潘高，胡華兵，王榮華，劉大麗，王茂芊

（1.黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150080；2.新疆石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，新疆石河子 832000）

0 引言

甜菜作為北方主要糖料作物，生產(chǎn)出的蔗糖是重要的食品、醫(yī)藥、化工等的重要原料。提高甜菜種子發(fā)芽活力則需用到引發(fā)技術(shù)，種子引發(fā)是基于生物學(xué)機(jī)制提出的，近年來有關(guān)甜菜引發(fā)的相關(guān)研究才剛開始豐富起來，同時(shí)，引發(fā)試劑的選擇需要根據(jù)植物自身?xiàng)l件和特點(diǎn)出發(fā)，所以在引發(fā)劑的篩選時(shí)需要大量的試驗(yàn)和理論支持。研究表明，植物種子引發(fā)能加速其發(fā)芽，使其盡快苗齊，增加幼苗對(duì)病蟲害等不利因素的抗性，節(jié)約發(fā)芽時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效率種植[1-2]。有關(guān)于種子引發(fā)試劑的篩選，現(xiàn)在還處于探索和嘗試階段，如王茂芊等[2]總結(jié)了現(xiàn)今關(guān)于甜菜引發(fā)的進(jìn)展及相關(guān)問題，總結(jié)出常見的影響甜菜種子萌發(fā)的因素，認(rèn)為甜菜引發(fā)對(duì)甜菜生產(chǎn)具有重要意義；王靈敏等[3]利用不同濃度鹽溶液對(duì)油菜種子進(jìn)行引發(fā)試驗(yàn)，結(jié)果表明25 g/L的NaCl溶液引發(fā)1 h 的效果最好；蔣雪君等[4]用蛭石作甜瓜種子發(fā)芽介質(zhì)進(jìn)行引發(fā)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)引發(fā)能提高種子活力的同時(shí)還能提高種子的耐鹽性；周其宇[5]對(duì)番茄和茄子種子進(jìn)行引發(fā)試驗(yàn)，證明不同試劑對(duì)種子引發(fā)效果不同，選用300 mg/L GA3作為番茄和茄子種子的引發(fā)劑時(shí)效果最好；侯林欣等[6]用水楊酸對(duì)水分脅迫下的玉米種子進(jìn)行引發(fā)試驗(yàn)，證明經(jīng)過水楊酸引發(fā)后的玉米幼苗中的氧化酶活性得到顯著提高，引發(fā)后可提高干旱脅迫下玉米的發(fā)芽能力；靳琇等[7]利用檸檬酸對(duì)低磷脅迫下的番茄種子進(jìn)行引發(fā)試驗(yàn)，證明檸檬酸能緩解氧化損傷，同時(shí)提高植株對(duì)磷元素的吸收，增強(qiáng)番茄幼苗的抵抗能力；劉曉晗[8]等利用硫酸鉀與氯化鎂對(duì)甜菜種子進(jìn)行引發(fā)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)硫酸鉀與氯化鎂9 個(gè)組合都對(duì)種子引發(fā)有促進(jìn)作用；荊文旭等[9]研究不同引發(fā)處理后甜菜種子的活力和萌發(fā)相關(guān)酶活性，證明引發(fā)在提高種子活力和相關(guān)酶活性的同時(shí)能夠減輕種子老化的細(xì)胞膜受傷程度；BARDEES[10]研究了種子引發(fā)對(duì)提高逆境脅迫下小麥產(chǎn)量的作用，建議進(jìn)一步開發(fā)氧化還原鹵化、納米鹵化和溫敏這方面的應(yīng)用；阮松林等[1]對(duì)種子引發(fā)進(jìn)行了原理的說明，并從生化和分子方向?qū)ΨN子引發(fā)進(jìn)行了介紹，為種子引發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。

腐植酸（Humic acid）是自然界中廣泛存在的大分子有機(jī)物質(zhì)，具有多種官能團(tuán)，廣泛應(yīng)用于肥料的使用中，根據(jù)其溶解性不同劃分為富里酸、黑腐酸和棕腐酸，其中富里酸（又名黃腐酸）是從腐植酸中提取的一種物質(zhì)，其分子量較低，外表呈棕黑色或棕褐色，可溶于酸、堿、乙醇、水，是一類分子結(jié)構(gòu)和行為特性都相近的復(fù)合物質(zhì)。腐植酸具有離子交換性、吸附性以及絡(luò)合螯合性等特性，近年來在種子引發(fā)領(lǐng)域才開始被應(yīng)用[11]。顧鑫等[12]研究發(fā)現(xiàn)含腐植酸褐煤的浸提液浸種能夠有效緩解Na2CO3脅迫迫害，提高玉米種子抗性，促進(jìn)發(fā)芽；王麗萍等[13]發(fā)現(xiàn)腐植酸能有效控制植物內(nèi)激素水平，提高植物生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境的抗逆性；張會(huì)平等[14]發(fā)現(xiàn)1∶8000 倍腐植酸鉀稀釋液對(duì)水稻種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)以及后期幼苗生長(zhǎng)的各項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)均有明顯的提升效果；高玉紅等[15]研究發(fā)現(xiàn)不同濃度的腐植酸對(duì)西瓜種子萌發(fā)均有促進(jìn)作用。

