魏曉梅，吳麗芳，張齡丹，唐 蓉

（曲靖師范學(xué)院生物資源與食品工程學(xué)院／云南高原生物資源保護(hù)與利用研究中心，云南曲靖655011）

種子活力包括迅速、整齊萌發(fā)的發(fā)芽潛力及生長潛勢和生長潛力，是種子的健壯度，用于衡量種子質(zhì)量的高低［1］?；盍y定可反映種子在田間或貯藏條件下的潛在質(zhì)量表現(xiàn)［2］，在種子質(zhì)量管理中具有重要意義［3］。

玉米、水稻均屬一年生禾本科作物，水稻、玉米的種植一直是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，遼寧省第一大糧食作物玉米的種植面積占糧食播種總面積的40%以上［4］。我國為世界第二大玉米生產(chǎn)國，而且玉米還有“飼料之王”之稱；水稻在我國具有多年栽培歷史，類型和品種較多，其米粒可作為糧食，而且是很多傳統(tǒng)發(fā)酵和工業(yè)產(chǎn)品的原材料。因此，水稻和玉米的生長狀況直接關(guān)系到國計(jì)民生，其種子活力是保證人民基本生活的關(guān)鍵。但農(nóng)民在播種時(shí)，并非每輪生產(chǎn)都能達(dá)到比較理想的發(fā)芽率和出苗率，期間環(huán)境因素和各種不當(dāng)措施處理都可能使種子的活力降低［5］，如儲(chǔ)藏時(shí)間的延長會(huì)導(dǎo)致種子老化，種子的活力逐漸下降，種子萌發(fā)延遲且幼苗的生長勢減弱［6］，而無活力種子則不能萌發(fā)。

內(nèi)源激素GA3（赤霉素）、6－BA（6－芐基腺嘌呤）和ABA（脫落酸）與種子萌發(fā)過程密切相關(guān)［7］。有人采用高活力的玉米種子或者人工老化的玉米種子研究種子處理的方法，以探討提高玉米種子活力的方法［8］，而采用外源GA3和ABA處理自然老化的陳玉米種子的方法以及種子的生理生化變化尚不清楚。因此，闡明外源植物生長調(diào)節(jié)劑處理自然老化的種子的方法及其對種子生理生化的影響，對提高種子活力、研究種子萌發(fā)及其幼苗生理生化變化具有指導(dǎo)意義，為種子處理和玉米、水稻壯苗栽培提供理論依據(jù)，并為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

水稻種子、玉米種子均購自云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)珍珠街種子市場。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑及藥品

所用試劑GA3購自上海新興化工試劑研究所，6－BA購自上海金穗生物科技有限公司，ABA購自BIOSHARP公司，95%乙醇購自天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司，甲醇、鹽酸購自重慶川東化工（集團(tuán)）有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

玉米種子處理：從供試的種子中選取大小、形狀、色澤一致且飽滿、成熟無病害的種子，清水沖洗干凈，吸干水分，95%乙醇浸泡5 min，蒸餾水沖洗數(shù)次，放入鋪有3層濾紙作為發(fā)芽床的培養(yǎng)皿中，每皿各30粒，分別加入不同濃度的GA3、ABA和6－BA浸種15 h（處理濃度見表1），以等量蒸餾水浸種作為對照，然后將種子均勻擺放，鋪上一層紗布，置于光照培養(yǎng)箱內(nèi) （25±0.5）℃、80%濕度條件下培養(yǎng)，每天光照12 h，期間每天觀察并保持濾紙濕度，以胚根突破種皮2 mm以上作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，逐日統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子粒數(shù)，重復(fù)2次。每天加2次蒸餾水及對應(yīng)試劑（液面至種子1／3即可），觀察、記錄種子發(fā)芽情況。

水稻種子處理：分別采用 0.1、0.5、1.0、1.5、2.0 mg／L的 GA3、6－BA、ABA試劑進(jìn)行種子處理，并用純水（H2O）做對照。

表1 玉米種子的不同藥劑處理浸種濃度Table 1 Concentrations of different plant grow th regulator to treatmaize seeds

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

參照《1996國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》玉米種子發(fā)芽測試方法［9］處理上述發(fā)芽結(jié)果，每天17：00觀察記載發(fā)芽情況，以胚根突破種皮2 mm以上作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)［10］，第 3天、第 7天［11］分別統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢、發(fā)芽率。以下列公式計(jì)算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢。

發(fā)芽率＝（7 d后萌發(fā)種子總數(shù)／供試種子總粒數(shù)）×100%

發(fā)芽勢＝（3 d后萌發(fā)種子粒數(shù)／供試種子總粒數(shù)）×100%

種子的發(fā)芽指數(shù)Ig＝∑Gt／Dt

式中：Gt—不同時(shí)間（t天）的發(fā)芽率；Dt—發(fā)芽試驗(yàn)天數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度的GA3對水稻及玉米種子發(fā)芽特性的影響

