多种引发剂混合处理对马尾松种子发芽的影响

， ， ， ， (.贵州大学林学院， 贵阳 550025； 2.平坝区林业局种苗站， 贵州 平坝 5600)

多种引发剂混合处理对马尾松种子发芽的影响

简才源1，2，韦小丽1，陈艳伟1，王登高1，杨汶樾1
(1.贵州大学林学院， 贵阳 550025； 2.平坝区林业局种苗站， 贵州 平坝 561100)

为探究提高马尾松种子发芽力的有效方法，以Ca2+溶液、PEG-6000和不同浓度的GA3溶液组合处理马尾松种子，进行马尾松种子发芽实验，测定不同处理种子的发芽指标和生化指标。结果表明：各个引发处理的马尾松种子发芽指标均显著高于清水处理(ck)，其中以Ⅱ号(5% PEG-6000浸泡12 h、20 mmol/L Ca2++50 mg/L GA3混合浸泡12 h)处理效果最好，发芽率比对照提高了74.3%；低浓度的PEG-6000、Ca2+和GA3均对马尾松幼苗细胞膜修复具有促进作用，Ⅰ号引发处理(5% PEG-6000+50 mg/L GA3)对幼苗细胞膜修复效果最好，其根系质膜透性比对照降低了68.59%；引发处理能显著提高种子活力，促进种胚对可溶性糖和可溶性蛋白的吸收，提高种子SOD和CAT活性。

马尾松； 种子引发； 发芽力

马尾松(PinusmassonianaL.)为松科松属的常绿高大乔木，树干通直，树形挺拔，耐干旱、脊薄、速生丰产，是我国主要的造纸原料、产脂及用材树种，也是我国松属树种中分布最广的乡土树种。种子是马尾松育苗的基础，由于种子在贮藏的过程中，会老化劣变，细胞膜功能和结构受损、酶活性降低[1]，导致种子的发芽率降低。前人对马尾松种子的引发研究中，使用了聚乙二醇[1]、Ca2+浸种[2]、吸湿—回干处理[3]、磁场处理[4]、电场处理[5]、硫酸铝[6]等进行引发，有效提高了马尾松种子发芽率等指标。多种试剂共同用于处理种子多见于对农作物[7]，尚未见用于马尾松种子的报道，因而本实验采用Ca2+溶液、PEG-6000和不同浓度的GA3溶液的不同比例混合剂处理马尾松种子，探讨多种引发剂共同处理下马尾松种子的发芽效果，以期获得更好的马尾松种子引发方法。

表1 不同引发处理实验设计

处理号处理溶液及时间(h)5%PEG⁃6000溶液20mmol/LCa2+溶液50mg/LGA3溶液20mmol/LCa2+溶液+50mg/LGA3溶液20mmol/LCa2+溶液+100mg/LGA3溶液 Ⅰ号12—12—— Ⅱ号12——12— Ⅲ号12———12 Ⅳ号1212——— Ⅴ号24———— Ⅵ号(ck)—————

注：Ⅵ号(ck)处理采用始温 45 ℃水浸种24 h。

1 材料与方法

1.1 材 料

实验用马尾松种子于2012年采自广西古蓬，千粒重为11.08 g，采集处理后置于4 ℃冰箱贮藏，时间为1.5年。

1.2 方 法

1.2.1 种子引发处理与萌发

实验于2014年8月进行。设计6个处理(表1)，每个处理设置7个重复。每个重复采用四分法分取100粒种子，其中4个重复用于观察发芽情况，另3个重复用于测定萌发过程中种子内含物含量和酶活性变化。

置床前将发芽盒、人工气候培养箱用0.15%福尔马林进行熏蒸消毒。种子采用0.3‰的升汞溶液消毒后清洗干净，用高温高压消毒后的纱布作发芽床，置床后置于人工气候箱中发芽。发芽条件为培养箱温度25 ℃，湿度75%。

