李 晶，何 瓊，劉 微，曹麗敏,3，李玉中,3，劉 最,3，李應(yīng)龍，劉宇華,3

（1. 衡陽師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，湖南 衡陽 421008；2. 湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)藥技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421005；3. 衡陽師范學(xué)院南岳山區(qū)生物資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 衡陽 421008；4.湖南聚味堂食品有限公司，湖南 衡陽 421499）

種子是農(nóng)業(yè)最基本的生產(chǎn)資料，是決定農(nóng)作物高產(chǎn)、多抗、優(yōu)質(zhì)的內(nèi)在因素。在種子貯藏過程中，種子的自身代謝、惡劣的貯藏環(huán)境及有害生物的侵害等均會降低種子的活力，進(jìn)而影響種子萌發(fā)、幼苗生長，甚至作物產(chǎn)量[1]。采取合適的方法提高種子活力或打破種子休眠，能有效促進(jìn)某些作物種子的萌發(fā)。赤霉素（GAs）和褪黑素（MT）作為植物激素或類激素物質(zhì)，在調(diào)控植物生長、發(fā)育及非生物脅迫等方面起重要作用[2]。GAs 可打破種子休眠、促進(jìn)種子萌發(fā)和莖葉伸長、調(diào)控果實(shí)發(fā)育等過程[3]。適宜濃度的GAs 處理番茄[4]、玉米[5]和茄子[6]種子均能顯著提高種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，促進(jìn)幼苗的莖、葉伸長。MT 作為動植物中普遍存在的吲哚類小分子化合物，主要參與活性氧的清除，其在成熟衰老、脅迫抗性和免疫調(diào)節(jié)等生理過程中發(fā)揮重要作用[7]。近年來有研究表明，適宜濃度的MT 處理不僅能夠提高種子的萌發(fā)率，還能誘導(dǎo)根系的產(chǎn)生和生長[8]。例如：利用不同濃度MT 處理西瓜[9]、棉花[10]、大豆[11]和水稻[12]種子時(shí)，低濃度MT 能促進(jìn)種子萌發(fā)，但高濃度MT 則會抑制種子萌發(fā)。此外，Chen 等[13]研究發(fā)現(xiàn)，0.1 μmol/L的MT能顯著促進(jìn)芥菜根系的生長，而100 μmol/L 的MT 則會產(chǎn)生抑制作用。

辣椒（Capsicum annuumL.）又名辣子、番椒、秦椒等，為茄科辣椒屬一年或有限多年生草本植物，起源于美洲，于明代末年傳入我國[14]。辣椒作為我國重要的蔬菜作物，其果實(shí)營養(yǎng)豐富，富含辣椒素、維生素、辣椒紅素、有機(jī)酸、蛋白質(zhì)、類黃酮等多種物質(zhì)，其中維生素C含量是番茄、黃瓜等蔬菜的4～8倍[15]。食用適量辣椒不僅可促進(jìn)血液循環(huán)，還可以預(yù)防風(fēng)濕、冠心病、腫瘤等慢性疾病的發(fā)生[16]。據(jù)大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系統(tǒng)計(jì)，近年我國辣椒播種面積占全國蔬菜總播種面積的8%～10%，產(chǎn)值高達(dá)2 500 億元，且種植面積仍在不斷擴(kuò)大[17]。隨著我國辣椒產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，其種苗的需求量日益增加。因此，在辣椒育苗過程中，為了提高種子的發(fā)芽率和幼苗質(zhì)量，采用合適的方法打破種子休眠，促進(jìn)種子的萌發(fā)，對辣椒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。于是，筆者研究了不同濃度GA3和MT 處理對辣椒種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，以期為GA3和MT 在辣椒育苗中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試?yán)苯罚号＝墙凡牧螻J2、朝天椒材料CT3和甜椒材料TJ7，均來自課題組保存的材料。

