外源ABA对不同品种辣椒种子萌发的影响

2014-08-28莫云容李培欣马仲飞王梓然左志梅

湖南生态科学学报 2014年4期

莫云容，李培欣，马仲飞，王梓然，左志梅，赵凯*

(1.云南农业大学园林园艺学院，云南昆明650201;2.昭通市昭阳区园艺技术推广所，云南昭通657000)

作物种子在萌发过程中，激素发挥着关键的调控作用［1］.其中，ABA 通过阻碍种胚吸水、细胞壁降解酶的合成等进程，诱导种胚细胞停止分裂和胚乳不能软化，从而进一步抑制种子的萌发和促进种子的休眠［2，3］.

生产中ABA 常作为种子萌发的有效抑制剂和壮苗剂来应用:文献［4］等研究发现70 ～110 mg/L ABA 能明显抑制杂交水稻种子的萌发. 文献［5］研究表明0.5 mg/L ABA 溶液能够抑制种子萌发，促进种子休眠［5］. 文献［6］使用低浓度的ABA(0.15 mg/L)处理小麦种子，发现能够促进小麦幼苗根的伸长，增加根鲜重，提高根叶比，研究还发现0. 1 mg/L ABA 对绿豆种子的发芽率没有影响，但是可以提高幼苗的一级苗率.文献［7］研究发现，小麦种子经ABA 处理后，幼苗叶片叶绿素含量上升，SOD酶活性增强，MDA 含量下降，同时抗坏血酸、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量明显高于对照，这对提高小麦幼苗的抗逆性有重要作用. 文献［8］研究ABA 对瓜尔豆生长发育的影响时，得出了相似的结果，ABA 提高了植株叶片内SOD，POD 及CAT酶活性，降低了MDA 的含量.

然而，对种子萌发的影响并不完全表现为抑制作用:文献［9］在研究ABA 对杂交水稻种子萌发的影响时发现，低浓度(10 mg/L)ABA 能提高种子发芽势而促进发芽，高浓度(70 mg/L)ABA 降低发芽势而抑制发芽. 文献［10］在研究ABA 对夜香紫罗兰种子萌发的效应时，发现浓度为2.5 ×10－5mol/L的ABA 能显著缩短种子平均萌发时间，增加种子萌发指数. 文献［11］发现，水稻种子在1、5、10、25 和50 μmol/L ABA 处理下，种子的萌发率并没有发生明显变化.

综上所述，ABA 对植物种子萌发的影响可能存在一个浓度阀值，低于阀值，促进种子萌发或对种子萌发没有影响，高于阀值，抑制种子萌发. 此外，ABA 处理作物种子，可以提高幼苗的抗逆性.因此，对于某种作物，可能存在某一ABA 浓度范围，在此范围内，既能提高种子的萌发率，又能增强幼苗的抗逆性.辣椒种子萌发和幼苗生长过程中经常受到外界高温、干旱、重金属等非生物胁迫的影响，如何通过ABA 处理，在保证辣椒种子正常萌发的前提下，进一步提高辣椒幼苗的抗性.本试验选取4个辣椒品种(系)和6个ABA 浓度梯度，研究不同浓度ABA 对辣椒种子萌发的影响，筛选出一个合适的ABA 浓度，为提高辣椒种子萌发和抗性提供依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选取4 种不同辣椒品种(系)的种子:

台湾椒(C. annuum var. longum Sentv):牛角椒类型，引自中国台湾.

皱皮椒(C. annuum var. breviconoideum Haz.):短锥椒类型，云南特有品种，微辣，因有褶皱的辣椒皮而得名.

9704A:牛角椒遗传背景，经湖南省蔬菜研究所利用自然突变不育源选育出的核质互作雄性不育系.

9704B:9704A 的保持系.

以上辣椒品种(系)种子均由本研究室引进保存.

1.2 试验方法

1)ABA 溶液配制. 配制浓度为1 mg/mL 的ABA 母液，依次稀释为20，40，60，80，100 mg/L 工作液.