經(jīng)過不同濃度GA3處理的水稻種子根長、莖長、幼苗鮮重均高于對照，且各處理有明顯差異（表2、3）。在所選濃度范圍內(nèi)，GA3浸種處理后水稻種子根長、莖長、幼苗鮮重隨處理濃度的升高而增加，且其發(fā)芽率和發(fā)芽勢均呈現(xiàn)緩慢持續(xù)上升的趨勢，其中2.0 mg／LGA3處理的種子發(fā)芽率最高，發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別比對照提高了14.8%和44.7%。

在已有研究GA3成果的基礎(chǔ)上，選擇與水稻相比較高濃度水平的GA3來處理玉米種子，玉米種子的發(fā)芽勢與發(fā)芽率呈現(xiàn)出隨著其濃度水平的升高而先升高后降低的趨勢，表明GA3處理濃度過高或過低對玉米種子萌發(fā)均有影響。但與對照相比，用GA3浸泡玉米種子后可明顯提高其發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)。具體來看，100 mg／L GA3處理玉米種子的發(fā)芽率最高，與對照相比，發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別提高了24.4%和31.4%。400 mg／L GA3處理效果最差，發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別僅比CK提高了13.7%和19.0%。因此，GA3均可縮短水稻及玉米種子發(fā)芽時(shí)間，提高其發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，有促進(jìn)水稻、玉米種子萌發(fā)的作用。

表2 不同濃度GA3處理下水稻種子的發(fā)芽情況Table 2 The effects of different GA3 concentrations on rice seed germ ination

表3 不同濃度GA3處理下玉米種子的發(fā)芽情況Table 3 The effects of different concentrations of GA3 on maize seed germ ination

2.2 不同濃度6－BA對水稻及玉米種子發(fā)芽特性的影響

6－BA作為一種細(xì)胞分裂素，可促進(jìn)細(xì)胞分裂，誘導(dǎo)芽的分化。與對照相比，經(jīng)0.1～1.0 mg／L 6－BA處理過的水稻種子（表4），其發(fā)芽性狀（根長、莖長、幼苗鮮重）均有優(yōu)勢，其中各處理的種子莖長與對照相比差異較明顯，但根長變化并不明顯；當(dāng)6－BA濃度大于1.0 mg／L時(shí)，水稻種子的發(fā)芽特性受到了明顯的抑制，特別是根的生長被完全抑制。因此推測過高濃度的6－BA可能抑制萌發(fā)所需活性物質(zhì)的生理活性從而抑制根和莖的生長。且6－BA浸種催芽處理后，水稻種子發(fā)芽率均有不同程度提高，其中 1.0 mg／L處理的種子發(fā)芽率提高了12.7%，提高的程度非?？捎^。在0.1～1.0 mg／L范圍內(nèi)，各處理發(fā)芽力與CK相比均差異顯著；當(dāng)6－BA濃度大于1.0 mg／L時(shí)，種子的發(fā)芽率與CK相比呈現(xiàn)下降趨勢，表明高濃度處理不利于水稻種子的萌發(fā)。各處理濃度之間也存在顯著差異，其中以1.0 mg／L處理的發(fā)芽率最高，1.5和 2.0 mg／L處理的發(fā)芽率最低。6－BA浸種也可顯著提高水稻種子的發(fā)芽勢，其中以1.0 mg／L處理效果較明顯，發(fā)芽勢比CK提高了45.8%；其余4種濃度處理的發(fā)芽勢也都顯著高于對照處理。這表明6－BA可以顯著刺激種子萌發(fā)，縮短水稻發(fā)芽時(shí)間。

對于玉米而言，6－BA浸種催芽處理后，種子發(fā)芽率均有不同程度提高（表5），增幅達(dá)8.76% ～20.98%，其中60 mg／L處理對種子發(fā)芽率影響最明顯，與CK相比提高了20.98%。各處理與CK相比均達(dá)到顯著差異，這表明6－BA可顯著刺激種子萌發(fā)，縮短玉米發(fā)芽時(shí)間。各處理濃度之間也存在顯著差異，其中以60 mg／L處理的發(fā)芽率最高，20和100 mg／L處理的發(fā)芽率最低，其他濃度處理間差異不明顯，表明6－BA濃度過高和過低均不利于提高玉米種子的發(fā)芽率。6－BA浸種也可顯著提高玉米種子的發(fā)芽勢，其中以40和60 mg／L處理效果較明顯，分別達(dá)到79.39%和84.38%，比CK分別提高了26.08%和31.07%；其余3種濃度處理的發(fā)芽勢也都顯著高于對照處理。