供試藥劑：赤霉素GA3、褪黑素（MT）和硫酸銅，均購自當(dāng)?shù)鼗瘜W(xué)藥劑市場。

1.2 試驗(yàn)方法

參照李怡斐等[18]的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，GA3濃度設(shè)0（蒸餾水處理，CK）、0.3、0.6、0.9、1.2 和1.5 mmol/L 共6個處理，MT 濃度設(shè)0（蒸餾水處理，CK）、50、100、150、200 和250 μmol/L 共6 個處理。挑選大小一致、籽粒飽滿的供試?yán)苯贩N子，先用1%硫酸銅溶液浸種消毒10 min，用清水洗凈后置于培養(yǎng)皿中，接著分別用上述不同濃度藥劑浸種6 h，然后用蒸餾水反復(fù)沖洗干凈后晾干備用。

將不同濃度藥劑處理后的種子分別置于鋪有一層濾紙的9 mm 培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿中均勻放置30 粒種子，然后先吸取2 mL 蒸餾水完全浸潤濾紙，再置于26～28℃溫度、60%光照、65%空氣濕度的人工氣候箱內(nèi)催芽。每個培養(yǎng)皿為1 個重復(fù)，每個處理設(shè)3次重復(fù)。每日定時(shí)記錄萌發(fā)相關(guān)數(shù)據(jù)，并補(bǔ)充培養(yǎng)皿中散失的水分，試驗(yàn)周期為12 d。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 種子萌發(fā)指標(biāo)參照楊小梅等[19]的方法，以胚根突破種皮長度達(dá)到1 mm 記為種子發(fā)芽。每日記錄發(fā)芽種子的數(shù)量，持續(xù)記錄12 d。按公式（1）、（2）、（3）和（4）分別計(jì)算種子萌發(fā)指標(biāo)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

發(fā)芽率（%）=（7 d 發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100 （1）

式中：Gt為當(dāng)日發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相對應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)，S為幼苗生長量（用根長表示）。

1.3.2 幼苗生長指標(biāo)觀察至12 d 時(shí)，每個培養(yǎng)皿中隨機(jī)選取8 株幼苗，先用游標(biāo)卡尺測量幼苗的胚根和胚芽長，然后用濾紙吸干幼苗表面水分后用分析天平稱量幼苗鮮重，接著將稱重后的樣品置于70℃烘箱中烘至恒重，用分析天平稱量幼苗干重，按公式（5）計(jì)算相對含水量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

使用Excel 2021 軟件和SPSS 25.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 GA3 和MT 處理對種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響

不同濃度GA3和 MT 處理對3 個辣椒材料的種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢均有影響，且不同辣椒材料間存在一定差異（見圖1）。辣椒材料NJ2 的發(fā)芽率和發(fā)芽勢隨GA3或MT 濃度的增加均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，并在GA3濃度為0.9 mmol/L 或MT 濃度為150 μmol/L 時(shí)達(dá)到最高值；辣椒材料TJ7 的發(fā)芽率和發(fā)芽勢則隨GA3濃度的升高整體呈現(xiàn)上升趨勢，且各濃度處理的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均顯著高于蒸餾水處理（CK），然而辣椒材料TJ7 的發(fā)芽率和發(fā)芽勢隨MT 濃度的增加卻呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，在MT 濃度為150 μmol/L 時(shí)達(dá)到最大值，其發(fā)芽率和發(fā)芽勢與CK 相比分別增加34.98%和16.19%，但當(dāng)MT 濃度為250 μmol/L 時(shí)，NJ2 的發(fā)芽率和TJ7 的發(fā)芽勢顯著低于蒸餾水處理（CK），這表明高濃度MT 會抑制辣椒種子發(fā)芽；然而，辣椒材料CT3 的發(fā)芽勢和發(fā)芽率在不同濃度GA3和 MT 處理間均無顯著性差異。

