4种引发剂对不同甜菜种子的引发影响

刘晓晗，王荣华，王维成，刘大丽，吴则东，王茂芊

（1黑龙江大学现代农业与生态环境学院，哈尔滨 150080；2新疆石河子农业科学研究院甜菜所，新疆石河子 832000）

0 引言

甜菜是中国重要的糖料作物之一，但是甜菜种子萌发缓慢，抗逆性较弱[1]。种子引发是一项控制种子缓慢吸水和逐步回干的种子处理技术[2-3]。经过引发处理，可以提高发芽率、出苗率、幼苗素质，增强抗逆性，从而间接节约种子，降低成本，提高效益[4]。近年来关于甜菜种子引发试剂的筛选，也受到越来越多的关注，如富波年等[5]研究不同浓度PEG引发处理对小冠花种子萌发和幼芽生理特性的影响，结果表明，10%PEG引发处理可提高小冠花幼芽渗透调节能力和酶活性，促进种子萌发和幼芽生长；董雯等[6]研究过氧化氢对狗尾草种子萌发的影响，结果表明，一定浓度的过氧化氢能够提高狗尾草种子的萌发率；郑蔚虹等[7]研究青霉素、过氧化氢和高锰酸钾浸种对沙棘种子萌发及幼苗生长的影响，结果显示0.3%过氧化氢、250 mg/L青霉素和0.15%高锰酸钾浸种，能够显著提高种子的活力，促进种子的萌发及幼苗生长；由晓晴等[8]探究了PEG不同分子量、不同处理浓度和不同处理时间的作用条件下对老化白菜种子萌发活力的影响,结果表明，PEG处理可以明显提高种子活力；张燕等[9]用PEG浸种处理烟草种子，结果表明，PEG处理能显著提高种子发芽率和幼苗活力指数，增强种子萌发时的呼吸速率和淀粉酶活性；张丽等[10]以杂交玉米种子为材料，研究不同浓度的PEG引发对玉米种子萌发及活力的影响，结果表明，适宜的PEG引发处理能显著提高‘农大108’种子幼苗生长测定的发芽势、发芽率、根长、苗鲜重、苗干重、发芽指数和活力指数；王炜等[11]研究PEG引发对老化大豆种子发芽及活力的影响，结果表明，不同浓度PEG引发3个品种种子后，提高了种子活力，增强了种子抗性；马文广等[12]采用液体引发方法，使用过氧化氢为增氧剂，研究了过氧化氢结合GA3引发‘红花大金元’和‘云烟97’种子的效果，结果表明，利用过氧化氢为增氧剂进行引发，可以大大简化引发装置，并取得较好的效果；Liu等[13]研究发现过氧化氢影响种子吸胀过程中ABA分解代谢和GA生物合成的调控，从而对种子休眠和萌发产生调控作用；韩燕雨等[14]研究硼酸和溴化钾两种引发剂对黄芩种子萌发及幼苗生长的影响，结果表明，在适宜引发时间和浓度下，硼酸及溴化钾两种引发剂均对黄芩种子萌发有一定促进作用；刘婷等[15]为确定天仙子和龙胆种子最适萌发条件，选择硼酸、吲哚乙酸和硫酸铜3种试剂，对天仙子和龙胆种子进行浸泡处理，结果表明，硼酸及硫酸铜处理可以提高天仙子和龙胆种子的发芽率、发芽势及发芽指数；王少平等[16]用不同浓度硼酸对蜀葵休眠种子处理，考查发芽情况，结果表明，硼酸溶液对蜀葵种子发芽率的影响差异极显著，对发芽势影响差异显著，以0.2 g/L处理效果最佳；Cavusoglu等[17]研究了硼酸预处理对生理盐水条件下大麦种子萌发、幼苗生长及叶片解剖的影响，结果表明，硼酸处理不同程度地缓解了盐对种子最终发芽率、芽鞘率和芽鞘长度的抑制作用。大量的文献表明，PEG、过氧化氢、硼酸与其他引发剂组合或者单独对作物种子进行引发处理，可以有效促进种子萌发，但是利用引发剂和引发组合对不同甜菜种子的研究报道甚少，因此，本实验配制了不同的混合溶液，分别引发处理不同的甜菜种子，通过对发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的调查，研究不同种子是否对同一引发剂有不同表现，同时也可以对比不同引发剂对同一种子的引发效果，最终将引发效果显著的引发剂应用于甜菜种子的实际生产，并为后续甜菜引发剂的选择提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

