4个菜豆品种种子特征特性及活力比较

张东昱，宋学林，王 进，赵贾榕，张 苗

(1.张掖市种子管理局，甘肃 张掖 734000；2.甘肃省高校河西走廊特色资源利用省级重点实验室，甘肃 张掖 734000；3.张掖市绿禾农产品营销有限公司，甘肃 张掖 734000)

菜豆(PhaseolusvulgarisL.)又名芸豆、芸扁豆、豆角等，为一年生草本植物，是常见蔬菜之一[1-5]。在菜豆种子生产、检验和蔬菜生产实践中，存在出苗不整齐，幼苗生长不一致，发芽率低等问题，甚至缺苗断垄情况频发，严重影响了菜豆的产业化发展。

国内外学者从植株形态特征、生理特性、细胞学、生殖生物学、生态习性、中毒以及预防、引种繁殖及栽培技术等方面对菜豆开展了大量的研究工作[6-10]。对种子物理特性、萌发特性和抗逆萌发等方面的研究较少，本研究以甘肃瑞真种业开发有限公司生产的4个出口菜豆种子为研究材料，对物理特性、休眠特性、萌发特性进行测定，为菜豆的栽培利用、种子检验及种子加工处理提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试材料为甘肃瑞真种业开发有限公司于2019年收获的新种子，品种为：NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3，种子收集后阴干并清选，取净种子各5 kg，于4 ℃冷柜中储存待用。

1.2 试验方法

1.2.1种子形态特征及物理特性测定

种子颜色、形状、表面状态采用观察描述法；种子含水量用低恒温烘干法测定；种子优良度用剖粒法测定[11]。种子的长度、宽度和厚度用游标卡尺抽样测量；种子千粒重用百粒法测定；种子比重用排水法测定；容重用容量法测定、种子硬实率采用水浸法[11]。

1.2.2不同处理方法对菜豆PRODUCER种子吸胀的影响

取菜豆PRODUCER种子100粒，4次重复，处理1用浓硫酸处理25 min(种子∶硫酸为10∶1)；处理2为1%的H2O2处理10 min；处理三为0.2%的KNO3处理10 min；处理4为开水烫种；处理5为砂纸摩擦；以不作处理的种子为对照，在水中浸泡24 min，测定吸胀率[11]。

1.2.34个菜豆种子细胞膜完整性比较

取各品种菜豆种子20粒精确称重，2次重复，取直径80 mm左右的烧杯3个，用热水或去离子水洗净，将种子放入烧杯中，加入250 mL去离子水，另一烧杯中加入去离子水作对照。烧杯用薄膜盖好，于20 ℃下放置8 h，然后用电导仪测定浸泡液和对照的电导率[12]。

单位重量电导率[μS/(cm·g)]=[(重复1的电导-对照电导)/重复1重量+(重复2的电导-对照电导)/重复2重量]/2

1.2.4标准发芽试验

取净菜豆种子400粒，4次重复，播种于装有2～4 cm深的沙盒内，覆沙2 cm于25 ℃光照条件下培养7 d，计算发芽势，发芽率、发芽指数和活力指数等指标。

1.2.5逆境发芽试验

1) 低温发芽试验

取净菜豆种子400粒，4次重复，播种于装有2～4 cm深的潮湿沙盒内，覆沙2 cm于10 ℃低温黑暗条件下处理7 d，然后转入25 ℃条件下(12 h光/12 h暗)培养7 d，统计发芽率，发芽指数和活力指数。

2) 冷害试验

取各品种净菜豆种子400粒，4次重复，用纱布松松包好，挂上标签，在5 ℃低温沙中层积处理3 d，然后取出种子按标准发芽试验法测定种子活力，计算发芽势，发芽率、发芽指数和活力指数等指标。

3) 吸涨处理试验

取各品种菜豆种子400粒，4次重复，放入烧杯，加入蒸馏水，20 ℃条件下吸涨，然后取出种子按标准发芽试验法测定种子活力，计算发芽势，发芽率、发芽指数和活力指数等指标。

1.2.6指标计算

发芽试验结束后，计算发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数，发芽率以最终达到的正常幼苗百分率计。

GI=∑Gt/Dt；

VI=GI×S。

式中GI为发芽指数，VI为活力指数，Gt为逐日发芽数，Dt为相应的发芽天数，S为幼苗鲜重[11-12]。

1.2.7统计分析

以Microsoft Excal 2003软件对数据进行整理，用SPSS 10.0统计软件对数据进行统计分析，以单因素方差分析(One-way ANOVAs)和Duncan新复极差法在0.05和0.01概率水平确定各平均值间的差异显著性，分析结果以平均数±标准差表示。