表4 不同濃度6－BA處理下水稻種子的發(fā)芽情況Table 4 The effects of different concentrations of 6－BA on rice seed germ ination

表5 不同濃度6－BA處理下玉米種子的發(fā)芽情況Table 5 The effects of different concentrations of 6－BA on maize seed germ in ation

2.3 不同濃度的ABA處理下種子的發(fā)芽情況

ABA可以促進(jìn)種子休眠，在種子解除休眠的過程中ABA的含量會(huì)逐漸減少。本研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度的ABA處理均對水稻種子的萌發(fā)有抑制作用（表6），但低濃度 ABA（0.1 mg／L）可以促進(jìn)水稻幼苗根的伸長，從而增加幼苗鮮重。大于0.1 mg／L濃度處理均對水稻種子的萌發(fā)起到抑制作用，其抑制程度隨濃度的升高會(huì)越來越明顯。一定量的外源ABA浸泡水稻種子可以提高種子的發(fā)芽率，與對照相比，當(dāng)ABA的濃度為0.1 mg／L時(shí)，種子的發(fā)芽率提高了5.6%，但各濃度處理下發(fā)芽勢均呈下降趨勢。當(dāng)ABA濃度大于0.1 mg／L時(shí)水稻種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均降低，從0.5 mg／L到2.0 mg／L，發(fā)芽率降幅達(dá)30.9% ～45.6%，發(fā)芽勢降幅達(dá) 7.1% ～26.9%。

在玉米中也發(fā)現(xiàn)類似情況。一定量的外源ABA浸泡玉米種子可以提高種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，與對照相比，當(dāng)ABA的濃度為10 mg／L時(shí)，可以顯著提高種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，其中發(fā)芽率提高了15.2%，發(fā)芽勢提高了19.9%。當(dāng)ABA的濃度升高到20 mg／L時(shí)，與CK相比，發(fā)芽率僅提高了2.0%，發(fā)芽勢僅提高了2.6%。當(dāng)ABA濃度增加到30 mg／L時(shí)，玉米種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢會(huì)降低，與CK相比，分別下降了2.1%和14.1%。當(dāng)ABA的濃度增加到100mg／L時(shí)，玉米種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢僅為57.2%和36.1%。

表6 不同濃度ABA處理下水稻種子的發(fā)芽情況Table 6 The effects of different concentrations of ABA on rice seed germ ination

表7 不同濃度ABA處理下玉米種子的發(fā)芽情況Table 7 The effects of different concentrations of ABA on maize seed germ ination

2.4 不同處理?xiàng)l件下玉米種子發(fā)芽指數(shù)比較

發(fā)芽指數(shù)是發(fā)芽率指標(biāo)的細(xì)化和深化，更能反映種子的活力程度。與CK相比，幾種處理效果較好的種子發(fā)芽指數(shù)比較結(jié)果為：100 mg／L GA3（136.7）＞200 mg／L GA3（129.6）＞60 mg／L 6－BA（127.5）＞40 mg／L 6－BA（119.3）＞10 mg／L ABA（112.6）＞20 mg／L ABA（88.7）。其中，100 mg／L GA3處理效果極佳，種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)到136.7，比CK提高了52。20 mg／L ABA處理效果最差，僅比CK提高了4。其余幾個(gè)處理則與對照相差不明顯。

2.5 不同處理下玉米、水稻種子根長、芽長、根芽重的比較

與CK相比，幾種處理效果較好的玉米種子芽長和根長的比較結(jié)果為：100 mg／L GA3＞200 mg／L GA3＞60 mg／L 6－BA＞40 mg／L 6－BA＞10 mg／L ABA＞20 mg／L ABA。與發(fā)芽指數(shù)的比較結(jié)果相同，100 mg／L GA3處理效果最佳，種子芽長和根長分別達(dá)到4.08和6.48 cm，比CK分別提高了0.49和1.8 cm。20 mg／L ABA處理效果最差，僅比CK提高了0.18和0.28 cm。其余幾個(gè)處理與對照相差不明顯。與CK相比，幾種處理效果較好的種子根芽干重的比較結(jié)果與發(fā)芽指數(shù)和根長、芽長的比較結(jié)果相同。100 mg／L GA3處理效果最佳，種子根芽干重達(dá)到1.38 g，比CK提高了0.89 g。20 mg／L ABA處理效果最差，僅比CK提高了0.02 g。

對于水稻而言，種子芽長、根長、幼苗鮮重比較，基本情況為：2.0 mg／L GA3＞1.5 mg／L GA3＞0.1 mg／L 6－BA＞0.5 mg／L 6－BA＞0.1 mg／L ABA＞0.5 mg／L 6－BA，其中 0.5 mg／L 6－BA處理?xiàng)l件下水稻種子的根長呈較明顯的下滑趨勢，說明較高濃度的6－BA對種子根的生長有不良影響。ABA處理后水稻種子萌發(fā)后芽長、根長、幼苗鮮重均有低于對照的情況，說明ABA對水稻種子的生長有不良影響。

