不同化学引发剂对不结球白菜种子引发效果的研究
徐金金, 蒋芳玲, 薄丽萍, 吴汉花, 吴 震
(农业部南方蔬菜遗传改良重点开放实验室,南京农业大学园艺学院, 江苏南京210095)
摘要:为了确定化学引发剂对不结球白菜种子的引发效应,本试验以不结球白菜品种暑绿和寒笑种子为试材,分别采用不同种类和不同浓度化学试剂对种子进行引发处理,以筛选出适宜的引发试剂和引发浓度。结果表明:在氯离子、磷酸根离子和硝酸根离子化学引发剂中,氯离子盐溶液和硝酸根离子盐溶液引发效果类似,均比磷酸根离子盐溶液的引发效果好。氯离子盐溶液中, 1% CaCl2引发效果较好,暑绿发芽势和发芽率分别达到90. 67%和94. 67%,寒笑发芽势和发芽率分别为85. 33%和85. 33%,发芽指数和活力指数也显著高于对照和其他处理;硝酸根离子盐溶液中, 0. 5% KNO3处理的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数显著高于对照和其他处理,暑绿发芽势和发芽率分别达到90. 00%和90. 67%,寒笑发芽势和发芽率分别为88. 00%和92. 00%;磷酸根离子盐溶液除1% KH2PO4外,其他溶液引发效果均不理想;不同浓度的PEG引发处理均显著提高了种子的发芽势、发芽率和活力指数,但对发芽指数影响不显著。综合比较各化学引发剂对种子发芽的影响,以1% CaCl2为最佳选择, 0. 5% KNO3的引发效果次之, 10% PEG再次之,而K3PO4的引发效果较差,会导致种子不能正常萌发。
关键词: 化学试剂;引发剂;不结球白菜;种子;发芽特性
中图分类号: S634. 3 文献标志码: A 文章编号: 1101-4705(2011)02-0008-05
种子是农业生产中最基本的生产资料,种子质量对作物的产量和质量都有重要影响。种子活力是衡量种子质量的可靠指标,不合适的加工、贮藏和播种方法以及不适宜的外界环境,均可导致种子活力下降,从而影响种子发芽和出苗能力。而现代农业生产方式对种子的发芽率、出苗率、出苗速度和出苗整齐度的要求越来越高。大量研究证明,种子活力可以通过适宜处理而得到恢复或提高。在播前的种子处理方法中,引发是提高种子活力的一种有效途径[1~4]。
不结球白菜(Brassica campestrisL. ssp.chinensisMakino. )属十字花科芸薹属芸薹种白菜亚种,又称小白菜、青菜、油菜等,是原产于中国的重要蔬菜作物。不结球白菜质地鲜嫩,营养丰富,在蔬菜消费中占有重要的地位[5]。不结球白菜多采用直播栽培,种子发芽率和出苗率对不结球白菜的产量和品质都有直接影响。
虽然有较多的引发技术研究涉及到蔬菜作物,但关于不结球白菜种子引发的相关研究少有报道。为了明确不同引发剂对不结球白菜种子的引发效果,本试验采用不同种类化学试剂对不结球白菜种子进行引发处理,以筛选出适宜的引发剂及其浓度。
1 材料与方法
1.1 材 料
试验于2009年9月~2010年3月在南京农业大学园艺学院进行。所用材料为不结球白菜品种暑绿和寒笑的种子,均由南京农业大学白菜课题组提供。其中,暑绿为耐热型品种,寒笑为耐寒型品种。种子均于2008年5月采收,采后自然条件下贮藏16个月,引发处理时测定发芽率为75% ~80%。试验用化学引发剂MgCl2、CaCl2、KCl、NaCl、KH2PO4、K2HPO4、K3PO4、NaNO3、KNO3、Ca(NO3)2及聚乙二醇(PEG 6000)均为分析纯,购自汕头市西陇化工厂。
1.2 试验设计和处理方法
1.2.1 不同氯离子盐溶液对不结球白菜种子引发效果的研究
氯离子盐分别为MgCl2、CaCl2、KCl、NaC,l用去离子水配成浓度分别为1%、2%和4%的盐溶液,用于种子引发处理。
1.2.2 不同磷酸根离子盐溶液对不结球白菜种子引发效果的研究
磷酸根离子盐分别为KH2PO4、K2HPO4、K3PO4,用去离子水配成浓度分别为1%、2%和4%的盐溶液,用于种子引发处理。
1.2.3 不同硝酸根离子盐溶液对不结球白菜种子引发效果的研究
硝酸根离子盐分别为NaNO3、KNO3、Ca(NO3)2,用去离子水配成浓度分别为0. 5%、1%和2%的盐溶液,用于种子引发处理。
1.2.4 不同浓度PEG对不结球白菜种子引发效果的研究