2 结果及分析

2.1 种子物理特性分析

通过研究，4个出口菜豆种子实际为真种子，其种皮白色，极少数为灰白色，肾形，种脐白色无花纹，种子表面革质化，较光滑，种被较薄。由表1可见，4个菜豆种子长度>宽度>厚度，且长、宽、厚之间达到了极显著水平(p<0.01)。菜豆NANO BOBIS SLANDERETTE N.4种子长度极显著高于其他品种(p<0.01)，PRODUCER种子长度和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3种子长度差异不显著(p>0.05)，但极显著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1种子长度(p<0.01)；从种子宽度和厚度来看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3差异不显著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER差异不显著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3极显著大于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER(p<0.01)；从比重来看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1比重极显著高于其它品种(p<0.01)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4比重和PRODUCER及NANO BOBIS SLANDERETTE N.3差异不著(p>0.05)，PRODUCER比重显著低于NANO BOBIS SLANDERETTE N.3(p<0.05)；从种子容重来看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1容重极显著高于其他品种(p<0.01)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和PRODUCER容重差异不显著(p>0.05)，但显著低于NANO BOBIS SLANDERETTE N.3种子容重(p<0.05)：从种子千粒重来看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3种子差异不显著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER种子差异不显著(p>0.05)，但NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3种子千粒重极显著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER种子千粒重(p<0.01)。4个菜豆种子优良度很高且差异不显著(p>0.05)，在4个菜豆种子中，PRODUCER硬实率高达68%，其他品种无硬实。

表1 4个菜豆品种种子物理特性比较

2.2 不同处理对菜豆PRODUCER品种吸胀的影响

种子吸胀是种子萌发的前提。由表2可见，机械处理、和开水烫种极显著提高了种子吸胀率(p<0.01)，其中浓硫酸处理吸胀率极显著高于机械处理(p<0.01)，机械处理极显著高于开水烫种(p<0.01)，H2O2和KNO3处理对种子吸胀率与对照相比差异不显著，破除PRODUCER品种硬实最佳措施为浓硫酸处理25 min。

表2 不同处理对菜豆PRODUCER种子吸胀率的影响

2.3 4个菜豆品种细胞膜完整性

电导率的高低反映出细胞渗漏物质的多少，即反映细胞的完整性，高活力的种子浸出液电导率低，反之则高。试验结果表明，4个菜豆品种细胞膜完整性存在极显著差异(p<0.01)，PRODUCER菜豆品种电导率最低，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4次之，NANO BOBIS SLANDERETTE N.3第三，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1细胞膜损伤最严重。

表3 4个菜豆品种细胞膜完整性

2.4 标准发芽试验条件下4个菜豆品种种子萌发及幼苗生长情况

菜豆种子萌发特性描述：吸胀的菜豆种子胚根首先从发芽口突破种皮，接着下胚轴伸长，带动基部弯曲的子叶出土，子叶出土后从种皮中脱离，迅速变绿且平展，进行光合作用制造养分，供给萌发的幼苗生长，与此同时，初生根伸长，在其上产生次生根，上胚轴也伸长，第一对真叶平展，真叶间显著可见顶芽，幼苗为子叶出土的双子叶植物幼苗，幼苗鉴定分组编码为：A.2.1.2.2。

由表4可见，在良好的发芽条件下，菜豆NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3发芽势高达90%～93%，发芽率高达94%～98%，极显著高于菜豆NANO BOBIS SLANDERETTE N.1的发芽势(64%)和发芽率(3%)(p<0.01)，从发芽指数来看，PRODUCER极显著高于其他3品种(p<0.01)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3两品种发芽指数差异不显著(p>0.05)，但极显著高于品种NANO BOBIS SLANDERETTE N.1的发芽指数；菜豆NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3品种间活力指数差异不显(p>0.05)著，但极显著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1品种；从幼苗生长量来看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3幼苗生长量差异不显著(p>0.05)，但极显著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.4菜豆的幼苗鲜重(p<0.01)；从根冠比来看，在良好发芽试验条件下，根冠比较小，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3根冠比差异不显著(p>0.05)，但极显著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1根冠比(p<0.01)。

表4 4个菜豆品种标准试验条件下种子萌发和幼苗生长情况

2.5 逆境发芽试验条件下4个菜豆品种种子萌发及幼苗生长情况

由表5结合表4可见，在逆境处理下的4个菜豆种子发芽势、发芽率发芽指数、活力指数极显著降低(p<0.01)，根冠比升高显著(p<0.05)。4个种子品种在吸涨处理下，极显著存在吸涨损伤，发芽势、发芽率、活力指数无差异降低(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和PRODUCER发芽指数差异不显著，显著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3发芽指数(p<0.05)，PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3、NANO BOBIS SLANDERETTE N.1发芽指数差异不显著；从幼苗鲜重来看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、NANO BOBIS SLANDERETTE N.1幼苗鲜重差异不显著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、PRODUCER鲜重差异不显著(p>0.05)NANO BOBIS SLAN DERETTE N.1幼苗鲜重极显著高于PRODUCER幼苗鲜重(p<0.01)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.3 幼苗鲜重显著低于PRODUCER幼苗鲜重；从根冠比来看，765、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3差异不显著(p>0.05)，极显著低于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1根冠比，说明吸涨对芽的损伤比根大。

