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        不同濃度赤霉素低溫浸種對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的影響*

        2021-12-20 09:18:46潘學(xué)勤周浩偉黃丹楓
        上海蔬菜 2021年6期

        潘學(xué)勤 趙 碩 周浩偉 黃丹楓**

        (1.上?;莺头N業(yè)有限公司,上海 嘉定201899;2.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院,上海 閔行200240)

        紫蘇(PerillafrutescensL.)為唇形科紫蘇屬一年生草本植物[1-2]。紫蘇種子含油量豐富(出油率高達(dá)45%以上[3]),表皮組織結(jié)構(gòu)致密,透水、透氣性差,休眠期長(zhǎng),發(fā)芽率低[4]。剛收獲的紫蘇種子處于中度或深度休眠狀態(tài)[5],發(fā)芽率僅為30%,導(dǎo)致播種成本高,且使農(nóng)產(chǎn)品銷售或出口延遲,嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益。赤霉素(gibberellins,GAs)是一類植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑[6],可打破種子休眠,提高種子發(fā)芽率。呂桂云等[7]研究發(fā)現(xiàn),200 mg/L的赤霉素液可使紫蘇種子的發(fā)芽率提高到70%左右;張華等[8]研究發(fā)現(xiàn),100 mg/L的赤霉素液可將紫蘇種子的發(fā)芽率提高至89%以上;余啟高[4]研究發(fā)現(xiàn),采用200 mg/L赤霉素液浸種處理,紫蘇種子的發(fā)芽率為75%。前人主要研究了單一的赤霉素液或低溫處理對(duì)打破種子休眠的效果,本試驗(yàn)在不同濃度赤霉素液處理上疊加低溫處理,研究其對(duì)紫蘇種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率及打破種子休眠效果的影響,篩選赤霉素打破紫蘇種子休眠的最佳濃度,同時(shí)明確赤霉素對(duì)通過貯存已部分解除休眠的紫蘇種子萌發(fā)特性的改善作用,使紫蘇種子的發(fā)芽率達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、出口合同標(biāo)準(zhǔn)(不低于80%)。

        1 材料和方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        供試紫蘇為上海本地品種,簡(jiǎn)稱為紫蘇1、紫蘇2(上海惠和種業(yè)有限公司提供)。紫蘇種子于2020年11月20日收獲,12月8日完成精選(晾曬、重力選、風(fēng)篩選),純度不低于96.0%,凈度不低于98.0%,水分不高于9.0%,質(zhì)量符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。處理前后的種子均儲(chǔ)存于溫度為15℃、濕度為35%的冷庫(kù)中。種子加工機(jī)器、儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)、質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備,均使用上海惠和種業(yè)有限公司現(xiàn)有的設(shè)施設(shè)備。

        1.2 試驗(yàn)方法

        (1)赤霉素打破紫蘇種子(新種)休眠效果最佳的使用濃度試驗(yàn)。紫蘇種子收獲后,于2020年12月分別用100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、500 mg/L、1 000 mg/L赤霉素GA3浸種處理,用清水作對(duì)照(ck)。(2)赤霉素對(duì)紫蘇種子(老種)發(fā)芽率的影響試驗(yàn)。紫蘇種子采收后儲(chǔ)存半年(臨近銷售或播種,休眠已減弱),于2021年5月分別用100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、500 mg/L、1 000 mg/L赤霉素GA3浸種處理,用清水作對(duì)照(ck)。

        每個(gè)濃度為1個(gè)處理,共設(shè)6個(gè)處理。將浸在不同濃度赤霉素GA3中的種子放入5℃冰箱低溫保存72 h,然后放入烘箱調(diào)溫至35℃烘24 h(種子達(dá)到恒重)。按照GB/T 3543.4—1995(農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程)的標(biāo)準(zhǔn)將種子放在恒溫培養(yǎng)箱中萌芽。各處理隨機(jī)選取100粒紫蘇種子,以10×10方式排列放置在透明發(fā)芽盒的紙上發(fā)芽床上,4次重復(fù)。培養(yǎng)箱溫度設(shè)置為20℃恒溫,光周期設(shè)置為8 h光照、16 h黑暗。