2)辣椒种子处理及发芽试验. 选取饱满、颜色鲜黄的辣椒种子，0.1% HgCl 消毒10 min，无菌水冲洗5 次，28 ℃恒温浸种24 h，清洗种子后进行播种:90 mm 培养皿垫两层卷筒纸，再平铺一层滤纸并压平，量取15 mL 不同浓度的ABA 溶液加入培养皿，对照加入无菌水，待溶液完全浸入滤纸，每个培养皿播25 粒种子，每个辣椒品种(系)设6个ABA 浓度梯度，每个处理设3 次重复，将培养皿置于28℃恒温培养箱中，每天同一时间调查种子萌发情况，以胚根突破种皮者记为萌发，并加入2 mL 相应浓度的溶液保持滤纸湿润.播种7 d 后统计发芽势、发芽指数并测量胚轴、胚根长度，11 d 后统计发芽率，具体计算公式如下:式中:Dt 为萌发天数，Gt 为第t 天发芽数.

3)数据处理.运用Excell 软件计算数据的平均值及标准偏差，并作出柱形图.利用SPSS10.0 软件中独立样本T 检验比较各处理值与对照值差异的显著性.

2 结果与分析

2.1 ABA 对辣椒种子发芽势的影响

由图1 可知，低浓度ABA(20 mg/L ～40 mg/L)对4 种辣椒种子发芽势的影响均没有达到显著水平.高浓度ABA(60 ～100 mg/L)对种子发芽势的影响因辣椒品种(系)不同而各异:台湾椒和皱皮椒的发芽势在60 ～100 mg/L ABA 溶液处理下受到极显著的抑制(P ＜0. 01);9704A 种子的发芽势在60 mg/L ABA 溶液下没有产生显著变化，而80 ～100 mg/L 溶液极显著的抑制了种子的发芽势(P ＜0.01);9704B 种子的发芽势只在100 mg/L ABA 溶液下受到极显著抑制，在其它浓度ABA 溶液下发芽势没有显著变化.

2.2 ABA 对辣椒种子发芽率的影响

如图2 所示，ABA 溶液对4 种辣椒品种(系)种子发芽率的影响可分为两类:0 ～100 mg/L ABA溶液对台湾椒和9704B 种子的发芽率没有产生显著影响;皱皮椒和9704A 在较低浓度ABA(0 ～60 mg/L)溶液下，发芽率没有发生显著变化，而在高浓度ABA(80 ～100 mg/L)溶液下，发芽率受到极显著抑制(P ＜0.01).

2.3 ABA 对辣椒种子发芽指数的影响

辣椒种子的发芽势(见图1)和发芽率(见图2)分别于播种后7 d 和11 d 后统计，但并不能科学的反映出ABA 对辣椒种子每一天发芽的影响.试验还统计了播种后第1 d 到第7 d 每一天不同辣椒品种(系)在不同ABA 浓度下的发芽数，计算辣椒种子的发芽指数，如图3 和表1(由于ABA 对4 种辣椒每天发芽数的影响大致相同，因此我们只罗列了台湾椒数据)所示，与对照相比，不同浓度ABA 溶液(20 ～100 mg/L)能够显著(P ＜0.05)或极显著(P ＜0.01)的抑制4个辣椒品种(系)种子的发芽指数.辣椒种子在ABA 溶液处理下，起始发芽天数均被推迟，ABA 浓度越高，起始发芽被延迟的天数越多.

