NaOH对梨种子萌发及生长的影响

2018-05-18李红旭赵明新曹素芳

甘肃农业科技 2018年3期

王玮，李红旭，赵明新，曹素芳，刘芬，杨瑞

（甘肃省农业科学院林果花卉研究所，甘肃兰州 730070）

梨（Pyrus L.）是我国栽培历史悠久的果树之一，其种子普遍存在休眠现象［1-2］。种子休眠是适应复杂环境条件形成的一种生理生态特性，可确保种子生命力的有效延续［3-4］。在自然条件下，较难打破梨种子休眠，即使在合适的外界条件下打破休眠，种子的萌芽率较低，发芽整齐度不高，损失大，极大制约了杂交育种的高效开展。近年国内外在种子休眠机理及休眠解除方法方面进行了大量研究。种子的休眠类型有生理休眠、形态休眠、形态生理休眠、物理休眠、复合休眠，其中物理休眠可通过机械或者化学损伤释放［5］。我们选择NaOH为处理药剂，以早熟品种早酥梨和中熟品种黄冠梨种子为试材，以期探寻打破梨种子休眠适宜NaOH质量浓度，并观察测定了发芽种子生长状况，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 试验材料

早酥梨、黄冠梨种子分别于2013年10月20日、2014年10月18日和2015年10月24日采于甘肃省白银市景泰县条山集团林果公司梨园，淘洗、剔除瘪种、坏种并晾干后，避光贮藏于冰箱冷藏室中（4℃）备用。

1.2 试验方法

将试验用种子经活力测定后，用质量浓度为2、4、6 g/L的NaOH溶液浸泡1、3、6、12、24 h，浸泡温度为25℃，浸泡后用蒸馏水冲洗3遍，5℃恒温培养箱中（黑暗条件）分别沙藏层积0 d和60 d，随后将各处理种子放入垫有一层湿润滤纸的培养皿中，置于恒温培养箱中催芽（25℃，12 h黑暗，12 h光照），每隔2 d冲洗1次，第7天调查发芽势，并调查12 d后的萌芽数，选代表性种子20粒测定胚、子叶的长宽，计算胚种比（E∶S）、叶种比（L∶S），取平均值。以蒸馏水1、3、6、12和24 h处理且5℃恒温培养箱中（黑暗条件）沙藏层积60 d为对照，各处理100粒种子，取3个年份所采种子的平均值。

发芽指数（GI）=∑Gt/Dt，其中Gt是指在 t天时发芽种子数，Dt是指相应的发芽天数。

1.3 统计分析

采用Excel 2007统计并作图，用DPS v3.01数据处理软件进行标准差计算和Duncan法多重比较。

2 结果与分析

2.1 NaOH处理对梨种子生活力及发芽率的影响

2.1.1 种子生活力测定对2个梨品种种子生活力的测定结果（表1）表明，供试早熟品种早酥梨及中熟品种黄冠梨种子的生活力均在98%以上，黄冠梨比早酥梨生活力高1.3百分点，但差异不显著。表明供试梨品种的种子生活力强弱稍有差异，不影响发芽试验正常进行。

表1 2个梨品种种子生活力

2.1.2 NaOH处理对梨种子发芽率的影响从图1可以看出，NaOH浸种+60 d沙藏层积处理的梨种子发芽率明显高于NaOH浸种+0 d沙藏层积处理和对照，沙藏层积对提高早酥和黄冠梨种子发芽率的效果不同。结合表2可见，在NaOH不同质量浓度和浸种时间处理中，以2 g/L NaOH浸种3 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子和2 g/L NaOH浸种1 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子发芽率最高，经12 d催芽，发芽率分别可达85.0%和83.0%，两者间差异不显著，且与沙藏层积早酥2 g/LNaOH浸种（1 h、12 h）、4 g/LNaOH浸种（1 h、3 h）、6 g/LNaOH浸种3 h及沙藏层积黄冠2 g/L NaOH浸种12 h、4 g/L NaOH浸种6 h、6 g/L NaOH浸种（3 h、12 h）处理亦无显著差异，与其余处理间差异均达到显著水平（P<0.05）。经NaOH处理但未经沙藏层积的早酥梨、黄冠梨种子，最高发芽率仅为1.33%和0.67%。表明NaOH浸种+60 d沙藏层积处理能提高梨种子发芽率，与其相应的对照处理差异极显著；对未经沙藏层积处理的梨种子发芽效果有限或无效。