PEG 6000用去离子水配成浓度分别为10%、20%和30%的溶液,用于种子引发处理。
选择大小和饱满度一致的种子置于培养皿中,每个培养皿放入50粒种子,然后根据试验设计倒入20ml配置好的引发溶液,在15℃黑暗条件下引发处理8 h,以蒸馏水为对照。引发结束后,处理和对照的种子分别用蒸馏水冲洗20 s,吸干表面水分后置于两层吸水纸间自然回干至原含水量。然后将回干的种子置于光照培养箱(江南仪器厂生产,型号为GXZ-280 B)中发芽,发芽时昼夜温度控制为25℃/20℃(白天/黑夜16 h/8 h),光照为3 000 lx。
1.3 种子发芽特性测定
测定发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数4项发芽指标[6],初期统计天数为第5天,终期统计天数为第7天。各指标计算方法如下:
种子发芽势(% )=初期(第5天)发芽种子数/供试种子数×100%;
种子发芽率(% )=终期(第7天)发芽种子数/供试种子数×100%;
1.4 数据处理和统计分析
利用Excel2003对试验数据进行处理,利用SPSS16. 0统计软件对获得的数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 不同氯离子盐溶液对不结球白菜种子的引发效果
由表1可看出,对于品种暑绿种子,以1% CaCl2的引发效果最好,种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均显著高于对照。与对照相比,除了1%CaCl2和2% MgCl2外,其他含氯离子盐溶液引发处理对暑绿种子的发芽势、发芽率均无促进作用,而且2%NaCl引发处理使种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均显著低于对照。经过引发处理后,除浓度为4%的MgCl2、CaCl2和KCl溶液外,其他处理种子的发芽指数均显著高于对照,而活力指数除所有浓度为4%的盐溶液和2% NaCl外,其他处理也显著高于对照。
由表2可知,对于品种寒笑种子,以1% MgCl2和1%CaCl2引发效果最好,其发芽率、发芽指数和活力指数均显著高于对照,但发芽势与对照差异不显著,其他处理种子的发芽指数和活力指数则显著低于对照。就发芽势而言,除浓度为1%的MgCl2、CaCl2和KCl溶液外,其他溶液引发效果均显著低于对照。
2.2 不同磷酸根离子盐溶液对不结球白菜种子的引发效果
由表3可看出,含磷酸根离子盐溶液的引发处理以1%的KH2PO4效果最好,发芽势(除2% KH2PO4外)、发芽率、发芽指数和活力指数均显著高于对照和其他处理。在各处理溶液中,种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均以4%的K3PO4引发效果最差,种子几乎不萌发。总体而言,KH2PO4、K2HPO4和K3PO4三种引发剂,以K3PO4的引发效果最差,不适宜作为暑绿的引发试剂。
与品种暑绿种子类似,品种寒笑种子也以1%的KH2PO4引发效果较好,发芽势和发芽率均显著高于对照,但发芽指数和活力指数与对照差异不显著(表4);同样以K3PO4的引发效果最差,其中2% K3PO4和4% K3PO4处理后种子几乎不萌发。此外,除了2% KH2PO4处理后的发芽势和发芽率与对照差异不显著外,其他处理均显著低于对照,但发芽指数和活力指数则均显著低于对照。
2.3 不同硝酸根离子盐溶液对不结球白菜种子的引发效果
由表5可知,含硝酸根离子盐溶液处理暑绿种子,以0. 5% KNO3引发效果最好,发芽率达到了90%,比对照种子提高了13个百分点,其发芽势、发芽指数和活力指数也显著高于对照。此外, 1% NaNO3的引发较果也较好,发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均显著高于对照,但它显著低于0. 5% KNO3。而其他处理间(除1% NaNO3、2% NaNO3外)发芽势和发芽率差异不显著,各处理间发芽指数差异均不显著。活力指数除2% KNO3和0. 5% Ca(NO3)2与对照差异不显著外,其他处理均显著高于对照,但各处理间差异不显著。综合比较可以看出,以0. 5% KNO3引发效果最好, 2% NaNO3的处理效果最差。
