甲醇老化處理對黃瓜種子發(fā)芽的影響

張 燕， 王志勇， 馬 行， 任毛飛,2

(1.信陽農(nóng)林學(xué)院園藝學(xué)院， 河南 信陽 464000； 2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 長沙 410128)

黃瓜(CucumissativusL.)屬葫蘆科蔓生草本植物，是重要的蔬菜，其含有多種對人體有益的維生素、胡蘿卜素等物質(zhì)，并能促進機體新陳代謝，具有減肥、健體、安神等功效。

種質(zhì)資源作為育種的物質(zhì)基礎(chǔ)，其豐富程度決定了作物育種的多樣性。種子的老化是利用種質(zhì)資源時常出現(xiàn)的問題，是種子隨著貯藏時間的增加而發(fā)生的不可逆現(xiàn)象[1]。老化不僅影響種子的萌發(fā)、幼苗的生長，而且對種質(zhì)資源的保存、開發(fā)和利用都產(chǎn)生嚴(yán)重影響[2]。Delouche[3]研究表明，種子的劣變過程，可能發(fā)生生物膜系統(tǒng)降解，抗逆性變差，耐貯藏性變?nèi)?，種子萌發(fā)速率減慢，畸形幼苗的增加。McDonald[4]提出種子的老化，可能是因為細(xì)胞膜的過氧化作用導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)功能受損，以致膜透性增加而造成細(xì)胞膜的受損。

張婷婷等[5]利用電子鼻技術(shù)對熱水浴老化后的小麥種子檢測了各項種子的活力水平。馮燕茹等[6]的研究表明，植物的內(nèi)源激素GA3和ABA的含量是影響種子活力的重要因素。張曉燕等[7]用吸濕回干的方法處理老化辣椒種子，提高了種子的發(fā)芽率及抗逆性。

低溫技術(shù)可以延長種子壽命，但是隨著儲藏時間的增加，仍會發(fā)生劣變。因此，有關(guān)種子老化的研究始終是人們關(guān)注的熱點，雖種子老化的相關(guān)研究較多[8-12]，但甲醇老化處理黃瓜種子研究的相關(guān)報道很少，本研究以黃瓜種子為試驗材料，用50%的甲醇溶液處理黃瓜種子，加快種子的老化，模擬種子老化的生命狀態(tài)，研究種子相關(guān)發(fā)芽指標(biāo)變化，以期為揭示種子老化機理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 時間及地點

試驗時間：2018年10月19日至11月10日。

試驗地點：信陽農(nóng)林學(xué)院實驗樓2 A 203。

1.2 材料及主要儀器

試驗材料：“京研優(yōu)勝”黃瓜種子(鄭研種苗科技有限公司)，甲醇(鄭州奧祥化工產(chǎn)品有限公司)。

主要儀器：恒溫水浴箱(浙江省嘉興縣新滕電熱儀器廠，SC 202)，恒溫光照培養(yǎng)箱(常州市華普達教學(xué)儀器有限公司，250 D)。

1.3 方 法

1.3.1試驗處理

試驗采取完全隨機試驗設(shè)計，50%甲醇溶液對黃瓜種子進行浸泡處理，根據(jù)浸泡時間的不同，共設(shè)置5個處理，1個對照(清水)，具體如下：

處理A：10 min 處理B：20 min

處理C：30 min 處理D：40 min

處理E：50 min 處理ck：40 min(清水)

每個處理3次重復(fù)，每個重復(fù)50粒種子，共計900粒種子。處理完畢后立即用濾紙吸干殘留液，放在實驗室10～12 h后備用。將種子均勻的置于種子發(fā)芽的容器中，上下各鋪2層紗布，放入28 ℃培養(yǎng)箱中，并作遮光處理，定期補水保濕。

1.3.2指標(biāo)測定

每天定時觀察記錄(08：00時和20：00時)萌發(fā)情況(以胚根≥2 mm為種子發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn))。光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)5 d，測量相關(guān)數(shù)據(jù)。每個重復(fù)取10株，測量植株干鮮重、最大根長、根體積、胚軸長、相對電導(dǎo)率(12 h、24 h)等指標(biāo)。根據(jù)記錄的種子萌發(fā)情況，計算黃瓜種子發(fā)芽的相關(guān)指標(biāo)[13]，相對電導(dǎo)率的測定參照張海艷[14]的方法。初電導(dǎo)率(%)=(重復(fù)1電導(dǎo)率/重復(fù)1 的種子質(zhì)量+重復(fù)2電導(dǎo)率/重復(fù)2的種子質(zhì)量+重復(fù)3電導(dǎo)率/重復(fù)3的種子質(zhì)量)/3；

相對電導(dǎo)率(%)=[(初電導(dǎo)率-對照電導(dǎo)率)/(絕對電導(dǎo)率-對照電導(dǎo)率)]×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 人工老化對黃瓜種子發(fā)芽的影響