图1 不同浓度梯度ABA 溶液对辣椒种子发芽势的影响(＊＊P ＜0.01)Fig.1 Effect of hormone ABA with different concentration gradients on the pepper seeds’germination potential (＊＊P ＜0.01)

图2 不同浓度梯度ABA 溶液对辣椒种子发芽率的影响(＊＊P ＜0.01)Fig.2 Effect of hormone ABA with different concentration gradients on the pepper seeds’germination rate (＊＊P ＜0.01)

图3 不同浓度梯度ABA 溶液对辣椒种子发芽指数的影响(* P ＜0.05，＊＊P ＜0.01)Fig.3 Effect of hormone ABA with different concentration gradients on the pepper seeds’germination index(* P ＜0.05，＊＊P ＜0.01)

表1 不同浓度梯度ABA 溶液对台湾椒种子发芽数的影响Tab.1 Effect of hormone ABA with different concentration gradients on the germination numbers of C.annuum var.longum Sentv

2.4 ABA 对胚根长度的影响

由图4 和图5(因ABA 对4 种辣椒种子胚轴、胚根的影响相似，因此只选取了台湾椒为例)可知，4个辣椒品种(系)种子的胚根长度均被ABA 极显著抑制(P ＜0.01)，在对照和20 mg/L ABA 溶液下，胚根能够分化出不定根，而在40 ～100 mg/L ABA溶液下，只有很短的胚根突破种皮，并未分化出不定根.4 种辣椒种子胚轴的生长被极显著抑制(P ＜0.01).

图4 不同浓度梯度ABA 溶液对辣椒种子胚根长度的影响(＊＊P ＜0.01)Fig.4 Effect of hormone ABA with different concentration gradients on the pepper seeds’radicle length(＊＊P ＜0.01)

2.5 ABA 对胚轴长度的影响

由于在40 ～100 mg/L ABA 处理下，辣椒种子并未分化出明显的胚轴. 因此，该试验只统计了在对照条件与20 mg/L ABA 下胚轴的长度，如图5 和图6 所示，

图5 ABA 对台湾椒种子萌发的影响Fig.5 Effect of hormone ABA on the seed germination of C.annuum var.longum Sentv

图6 ABA 溶液对辣椒种子胚轴长度的影响(＊＊P ＜0.01)Fig.6 Effect of hormone ABA on the pepper seeds’hypocotyl length(＊＊P ＜0.01)

3 结论与讨论

3.1 高浓度外源ABA 抑制种子的萌发

在高浓度外源ABA 处理下，作物种子的发芽率、发芽势和胚根的生长均被抑制:汤日圣等研究ABA 对水稻种子萌发的调控作用时，发现高浓度(ABA ＞5.0 mg/L)对种子萌发和根、芽的伸长生长具有明显的抑制作用［12］. 邓志军和宋松泉在研究ABA 对黑黄檀种子萌发的影响时，发现1 mmol/L和2.5 mmol/L ABA 显著地抑制种子的萌发率和萌发进程［13］.黄益洪等使用80 ～100 mg/L ABA 处理小麦种子，发现籽粒萌发被抑制，浓度越高，抑制作用越强［7］. 丁君辉等研究发现，20 ～50 mg/L 的ABA 能有效抑制水稻种子的萌发［14］. 本研究利用不同浓度外源ABA(0 ～100 mg/L)溶液处理不同辣椒品种(系)种子时，发现高浓度的ABA 溶液对所选取的4个辣椒品种(系)种子的发芽势和发芽率均能造成极显著的抑制作用，然而不同的辣椒品种(系)种子对ABA 浓度的敏感性不同.

