王步天 施學東 張鳳英 趙猛 吳斌 葛宇
(1. 云南農業(yè)大學熱帶作物學院 云南普洱 665099;2. 云南農業(yè)大學農學與生物技術學院云南昆明 650201;3. 中國熱帶農業(yè)科學院??趯嶒炚?海南???571101)
哥倫比亞熱情果(Passiflora ligularisJuss.),與現(xiàn)今普遍栽培的紫果百香果(P. edulisSims)和黃果百香果(P. edulisSim. f.flavicarpaDeg.)一樣,同為西番蓮科(Passifloraceae)西番蓮屬(Passiflora)植物,又被稱為甜果百香果(Sweet Granadilla)[1]。哥倫比亞熱情果原產于安第斯山脈玻利維亞和委內瑞拉之間,秘魯是主要生產國[1],適宜在溫度15~18℃,年降水量600~1 000 mm,海拔900~2 700 m 的涼爽亞熱帶地區(qū)生長。哥倫比亞熱情果植株不耐熱,能經受短時間的輕霜[1],植株適合生長在排水良好的壤土,輕粘性土及火山土壤上,土壤pH 為6.1~7.5[1]。由于哥倫比亞熱情果植株不耐熱,其在海南、廣東、廣西、福建等省區(qū)無法正常生長結果,現(xiàn)今只在云南省海拔1 500 m 左右的亞熱帶地區(qū)有栽培。果實果皮呈橙黃色,果形主要為橢圓形,表皮光滑,果肉透明清香,果肉和果汁甜度相對最高,無紫果種和黃果種百香果果實的酸味,并可散發(fā)出荔枝、香蕉、芭樂等多種水果的濃郁香味,富含氨基酸,尤其是VC 和VE 含量較高,是一種不可多得的高檔水果[2-3]。由于果實營養(yǎng)價值高,但栽培面積小、產量少。因此,其果實在網上銷售價格較高,每斤在70~100 元。
目前,國內百香果繁育以播種繁殖和扦插繁殖為主[4-6]。百香果種子休眠期長、萌發(fā)時間跨度大,直接播種繁殖結果并不理想[7]。種子休眠是由于物理、化學、機械、生理等單因素或者多個因素引起的[8]。對種子進行相關處理,可以促進種子萌發(fā)、提高種子萌發(fā)率。前人曾采用物理與化學試劑處理、植物生長調節(jié)劑等方法,研究適宜紫果種和黃果種百香果種子萌發(fā)的條件[9-11]。為了解不同處理方法對哥倫比亞熱情果種子萌發(fā)的影響,以哥倫比亞熱情果種子為試驗材料,研究不同赤霉素濃度、濃硫酸處理時間、蒸餾水浸泡溫度、浸泡時間和種皮機械處理方法下種子發(fā)芽的差異,以期獲得適宜哥倫比亞熱情果的發(fā)芽條件,為哥倫比亞熱情果種子播種育苗提供科學依據。
哥倫比亞熱情果成熟種子來源于云南農業(yè)大學熱帶作物學院基地。選取無病斑、果實大小一致的哥倫比亞熱情果,切開果實后將包覆有果肉的種子置于兩層紗布間,用水反復搓揉沖洗,使果肉與種子分離,直到種子表面無果肉。挑選飽滿的種子平鋪于干燥通風處晾干并避光保存。
1.2.1 種子預處理選取飽滿、大小一致的哥倫比亞熱情果種子,用3%高錳酸鉀溶液浸泡10 min后,沖洗種子并備用。將哥倫比亞熱情果種子均勻放置在鋪有1 層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中。培養(yǎng)期間每隔2 d 更換一次濾紙,一直保持濾紙濕潤。每天觀察記錄種子萌發(fā)情況,及時挑除霉變的種子。恒溫光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)條件為光照強度5 000 lx、溫度32℃,每天光照時間為12 h。
1.2.2 不同濃度赤霉素處理對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽的影響設置200、400、800 和1 000 mg/L四個外源赤霉素濃度處理12 h,對照為種子在25℃無菌蒸餾水下浸泡處理12 h。一共5 個處理,每個處理3 次重復,每次重復30 粒種子。
1.2.3 不同濃硫酸浸種時間處理對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽的影響設置0.5、1.0、2.0、5.0、8.0、10.0 和15.0 min 七個濃硫酸浸種時間處理,浸種期間需要不停攪拌,避免種子表皮碳化;然后用清水不斷沖洗,取掉碳化表皮,反復沖洗至沖洗液呈中性,對照為種子在25℃無菌蒸餾水下浸泡處理12 h。一共8 個處理,每個處理3 次重復,每次重復30 粒種子。
1.2.4 不同浸泡溫度處理對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽的影響設置45、65、85 和100℃四個蒸餾水浸泡處理12 h,加蓋自然冷卻,對照為種子在25℃無菌蒸餾水下浸泡處理12 h。一共5 個處理,每個處理3 次重復,每次重復30 粒種子。
1.2.5 不同浸泡時間處理對種子發(fā)芽的影響設置24、36、48 和60 h 四個浸泡時間處理,浸泡溶液為25℃無菌蒸餾水。對照為種子在25℃無菌蒸餾水下浸泡處理12 h。一共5 個處理,每個處理3 次重復,每次重復30 粒種子。
1.2.6 不同物理方式處理種殼對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽的影響設置機械開口、磨砂和全剝殼3 個物理方式處理種殼。機械開口處理為用鑷子把種子尖端破開;磨砂處理為經過 0.18 mm 的細砂紙打磨過且表面出現(xiàn)劃痕的種子;全剝殼為把種皮全部去除。將3 種處理后的種子在25℃無菌蒸餾水下浸泡處理12 h,對照為種子在25℃無菌蒸餾水下浸泡處理12 h。一共4 個處理,每個處理3 次重復,每次重復30 粒種子。
