子的種皮厚,種子萌發(fā)過程中胚不易吸收水分,鮮采冬瓜種子具有休眠性,發(fā)芽率幾乎等于零,造成生產上用種量大。在室溫條件下貯藏,種子休眠程度隨貯藏時間增加而降低,種子發(fā)芽勢則隨貯藏時間增加而增強,據有關報道冬瓜種子休眠時間大約為80 d[3],而且由于不同季節(jié)和產地,不同批次的冬瓜種子休眠期長短有差異,如秋植冬瓜種子的休眠期往往更長。因此研究打破冬瓜種子休眠的合適方法,是生產亟需解決的問題。
1.1 物理方法
冬瓜種子物理處理過程中不使用任何藥劑處理,操作簡便,易于掌握,且經濟有效。近年來,有關冬瓜種子打破休眠的物理處理方法逐漸由傳統(tǒng)的干燥處理、低溫處理、光照處理等方式向高壓靜電場處理、微波輻射處理、低強度電流處理、等離子體處理、磁化處理等物理農業(yè)新技術研究方向轉變。
王長林等[4]對一串鈴冬瓜種子的試驗顯示,未經浸種的發(fā)芽勢和發(fā)芽率是最高的,浸種時間越長,發(fā)芽率越低。而何惠玲等[5]認為廣東黑皮冬瓜浸種6 h處理的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均最高,與謝大森[6]的試驗結果基本一致。樊新民等[7]研究表明冬瓜干種子在50~70 ℃,處理4 h,可以有效促進冬瓜種子萌發(fā),提高發(fā)芽率,其中70 ℃(4 h)處理下的發(fā)芽率最好,50 ℃(4 h)處理下,種子萌發(fā)后根系活力最強,80 ℃以上的高溫處理會降低種子的發(fā)芽率。浸種后的冬瓜種子不適合用低溫處理促進萌發(fā),在置床發(fā)芽過程中會出現較多霉菌。而高溫處理時,種皮失水收縮,清水浸種種皮膨脹,在發(fā)芽過程易出現裂殼現象。蘇文華等[8]研究表明,旱冬瓜種子具有需光萌發(fā)的特性,黑暗中即使種子處在適于萌發(fā)的溫度和水分條件下,種子仍保持休眠狀態(tài),需接受光照刺激才能解除休眠而萌發(fā),故播種育苗時種子不宜蓋土。
據報道,在播種前用超聲波、等離子體、磁化水等對種子進行處理有促進種子發(fā)芽,加速幼苗生長,提早成熟,增加產量等作用。肖望等[9]用不同磁場強度處理的磁化水浸種處理冬瓜種子,測定種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數、活力指數、幼苗的酯酶、過氧化物酶以及抗壞血酸的含量。磁化水能夠提高冬瓜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數,也能夠相對地提高冬瓜幼苗的過氧化物酶活性,并使冬瓜種子出苗整齊、一致,其中以0.01 T的磁化水效果最為明顯。陸美蓮[10]用超聲波對黑皮冬瓜種子進行處理,超聲波處理5 min的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數、發(fā)芽速率和發(fā)芽整齊度等種子發(fā)芽力和活力指標分別比對照提高了12.3%、54.0%、39.4%、30.8%、81.8%。超聲波處理可顯著地促進黑皮冬瓜種子的萌發(fā),提高種子活力。
近些年國內外學者研究超聲波、等離子體、磁化水對蔬菜種子萌發(fā)的影響,并且取得了一些成果,但如何將這些新型物理農業(yè)處理技術應用、推廣于企業(yè)進行商業(yè)化生產,還需進一步的研究。
1.2 化學方法
在種子萌發(fā)過程中,GA能促進種子萌發(fā)和拮抗ABA的抑制作用。何惠玲等[8]將黑皮冬瓜種子浸種6 h后用GA 1 000 mg/L處理2 h,使發(fā)芽率從對照的48.0%提高到82.7%,且發(fā)芽率超過了國家冬瓜良種標準(≥60%),該方法簡單、易處理,便于商業(yè)部門或種植農戶使用。
冬瓜種子萌發(fā)處理中,常用無機化合物CaCl2、KH2PO4、KCl、H2O2、CuSO4、KMnO4等浸種,它們對種子體內的酶或重要代謝過程產生直接、間接的影響,從而影響種子活力,促進萌發(fā)。其效果受種子類型、處理條件及幼苗生長的環(huán)境等因素影響。
陸美蓮等[11]用不同濃度的雙氧水處理冬瓜種子,0.5%和1.0%的雙氧水可顯著促進冬瓜種子的萌發(fā),提高種子活力。尤其是0.5%的雙氧水處理效果最佳,種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數和發(fā)芽速度分別比對照提高了14.8%、56.4%、48.8%、38.5%。姚金曉等[12]通過用不同濃度的H2O2、CaCl2、KNO3溶液處理冬瓜種子,不同的藥劑處理對冬瓜種子發(fā)芽影響不同。3種藥劑中,2 g/L的KNO3溶液對提高種子發(fā)芽力最為明顯,發(fā)芽率高達78.33%,比對照提高26.66%。