1.2.2 测定指标与计算方法

分别在种子浸泡前、置床1，3，5，10 d，取样测定种子可溶性蛋白和可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性。发芽期间观察发芽情况，发芽第14天测定已发芽正常幼苗根系质膜透性、幼苗胚轴长与根长。发芽结束后计算发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数。生化指标的测定与计算参考刘子凡[8]与张志良[9]的方法。

1.2.3 数据统计分析

采用Excel 2007和SPSS 18.0软件进行数据计算与分析。

2 结果与分析

2.1 不同引发处理对马尾松种子萌发的影响

2.1.1 发芽率与发芽势

发芽率是衡量种子质量的重要指标之一。由表2可以看出，用清水浸泡的种子发芽率只有43.5%，使用引发剂处理过的种子发芽率均显著高于对照(plt;0.05)，分别比对照提高51.3%～74.3%，其中最高的为Ⅱ号处理，发芽率达到75.8%，但5个引发处理间发芽率差异不显著(pgt;0.05)。引发处理能提高种子出苗整齐度，不同处理之间发芽势差异显著(plt;0.05)，引发处理的发芽势比对照提高了26.0%～108.0%，Ⅴ号处理(5% PEG-6000)的种子发芽势最高，达52%。

2.1.2 发芽指数与活力指数

不同处理间发芽指数差异显著(plt;0.05)，引发处理种子的发芽指数均高于对照，但Ⅱ号、Ⅲ号和Ⅵ号之间差异性不显著(pgt;0.05)，Ⅰ号和Ⅳ号之间差异不显著(pgt;0.05)。其中Ⅱ号处理最高，比对照提高了125.8%。

不同引发处理对马尾松种子活力指数的影响与对发芽指数的影响基本一致，Ⅵ号处理活力指数最高，Ⅴ号(ck)处理的活力指数最低。引发处理的活力指数比对照提高了66.67%～146.57%。5% PEG-6000与20 mmol/L Ca2+、50 mg/L GA3进行组合处理的发芽指数优于其他处理，说明渗透调节剂、无机盐离子和激素共同处理有利于提高种子活力指数和活力指数。

2.1.3 胚轴长与根长

不同处理间马尾松芽苗胚轴长度差异显著(plt;0.05)，但胚根长度差异不显著(pgt;0.05)。多重比较表明：Ⅱ号、Ⅲ号处理的胚轴长与其他处理差异显著(plt;0.05)，其余处理间差异不显著(pgt;0.05)。引发处理的胚轴长、主根长分别比对照提高1.28%～12.56%、1.13%～13.85%。Ⅱ号处理(5% PEG-6000+20 mmol/L Ca2++50 mg/L GA3)有利于马尾松芽苗胚轴、胚根生长。

图1 不同处理马尾松种子萌发过程中可溶性糖、可溶性蛋白含量变化

表2 不同引发处理下马尾松种子的发芽指标及根系质膜透性

指标Ⅰ号Ⅱ号Ⅲ号Ⅳ号Ⅴ号Ⅵ号(ck) 发芽率(%)65．8±2．76a75．8±2．44a70．3±1．46a70．0±2．77a72．8±2．13a43．5±6．48b 发芽势(%)34．0±2．84b47．5±3．75a45．3±2．96a31．5±2．31b52．0±2．92a25．0±3．11c 发芽指数15．3±0．51b20．1±1．21a19．1±1．17a14．0±0．87b19．3±0．88a8．9±0．75c 活力指数56．5071．8972．7752．6377．8631．58 胚轴长(cm)3．98±0．07c4．20±0．07b4．39±0．07a4．01±0．06bc3．95±0．07c3．90±0．07c 主根长(cm)3．70±0．14ab3．58±0．09a3．82±0．15ab3．77±0．1ab4．03±0．1a3．54±0．14b 质膜透性(%)6．69±0．56d12．12±2．26c18．58±1．27ab16．07±1．19b19．93±1．66ab21．43±0．85a