1.2.7 項目測定每天觀察種子發(fā)芽情況。發(fā)芽標準為種子萌發(fā)出胚根,并且長度達到種子長度的50%。
發(fā)芽勢:催芽后第15 天測定哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽勢。發(fā)芽勢=(規(guī)定天數(shù)內發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子數(shù))×100%。
發(fā)芽率:催芽后第30 天測定哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽率。發(fā)芽率=(發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子數(shù))×100%。
發(fā)芽指數(shù)Gi= ∑(Gt/Dt)。Dt為發(fā)芽時間,Gt為對應發(fā)芽時間的發(fā)芽粒數(shù)。
1.2.8 數(shù)據處理試驗數(shù)據使用SPSS 12.0 進行統(tǒng)計分析。
哥倫比亞熱情果種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均隨著赤霉素濃度的升高呈現(xiàn)先升后降的趨勢(表1)。6 個濃度外源赤霉素處理間種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù),均為800 mg/L>600 mg/L>400 mg/L>200 mg/L>1 000 mg/L>CK。其中800 mg/L 處理比對照種子發(fā)芽勢高出84.44%,發(fā)芽率高出68.88%。方差分析表明,800 mg/L 處理組與400 和600 mg/L 兩個處理組之間種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率差異不顯著,但與CK、200 和1 000 mg/L處理組之間差異顯著。因此,赤霉素處理哥倫比亞熱情果種子濃度以800 mg/L 為最佳。
表1 不同濃度赤霉素處理對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽的影響
由表2 可知,隨著濃硫酸浸種時間的增加,種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)呈先增長后降低的趨勢。當濃硫酸浸種時間為1.0 min 時,百香果種子發(fā)芽勢達到最高,為41.11%,較對照增加41.11%。當濃硫酸浸種時間為5.0 min 時,百香果種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)達到最高,其中發(fā)芽率為73.33%,較對照增加57.77%。Duncan 多重比較分析表明,濃硫酸浸泡哥倫比亞熱情果種子5 min的處理與其它7 組處理之間種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)差異顯著。因此,濃硫酸浸泡哥倫比亞熱情果種子時間以5 min 為宜。
表2 不同濃硫酸浸種時間處理對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽的影響
隨著浸泡溫度升高,種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)先增長后降低的趨勢,但對發(fā)芽勢沒有任何影響(表3)。當浸泡溫度達65℃,百香果種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)達到最高,其中發(fā)芽率為35.56%,較對照增加20.00%。Duncan 多重比較分析表明,浸泡哥倫比亞熱情果種子溫度為65℃的處理與其它4 組處理之間種子發(fā)芽率和發(fā)育指數(shù)差異顯著。因此,浸泡哥倫比亞熱情果種子溫度以65℃為宜。
表3 不同浸泡溫度處理對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽的影響
從表4 可知,隨著浸泡時間的增加,種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均呈降低趨勢,但對發(fā)芽勢沒有任何影響。當浸泡時間為12 h 時,即對照組處理,百香果種子發(fā)芽率最高,為15.56%。Duncan多重比較分析表明,浸泡哥倫比亞熱情果種子12 h 的處理與其它4 組處理之間種子發(fā)芽率和發(fā)育指數(shù)差異顯著。因此,浸泡哥倫比亞熱情果種子時間以12 h 為宜。
表4 不同浸泡時間處理對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽的影響