3.2 低浓度外源ABA 促进种子萌发或对种子萌发没有效应

总结之前研究者在研究ABA 对种子萌发的影响后我们发现，不同作物的种子对ABA 浓度的敏感性不同，同一作物不同品种对ABA 的敏感性也不同.然而大致可以得出以下结论:高浓度ABA 抑制种子萌发，低浓度ABA 促进种子萌发或对种子萌发没有影响.汤日圣等(2003)发现低浓度ABA(0.5 ～1 mg/L)对水稻种子萌发无明显影响，但能有效控制根和芽的伸长生长［12］.徐福乐和罗立津发现0.1 mg/L ABA 对绿豆种子的发芽率没有影响［6］. 邓志军和宋松泉发现0.001 ～0.1 mmol/L ABA 不影响黑黄檀种子的萌发率［13］. 马红媛等研究发现0.025～0.1 mg/g 的外源激素ABA 对羊草种子萌发没有抑制作用［15］.丁君辉等使用低浓度ABA(10 mg/L)处理水稻种子LP04 时，发现对种子萌发具有促进作用［15］.本研究发现低浓度的外源ABA 对所选取的4个辣椒品种(系)种子的发芽率和发芽势没有显著影响，而且不同品种(系)种子对低浓度ABA的敏感性不同. 然而，我们在计算辣椒种子发芽指数时发现，20 ～100 mg/L 的ABA 溶液极显著降低了4个辣椒品种(系)的发芽指数，结果与低浓度ABA 促进种子萌发的结论相违背，究其原因，本试验所使用的最低ABA 浓度20 mg/L 可能超出了促进辣椒种子发芽指数的浓度.尹燕枰等使用10 ～50 μg/L 的ABA 浓度时，可以提高大葱种子的发芽指数，而0.1 ～5 mg/L 的ABA 浓度却降低了种子的发芽指数［5］.张志胜和DORNA Hanna 使用的ABA 浓度为25 μmol/L 时，能够增加夜香紫罗兰种子的萌发指数［11］.前人研究之所以会得出ABA 抑制或促进种子萌发的结果，笔者推测与所使用的ABA 的浓度有关，可能存在一个浓度阀值，如果使用高于浓度阀值的ABA 溶液，将得出抑制种子萌发的结论，若使用的浓度低于浓度阀值，将得出促进种子萌发或对种子萌发没有影响的结论. 因此，实验研究ABA 对种子萌发的影响时，所选取的浓度范围尽量要广，只有这样才能科学全面的反应出ABA 对种子萌发所起到的是抑制还是促进作用.

3.3 外源ABA 抑制辣椒种子胚根和胚轴的分化、生长

该试验研究发现在ABA(20 ～100 mg/L)溶液处理下，4个辣椒品种(系)的种子的胚轴和胚根的分化和生长受到极显著的抑制. 汤日圣等发现0.5～80 mg/L ABA 溶液显著抑制种子幼芽和幼根长度和重量，当ABA 浓度达到5 mg/L 以上时，萌发种子幼芽、幼根的平均长度均小于1 mm，几乎完全被抑制［12］.张宜麟等使用浓度梯度为1 ～50 μmol/L 的ABA 溶液处理水稻种子时发现，种子根和芽的长度、生根频率均受到抑制，而且随着浓度的提高，抑制作用增强［11］. 然而，徐福乐和罗立津研究发现0.15 mg/L ABA 能够促进小麦幼苗根的伸长，增加根鲜重，提高根叶比［6］.因此，笔者推测种子幼苗和幼根的生长受ABA 溶液的影响同样存在一个浓度阀值，而且幼根和幼苗的ABA 浓度阀值低于发芽率和发芽势的浓度阀值.

3.4 低浓度ABA 在种子萌发中的应用

前期研究表明，ABA 处理能够提高幼苗内SOD、POD 及CAT 酶活性［8］，并提高抗坏血酸、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量［7］. 张韵等发现外源ABA 浸种处理能显著缓解不同浓度NaCl 对黄瓜种子萌发的抑制作用，1 ×10－6mol/L ABA 处理可使75 mmol/L NaCl 胁迫下黄瓜种子发芽指数比对照分别提高81.67 %［16］. 赵鹂等使用ABA 处理Pb 胁迫下的水稻种子，结果发现低浓度的ABA 预处理能够有效恢复Pb 胁迫下种子萌发活力的降低，提高种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数，而且胚根、胚芽生长抑制得到了缓解，根系氧化能力也得以恢复［17］.因此，在实际生产实践中，可以使用一定浓度的ABA 溶液处理作物种子，在保证种子正常萌发的前提下，提高种子对外界逆境的抗性，从而提高作物的产量和质量，研究发现使用浓度为20 mg/L 的ABA 溶液处理辣椒种子，并不影响种子的发芽率和发芽势，为将来研究ABA 提高种子幼苗抗逆能力提供浓度参考值.

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