2.2 不同引发处理对马尾松幼苗根系质膜透性的影响

质膜透性能反映出细胞膜的结构完整性和功能的稳定性。研究结果(表2)表明，不同处理之间马尾松幼苗质膜透性差异显著(plt;0.05)，引发处理质膜透性比对照降低了6.43%～68.59%。可见，3种引发剂浸种对降低电解质相对外渗率、修复细胞膜均有一定的促进作用，其中以Ⅰ号处理(5% PEG-6000+50 mg/L GA3)浸种效果最佳，能显著降低幼苗质膜透性。

2.3 不同引发处理对马尾松种子生理生化的影响

2.3.1 胚乳可溶性糖含量变化

作为种子萌发过程中的直接呼吸底物，可溶性糖既是能量来源也是细胞生长的原材料，是重要的营养物质。测定结果(图1)表明：种子萌发过程中所有引发处理的可溶性糖含量变化趋势一致，即置床第1天可溶性糖含量最大，随着种子置床时间增加，可溶性糖逐渐被胚生长利用，含量逐渐减少，第3天后，含量趋于平稳。不同处理间可溶性糖含量差异显著(plt;0.05)。对照的可溶性糖含量下降幅度高于所有引发处理，在置床1～3 d、5～10 d，对照可溶性糖含量下降百分率比下降幅度最小的Ⅰ号处理分别高14.92%、17.38%。

2.3.2 胚乳可溶性蛋白含量变化

种子胚乳中贮藏的蛋白质，在种子萌发过程中水解成氨基酸，供胚生长使用。自置床起，不同处理的马尾松种子胚乳可溶性蛋白含量逐步减少(图1)，置床第3天，胚乳可溶性蛋白含量降低最快，第3天之后变化趋于平缓。不同处理不同时间段胚乳可溶性蛋白含量差异显著(plt;0.05)。置床1 d后，对照的可溶性蛋白含量下降率最高，为26.65%，Ⅳ号处理最低，为18.1%。其后引发处理可溶性蛋白的降低幅度均高于对照，说明引发处理促进了种子萌发，加速了可溶性蛋白的消耗。

2.3.3 SOD酶活性变化

超氧化物歧化酶(SOD)作为抗氧化酶的一种，在种子萌发过程中发挥着清除氧自由基的作用。在种子萌发过程中，不同处理的马尾松种子SOD活性均先增后降(图2)，置床第1～10天不同处理之间SOD活性差异显著(plt;0.05)，其中第3天SOD活性急剧增加，增幅最大的Ⅲ号处理比对照高22.65%，第5天后SOD活性开始下降，对照处理降幅最大，为12.69%。说明引发处理可维持种子较高的SOD活性，降低种子萌发中的膜脂过氧化作用。

2.3.4 CAT活性变化

在马尾松种子萌发过程中，CAT活性呈现先增加、后减小、再增加的变化趋势(图2)。置床第1～10天，各处理间CAT活性差异性显著(plt;0.05)。置床第1天Ⅰ号增幅最小，仅为1.12%，Ⅲ号增幅最大，为46.41%，对照的CAT活性仅低于Ⅲ号处理；第10天 Ⅲ号、Ⅳ号、Ⅴ号分别比对照高41.33%、14.42%、36.53%，Ⅰ号和Ⅱ号处理低于对照。说明好的引发处理能够增强种子活力，维持较高的CAT活性。

图2 不同引发处理下马尾松种子SOD、CAT活性随萌发时间变化

3 结论与讨论

3.1 结 论

较低浓度的渗透调节剂(PEG-6000)、无机盐离子(Ca2+)和激素(GA3)共同处理效果最好，能显著提高种子的发芽指标，引发处理的发芽率比对照提高了51.3%～74.3%。最好的引发处理为5% PEG-6000+20 mmol/L Ca2++50 mg/L GA3(Ⅱ号处理)，其种子发芽率、发芽指数、活力指数均最高，分别比对照提高74.3%、125.1%和127.6%。Ⅱ号引发处理能显著提高马尾松种子发芽的关键在于该处理提高了发芽过程中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性，促进胚乳可溶性糖、可溶性蛋白的转化、供给和吸收。