種子引發(fā)在主要糧食作物中已有廣泛應(yīng)用，但在甜菜種子引發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用甚少，相關(guān)的試驗(yàn)還處于初級(jí)探索階段[16]。因此，本試驗(yàn)選用不同濃度的腐植酸和富里酸及其組合對(duì)甜菜種子進(jìn)行引發(fā)試驗(yàn)，研究腐植酸與富里酸對(duì)甜菜種子的引發(fā)效果，旨在將引發(fā)效果顯著的引發(fā)劑應(yīng)用在甜菜的實(shí)際生產(chǎn)中，為后續(xù)選擇優(yōu)良甜菜引發(fā)劑和甜菜種子包衣劑奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

試驗(yàn)于2021年9—11月在黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院甜菜遺傳育種重點(diǎn)試驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料選用甜菜單粒種‘STm1616’，由新疆石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。種子引發(fā)劑：腐植酸（HA）純度≥70%試劑級(jí)，富里酸（FA）純度≥90%原料級(jí)，購于安徽酷爾生物工程有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

本試驗(yàn)共設(shè)置9 個(gè)處理（濃度為有效含量），處理1、2、3 分別為0.05%、0.075%、0.1% FA；處理4 為0.025%FA+0.025%HA；處理5 為0.0375%FA+0.0375%HA；處理6 為0.05%FA+0.05%HA；處理7、8、9 分別為0.05%、0.075%、0.1%HA。24 ℃下浸泡干種子24 h，種子浸泡后回干，對(duì)照為‘STm1616’未處理干種子。

采用濃度為0.1%的次氯酸鈉對(duì)發(fā)芽盒進(jìn)行消毒，蒸餾水清洗并曬干，將高溫滅菌后的發(fā)芽紙平鋪在無菌發(fā)芽盒中，發(fā)芽紙共50 格，每格放兩粒甜菜種子，均勻擺放后，用33 mL 蒸餾水均勻噴濕種子，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨后放入人工氣候箱進(jìn)行培養(yǎng)，溫度設(shè)置在23 ℃，每天光照12 h，濕度設(shè)置70%，每天檢查種子發(fā)芽的個(gè)數(shù)，計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。每個(gè)處理隨機(jī)選擇10 個(gè)樣品利用游標(biāo)卡尺進(jìn)行胚根、胚軸長(zhǎng)度測(cè)量。每個(gè)處理隨機(jī)選擇50粒種子，利用筆式電導(dǎo)率測(cè)試儀測(cè)試種子浸出液電導(dǎo)率。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

通過公式測(cè)定引發(fā)劑處理后甜菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)[式(1)～(4)]。利用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 富里酸和腐植酸對(duì)甜菜種子發(fā)芽勢(shì)的影響

結(jié)果（表1）顯示，對(duì)照組的發(fā)芽勢(shì)為62.33%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子發(fā)芽勢(shì)分別為65.67%、68.33%、68.33%，分別高出對(duì)照組3.34、6.00 和6.00 個(gè)百分點(diǎn)；用0.025% FA+0.025% HA、0.0375%FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05%HA 處理種子后發(fā)芽勢(shì)分別為69.00%、72.67%、69.67%，分別高出對(duì)照組6.67、10.34 和7.34 個(gè)百分點(diǎn)；用0.05%、0.075%、0.1% HA 處理后甜菜種子發(fā)芽勢(shì)分別為69.67%、70.00%、70.30%，分別高出對(duì)照組7.34、7.67 和7.97 個(gè)百分點(diǎn)。結(jié)果可見，9 組處理均對(duì)種子的發(fā)芽勢(shì)有促進(jìn)作用，9組處理平均高出對(duì)照組6.96 個(gè)百分點(diǎn)，其中0.0375%FA+0.0375%HA 組合對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)的影響最為顯著，效果最好。

表1 富里酸（FA）與腐植酸（HA）對(duì)甜菜種子引發(fā)的影響Table 1 The priming effects of fulvic acid and humic acid on sugar beet seeds

