草木樨种子颜色与种子活力的关系研究

张震东，卢子健，吕鹏辉，王 晔，段留生，李润枝

(农业应用新技术北京市重点实验室，植物生产国家级实验教学示范中心，北京农学院 植物科学技术学院，北京102206)

草木樨(Melilotussuaveolens)是豆科草木樨属一年或两年生草本植物，目前全世界共有25种，具有适应性广，耐寒、耐旱、耐贫瘠和耐盐碱的特点，既可青饲、青贮，又可晒制干草[1-3]。草木樨生长迅速、生活力强，草料产量高，并且具有根瘤，拥有良好的固氮能力，地下根系较为发达，是一种很重要的优良牧草和理想的绿肥作物[4-5]。

种子活力是种子在广泛田间条件下迅速整齐出苗并长成幼苗的潜力，较标准发芽率更能说明种子质量的优劣[6]。高活力种子具有出苗迅速、苗齐苗壮、抗逆性强、贮藏性能好等特点，是丰产的基础[7]。种子活力的高低既受遗传因素的影响，也受到种子发育过程中田间管理、收获时间以及贮藏条件等因素的影响。种子的收获时间不同，种子的成熟度就不同，部分农作物的种子颜色会出现一定的差异，已有的研究表明种子的种皮颜色与种子活力明显相关[8-10]。李贺勤等对甘蓝种子的研究发现，种子大小和颜色分级能有效提高甘蓝种子质量，且存在种皮颜色越深、种子越大，则种子活力就越高的变化趋势[11]。齐雪峰等测定了2种不同颜色的乌拉尔甘草种子的千粒重、电导率、发芽率、活力指数等，得出了绿籽质量要明显高于黑籽的结论[12]。姚悦梅等在研究三叶芹种子时也得出了种皮颜色与种子成熟度相关，颜色越深，种子成熟度越高的结论[13]。

草木樨开花期较长，花序形成不一致，因此，收获时同一植株的种子成熟度存在较大的差异，而不同成熟度种子的种皮颜色存在差异。但是对于不同颜色草木樨种子的活力研究还未见报道。因此，本研究以同一草木樨种批中不同颜色的种子为材料，通过测定标准发芽试验、低温发芽试验和干旱发芽试验中的发芽指标以及种子浸泡液电导率，综合评价不同颜色草木樨种子的活力，为草木樨收获时期的选择及清选加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

选用自购的同一种批不同颜色的草木樨种子为材料，按照种皮的颜色分为黄色种子、红色种子、绿色种子，以及混样共4组种子进行试验(图1)。

图1 不同颜色草木樨种子

1.2 试验方法

选择成熟、均匀一致、无病虫害、饱满且大小适中的同一种批的健康种子为试验材料。通过肉眼识别，按照种皮颜色不同分拣出黄色、红色和绿色3组种子，以未分拣的混样为1组试验材料。

将以上4组试验材料分别进行标准发芽试验、低温发芽试验和干旱发芽试验。

标准发芽试验：从每种颜色种子中随机选取100粒，3次重复。在发芽盒(12 cm×12 cm×6 cm)中置2层滤纸，加入去离子水至滤纸饱和。用1%次氯酸钠溶液进行种子消毒5 min，用蒸馏水反复冲洗3遍。然后将种子排放在发芽盒中，发芽盒置于20 ℃光照培养箱内培养7 d。期间每日观察记载种子发芽数。种子发芽标准：胚根突破种皮2 mm。初次发芽计数时间为第3天，末次计数时间为第7天。

低温发芽试验：种子在4 ℃低温下培养7 d，然后转入20 ℃光照培养箱内继续培养7 d，其余操作与萌发指标统计同标准发芽试验。

干旱胁迫发芽试验：将去离子水替换为质量浓度为10%的PEG-6000溶液，其余操作与萌发指标统计同标准发芽试验。

电导率测定：从每种颜色种子中随机选取100粒，分别称重(精确到0.01 g)，3次重复，每重复放入100 mL的烧杯，加入50 mL去离子水，轻晃至所有种子完全浸没水中，薄膜覆盖放置25 ℃培养箱中浸泡24 h后进行电导率测定。

1.3 测定项目

测定以下萌发指标：发芽势GE(%)=初次计数发芽数/发芽试验样品粒数×100%。

发芽率GP(%)=末次计数发芽数/发芽试验样品粒数×100%。

发芽指数GI=∑(Gt/Dt)。

平均发芽时间MGT=∑(Gt*Dt) /∑Gt。式中：Dt—发芽天数，Gt—与Dt相对应的每天发芽种子数。

电导率(μS·cm-1·g-1)=样品值/样品种子质量。

用模糊数学隶属法对4组草木樨种子进行综合评价，在进行隶属值计算时，按照公式(1)计算标准差系数Vj，按照公式(2)计算权重系数Wj；根据公式(3)计算隶属函数值(D)。

(1)

(2)

测定的数据采用Microsoft office 2010软件整理，使用SPSS 23.0软件对数据进行统计分析。选择LSD差异法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 标准发芽试验中不同颜色草木樨种子萌发指标比较

由表1试验结果数据分析得知，在标准发芽试验中，黄色种子的发芽势和发芽率都是最高的，分别为74%和84%，均显著高于其他3组种子。红色种子的发芽势和发芽率均最低，分别为11%和23%。黄色种子的发芽指数显著高于其他3组种子(P<0.05)，而其他3组种子的发芽指数差异不显著。黄色种子的平均发芽时间最短，为2.1 d，与其他3组种子存在显著差异(P<0.05)。