本试验于2020年10—2021年4月在黑龙江大学现代农业与生态环境学院甜菜遗传育种重点实验室进行。

1.2 试验材料

供试材料选用甜菜单粒种TD701、TD703、TD801、TD805，由黑龙江大学现代农业与生态环境学院的甜菜优良品种选育团队提供。

1.3 试验方法

本试验选用的引发剂为60%PEG、40%PEG、5%过氧化氢、3%过氧化氢+0.01%硼酸（见表1），共设置了16个处理，试验的对照均为未经处理过的干种子。

表1 不同浓度试剂组合的16个处理

本研究的引发处理试验在黑龙江大学现代农业与生态环境学院的甜菜品质监督检验测试中心进行。试验方法为选取发育良好的饱满甜菜种子。在25℃下将种子在溶液中浸泡吸胀处理。先用0.1%的次氯酸钠和蒸馏水清洗发芽盒、消毒后晾干，将50格发芽纸在121℃高温灭菌箱内消毒20 min，消毒后的发芽纸摊平在干净的发芽盒里，每格分开摆放2粒种子，摆放要均匀。然后控制蒸馏水33 mL均匀喷洒，保证每个种子都湿润。每个处理3次重复，温箱培养23℃，每天光照12 h。每日观察统计种子萌发情况。种子萌发以胚根伸出种皮0.2 cm作为种子发芽标准，萌发5天计发芽势，7天计发芽率，发芽结束后，分别计算活力指数，并测定其根长、苗长。

1.4 测定指标

通过公式测定引发剂处理后的甜菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数[式(1)～(4)]。利用Excel软件数据分析和作图。

2 结果与分析

2.1 不同溶液处理TD701甜菜种子的结果

结果（表2）显示，60%PEG、40%PEG、5%过氧化氢、3%过氧化氢+0.01%硼酸分别处理种子TD701，经过处理后种子的发芽势分别为36.00%、41.67%、40.67%和38.67%，均高于对照(24.00%)，分别高出了12%、17.67%、16.67%和14.67%。发芽率分别为74.67%、62.67%、68.67%和71.33%，处理1、处理3和处理4高于对照(65.00%)，分别高出了9.67%、3.67%和6.33%，处理2低于对照2.33%。由发芽指数和活力指数结果可见，4个不同时间处理的发芽指数分别为35.56、31.59、38.30和33.98，均高于对照(25.03)，分别高出 10.53、6.56、13.27和 8.95。活力指数分别为255.89、311.38、333.36和301.82，均高于对照(160.44)，分别高出95.45、150.94、172.92和141.38。试验结果显示，60%PEG、5%过氧化氢、3%过氧化氢+0.01%硼酸处理TD701甜菜种子时的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均较高于对照种子，说明这3个处理对激活甜菜种子的活力有较大促进作用；40%PEG处理TD701甜菜种子时发芽势、发芽指数和活力指数均较高于对照种子，发芽率低于对照种子。其中40%PEG提高种子发芽势效果最为显著，60%PEG提高种子发芽率效果最为显著，5%过氧化氢提高种子发芽指数和活力指数效果最为显著。