2.2 富里酸和腐植酸對(duì)甜菜種子發(fā)芽率的影響

結(jié)果（表1）顯示，對(duì)照組的發(fā)芽率為60.67%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子發(fā)芽率分別為65.00%、69.33%、68.67%，分別高出對(duì)照組4.33、8.66 和8.00 個(gè)百分點(diǎn)；0.025%FA+0.025%HA、0.0375%FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05%HA 三個(gè)組合處理種子后發(fā)芽率分別為70.00%、72.00%、68.67%，分別高出對(duì)照組9.33、11.33和8.00 個(gè)百分點(diǎn)；用0.05%、0.075%、0.1%HA 處理的發(fā)芽率分別為70.00%、70.67%、70.33%，分別高出對(duì)照組9.33、10.00和9.67個(gè)百分點(diǎn)。結(jié)果可見，9組處理均能提高種子發(fā)芽率，9組處理平均高出對(duì)照組8.74個(gè)百分點(diǎn)，其中0.0375%FA+0.0375%HA組合對(duì)提高種子發(fā)芽率影響最為顯著。

2.3 富里酸和腐植酸對(duì)甜菜種子發(fā)芽指數(shù)的影響

結(jié)果（表1）顯示，對(duì)照組發(fā)芽指數(shù)為19.14，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子發(fā)芽指數(shù)分別為32.97、33.35、32.34，相比對(duì)照組提高了72.26%、74.24%、68.97%；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375%HA、0.05%FA+0.05% HA 三個(gè)組合處理種子后發(fā)芽指數(shù)分別為28.46、30.87、30.60，相比對(duì)照組提高了48.69%、61.29%、59.87%；用0.05%、0.075%、0.1% HA 處理的甜菜種子發(fā)芽指數(shù)分別為28.95、46.49、36.70，相比對(duì)照組提高了51.25%、142.89%、107.42%。結(jié)果可見，9 組處理均提高了種子的發(fā)芽指數(shù)，9 組處理相比對(duì)照組平均提高了76.32%，其中0.075%HA 處理后的甜菜種子發(fā)芽指數(shù)最高，效果最為顯著。

2.4 富里酸和腐植酸對(duì)甜菜種子活力指數(shù)的影響

結(jié)果（表1）顯示，對(duì)照組的活力指數(shù)為136.83，用0.05%、0.075%、0.1%FA 處理后的種子活力指數(shù)分別為303.65、282.07、335.35，相比對(duì)照組分別提高了121.92%、106.15%、145.09%；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375% HA、0.05% FA+0.05% HA 三個(gè)組合處理種子后活力指數(shù)分別為274.51、290.33、342.05，相比對(duì)照組分別提高了100.62%、112.18%、149.98%；用0.05%、0.075%、0.1% HA 處理的種子活力指數(shù)分別為292.46、485.19、441.24，相比對(duì)照組分別提高了113.74%、254.59%、222.47%。結(jié)果可見，9組處理均有效提高了種子的活力指數(shù)，9 組處理相比對(duì)照組平均提高了147.42%，其中0.075%HA 處理后的甜菜種子活力指數(shù)最高，效果最為顯著。

2.5 不同試劑對(duì)甜菜種子電導(dǎo)率的影響

結(jié)果（表1）顯示，對(duì)照組的電導(dǎo)率為418.03%，用0.05%、0.075%、0.1% FA 處理后的種子電導(dǎo)率分別為47.43%、50.63%、61.07%，分別低于對(duì)照組370.60、367.40 和356.96 個(gè)百分點(diǎn)；0.025% FA+0.025% HA、0.0375% FA+0.0375% HA、0.05% FA+0.05% HA 三個(gè)組合處理種子后電導(dǎo)率分別為44.60%、46.53%、54.13%，分別低于對(duì)照組373.43、371.50和363.90個(gè)百分點(diǎn)；0.05%、0.075%、0.1%HA 處理的甜菜種子電導(dǎo)率分別為63.47%、54.27%、42.70%，分別低于對(duì)照組354.56、363.76 和375.33 個(gè)百分點(diǎn)。9組處理相比對(duì)照組平均降低366.38個(gè)百分點(diǎn)，其中0.1%HA處理后的甜菜種子電導(dǎo)率最低，效果最為顯著。

