不同消毒方法及浓度对冰菜种子萌发与幼苗生长的影响

谢翔+顿子云+刘瑞+罗巍+段儒东+荣海燕

摘 要：试验研究升汞和NaClO等2种消毒剂对冰菜种子萌发与幼苗生长的影响。初步预试验结果表明，NaClO处理组萌发率优于升汞处理组。设置不同浓度NaClO处理组进行研究，结果表明，不同消毒剂处理组，通过对种子表皮的侵蚀，影响种子萌发过程中负责分解内含物的α-淀粉酶、β-淀粉酶及蛋白酶活性，进而影响种子的萌发与幼苗的生长，其中，6% NaClO处理组对冰菜种子的萌发率及幼苗生长效果最佳。

关键词：消毒剂；冰菜；种子

中图分类号：S636.9 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.06.023

Abstract： To study the effects of different disinfection methods on seed germination and seedling growth of ice plant，HgCl2 and NaClO were selected in the experiment. The results showed that NaClO treatment group was better than HgCl2 treatment group. The experiment seted NaClO treatment groups of different concentrations. It was found that different disinfection methods affected the enzymatic activity during seed germination by eroding seed epidermis. The experimental results showed that seeding germination and seedling growth were best in the 6% NaClO treatment group.

Key words： ：disinfection；ice plant；seed

冰菜（Mesembryanthemum crystallinum L.），又名冰叶日中花，属番杏科日中花属1年生或2年生草本植物，原产于非洲西奈、南欧地区。冰菜是兼性CAM植物[1]，具有耐盐碱、耐旱性的特征[2]，其叶表和茎部覆盖着大量凸起的盐囊泡细胞，富含矿物盐、糖醇、果酸、氨基酸、甜菜碱、类黄酮等，具有极高的营养价值，由于其对治疗糖尿病有帮助作用[1]，所以越来越受到亚洲地区植物工厂的重视。

冰菜作为一种新型蔬菜，在国内栽植情况处于起步阶段，育种研究尚未见报道。现代育种大多进行转基因技术育种和分子标记辅助育种，而无菌苗的筛选和培育是关系到试验能否成功的关键环节，无菌苗通常是由种子获得，因此，种子消毒显得尤为重要[3]。

消毒剂的选择对于组织培养过程中外植体的灭菌至关重要。不同種类的消毒剂及不同浓度消毒剂对于植物体材料存在不同的生理影响，如汞会抑制IAA对细胞壁的影响[4]和幼苗生长[5]，NaClO会影响植物对GA3的反应和幼苗生长[6]，还可能促进体细胞胚胎的发生 [7]。国内在消毒剂对种子理化特性的影响研究中，种子萌发特性的研究较为多见，而以消毒剂为单一因素，对种子内可溶性物质渗漏以及种子萌发过程中分解贮藏物的酶的影响尚未见报道。孙成虎等[8]在消毒剂对甘蓝种子的研究中，对于种子萌发过程的生理影响进行了探讨，但其讨论的基础建立在链格孢菌与消毒剂对甘蓝种子的共同影响上；王首锋等[9]与徐宏英[10]分别使用不同消毒剂对黄瓜种子与番茄种子的影响进行了探讨，但仅探讨消毒剂对子叶离体培养过程中的生理影响。在国内种子萌发试验中，培养基质多是土壤或湿滤纸，二者均有缺陷，其中，土壤不能充分排除外界因素，如土壤中菌物等对于试验的干扰；湿滤纸在萌发过程中不能充分模拟萌发条件。常用消毒剂为升汞与NaClO。

本试验在无菌条件下，用MS培养基进行培养，比较了升汞与NaClO对种子理化特性的影响，并进一步讨论了不同浓度NaClO对冰菜种子理化特性的影响，旨在为后期育种与生产工作奠定基础。

1 材料和方法

1.1 材 料

供试冰菜种子购自河北华煜种子有限公司。

1.2 方 法

挑选颗粒饱满、无瑕疵的灰褐色种子，先用清水冲洗，去除杂质。试验共设6个处理，所有处理组均先使用75%酒精浸泡15 s，每个处理加2滴吐温-80：处理1. 0.1%升汞10 min；处理2. 3% NaClO 10 min；处理3. 5% NaClO 10 min；处理4. 6% NaClO 10 min；处理5. 7% NaClO 10 min；处理6. 10% NaClO 10 min。各处理组均使用灭菌水清洗5次。

将各处理组灭菌种子分别接种到MS培养基上，每个处理组重复20次，每个培养瓶分别接种10粒，置于20 ℃光照下培养。

1.3 测定项目及方法

处理5 d后，调查种子萌发率和种子污染率，测定种子的α-淀粉酶、β-淀粉酶[12]以及蛋白酶活性[13]。

处理7 d后，从各组培养瓶随机取出50株幼苗，采用游标卡尺测量幼苗的胚轴和胚根长度，用分析天平称量幼苗鲜质量和干质量（120 ℃烘箱烘干10 min）。测定种子24 h渗透物质电导率[11]。