        1.3 調(diào)查統(tǒng)計(jì)方法

        1.3.1 種子發(fā)芽率測(cè)定

        萌發(fā)第4 d調(diào)查發(fā)芽勢(shì);萌發(fā)第6 d調(diào)查發(fā)芽率;萌發(fā)第10 d,每個(gè)處理隨機(jī)取樣,以20株為單位測(cè)定單株幼苗的平均長(zhǎng)度,4次重復(fù)。

        發(fā)芽勢(shì)(%)=(第4 d發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù))×100

        發(fā)芽率(%)=(第6 d發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù))×100

        發(fā)芽指數(shù)(GI)=Σ(Gt/>Dt)

        活力指數(shù)(VI)=GI×S

        式中,Gt:對(duì)應(yīng)當(dāng)天統(tǒng)計(jì)的發(fā)芽數(shù)目;Dt:對(duì)應(yīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率的天數(shù);S:第10 d單株幼苗平均長(zhǎng)度(cm)。

        1.3.2 種子游離脂肪酸含量測(cè)定

        種子游離脂肪酸的代謝情況能反映出種子的休眠程度。游離脂肪酸含量越高,種子分解代謝越快,休眠越弱,反之則休眠越強(qiáng)。弱酸條件下,游離脂肪酸與銅鹽反應(yīng)生成銅皂,在715 nm處有特征吸收峰,在一定范圍內(nèi)游離脂肪酸含量與顯色程度呈線性關(guān)系[9]。根據(jù)2021年5月種子(老種)發(fā)芽率測(cè)定結(jié)果,從2個(gè)紫蘇品種中,分別挑選出500 mg/L赤霉素GA3、清水(ck)處理發(fā)芽指標(biāo)相差較大的種子,每份0.6 g,3次重復(fù),用游離脂肪酸試劑盒檢測(cè)種子游離脂肪酸含量。

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        采用Excel 2010軟件整理數(shù)據(jù),用SPSS19.0軟件進(jìn)行顯著性差異分析,用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行處理間均值多重比較。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同濃度赤霉素GA3低溫處理對(duì)紫蘇種子(新種)萌發(fā)特性的影響

        不同濃度赤霉素GA3低溫處理對(duì)紫蘇種子(新種)萌發(fā)特性的影響見圖1。

        圖1 不同濃度赤霉素GA3低溫處理對(duì)紫蘇種子(新種)萌發(fā)特性的影響

        由圖1可知,不同濃度赤霉素GA3低溫浸種可打破紫蘇種子(新種)休眠,處理后的紫蘇種子(新種)發(fā)芽速度快,發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、種子活力高,幼苗生長(zhǎng)快。其中200 mg/L赤霉素GA3處理種子(新種)的發(fā)芽勢(shì)較強(qiáng),紫蘇1和紫蘇2種子(新種)的發(fā)芽勢(shì)分別為68%、82%,分別較清水(ck)處理提高20%、46%,1 000 mg/L赤霉素GA3處理種子(新種)的發(fā)芽勢(shì)較差;各濃度赤霉素GA3處理紫蘇2種子(新種)的發(fā)芽率均顯著高于清水(ck),200 mg/L、300 mg/L赤霉素GA3處理紫蘇1種子(新種)的發(fā)芽率較清水(ck)處理高,差異顯著。比較各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn),不同濃度赤霉素GA3低溫處理對(duì)紫蘇種子(新種)的活力指數(shù)影響最大,各濃度赤霉素GA3處理紫蘇1種子(新種)的活力指數(shù)分別較清水(ck)處理高14.1%、25.5%、15.1%、5.8%、6.1%,紫蘇2種子(新種)的活力指數(shù)分別較清水(ck)處理高38.4%、42.2%、30.3%、28.7%、21.9%??梢?,不同濃度赤霉素GA3低溫處理可提高紫蘇種子(新種)的萌發(fā)速度和活力,尤以200 mg/L赤霉素GA3效果為好。