3 討論與結(jié)論

現(xiàn)今常用引發(fā)技術(shù)有水引發(fā)、滾筒引發(fā)、滲透引發(fā)、固體基質(zhì)引發(fā)、生物膜引發(fā)、ABA 引發(fā)等[17]。劉朝陽等[18]利用硝酸鈣和硫酸鎂組合對(duì)甜菜種子進(jìn)行引發(fā)，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)濃度可促進(jìn)甜菜種子生長(zhǎng)，反之則對(duì)種子發(fā)芽起到抑制作用，說明在甜菜引發(fā)試劑的篩選中，還應(yīng)細(xì)化濃度梯度從而選擇甜菜種子引發(fā)的適應(yīng)范圍；GALVIZ 等[19]研究了番茄生產(chǎn)過程中對(duì)水分虧缺效應(yīng)的能力，說明水分虧缺會(huì)顯著影響植物生長(zhǎng)和光合特性，水楊酸（SA）引發(fā)可維持植物生長(zhǎng)并減輕水分虧欠對(duì)植物造成的傷害；MANISHA 等[20]比較氧化鋅納米顆粒與塊狀鋅鹽對(duì)飼用玉米的引發(fā)作用，證明低濃度氧化鋅納米顆粒作為種子包衣材料使玉米的生長(zhǎng)效果最好；索文龍等[21]研究了不同比例的負(fù)離子球、電氣石球、麥飯石球作為固體引發(fā)劑對(duì)煙草種子進(jìn)行引發(fā)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)20 g/100 mL 負(fù)離子球引發(fā)效果好；李慧等[22]研究了不同引發(fā)劑和引發(fā)方法對(duì)青綠苔草種子發(fā)芽的影響，發(fā)現(xiàn)在單一引發(fā)中，5%KNO3以及480 mg/L 赤霉素（GA3）對(duì)青綠苔草種子的引發(fā)效果較佳；索文龍等[23]試驗(yàn)了納米二氧化鈦（TiO2）在煙草種子引發(fā)和包衣丸化中的應(yīng)用效果，發(fā)現(xiàn)5 nm TiO2對(duì)煙草種子引發(fā)效果最好，可用于煙草種子包衣丸化；單昕昕等[24]研究表明30%PEG引發(fā)后的洋蔥種子萌發(fā)效果較好。

腐植酸作為常見的大分子有機(jī)酸，多用于肥料生產(chǎn)中，多項(xiàng)研究表明腐植酸作為施用肥料時(shí)，能有效提高植物活力及相關(guān)抗性，但少見于種子引發(fā)領(lǐng)域，近年來才開始被嘗試作為引發(fā)材料應(yīng)用到種子引發(fā)中。ZITA 等[25]利用HA 對(duì)春小麥、春大麥和甜菜進(jìn)行預(yù)拌種，證明拌種可以有效減少發(fā)芽時(shí)間，腐植酸能提高春小麥和大麥芽的長(zhǎng)度和根系干重量，證明黃腐酸（富里酸）與甜菜農(nóng)藥搭配可以使農(nóng)藥更加高效，減少污染；王靜等[26]通過田間試驗(yàn)，在鹽堿地滴施黃腐酸鉀水溶肥能使棉花出苗率顯著提高；趙世元[27]研究發(fā)現(xiàn)黃腐酸（富里酸）處理可提高煙草的發(fā)芽指數(shù)；黃晗達(dá)等[28]研究發(fā)現(xiàn)腐植酸、黃腐酸、氨基酸和海藻素等4 種生物刺激素對(duì)韭菜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)均有促進(jìn)作用。本研究利用富里酸、腐植酸及兩者組合對(duì)甜菜種子進(jìn)行引發(fā)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)各處理均對(duì)甜菜種子引發(fā)有促進(jìn)作用，不同濃度及組合對(duì)甜菜種子影響不同。

富里酸和腐植酸及其組合的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)都高于對(duì)照組（CK），其中0.0375%HA+0.0375%FA 處理對(duì)提高甜菜種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率效果最好；0.075%HA 處理對(duì)提高種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)效果最好；9 組處理的電導(dǎo)率均低于對(duì)照組，其中0.1%HA電導(dǎo)率最低?？傮w上，處理中0.0375%FA+0.0375%HA和0.075%HA引發(fā)效果最好。

本研究不足之處：（1）在引發(fā)試劑的濃度選擇上可以更加細(xì)化，同時(shí)可設(shè)置不同引發(fā)時(shí)間；（2）該試驗(yàn)?zāi)M引發(fā)條件為常溫下進(jìn)行，可以試驗(yàn)在不同環(huán)境下的引發(fā)效果，設(shè)置不同溫度濕度等；（3）除試劑浸泡引發(fā)還可以嘗試選擇其他方法，如固體引發(fā)、滾筒引發(fā)等，結(jié)合黃腐酸和腐植酸進(jìn)行引發(fā)試驗(yàn)。