2.1.3 NaOH处理对梨种子发芽势的影响 NaOH浸种+60 d沙藏层积处理对梨种子发芽势有明显影响。从图2和表2看出，NaOH浸种+60 d沙藏层积处理的梨种子发芽势与NaOH浸种+0 d沙藏层积和对照的比较结果同发芽率。在NaOH不同质量浓度和浸种时间处理中，以4 g/LNaOH浸种1 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子和4 g/L NaOH浸种6 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子发芽势最高，分别可达78.3%和65.3%，两者间差异极显著（P<0.01）；且4 g/LNaOH浸种1 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子与其余各处理差异极显著；4 g/L NaOH浸种6 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子与2 g/LNaOH浸种（3 h、6 h）+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子和2 g/LNaOH浸种（1 h、3 h、6 h、12 h、24 h）、4 g/L NaOH浸种 6 h、6 g/L NaOH浸种3 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子差异不显著，与4 g/L NaOH浸种24 h+60 d沙藏层积、6 g/L NaOH浸种（6 h、12 h）+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子差异显著。由以上结果可知，早酥梨种子经4 g/L NaOH浸种1 h+60 d沙藏层积处理的发芽整齐度高，而黄冠梨种子较早酥梨种子对NaOH浸种对提高种子发芽势的敏感度低。

图1 NaOH对梨种子发芽率的影响

表2 2个梨品种种子发芽率、发芽势、发芽指数的差异显著性

图2 NaOH对梨种子发芽势的影响

2.1.4 NaOH处理对梨种子发芽指数的影响 NaOH浸种+60 d沙藏层积处理的梨种子发芽指数与NaOH浸种+0 d沙藏层积和对照的比较结果同发芽率、发芽势。由图3和表2可见，在NaOH不同质量浓度和浸种时间处理中，分别以4 g/LNaOH浸种1 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子和2 g/L NaOH浸种3 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子发芽指数均为最高，分别可达35.1和26.0，两者间差异极显著（P<0.01），且4 g/LNaOH浸种1 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子与其余各处理差异极显著；2 g/LNaOH浸种3 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子与2 g/LNaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子和4 g/L NaOH浸种3 h、6 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子差异显著，但未达极显著水平；与4 g/L NaOH浸种6 h、6 g/LNaOH浸种（6 h、12 h）+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子及2 g/L NaOH浸种（1 h、6 h、12 h、24 h）、4 g/L NaOH浸种6 h、6 g/L NaOH浸种（1 h、6 h）+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子差异不显著。由以上结果可知，早酥梨种子经4 g/L NaOH浸种1 h+60 d沙藏层积处理的种子活力高，而黄冠梨较早酥梨对NaOH浸种响应迟钝。

图3 NaOH对梨种子发芽指数的影响

2.2 NaOH处理对发芽梨种子生长的影响

2.2.1 NaOH处理对梨种子胚种比A的影响从图4可以看出，NaOH浸种+60 d沙藏层积处理的梨种子胚种比A高于NaOH浸种+0 d沙藏层积和对照，且NaOH浸种+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子胚种比A高于黄冠梨种子，而NaOH浸种+0 d沙藏层积处理的梨种子胚种比A最小。从表3可见，在NaOH不同质量浓度和浸种时间处理中，以6 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子和4 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子胚种比A最高，经12 d催芽分别可达3.63和1.79，两者间及与对照差异极显著（P<0.01）。6 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子与60 d沙藏层积早酥2 g/L NaOH浸种24 h、6 g/L NaOH浸种6 h差异不显著，4 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子与60 d沙藏层积黄冠2 g/L NaOH浸种（3 h、6 h、12 h）、4 g/L NaOH 浸种（6 h）、6 g/L NaOH浸种（12 h）差异极显著（P<0.01），与6 g/L NaOH浸种6 h、4 g/L NaOH浸种3 h差异显著（P<0.05）。可见，NaOH浸种+60 d沙藏层积处理可明显增加梨种子胚的长度，胚长随NaOH质量浓度和浸种时间的增加呈先增加后减小的趋势变化，且早酥梨种子胚的纵向生长速度大于黄冠梨种子。