圖1 不同濃度GA3 和MT 處理對不同辣椒材料種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響

2.2 GA3 和MT 處理對種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

由圖2 可知，辣椒材料NJ2 的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨GA3和MT 濃度的增加呈現(xiàn)先增加后降低 的 趨 勢，并 在GA3濃 度 為0.9 mmol/L 或MT 濃度為150 μmol/L 時(shí)達(dá)到最大值；辣椒材料TJ7 的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨GA3濃度的增加呈現(xiàn)上升趨勢，且各濃度處理的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均顯著高于蒸餾水處理（CK），當(dāng)GA3濃度為1.5 mmol/L時(shí)，其發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別比CK 增加118.91%和270.35%，而辣椒材料TJ7 的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)卻隨MT 濃度的升高呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，當(dāng)MT 濃度為150 μmol/L 時(shí)發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)達(dá)到最大值，分別比蒸餾水處理（CK）增加11.60%和145.66%；辣椒材料CT3 的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)在不同濃度GA3處理間無顯著性差異，但其發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨MT濃度的增加呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，當(dāng)MT 濃度為150 μmol/L 時(shí)發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均達(dá)到最高值，其中活力指數(shù)顯著高于蒸餾水處理（CK），而當(dāng)濃度為250 μmol/L 時(shí)，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別比CK 降低17.75%和16.87%，差異達(dá)顯著水平。

圖2 不同濃度GA3 和MT 處理對不同辣椒材料種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

2.3 GA3 和MT 處理對辣椒幼苗胚根和胚芽生長的影響

由圖3 可知，辣椒材料NJ2 和TJ7 的胚根長和胚芽長均隨GA3和MT 濃度的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，當(dāng)GA3濃度為0.9 和1.2 mmol/L 時(shí)，辣椒材料NJ2 和TJ7 的胚根長和胚芽長分別達(dá)到最大值，而當(dāng)MT 濃度為150 μmol/L 時(shí)，辣椒材料NJ2 和TJ7 的胚根長和胚芽長達(dá)到最大值，與蒸餾水處理（CK）相比，辣椒材料NJ2 的胚根長和胚芽長分別增加102.45%和65.61%，辣椒材料TJ7 的胚根長和胚芽長分別增加119.85%和31.07%；當(dāng)MT 濃度為250 μmol/L 時(shí)，辣椒材料NJ2 的胚根和胚芽生長明顯受到抑制，其胚根長和胚芽長分別比CK 降低44.60%和40.39%。然而，辣椒材料CT3 的胚根長隨GA3濃度的增加呈現(xiàn)下降趨勢，而胚芽長則隨GA3濃度增加呈上升趨勢，且各濃度處理的胚芽長均顯著長于蒸餾水處理（CK）；而辣椒材料CT3的胚根長和胚芽長均隨MT 濃度增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，當(dāng)MT 濃度為150 μmol/L時(shí)其胚根長和胚芽長達(dá)到最大值，分別比CK 增加69.23%和28.27%，并伴隨有大量側(cè)根的產(chǎn)生。

圖3 不同濃度GA3 和MT 處理對辣椒幼苗胚根長和胚芽長的影響

另外，GA3和MT 處理除影響胚根和胚芽的長度外，GA3各濃度處理的辣椒幼苗子葉顏色比蒸餾水處理（CK）稍淺，而MT 各濃度處理的辣椒幼苗子葉顏色與CK 沒有明顯差異（見圖4）。

圖4 不同濃度GA3 和MT 處理對辣椒幼苗子葉顏色的影響

2.4 GA3 和MT 處理對辣椒幼苗含水量的影響

由表1 可知，辣椒材料NJ2 和CT3 幼苗的相對含水量隨GA3濃度的增加均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，當(dāng)GA3濃度為0.9 mmol/L 時(shí)達(dá)到最大值，NJ2 和CT3 的相對含水量分別比CK 增加3.96 和1.52 個百分點(diǎn)，且差異達(dá)顯著水平；然而TJ7 的相對含水量則隨GA3濃度的增加整體呈現(xiàn)上升趨勢，且各濃度處理的相對含水量均顯著高于CK。辣椒材料NJ2 和TJ7幼苗的相對含水量隨著MT 濃度的增加也呈現(xiàn)出先升后降的趨勢，當(dāng)MT 濃度為100 μmol/L 時(shí)達(dá)到最大值，NJ2 和TJ7 分別為92.23%和92.07%，分別比CK 增加2.53 和1.99 個百分點(diǎn)；但辣椒材料CT3 幼苗的相對水含量在各濃度MT 處理間無顯著性差異。