由表5 可知,對于發(fā)芽勢指標,全剝殼處理最高,為21.10%,其次是磨砂處理的13.33%,機械開口處理與對照處理均為0。4 個處理在發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)之間存在顯著差異,其中全剝殼處理的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)最高,其發(fā)芽率達到47.78%,較對照增加32.22%。因此,全剝殼處理哥倫比亞熱情果種子有利于發(fā)芽。
表5 不同物理方式處理種殼對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽的影響
前人試驗研究表明,西番蓮屬植物種子發(fā)芽適宜溫度在28~35℃[11]。因此,本試驗沒有設培養(yǎng)箱溫度梯度試驗,而是根據前人試驗成果把32℃定為培養(yǎng)種子發(fā)芽的溫度。光照對植物種子發(fā)芽的影響與物種自身有關,有些對光照不敏感[12],而有些對光照敏感[13-14]。根據前人開展的西番蓮屬植物種子催芽試驗[9-11],西番蓮屬植物種子萌發(fā)對光照并不敏感。因此,本試驗設定的光周期為12 h。
赤霉素會促進成熟的植物種子胚乳破裂,加速種子萌發(fā)[11,15-16]。本研究發(fā)現(xiàn),赤霉素濃度為800 mg/L 時,哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽率最高,達到84.44%。彭楊等[9]采用100 mg/L 赤霉素浸泡紫果種百香果種子,發(fā)芽率達到88.67%。顏妙珍等[11]采用不同赤霉素(0,200,400 和800 mg/L)濃度浸泡紫果種百香果種子,發(fā)現(xiàn)用400 mg/L 赤霉素浸泡催芽效果最佳,發(fā)芽率達到81.11%。上述試驗與本研究最佳赤霉素浸泡濃度存在一定差異,這可能與試驗材料有關,紫果種百香果和哥倫比亞熱情果為同屬不同種植物。本研究還發(fā)現(xiàn),當赤霉素浸泡濃度進一步增高到1 000 mg/L,發(fā)芽率驟降,從84.44%降到22.22%。這一現(xiàn)象與前人研究結果相一致,過高的赤霉素浸泡濃度會抑制種子萌發(fā)[17-18]。
濃硫酸處理后的種子,其種皮透性會增加,有利于發(fā)芽[19]。本試驗發(fā)現(xiàn),當濃硫酸處理時間超過5 min 時,種子的發(fā)芽率開始下降,從5 min時的73.33%降到15 min 時的34.44%。原因可能是隨著濃硫酸處理時間增加,種皮腐蝕更嚴重,損害了胚乳和胚,從而影響種子發(fā)芽或導致種子死亡,這與顏妙珍等[11]研究結果相似。顏妙珍等[11]發(fā)現(xiàn),當濃硫酸浸種時間為8 min 時,發(fā)芽率最高,繼續(xù)增加浸種時間,發(fā)芽率逐漸降低。本試驗最佳濃硫酸浸種時間短于顏妙珍等[11]試驗結果,原因可能是哥倫比亞熱情果種皮厚度小于紫果百香果種皮厚度,更容易受到濃硫酸浸泡腐蝕。
溫水浸種是常用的催芽方法[20-22]。本研究發(fā)現(xiàn),浸泡溫度處理對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽勢沒有任何提升。隨著浸泡溫度升高,種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)先增后降的趨勢,最佳浸泡溫度為65℃。顏妙珍等[11]在浸泡溫度對紫果種百香果發(fā)芽影響試驗中,同樣發(fā)現(xiàn)浸泡最佳溫度為65℃,超過65℃會抑制發(fā)芽。這可能是由于過高浸泡溫度使試驗材料種胚受傷,影響到種子發(fā)芽。此外,本試驗結果表明,浸泡時間處理對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽勢沒有任何提升,反而隨著浸泡時間增加,會降低發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。這可能是由于增加浸泡時間會產生缺氧環(huán)境,最終抑制種子發(fā)芽。
種皮是由珠被發(fā)育而來,具有保護胚與胚乳的功能,但是有些作物的種子種皮在種子發(fā)芽時反而成為一種阻礙,需要通過破損或去掉種皮以提升發(fā)芽率[23-25]。本試驗通過不同物理方式處理種殼,提升發(fā)芽率,其中全剝殼處理哥倫比亞熱情果種子使發(fā)芽率達到最高(47.78%)。這可能是因為哥倫比亞熱情果種皮透水性較低,影響種子里面胚乳和胚芽吸水,造成發(fā)芽率低。但是由于全剝殼處理傷到了胚乳和胚芽,最終使發(fā)芽率未超過50%。顏妙珍等[11]在采用磨砂和全剝殼處理方式對紫果種百香果發(fā)芽影響試驗中,發(fā)現(xiàn)通過對紫果百香果種皮磨砂處理,其發(fā)芽率達到60.00%,對紫果百香果種皮全剝殼處理,其發(fā)芽率達到76.67%。
本研究所有處理中,采用600 和800 mg/L 赤霉素處理均能使哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽率超過80.00%以上。因此,建議在哥倫比亞熱情果種子播種育苗中使用,以提高出苗整齊度,達到較好的育苗效果。此外,本試驗僅研究了單一因素對哥倫比亞熱情果種子發(fā)芽的影響,對組合處理如赤霉素+濃硫酸、赤霉素+濃硫酸+物理處理等還需進一步研究。