3 結(jié)論與討論

種子萌發(fā)及幼苗生長屬于復(fù)雜的物質(zhì)代謝過程，受其內(nèi)部和外部植物生長物質(zhì)共同調(diào)控，至今尚未能清楚地闡明其調(diào)控機(jī)制［12］。大量試驗(yàn)證明，許多植物種子隨著休眠的解除，ABA等抑制萌發(fā)的活性物質(zhì)含量水平下降，而6－BA、GA3等促進(jìn)萌發(fā)的活性物質(zhì)含量開始劇增。GA3、6－BA均能促進(jìn)多種植物種子的萌發(fā)，提高種子活力［13］，而人工處理時(shí)，因處理濃度及所處理植物的不同會(huì)有不同的效果。因此，必須正確掌握所用植物生長調(diào)節(jié)劑的種類及施用濃度，才能達(dá)到促進(jìn)植物種子萌發(fā)的效果。

本研究選擇一定濃度的GA3、6－BA、ABA分別處理水稻種子、玉米種子。綜合比較本試驗(yàn)使用的3種激素，對水稻種子，GA3處理效果較好，特別是2.0 mg／L GA3的處理效果最佳，能顯著促進(jìn)水稻種子的萌發(fā)，其次是1.0 mg／L的6－BA處理。但綜合考慮種子萌發(fā)特性和幼苗生長的各項(xiàng)指標(biāo)，1.0 mg／L 6－BA對幼苗根和莖的生長有抑制作用，因此水稻種子的最佳處理試劑是GA3；對玉米種子，50～400 mg／LGA3、20～100 mg／L 6－BA、10～20 mg／L ABA均能促進(jìn)該批玉米種子萌發(fā)，提高種子活力，其中100 mg／LGA3和60 mg／L 6－BA處理極顯著提高種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢；GA3處理效果最好，特別是100 mg／L GA3的處理效果最佳，其次是60 mg／L的6－BA處理效果較好。10 mg／L的ABA處理效果也較顯著，而30～100 mg／L ABA處理會(huì)降低種子活力，且隨ABA濃度的增加，降低種子活力的作用越顯著。

因此，用GA3和6－BA浸種均可提高水稻種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢，促進(jìn)地下部分的生長，有壯苗的效果。據(jù)前人研究，GA3處理的種子中淀粉酶、β－甘露聚糖酶活性有所提高［14］，從而促進(jìn)了種子的萌發(fā)；而ABA則會(huì)抑制α－淀粉酶、β－甘露聚糖酶的活性［15］，因此對于發(fā)芽有一定的抑制作用［16］。此外，GA3和ABA對可溶性糖、可溶性蛋白也分別有不同程度的影響［15］。從發(fā)芽率和發(fā)芽勢上看，GA3浸種的最高發(fā)芽率為97.5%，發(fā)芽勢為77.6%；用6－BA浸種的水稻種子最高發(fā)芽率為95%，發(fā)芽勢為78.6%。即只有在適宜濃度范圍內(nèi)使用6－BA和GA3浸種催芽，才能提高水稻種子活力，促進(jìn)種子發(fā)芽，達(dá)到齊苗壯苗的目的。6－BA的最佳處理濃度為 1.0 mg／L，GA3的最佳處理濃度為 2.0 mg／L。經(jīng)6－BA和GA3浸種處理的水稻種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢并沒有十分顯著的差異，但6－BA濃度過高會(huì)抑制萌發(fā)種子根和莖的生長，6－BA濃度為1.0 mg／L，根的長度為0，芽長小于CK，其原因有待進(jìn)一步研究。

前人的大多數(shù)研究認(rèn)為ABA抑制種子萌發(fā)，但本研究表明，經(jīng)過不同濃度的ABA處理后，水稻種子的發(fā)芽率在ABA濃度為0.1 mg／L時(shí)高于CK，同時(shí)其根長也長于CK，其余濃度處理則均低于CK，即只有當(dāng)ABA濃度超過一定范圍時(shí)才具有抑制水稻種子萌發(fā)的作用，其原因有待進(jìn)一步探討。因此，生產(chǎn)上可以利用低濃度ABA浸種來進(jìn)行水稻苗期的控旺促弱，達(dá)到壯苗的效果。綜合考慮種子萌發(fā)特性和幼苗生長的各項(xiàng)指標(biāo)，用ABA對水稻進(jìn)行浸種處理的適宜濃度為0.1 mg／L。

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