表1 不同濃度GA3 和MT 處理對辣椒幼苗含水量的影響

2.5 辣椒種子主要發(fā)芽指標(biāo)的相關(guān)性分析

對經(jīng)不同濃度GA3和MT 處理后辣椒種子的主要發(fā)芽指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表2所示，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長、胚芽長和相對含水量7 個指標(biāo)之間均存在極顯著正相關(guān)，其中發(fā)芽指數(shù)與發(fā)芽勢和活力指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)分別高達(dá)0.922 和0.923，胚根長度與發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.789、0.867、0.805 和0.918，但胚芽長和相對含水量與發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長的相關(guān)系數(shù)均低于0.750。

表2 不同濃度GA3 和MT 處理后辣椒種子主要發(fā)指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 討 論

種子萌發(fā)是一個復(fù)雜的生理過程，受諸多因素的影響。赤霉素作為調(diào)控植物生長發(fā)育的內(nèi)源性激素，有助于打破種子休眠、促進(jìn)種子萌發(fā)及莖桿的伸長等[20-21]。褪黑素作為一種植物類激素也被報(bào)道參與調(diào)控種子的萌發(fā)，滕英姿等[22]認(rèn)為，外源施加褪黑素能顯著提高萵苣種子的萌發(fā)率，并促進(jìn)萵苣種子提前發(fā)芽。筆者的研究結(jié)果表明，不同濃度GA3處理能提高辣椒材料NJ2 和TJ7 種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，促進(jìn)幼苗胚根和胚芽的伸長，但當(dāng)GA3濃度超過0.9 mmol/L 時(shí)，其對上述種子發(fā)芽指標(biāo)的促進(jìn)作用有不同程度地減小，表明高效促進(jìn)NJ2 和TJ7 種子萌發(fā)的GA3最低臨界濃度是0.9 mmol/L；然而，辣椒材料CT3 的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)在不同濃度GA3處理間卻無顯著性差異，表現(xiàn)出明顯的材料特異性，這可能是由于CT3 種子的自身活力較高，致使赤霉素對其的促進(jìn)作用不明顯。筆者的研究結(jié)果還表明，MT 對辣椒種子萌發(fā)的影響在不同濃度處理間存在顯著性差異，辣椒材料NJ2、TJ7 和CT3 的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)在MT 濃度低于150 μmol/L 時(shí)均有提高的趨勢，但在MT 濃度超過150 μmol/L 時(shí)則都有不同程度下降的趨勢，表明低濃度MT 能促進(jìn)辣椒種子萌發(fā)，而高濃度MT 則有抑制辣椒種子萌發(fā)的作用，促進(jìn)辣椒種子萌發(fā)的最佳MT 濃度為150 μmol/L。辣椒材料NJ2、TJ7和CT3 的胚芽長各GA3濃度處理均顯著長于CK，且當(dāng)濃度為0.9～1.2 mmol/L 時(shí)較長，這主要是由于GA3浸種處理誘導(dǎo)了細(xì)胞的分裂及伸長；辣椒材料NJ2、TJ7 和CT3 的胚根長和胚芽長均隨MT 濃度的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，當(dāng)MT 濃度為150 μmol/L時(shí)達(dá)到最大值，NJ2 的胚根長和胚芽長分別比CK 增加102.45%和65.61%，TJ7 的胚根長和胚芽長分別比CK 增加119.85%和31.07%，CT3 的胚根長和胚芽長分別比CK 增加69.23%和28.27%，然而，當(dāng)MT 濃度為250 μmol/L 時(shí)，辣椒材料NJ2 的胚根和胚芽生長明顯受到抑制，其胚根長和胚芽長分別比CK 降低44.60%和40.39%，表明促進(jìn)辣椒幼苗胚根和胚芽生長的最佳濃度為150 μmol/L。