表5 逆境发芽试验条件下4个菜豆品种种子萌发及幼苗生长情况

在低温处理下，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3三菜豆品种发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、幼苗鲜重差异不显著(p>0.05)，极显著低于NANO BOBIS SLANDERETTE N.4品种的上述发芽指标，根冠比NANO BOBIS SLANDERETTE N.1显著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.3，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER差异不显著，结合表4可见，菜豆种子萌发存在低温冷害，冷害对芽的损伤大于根损伤，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4菜豆种子萌发抗低温能力稍好于其他品种。

在寒害处理下，4个菜豆种子发芽势、发芽率无差异降低(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3发芽指数差异不显著(p>0.05)，但极显著低于PRODUCER发芽指数(p<0.01)，PRODUCER活力指数极显著高于其他品种(p<0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3活力指数差异不显著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1活力指数显著低于其他3品种；从幼苗鲜重来看，寒害处理下，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4幼苗鲜重极显著高于其他3品种(p<0.01)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER幼苗鲜重差异不显著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.3幼苗鲜重显著低于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER幼苗鲜重(p<0.05)，从根冠比来看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4根冠比显著高于其他3品种(p<0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER根冠比在寒害处理下差异不显著(p>0.05)，但极显著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.3的根冠比。结合表4可见，4个菜豆品种种子萌发阶段存在低温寒害，寒害对芽的损伤比根大。

3 结论与讨论

3.1 种子物理特性对种子加工检验的指导意义

种皮上的华纹、颜色、形态等特点，可以用来鉴别作物的不同种类和品种，种子表面状况，可以作为种子清选加工时选择操作方法和使用工具的依据，种子大小是清选种子时选择筛孔的依据[11-13]，4个出口菜豆种子在形态、颜色及表面状态差异不明显，根据种子大小，若用窝眼滚筒筛清选种子，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4可选用稍大于11.98 mm的窝眼滚筒筛，PRODUCER和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3可选用稍大于11.57 mm的窝眼滚筒筛，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1可选用稍大于10.93 mm的窝眼滚筒筛；若用圆孔筛清选种子，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3可选用可用稍小于5.21 mm的小筛和稍大于5.22 mm的大筛配合处理，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER可选用可用稍小于5.00 mm的小筛和稍大于5.01 mm的大筛配合处理；若用长孔筛清选种子，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3可选用可用稍小于4.84 mm的筛片处理，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER可选用4.44 mm的筛片处理，以达到种子净度要求。

种子比重是种子精选的依据，根据比重，选择精选液体或风的大小，将空秕种子和不健壮种子从种子批中剔除；种子容重是种子活力和仓容量的依据，种子千粒重是饱满度和播种量的依据[13，14]。优良度是种子安全贮藏的保障，同时是种子质量评定和分级的依据[11]。菜豆种子优良度很高，这对安全存储非常有利。在4个菜豆品种中，PRODUCER有较高的硬实率，在播种时应破除硬实，以保证田间全苗。

3.2 硬实破除方法选择

菜豆PRODUCER品种中，有68%的种子因种皮不透水从而成为硬实，这种硬实特性有利于种子传播，但在农业生产中，未经处理的硬实种子播种后经常发生严重缺苗现象[15]。为提高出苗率，硬实种子在播种前要破除硬实。本着成本低廉、方法简便和安全的原则，选用物理方法、化学方法来处理种子，结果表明，温度处理、机械处理、化学处理都能显著改善种皮透性而吸胀，其中浓硫酸处理25 min是破除PRODUCER菜豆硬实的最佳方法。

3.3 种子细胞膜完整性与标准发芽实验在生产实践中的应用

电导率的高低反映出细胞渗漏物质的多少，即反映细胞的完整性，高活力的种子浸出液电导率低，反之则高[13，14]，通过电导率结果比较，PRODUCER菜豆活力>NANO BOBIS SLANDERETTE N.4菜豆>NANO BOBIS SLANDERETTE N.3菜豆>NANO BOBIS SLANDERETTE N.1菜豆，这一结果与标准发芽试验结果相一致。

通过标准发芽试验，可确定种子在最佳条件下的最大出苗能力，以期为种子质量评价和播种量计算提供指导，在供试验的4个菜豆品种中，PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3、NANO BOBIS SLANDERETTE N.4发芽率较高，达90%，而NANO BOBIS SLANDERETTE N.1发芽率仅64%，在生产实践中，为保证全苗并节省种子，PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3和NANO BOBIS SLANDERETTE N.4应增加10%左右播种量，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1增加60%的播种量。

3.4 菜豆种子逆境实验对生产实践的启示

通过逆境试验可知，4个菜豆品种对环境水分和温度非常敏感，在逆境条件下存在严重的吸胀损伤、冷害损伤和寒害损伤而导致种子丧失生活力，在菜豆种子播种和育苗时，先保证芽床适宜的含水量，防止播种后灌水或芽床水分过多而导致种子吸胀损伤。同时播种时考虑芽床温度及环境温度，防止低温冷害和环境寒害导致种子丧失生活力，在田间表现缺苗断垄。