2.2 低温胁迫对不同颜色的草木樨种子萌发指标的影响

通过表1数据可以看出，低温胁迫处理后4组草木樨种子的萌发指标均受到不同程度的影响。其中发芽势、发芽率、发芽指数均下降，平均发芽时间均增加，说明低温胁迫降低了种子萌发的能力。在低温胁迫下，黄色种子发芽势和发芽率为49%和79%，均显著高于其他3组种子。绿色种子的发芽势最低，但是与红色种子和混样种子差异不显著。混样种子的发芽率高于红色种子和绿色种子，但是差异不显著。在低温胁迫下，黄色种子的发芽指数为33.6，显著高于其他3组种子；红色种子的发芽指数最低，为0.6。绿色种子的平均发芽时间最长，为5.3 d，显著高于黄色和红色种子。

2.3 干旱胁迫对不同颜色的草木樨种子萌发指标的影响

通过表1可知，4组草木樨种子发芽指标均不同程度的受到干旱胁迫的影响，发芽势、发芽率、发芽指数均下降，平均发芽时间均增加。在干旱胁迫下，黄色种子的发芽势和发芽率分别为50%和64%，均显著高于其他3组种子。而红色种子的发芽势和发芽率均显著低于其他3组种子。黄色种子在干旱胁迫下的发芽指数为20.2，显著高于其他3组种子，而红色种子的发芽指数最低，为0.2，与其他3组种子差异显著。红色种子的平均发芽天数显著高于其他3组种子，为5.0 d。黄色种子和混样种子的平均发芽天数均为3.4 d，显著低于红色种子和绿色种子。

表1 不同颜色和混样草木樨种子在3种发芽试验中的萌发指标

2.4 不同萌发指标的相关性分析

从表2的结果可以看出，标准发芽势与低温发芽势、低温发芽率、干旱发芽势、干旱发芽率和干旱发芽指数呈著正相关，其相关系数分别为0.970、0.967、0.973、0.969和0.971。标准平均发芽时间则与低温发芽势、低温发芽率和低温发芽指数呈显著负相关，其相关系数为-0.957、-0.950和-0.967。由此可见，不同萌发指标间存在相关性，对多个指标综合分析可以有助于减少鉴定误差。

表2 不同颜色草木樨种子各萌发指标间的相关性分析

2.5 不同颜色草木樨种子浸出液电导率分析

红色种子、绿色种子、黄色种子、混样电导率分别是(599.2±24.62)a(μS·cm-1·g-1)，(505.9±22.27)b、(229.5±15.24)c(μS·cm-1·g-1)、(509.5±42.03)b，可见黄色种子的浸出液电导率最低，且与其他3组种子差异显著，红色种子的电导率显著高于其他种子。绿色种子和混样种子的电导率差异不显著。

2.6 模糊隶属函数法对不同颜色草木樨种子活力的综合评价

采用模糊数学隶属函数法，对三种不同颜色草木樨种子和混样的各萌发指标进行了综合评价，计算隶属函数值(D值)，其D值越大，表明种子活力越高。由表3可以看出，4组草木樨种子活力大小为：黄色种子、红色种子、混样种子、绿色种子。

表3 不同颜色的草木樨种子各指标隶属函数值及综合评价

3 讨论和结论

种子活力是衡量种子质量高低的重要指标，活力高的种子出苗迅速，苗齐苗壮，是获得作物产量和品质的基础。不同收获时间的种子其成熟度不同，而种皮颜色随着种子成熟度的变化而出现差异。在本研究中，标准发芽试验、低温发芽试验和干旱发芽试验中，同一草木樨种批中的3种颜色种子和混样种子的萌发指标均存在显著性差异，即种子颜色与种子活力直接相关，这与其他作物种子的研究结果一致[14-15]。种子吸胀初期细胞膜重建和损伤修复的能力影响电解质和可溶性物质外渗的程度，因此通过测定种子浸泡液的电导率可以判断种子活力的大小。种子活力越高则外渗的程度越低，即电导率与种子活力呈负相关[16]。齐雪峰等研究发现深绿色的干豌豆种子的活力指数和TTC活力显著高于黑色种子，而电导率大小与之相反[12]。邹吉祥等研究发现浅黄色羊草种子种子活力越高，则种子浸泡液的电导率越小[17]。在本研究中，活力最高的黄色草木樨种子的电导率最低，与以上研究结果一致。

种子萌发时对温度和水分的变化比较敏感，选择在低温和干旱影响下仍具有较高活力的种子能降低种子的播种环境要求，减少播种成本，扩大可种植区域，这对绿肥种子具有重要的意义。研究表明低温和干旱会不同程度降低种子的活力[18-21]。华北地区早春气温较低且相对干旱，种植各种绿肥作物可以有效增加覆盖度，增强防风固沙效果。在本研究中，黄色草木樨种子在低温和干旱胁迫下，种子的萌发指标显著高于其它颜色种子。因此，在草木樨种子加工过程中，可以使用色选机进行种子分选，筛选出黄色种子，为低温和干旱条件下播种提供活力更高的种子。

由于草木樨花期长达50～60 d，收获时种子成熟度不一致，因此同一种批中包含了不同颜色的种子。高活力草木樨种子的最佳收获时间尚未见报道。在本研究中，不同颜色的草木樨种子活力存在显著差异，通过模糊隶属函数法综合评价种子活力，由大到小依次为：黄色种子，红色种子和绿色种子。根据本课题组的实践，在华北地区草木樨种子一般在7月下旬至8月中旬黄色种子的比例最大，应及时采收。研究结果为草木樨种子的适期收获和清选加工提供了理论参考。