由表6可看出,对于品种寒笑种子, 0. 5% KNO3引发效果显著高于对照和其他处理,与暑绿种子的引发效果一致。但以Ca(NO3)2引发效果最差,这和暑绿种子中2% NaNO3引发效果较差不一致。
2.4 不同浓度PEG对不结球白菜种子的引发效果
由表7可看出,在不同浓度PEG溶液中,以10%PEG引发效果最好,对于品种暑绿种子,发芽势和发芽率均显著高于对照和其他浓度处理,发芽指数(除30%PEG外)与对照差异均不显著,活力指数显著高于对照和30%浓度处理,与20%PEG引发处理差异不显著;对于品种寒笑种子, 10% PEG引发处理后,与暑绿种子类似,发芽势和发芽率均显著高于对照和其他浓度处理,活力指数显著高于对照和30%浓度处理,与20% PEG引发处理差异不显著,不同的是,发芽指数各处理间差异均不显著。
3 讨 论
种子引发能提高种子活力,在低温、高温、干旱、盐渍或低氧等逆境条件下能加速种子萌发,提高出苗整齐度、出苗率和成苗率[7~9]。吴道藩等[10]研究表明,用15%PEG在室温下引发甘蓝种子72 h,可显著提高甘蓝种子的活力。楼坚锋等[11]用2% KNO3-KH2PO4引发紫花苜蓿种子,其发芽指数、发芽势、发芽率和幼苗干重显著高于对照。潜宗伟[12]研究表明, 0. 5%MnCl2处理后,茄子种子的发芽指数显著高于对照。虽然有较多的引发技术研究涉及到蔬菜作物,但鲜见不结球白菜种子引发处理效果的相关报道。
从本试验看出,在无机引发剂中,以1% CaCl2和0.5% KNO3处理效果最好。对于品种暑绿种子, 1%CaCl2处理种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数分别为90. 67%、94. 67%、40. 02和144. 92,均显著高于对照种子及其他处理;对于品种寒笑种子, 1%CaCl2、1% MgCl2和1% KCl发芽率和发芽势上均显著高于其他处理,而1% CaCl2和1% MgCl2发芽指数和活力指数显著高于1% KC,l这与陈磊[13]、吴道藩[8]在茄子和甘蓝种子上的研究结果不一致,可能与所用材料不同等因素有关。磷酸根离子盐溶液引发种子效果较差,甚至造成种子不发芽的现在,这可能由于在引发过程中某些酸、碱性盐溶液导致种子内酸碱环境的变化或某些离子对种子造成了毒害作用[14]。0. 5%KNO3对于不结球白菜的两个品种的引发效果均显著高于对照和其他处理,暑绿和寒笑发芽势和发芽率分别达到90%、90. 67%和88%、92%。
4种不同离子盐溶液引发不结球白菜种子,低浓度化学引发剂比高浓度化学引发剂的引发效果好,这表明用盐溶液作为引发溶剂,浓度起着至关重要的作用,高浓度溶液不但不会对种子起到引发效果,反而对种子产生毒害作用,导致种子的活力下降。从本试验看出,对于不同类型不结球白菜品种,同一种离子盐溶液处理种子,最佳引发剂及其浓度的处理效果一致。
在PEG引发处理中, 10%PEG处理显著高于对照和其他处理,这表明低浓度PEG对不结球白菜的引发效果较好。杨小环等[15]研究表明, 25% PEG-6000对2个甘蓝品种的引发效果较好,与本研究结果存在差异。说明适宜的引发剂种类和浓度因不同的蔬菜种类和品种而异,应根据实际情况来确定最适的引发剂。
综合比较不同化学引发剂对不结球白菜种子发芽特性指标的影响,在提高种子发芽势和发芽率上, PEG比无机试剂的引发效果要好。10% PEG引发处理后,暑绿和寒笑发芽势和发芽率分别达到96. 67%、96. 67%和95. 33%、95. 33%,但发芽指数和活力指数均未有显著提高。对于无机盐类引发处理来说, PEG花费较大[16],而无机溶剂不仅价格便宜且配制简单,一般工厂化处理建议选择无机试剂较好,以1% CaCl2效果最好, 0. 5% KNO3的效果次之,二者发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均显著高于对照和其他处理。
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来源：中国化学试剂网