图4 NaOH对梨发芽种子胚种比A的影响

表3 2个梨品种种子胚种比、叶种比的差异显著性

续表3

2.2.2 NaOH处理对梨种子胚种比B的影响从图5可以看出，NaOH浸种+60 d沙藏层积处理的梨种子胚种比B高于相应NaOH浸种+0 d沙藏层积和对照，且NaOH浸种+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子胚种比B普遍高于黄冠梨种子。从表3可见，在NaOH不同质量浓度和浸种时间处理中，以6 g/L NaOH浸种6 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子和4 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子胚种比B最高，经12 d催芽分别达0.44和0.34，两者间及与对照差异极显著（P<0.01）。6 g/L NaOH浸种6 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子除与60 d沙藏层积早酥2 g/L NaOH浸种3 h、4 g/L NaOH浸种1 h差异显著（P<0.05）外，与NaOH浸种+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子的其它处理差异不显著，与黄冠梨处理差异极显著（P<0.01）。4 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子与其它NaOH浸种+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子差异不显著，与60 d沙藏层积早酥4 g/L NaOH浸种（6 h、12 h）、6 g/L NaOH 浸种（3 h、12 h）差异显著（P<0.05）。表明NaOH浸种+60 d沙藏层积处理可明显增加梨种子胚的粗度，早酥梨种子胚的横向生长速度要大于黄冠梨种子，但在各品种处理间差异不显著。

2.2.3 NaOH处理对梨种子胚种比C的影响从图6可以看出，NaOH浸种+60 d沙藏层积处理和对照的早酥梨种子胚种比C高于相应处理的黄冠梨种子，而NaOH浸种+0 d沙藏层积的梨种子胚种比C均为0。结合表3可见，在NaOH不同质量浓度和浸种时间处理中，分别以6 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子和4 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子胚种比C最高，经12 d催芽分别可达2.08和0.77，两者间及与相应对照处理差异极显著（P<0.01）。6 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子与60 d沙藏层积早酥2 g/L NaOH浸种24 h、对照3 h处理差异不显著，与其它早酥梨及黄冠梨种子处理差异极显著（P<0.01）；4 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子除与60 d沙藏层积黄冠梨2 g/L NaOH浸种1 h、4 g/L NaOH浸种1 h、6 g/L NaOH浸种（1 h、3 h）差异极显著，与2 g/L NaOH浸种24 h、4 g/L NaOH浸种（3 h、24 h）差异显著外，与其它NaOH浸种+60 d沙藏层积处理黄冠梨种子差异不显著，与60 d沙藏层积早酥梨种子2 g/L NaOH浸种（1 h、3 h、6 h）、4 g/L NaOH 浸种（1 h、3 h）、6 g/L NaOH 浸种1 h、对照6 h无显著差异，但与4 g/L NaOH浸种6 h有显著差异（P<0.05）。可见，胚根长度随NaOH质量浓度和浸种时间的增加的变化趋势同胚长，且早酥梨种子胚根的生长速度快于黄冠梨种子。

图5 NaOH对发芽梨种子胚种比B的影响

图6 NaOH对发芽梨种子胚种比C的影响

2.2.4 NaOH处理对梨种子叶种比A的影响从图7可以看出，NaOH浸种+60 d沙藏层积处理和对照的早酥梨种子叶种比A高于相应的黄冠梨种子，而NaOH+0 d沙藏层积的梨种子叶种比A均为0。由表3可见，在NaOH不同质量浓度和浸种时间处理及对照中，分别以浸种12 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子和2 g/L NaOH浸种24 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子、4 g/L NaOH浸种12 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子叶种比A最高，经12 d催芽分别可达1.10、0.76和0.18，三者间差异极显著（P<0.01）。浸种12 h+60 d沙藏层积早酥梨对照处理种子与早酥梨、黄冠梨各处理差异极显著（P<0.01）。2 g/L NaOH浸种24 h+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子与4 g/L NaOH浸种12 h、6 g/L NaOH浸种（12 h）差异不显著，但与60 d沙藏层积早酥对照6h、6g/L NaOH浸种（3 h、6 h）差异显著（P<0.05）。4 g/L NaOH 浸种12 h+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子与其它黄冠梨种子处理及早酥未沙藏层积处理差异不显著（P<0.01），与60 d沙藏层积早酥对照（1 h）、2 g/L NaOH 浸种（1 h、3 h、6 h）、4 g/L NaOH 浸种（1 h、3 h、24 h）、6 g/L NaOH 浸种（1 h、24 h）处理差异不显著，与沙藏层积早酥4 g/L NaOH浸种6 h差异显著（P<0.05）。可见假子叶长度随NaOH质量浓度和浸种时间的增加趋势同胚长，且早酥梨种子的假子叶纵向生长速度大于黄冠梨种子。