3.2 讨 论

喻方圆等[10]用10% PEG-10000处理老化马尾松种子3 d，其发芽率、发芽指数和活力指数分别比对照提高34.29%、24.59%、13.0%；韦小丽等[2]用20 mmol/L的Ca2+处理马尾松种子24 h，其发芽率、发芽指数、活力指数分别比对照提高10.91%、10.14%、52.38%。本实验采用PEG-6000、GA3和Ca2+3种试剂组合处理的效果优于PEG-6000单独处理，也优于PEG-6000与GA3、Ca2+其中之一组合的处理，Ⅱ号处理的种子发芽率、发芽指数、活力指数均最高均比前人的效果好，说明多种引发剂混合处理下的效果优于单一引发剂处理的效果。

本实验中，PEG-6000单独处理可降低马尾松幼苗根系质膜透性，其原因是PEG作为渗透调节剂，低浓度处理种子或幼苗对膜损伤有修复作用，这在前人的研究中已得到证明[10-12]。此外，较高浓度的Ca2+可能会对GA3的效果产生抑制作用，使得细胞质膜透性加大，浓度越高，这种抑制程度越大。因而在以后的相关研究或者实践中，GA3的使用浓度不宜高于100 mg/L，而Ca2+浓度则宜低于20 mmol/L，这与前人的研究结论一致[13]。

种子浸泡后，进入萌发前的准备阶段，胚乳中的可溶性糖大量产生并迅速被消耗，可溶性蛋白含量也随着胚生长加快而不断下降，与陈丽培[14]等的研究结论相似。马尾松种子萌发期间，种子的SOD活性和CAT活性的变化趋势与李魏飞等[15]的研究结果一致，但与对照相比，引发处理的种子萌发中SOD活性和CAT活性显著增强，这是引发处理能够改善种子萌发状况的原因之一，至于引发处理促进马尾松种子萌发的机理，则需进一步探讨。

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Effects of Multiple Mixing Initiators Treatments on the Seed Germination ofPinusmassoniana

JIANCaiyuan1，2,WEIXiaoli1,CHENYanwei1,WANGDenggao1,YANGWenyue1
(1.College of Forestry,Guizhou University,Guiyang 550025，China；2.Seedling Station of Forestry Bureau,Pingba County,Pingba Guizhou 561100，China)

In order to exploring effective methods for improving seed germination ofPinusmassoniana，we made the germination experiment ofPinusmassonianaseed by soaked under different concentrations combination of Ca2+,PEG 6000 and GA3.The seed germination indices and biochemical indicator were determined.The results showed the seed germination indices of all priming treatment were higher than the water soaked seed (ck),and the treatment II (5% PEG 6000 immersion 12 h,20 mmol/L Ca2++50 mg/L mixed GA3immersion 12 h) has the best effect for germination,the germination percentage increased 74.3% than the control.Low concentrations treatment of PEG 6000,Ca2+and GA3promoted the repairs of cell plasma membrane ofPinusmassonianaseedlings,the treatmentⅠ(5% PEG 6000+50 mg/L GA3)produced the best repair effect for cell plasma,the membrane permeability of seedling roots decreased 68.59% than the control.Priming treatment can significantly improved the seed vigor, promoted the absorption of soluble sugars and soluble proteins in embryo, and increased the SOD and CAT activity.

PinusmassonianaL.； seed priming； germinating ability

2016-04-12

贵州省重大专项“马尾松精准育苗及促根配套技术研究”省重大专项子项目(编号：黔科合重大专项字[2012]6011-3-1)；贵州大学研究生创新基金“马尾松容器苗不同生长阶段的需水研究”(编号：研农2014027)。

简才源(1990—)，男，硕士研究生，研究方向：种苗繁育；E-mail:gd_jian2011@126.com。

韦小丽(1969—)，女，教授，博士生导师，主要从事种苗繁育、林木栽培生理研究；E-mail：gdwxl-69@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.10.023

S 791.248

A

1001-4705(2016)10-0023-05