        2.2 不同濃度赤霉素GA3低溫處理對(duì)紫蘇種子(老種)萌發(fā)特性的影響

        不同濃度赤霉素GA3低溫處理對(duì)紫蘇種子(老種)萌發(fā)特性的影響見圖2。

        圖2 不同濃度赤霉素GA3低溫處理對(duì)紫蘇種子(老種)萌發(fā)特性的影響

        隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng),自然狀態(tài)下的種子休眠強(qiáng)度逐漸減弱,發(fā)芽率有所上升。由圖2可知,不同濃度赤霉素GA3低溫處理紫蘇種子(老種)的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)較清水(ck)處理顯著提高。其中500 mg/L赤霉素GA3處理種子萌發(fā)更快、出苗更整齊,紫蘇1種子(老種)和紫蘇2種子(老種)的發(fā)芽勢(shì)分別為86%、89%(達(dá)到企業(yè)或合同不低于80%的標(biāo)準(zhǔn)),分別較清水(ck)處理高33%、28%。比較各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn),不同濃度赤霉素GA3低溫處理對(duì)紫蘇種子(老種)的活力指數(shù)影響最大,各濃度赤霉素GA3處理紫蘇1種子(老種)的活力指數(shù)分別較清水(ck)處理高28.7%、25.9%、21.0%、37.9%、33.8%,紫蘇2種子(老種)的活力指數(shù)分別較清水(ck)處理高30.2%、31.5%、24.3%、33.8%、27.7%??梢姡煌瑵舛瘸嗝顾谿A3低溫處理可提高紫蘇種子(老種)的萌發(fā)速度和活力,尤以500 mg/L赤霉素GA3效果為好。

        2.3 500 mg/L赤霉素GA3對(duì)紫蘇種子(老種)游離脂肪酸含量的影響

        500 mg/L赤霉素GA3對(duì)紫蘇種子(老種)游離脂肪酸含量的影響見表1。

        表1 500 mg/L赤霉素GA3對(duì)紫蘇種子(老種)游離脂肪酸含量的影響

        由表1可知,500 mg/L赤霉素GA3處理紫蘇種子(老種)的游離脂肪酸含量顯著高于清水(ck)處理。紫蘇1種子(老種)和紫蘇2種子(老種)的游離脂肪酸含量分別較清水(ck)處理高226.047 nmol/g、106.227 nmol/g;紫蘇1種子(老種)的游離脂肪酸含量(258.555 nmol/g)顯著高于紫蘇2種子(老種)(108.663 nmol/g)。說明500 mg/L赤霉素GA3低溫處理打破紫蘇種子(老種)休眠效果明顯。

        3 小結(jié)與討論

        種子休眠是生物界普遍存在的一種現(xiàn)象,休眠時(shí)間長(zhǎng)短與其生長(zhǎng)習(xí)性、所處的氣候條件有關(guān)。秋季成熟的種子需經(jīng)歷冬季低溫以打破休眠[10]。本試驗(yàn)中,不同濃度赤霉素GA3低溫處理后紫蘇種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均高于清水(ck)。其中200 mg/L赤霉素GA3低溫處理對(duì)打破新種休眠效果顯著,紫蘇1和紫蘇2種子的發(fā)芽勢(shì)分別較清水(ck)高20%、46%,發(fā)芽率高9%、25%;500 mg/L赤霉素GA3低溫處理后老種的發(fā)芽活力提高顯著,紫蘇1和紫蘇2種子的發(fā)芽勢(shì)分別較清水(ck)處理高33%、28%。500 mg/L赤霉素GA3低溫處理后,紫蘇1、紫蘇2種子的游離脂肪酸含量顯著高于清水(ck),進(jìn)一步說明赤霉素可打破休眠、促進(jìn)紫蘇種子萌發(fā),且高濃度的赤霉素處理打破老種休眠效果較好。

        另外,與新種相比,貯存6個(gè)月后紫蘇1和紫蘇2的種子發(fā)芽勢(shì)分別提高5%、25%,發(fā)芽率分別提高11%、26%。可見,種子貯存一段時(shí)間后,自身休眠逐漸被打破,不做任何處理種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率也有所提高。該結(jié)果和劉慧娜等種子休眠與萌發(fā)研究基本一致。說明紫蘇種子屬于中度生理休眠,冷層積可以打破休眠[5,11],

        紫蘇種子受生長(zhǎng)環(huán)境影響,成熟度不同,休眠情況可能會(huì)有差別,每次試驗(yàn)前需根據(jù)紫蘇不同品種和種子發(fā)育情況篩選赤霉素處理的適宜濃度。如果新種收獲后,赤霉素GA3處理打破種子休眠效果不理想,可能是因?yàn)榉N子成熟度不夠,可將種子置于5℃低溫環(huán)境下貯藏2~3個(gè)月,待種子完成后熟再用赤霉素GA3處理,或能取得較好的打破休眠的效果。

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