表2 不同溶液处理TD701甜菜种子萌发调查表

2.2 不同溶液处理TD703甜菜种子的结果

结果（表3）显示，60%PEG、40%PEG、5%过氧化氢、3%过氧化氢+0.01%硼酸分别处理种子TD703，经过处理后种子的发芽势分别为32.67%、35.33%、55.67%和38.33%，处理2、处理3和处理4高于对照(32.67%)，分别高出了2.66%、23%和5.66%，处理1无明显变化。发芽率分别为66.67%、66.33%、71.00%和65.67%，处理1、处理2和处理4低于对照(70.67%)，分别降低了4.00%、4.34%和5.00%，处理3高于对照0.33%。根据发芽指数和活力指数结果，4个不同时间处理的发芽指数分别为29.81、31.96、50.39和32.60，处理1和处理2低于对照(32.13)，分别降低了2.32和0.17，处理3和处理4高于对照，分别高出了18.26和0.47。 活 力 指数 分 别 为 238.24、274.95、458.63 和259.77，均高于对照(235.41)，分别高出 2.83、39.54、223.22和24.36。试验结果显示，5%过氧化氢处理TD703甜菜种子时的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均较高于对照种子，表明这个处理可以较好的激活甜菜种子的活力；60%PEG处理TD703甜菜种子时活力指数较高于对照种子，发芽率和发芽指数低于对照种子；40%PEG处理TD703甜菜种子时发芽势和活力指数均较高于对照种子，发芽率和发芽指数低于对照种子；3%过氧化氢+0.01%硼酸处理TD703甜菜种子时发芽势、发芽指数和活力指数均较高于对照种子，发芽率低于对照种子。其中5%过氧化氢对种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数的提高效果最为显著。

表3 不同溶液处理TD703甜菜种子萌发调查表

2.3 不同溶液处理TD801甜菜种子的结果

结果（表4）显示，60%PEG、40%PEG、5%过氧化氢、3%过氧化氢+0.01%硼酸分别处理种子TD801，经过处理后种子的发芽势分别为67.00%、71.67%、64.00%和56.67%，均高于对照(49.33%)，分别高出了17.67%、22.34%、14.67%和7.34%。发芽率分别为91.33%、91.67%、89.33%和88.00%，均低于对照(92.00%)，分别降低了0.67%、0.33%、2.67%和4.00%。根据发芽指数和活力指数结果，4个不同时间处理的发芽指数分别为53.25、67.70、56.95和53.10，均高于对照(43.98)，分别高出了9.27、23.72、12.97和9.12。活力指数分别为419.37、637.37、518.93和496.80，均高于对照 (312.44)，分 别 高 出 106.93、324.93、206.49 和184.36。试验结果显示，60%PEG、40%PEG、5%过氧化氢、3%过氧化氢+0.01%硼酸处理TD801甜菜种子时的发芽势、发芽指数和活力指数均较高于对照种子，发芽率均低于对照种子。其中40%PEG提高种子发芽势、发芽指数和活力指数效果最为显著。

表4 不同溶液处理TD801甜菜种子萌发调查表

2.4 不同溶液处理TD805甜菜种子的结果

结果（表5）显示，60%PEG、40%PEG、5%过氧化氢、3%过氧化氢+0.01%硼酸分别处理种子TD805，处理后的发芽势分别为42.00%、41.33%、40.67%和46.33%，均高于对照(36.33%)，分别高出了5.67%、5.00%、4.34%和10.00%。发芽率分别为84.33%、79.00%、68.67%和78.00%，处理2、处理3和处理四均低于对照(80.33%)，分别降低了1.33%、11.66%、2.33%，处理1高于对照组4.00%。根据发芽指数和活力指数结果，4个不同时间处理的发芽指数分别为36.79、45.00、42.89和40.88，均高于对照(32.63)，分别高出了4.16、12.37、10.26和8.25。活力指数分别为280.22、480.31、451.92和341.19，均高于对照(226.23)，分别高出53.99、254.08、225.69和114.96。试验结果显示，60%PEG处理TD805甜菜种子时种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均较高于对照种子，表明此处理对激发种子活力的促进效果较好；40%PEG、5%过氧化氢、3%过氧化氢+0.01%硼酸处理TD805甜菜种子时的发芽势、发芽指数和活力指数均较高于对照种子。其中60%PEG提高种子发芽率效果最为显著；40%PEG提高种子发芽指数和活力指数效果最为显著；3%过氧化氢+0.01%硼酸提高种子发芽势效果最为显著。