图7 NaOH对发芽梨种子叶种比A的影响

图8 NaOH对发芽梨种子叶种比B的影响

2.2.4 NaOH处理对梨种子叶种比B的影响从图8可见，NaOH浸种+60 d沙藏层积处理和对照的早酥梨种子叶种比B高于相应的黄冠梨种子，而NaOH浸种+0 d沙藏层积的梨种子叶种比B均为0。结合表3可见，在NaOH不同质量浓度和浸种时间处理及对照处理中，分别以12 h浸种+60 d沙藏层积早酥梨对照处理种子和2 g/L NaOH 24 h浸种+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子、4 g/L NaOH 12 h浸种+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子叶种比B最高，经12 d催芽分别可达1.12、0.81和0.20，三者间差异极显著（P<0.01）。12 h浸种+60 d沙藏层积早酥梨对照处理种子与早酥梨、黄冠梨各处理差异极显著（P<0.01）。2 g/L NaOH 24 h浸种+60 d沙藏层积处理的早酥梨种子与早酥对照6 h、6 g/L NaOH浸种（3 h、6 h）处理差异不显著；与早酥4 g/L NaOH浸种12 h、6 g/L NaOH浸种12 h处理差异显著（P<0.05）。4 g/L NaOH 12 h浸种+60 d沙藏层积处理的黄冠梨种子与其它黄冠梨种子处理及早酥未沙藏层积处理差异极不显著（P<0.01），与黄冠对照12 h、2 g/L NaOH浸种12 h、4 g/L NaOH浸种 6 h、6 g/L NaOH（6 h、12 h）处理差异不显著，与早酥沙藏层积2 g/L NaOH浸种（1 h、3 h、6 h）、4 g/L NaOH 浸种（1 h、3 h、24 h）、6 g/L NaOH（1 h、24 h）处理差异不显著，与早酥对照（6 h、12 h）、2 g/L NaOH（12 h、24 h）、4 g/L NaOH浸种12 h、6 g/L NaOH浸种（3 h、6 h、12 h）处理差异极显著（P<0.01）。可见，假子叶宽度随NaOH质量浓度和浸种时间的增加趋势同胚长，早酥梨种子的假子叶横向生长速度大于黄冠梨种子。

3 小结与讨论

通过对NaOH处理的2个梨品种种子的发芽及生长指标的测定和分析，梨种子经NaOH处理，并经60 d低温沙藏层积处理，可明显能提高种子发芽率。以早酥梨种子用4 g/L NaOH浸种1 h和黄冠梨种子用4 g/L NaOH浸种6 h为佳。不同梨品种种子对NaOH的质量浓度响应效果不同。梨种子经NaOH处理，而不经低温沙藏层积，不能解除休眠而萌发。随NaOH质量浓度和浸种时间的增加，梨种子的萌发生长呈先增强后减弱的趋势变化，且早酥梨种子的生长速度快于黄冠梨。梨种子休眠是胚的生理休眠和种皮阻碍的复合休眠类型。

通过对NaOH不同浓度及时间处理的2个梨品种种子发芽率、发芽势、发芽指数的分析，发现NaOH浸种+60 d低温沙藏层积可有效提高梨种子的发芽率、发芽整齐度及发芽活力，而常规低温沙藏层积或NaOH浸种的梨种子发芽率偏低或萌发极少，可见梨种子存在生理和物理的复合休眠现象［6］。

低温沙藏层积能一定程度上解除植物种子生理休眠［7-10］。植物种子胚的生理休眠主要是因为抑制剂（主要是ABA）质量浓度过高，而促进剂赤霉素（GA）、细胞分裂素（CTK）和生长素（IAA）等质量浓度过低所致［11］，低温沙藏层积的作用可能是降低种子内ABA含量［12］。本试验中，经NaOH浸种处理但未经低温沙藏层积的梨种子，即使种胚不受种皮阻碍也不萌发，而经低温沙藏层积的种子要比未经该处理的种子发芽率明显高，说明低温沙藏层积可以调整种子内源激素的含量，解除种子的生理休眠。

植物种子种皮对种子胚的萌发有阻碍［11］。种皮的机械阻碍可通过物理、化学的方法解除［5，11］。采用一定质量浓度的NaOH溶液浸种，对种皮强迫休眠的种子有促发作用，可使种子的发芽率接近其潜在的发芽能力［13-16］。本试验中，经NaOH溶液浸种+60 d低温沙藏层积的梨种子大部分都打破休眠，种子的发芽率较对照处理明显提高，这与前人的研究结果一致。说明NaOH可以解除梨种子种皮对胚的阻碍，增加水、气透性，从而提高种子发芽率。

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