1.4 数据分析

采用SPSS 22软件进行方差显著性分析，采用GraphPad Prism 6进行绘图。

种子萌发率=种子萌发数/种子总数×100%；种子污染率=污染粒数/总处理粒数×100%。

2 结果与分析

2.1 不同处理对种子萌发率的影响

由图1可知，在不同消毒方法处理5 d后， 1～6处理组的萌发率分别为46.5%，56.5%，46.0%，61.0%，62.0%，52.0%。通过显著性分析可知，升汞组（处理1）的萌发率与各浓度NaClO组相比，除与5% NaClO组（处理3）无显著性差异外，与其他组别均有显著性差异；不同浓度NaClO组别的萌发率由高到低排列为7% NaClO>6% NaClO>3% NaClO>10% NaClO>5% NaClO，且7% NaClO（处理5）与6% NaClO组（处理4）的萌发率间的差异不明显，表明7% NaClO与6% NaClO组种子萌发率效果较优。

2.2 不同处理对种子污染率的影响

由表1可知，升汞组与10% NaClO组（处理6）的污染率最低，仅为0.5%，7% NaClO组（处理5）污染率最高，为3.5%，其他组别间无明显差异，表明不同浓度NaClO组均能达到理想的种子灭菌效果。

2.3 不同处理对幼苗的胚轴和胚根长度、鲜质量、干质量的影响

由表2可知，不同处理对幼苗的胚轴生长表现出显著性差异，6% NaClO组（处理4）的胚轴生长情况最好，5% NaClO组（处理3）的胚轴生长较差；不同处理对幼苗的胚根生长影响中，3% NaClO（处理2）的生长较差；不同处理对幼苗的鲜质量和干质量的影响中，6% NaClO（处理4）的鲜质量积累效果最好，而10% NaClO（处理6）的干质量积累效果最好。

2.4 不同处理对种子浸出液电导率及α-淀粉酶、β-淀粉酶及蛋白酶活性的影响

由图2可知，1～6处理24 h种子浸出液电导率分别为68.70，68.36，57.92，44.63，55.10，55.06 μs·cm-1·g-1。種子在萌发初期，其浸出液的电导率可表明其可溶性物质的渗出情况，反映其细胞膜受损后通透性的变化。6% NaClO组（处理4）的种子浸出液电导率最低，表明其细胞膜受损情况最小；升汞组（处理1）种子浸出液浓度最高，表明升汞对细胞膜的损害程度最为严重。

种子萌发过程中分解贮藏物的酶的活性对种子的萌发与幼苗的生长都具有影响。由表3可知，不同处理下，10% NaClO组（处理6）的α-淀粉酶活性最高；6% NaClO组（处理4）α-淀粉酶活性仅次于10% NaClO组，且6% NaClO组的β-淀粉酶活性与蛋白酶活性最高。

3 讨论与结论

种子的灭菌应注意消毒剂的类型及浓度，关注消毒剂对种子萌发影响的后效应[9]。本研究结果表明，不同消毒方法对种子萌发的影响具有明显差异，升汞组与不同浓度NaClO组的萌发率相比较，NaClO组的萌发率显著优于升汞组，可能是由于升汞在消毒过程中汞离子本身对于种子毒害作用较强，且种子24 h浸出液电导率最高，为68.7 μs·cm-1·g-1，反映了升汞组种子表皮侵蚀性较强，使细胞膜受损较大。不同浓度的NaClO组别中，萌发率效果较优的是6% NaClO与7% NaClO组；种子24 h浸出液的电导率，6% NaClO组最低，表明其种子表皮及细胞膜受损情况最低。理论上，不同浓度消毒剂在均能完成外植体灭菌情况下，消毒剂的浓度越低对外植体影响越小，成活率越高。但多次重复试验结果表明，3% NaClO组的萌发率低于6% NaClO和7% NaClO组，表明NaClO对冰菜种子萌发的影响，并不随着浓度的降低而升高，在6% NaClO，7% NaClO组的萌发率最高，这一现象与梁力哲[14]对辣椒种子与孙成虎等[8]对甘蓝种子的研究结果一致。

种子萌发过程中需要大量的能量消耗，而其萌发过程中能量的唯一来源就是种子内贮藏物的氧化分解[15]，分解贮藏物类酶的活性变化是反映消毒剂对于种子萌发影响的一个重要因素。本试验通过比较酶的活性发现，6% NaClO组的β-淀粉酶和蛋白酶活性最高，10% NaClO组的α-淀粉酶活性最高。再通过比较表观的胚轴、胚根的生长情况以及鲜质量、干质量的积累情况可知，6% NaClO组的胚轴生长情况最优；而3% NaClO组的胚根生长情况较弱，其他组别间无显著差异；鲜质量的积累以6% NaClO组最优，干质量积累以10% NaClO组最优。

综上所述，不同消毒剂和不同浓度的消毒剂通过侵蚀种子表皮，影响细胞膜通透性，进一步影响种子内负责分解贮藏物酶的活性，最终影响表观种子的萌发和幼苗的生长。本试验结果显示，6% NaClO处理组，在冰菜种子消毒效果、种子萌发和幼苗生长方面均达到了一个最优的效果。

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