劉獨臣等[13]研究了不同濃度的KNO3、GA3、6-BA以及幾種藥劑混合處理對新鮮無棱冬瓜種子對其發(fā)芽力的影響。結果表明,各種處理都能不同程度地提高冬瓜種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率,其中1 000 mg/L KNO3浸種2 h,100 mg/L GA3浸種2 h,100 mg/L 6-BA浸種5 min能將冬瓜種子發(fā)芽勢分別提高65%、45%、41%,發(fā)芽率分別提高54%、56%、49%,尤其是1 000 mg/L KNO3浸種2 h處理效果最佳。幾種藥劑混合使用時,作用不如單一藥劑處理作用明顯。
肖望等[14]將冬瓜種子分別用0.00%﹑0.06%﹑0.12%﹑0.18%﹑0.24%﹑0.30%的NaCl溶液浸種,低濃度的NaCl脅迫對冬瓜種子萌發(fā)影響不明顯,但能提高冬瓜幼苗的各種抗逆指標。其中0.12%的NaCl處理后獲得的幼苗維生C含量最高;NaCl濃度為0.18%時,幼苗體內過氧化物酶活性最大。當NaCl濃度超過0.24%時,開始出現脅迫癥狀,各種萌發(fā)指標和幼苗的抗逆指標下降。隨后將分別經過0.00%、0.06%、0.12%、0.18%的NaCl脅迫鍛煉后的冬瓜幼苗移栽到含有0.6%NaCl的鹽漬土中,發(fā)現對照植株在移栽后生長狀態(tài)很差,幼苗死亡率達到35.7%;用0.06%的NaCl鍛煉后,冬瓜幼苗生長狀態(tài)較差;用0.12%、0.18%的NaCl鍛煉后的幼苗能在含0.6%的NaCl土壤中健康成活;各種濃度NaCl處理后獲得的幼苗移栽后死亡率不超過20%。
周啟貴等[15]用10 mmol/L的CaCl2、NaCl、KNO3、KH2PO4、CaCl2+NaCl(1∶1)、KNO3+KH2PO4(1∶1)溶液分別對黑皮冬瓜種子進行引發(fā)處理,10 mmol/L KNO3溶液處理能顯著提高冬瓜種子的活力,促進種子萌發(fā),種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、簡化活力指數、SOD、CAT活性分別提高4.0%、14.7%、60.0%、53.2%、78.7%,電導率降低51.2%。
小冬瓜種子在經過金富康藥劑處理后發(fā)芽率相比對照有所升高,但是在不同的濃度下效果是不同的,用400倍液的金富康浸種6~8 h效果最好,顯著提高了種子發(fā)芽率,縮短了發(fā)芽時間,說明經種子處理后能增強種子的活力,增加發(fā)芽一致性[16]。
冬瓜種子休眠受諸多因素的影響,不同品種、不同產地、不同新鮮度的冬瓜種子休眠期長短具有較大差異,無棱種子與有棱種子的發(fā)芽率也存在較大差異,并且采用不同處理方法、相同方法不同化學物質濃度和生物劑量,其研究結果也存在差異,因此,還需做更深入、全面的研究,更需要根據實際生產要求進行大批量種子處理的操作規(guī)范研究。
1.3 其他方法
包衣劑的主要功能是在苗期有效地防病殺蟲。冬瓜苗期的主要病蟲害有猝倒病、疫病、病毒病以及地下害蟲如地老虎等,黃智文等[17]發(fā)現4種包衣劑(苗盛、適樂時、高巧、銳勁特)均能不同程度地提高冬瓜種子的發(fā)芽率和出苗率,同時還能顯著地減少病蟲害的發(fā)生。其中以苗期的防病效果最佳。對于冬瓜種子休眠深的特性,在篩選包衣劑時發(fā)芽率是一個重要的考核指標。對于黑皮冬瓜種子的發(fā)芽率,苗盛的最佳用量為25~33 mg拌10 g種子,銳勁特為17 μL拌10 g種子,而高巧為33 μL拌10 g種子,適樂時為3.3 mg拌10 g種子。
近年來,冬瓜種子萌發(fā)處理的研究與應用依然活躍,技術方法、應用領域也在不斷完善和拓展。但是如何將這些處理技術應用于企業(yè)進行商業(yè)化生產,保證市場上冬瓜種子的高質量,還需進一步的研究,也是冬瓜實際生產上亟待解決的問題。
2.1 目前我國冬瓜種子的質量有待提高,對冬瓜種子的處理尚缺乏系統(tǒng)、全面、深入的科學研究,相關企業(yè)、科研院所應加大科研力度,目前主栽品種仍是農家種,或是農民自行留種。針對當前生產上存在的問題,通過抗性育種培育抗病品種,是提高品種科技含量且見效快的途徑。
2.2 冬瓜種子休眠受諸多因素的影響,不同品種、不同產地、不同新鮮度的冬瓜種子休眠期長短具有較大差異,需進行更深入、全面、具體的研究。而且采用不同處理方法的物理量、化學物質濃度和生物劑量,不同的研究結果也存在差異,更需要依據實際生產要求進行大批量種子處理的操作規(guī)范研究。
2.3 綜合運用各種物理及化學處理技術,進一步探討等離子體、射線照射、磁場處理等技術對打破冬瓜種子休眠的機理及實際應用。
2.4 可以從解決生產實踐中連作障礙問題入手,研究韭菜水提液、海星提取液等對冬瓜種子萌發(fā)的影響以及不同基質浸提液對冬瓜種子萌發(fā)的影響。