表5 不同溶液处理TD805甜菜种子萌发调查表

3 讨论

种子引发是提高种子活力，促进种子快速整齐出苗，保证田间高成苗率和提升产量的技术[18]。目前普遍用于种子引发处理的技术包括液体引发、固体基质引发、水引发、生物引发和膜引发等[19]。本研究选择液体引发的方式对甜菜种子进行处理，是因为其易于操作且效果稳定，目前很多作物种子采用液体引发的引发方法，如张利霞等[20]采用不同钠盐溶液对夏枯草种子进行分别处理，结果表明，夏枯草种子萌发在钠盐处理中表现出低浓度促进、高浓度抑制的特点；冯岳等[21]以小麦品种为试材，以未引发种子为对照，研究纯水、-0.3 MPa和-0.7 MPa NaCl溶液处理对小麦种子萌发过程及生理指标的影响，结果表明适度的NaCl胁迫引发对小麦种子的萌发有促进作用；Giaveno等[22]采用NaCl对14份玉米杂交种进行了耐盐性研究；闫月等[23]以解除初生休眠的水曲柳种子为材料，使用PEG溶液对种子进行引发处理，结果表明PEG引发处理能够减弱高温条件下水曲柳种子热休眠的诱导。Ghader Habibi[24]研究盐胁迫下向日葵幼苗对外源硒的生理、光化学和离子响应，结果显示硒通过刺激抗氧化活性来降低盐胁迫下植物的损伤，从而促进植物在盐胁迫下的生长。

影响种子处理效果的因素有很多，如种子类型、种子原始生活力、处理剂量、时间和温度、种子含水量和处理方法等[25]。种子的活力与贮藏年限有很大关系，例如马向丽等[26]以自然条件下贮藏0～3年的纳罗克非洲狗尾草种子为材料，研究水引发对种子活力的影响，结果表明纳罗克非洲狗尾草种子活力随贮藏年限延长先增加后降低，水引发可提高纳罗克非洲狗尾草种子的发芽率和活力，以新收获种子增幅最高(P<0.05)；骆岩等[27]采用浓度为40%的PEG-6000分别对甜菜种子TD701（2017年）、TD703（2016年）、TD801（2015年）、TD301（2014年）进行处理，结果表明处理时间不同，种子贮藏年限不同对甜菜种子的萌发效果有影响。在对甜菜种子引发处理的报道中，大部分实验都选用一种甜菜种子或一种引发处理。而本研究选取不同年限的甜菜种子进行多种引发处理，既可以进行相同处理下不同种子的数据对比，又可以进行同一种子在不同处理下的数据对比，更加确保实验的严谨度。

本研究不足之处在于：（1）可以进一步设置浓度和时间梯度的变化；（2）由于本研究仍旧处于筛选阶段，引发剂的组合、种类扔在探索阶段。因此，下一步可以多选择引发剂的种类进行组合，设置多个浓度与时间梯度，筛选出适合甜菜种子的引发剂。

4 结论

本研究利用4种不同浓度的引发剂及组合，处理4种甜菜种子，引发效果也有所不同。通过16个处理比对分析可见，发芽率增加的处理有5个，发芽势在增加的处理有15个，发芽指数增加的处理有14个，活力指数增加的处理有16个。处理后4种甜菜种子的发芽势与对照组相比，分别增加了12%～17.67%、0%～23%、7.34%～22.34%、4.34%～10.00%，其中TD703种子变化幅度最为明显，发芽势最高的处理（5%过氧化氢）比最低的处理(60%PEG)高23%；处理后4种甜菜种子的发芽率与对照组相比，分别增加了-2.33%～9.67%、-5.00%～0.33%、-4.00%～-0.33%、-11.66%～4.00%，其中TD805种子变化幅度最为明显，发芽率最高的处理(60%PEG)比最低的处理（5%过氧化氢）高15.66%；处理后4种甜菜种子的发芽指数与对照组相比，分别增加了6.56～13.27、-2.32～18.26、9.12～23.72、4.16～12.37，其中TD703种子变化幅度最为明显，发芽指数最高的处理（5%过氧化氢）比最低的处理（60%PEG）高20.58；处理后4种甜菜种子的活力指数与对照组相比，分别增加了95.45～172.92、2.83～223.22、106.93～324.93、53.99～254.08，其中TD703种子变化幅度最为明显，活力指数最高的处理（5%过氧化氢）比最低的处理(60%PEG)高220.39。研究结果表明，4种处理对种子的活力指数有促进作用，同一处理对于不同种子的引发效果有所不同。