由表1可知，在發(fā)芽率上，處理A、B、ck間的差異不顯著，處理B、C間的差異不顯著,其他處理間的發(fā)芽率均差異顯著。種子的發(fā)芽勢，處理A、B、ck間差異不顯著，處理A、B、C、D間的差異不顯著，其他處理間的發(fā)芽勢均差異顯著。在發(fā)芽指數(shù)上，處理A、ck間差異不顯著，處理B、C、D間差異不顯著。種子的活力指數(shù)，處理A、B、ck間的差異不顯著，處理B、C間的差異不顯著,其他處理間的活力指數(shù)均差異顯著。結(jié)果表明，各處理發(fā)芽指標(biāo)分別比對照降低2.08%～39.58%、4.49%～24.72%、0～47.5%、1.08%～58.49%、4.67%～73.08%。各項指標(biāo)下降幅度依次為：簡化活力指數(shù)>活力指數(shù)>發(fā)芽指數(shù)>發(fā)芽率>發(fā)芽勢。

表1 不同處理對黃瓜種子發(fā)芽的影響

2.2 人工老化對黃瓜幼苗植株干重、鮮重、胚軸長的影響

由表2可以看出，在植株干重上，處理A、ck間的差異不顯著，其他處理間的植株干重均達差異顯著。在植株鮮重上，處理A、ck間的差異不顯著，處理B、C、D間差異不顯著，處理D、E間差異不顯著，其他處理間的植株鮮重均差異顯著。胚軸長，處理A、ck間的差異不顯著，處理C、D間的差異不顯著，其他處理間的胚軸長均差異顯著。

表2 不同處理對黃瓜幼苗植株干重、鮮重、胚軸長的影響

結(jié)果表明，相比對照，老化處理的幼苗植株干重降低了9.22%～40.09%；老化處理的幼苗植株鮮重降低了4.84%～29.12%；老化處理的幼苗胚軸長降低了8.25%～50.52%。

2.3 人工老化對黃瓜幼苗根系的影響

由表3可知：幼苗的根干重，處理A、B、C、D、E間差異顯著，其他處理間根的干重均差異顯著。幼苗的根鮮重，處理A、B間的差異不顯著，其他處理間的根鮮重均差異顯著。幼苗的根體積，處理A、B、C、D、E、ck間差異不顯著。結(jié)果表明，相比對照，老化處理的幼苗根干重降低了10.67%～35.22%；老化處理的幼苗根鮮重降低了0.89%～60.32%；老化處理的幼苗根體積降低了0.33%～13.62%；老化處理的幼苗最大根長降低了13.35%～54.12%。

表3 不同處理對黃瓜幼苗根系的影響

2.4 人工老化對黃瓜種子電導(dǎo)率的影響

從圖1可以看出，隨著甲醇老化處理時間的增長，浸泡12 h和24 h的黃瓜種子的相對電導(dǎo)率均呈上升趨勢，與ck相比，老化處理10～20 min時種子浸出液的相對電導(dǎo)率差異不顯著，浸泡30～50 min時種子浸出液的相對電導(dǎo)率變化顯著。各處理種子浸泡24 h浸出液的相對電導(dǎo)率都高于浸泡12 h，由此可以看出，甲醇老化處理后,隨著老化處理時間的增加，黃瓜種子細(xì)胞膜的完整性受破壞程度加劇，其透性增大，浸出液中的內(nèi)含物質(zhì)外滲量增多，以致浸出液的相對電導(dǎo)率增加。

圖1 甲醇老化處理對黃瓜種子相對電導(dǎo)率的影響

由以上數(shù)據(jù)得到相對電導(dǎo)率與甲醇老化處理黃瓜種子時間做線性回歸。種子浸出液時間12 h回歸方程為：

y=1.987x+19.064，R2=0.976；

種子浸出液時間24 h回歸方程為：

y=1.784x+34.543，R2=0.978。

3 結(jié)論與討論

1) 黃瓜種子相關(guān)的發(fā)芽指標(biāo)(發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡化活力指數(shù)等)隨著甲醇老化時間的增加，呈逐漸下降的趨勢，各指標(biāo)比ck分別降低了2.08%～39.58%、4.49%～24.72%、0～47.5%、1.08%～58.49%、4.67%～73.08%。

2) 在黃瓜植株方面，各指標(biāo)(植株干重、植株鮮重、胚軸長等)處理組和ck組相比分別降低了9.22%～40.09%、4.84%～29.12%、8.25%～50.52%。在根系方面，各指標(biāo)(根干重、根鮮重、根體積、最大根長)處理組和ck組相比分別降10.67%～35.22%、0.89%～60.32%、0.33%～13.62%、13.35%～54.12%。

3) 種子浸出液的相對電導(dǎo)率,隨甲醇浸泡時間的延長，相對電導(dǎo)率逐漸增加。對電導(dǎo)率與甲醇老化處理黃瓜種子時間做線性回歸知，種子浸出液時間12 h回歸方程為：

y=1.987x+19.064，R2=0.976；

種子浸出液時間24 h回歸方程為：

y=1.784x+34.543，R2=0.978。

本試驗通過甲醇老化處理黃瓜種子，種子發(fā)芽的相關(guān)指標(biāo)隨老化處理時間的延長，呈降低趨勢且表現(xiàn)出先慢后快的規(guī)律。王玉嬌等[15]研究指出，在種子老化過程中，種子活力下降過程普遍表現(xiàn)為先慢后快的規(guī)律。劉旭歡等研究表明，高溫高濕的脅迫短時間對小麥種子傷害不大，但隨著脅迫時間的延長,種子受損逐漸增加[16]。人工種子老化機理的研究，對控制種子老化速率具有重要作用，尤其應(yīng)加強稀有植物的相關(guān)研究