利用低温萌发试验评价不同颜色紫云英种子的活力

徐小萌，吕鹏辉，赵阳佳，张震东，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)

紫云英(AstragalussinicusL.)，又名红花草，为豆科黄芪属越冬草本植物，是中国重要的绿肥、牧草，嫩梢亦供蔬食。合理种植紫云英可以增强土壤肥力，提高粮食产量和促进作物品质提升[1]。大部分的牧草种子都很细小，贮藏营养物质也少，要保证萌发和幼根生长，种子质量尤为重要。种子成熟度是影响种子质量的重要因素，不同成熟度的种子往往种皮颜色存在差异。因此在种子采收时应注意种子外皮颜色，当大部分的荚果变成褐色时，证明种子已经成熟[2]。已有的研究报道种皮颜色与种子活力之间存在相关性，李贺勤等对种子大小和种皮颜色对甘蓝种子活力的影响进行了研究，结果表明甘蓝种子存在种皮颜色越深种子活力就越高的变化趋势[3]。齐雪峰等研究了乌拉尔甘草种子颜色对种子质量的影响，结果表明种子颜色越深，种子活力越低，绿色种子的活力显著高于黑色种子[4]。紫云英具有无限花序的生长特性，同一植株上种子成熟度差异很大，收获时同一种批中包括不同颜色的种子。目前还少见紫云英种子颜色与种子活力的关系研究。

种子活力作为种子质量评价的重要指标，测定方法众多。其中低温萌发试验是鉴定种子活力的一种有效方法，在多种植物种子的活力评价中广泛应用[5-6]。中国北方地区主要是温带大陆性气候和温带季风气候为主，有冬季寒冷干燥，夏季炎热湿润的特点。利用低温发芽试验来评价紫云英种子耐低温能力(种子活力)可为紫云英在北方地区的推广种植提供参考。因此，以同一种批中3种不同颜色紫云英种子以及原样种子为材料，进行标准发芽试验和低温发芽试验，测定4项发芽指标，并计算发芽势、发芽率、发芽指数、平均发芽时间以及发芽指标的相对值，对不同颜色紫云英种子的活力进行评价，为生产上紫云英种子的适期收获以及色选加工选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验材料由北京市农业技术推广站提供。由中国农业大学自主开发的种子色值分析软件中的RGB、LAB色值原理将试验用种进行分样，种子分为深绿色、黄绿色和红棕色。同原样种子共4种待用。原样及3种颜色种子的R、A值分别为：原样：R值50～119，A值2～12；深绿色：R值50～88，A值3～7；黄绿：R值81～119，A值2～7；红棕：R值58～84，A值7～12。

1.2 试验方法

标准发芽试验为净种子在25 ℃下萌发10 d，逐日统计发芽数。试验设3次重复，每个重复100粒种子。种子发芽的标准为胚根突破种皮2 mm。低温发芽试验设置萌发温度为4℃，其他同标准发芽率试验。种子消毒以发芽试验步骤见参考文献[7]。

1.3 测定项目

本试验测定了发芽势、发芽率、发芽指数和平均发芽天数，萌发指标以及相对值的计算方法见参考文献[7]。

1.4 耐低温能力综合评价方法

不同颜色紫云英种子萌发期耐低温能力的判定，采用模糊隶属函数，参照了孙景宽等[8]、穆怀彬等[9]、王谧等[10]的方法，其中，D值的大小代表种子的耐低温能力，D值越大，反映出种子的耐低温能力越强，反之越弱。

采用Microsoft Excel 2010软件整理数据，利用SPSS 23.0软件进行统计分析，多重比较采用LSD最小显著差异法。

2 结果与分析

2.1 不同颜色紫云英种子萌发指标分析

从标准发芽试验结果(表1)来看，深绿色种子发芽势最高，但是与黄绿色和原样种子差异不显著(P<0.05)；黄绿色种子发芽率最高，且与其他种子差异显著。红棕色种子的发芽势和发芽率均最低，分别为47%和79%，与其他几种颜色种子存在显著差异。深绿色种子发芽指数最高，为33.8，显著高于红棕色种子和原样种子，但是与黄绿色种子无显著差异。红棕色种子发芽指数最低，为23.7，且显著低于其他几种颜色种子。深绿色种子的平均发芽天数最低，为2.9 d，显著低于其他几种颜色种子。

低温发芽试验中，种子发芽势、发芽率、发芽指数均下降，平均发芽时间均增加，说明低温胁迫抑制了种子的萌发。其中，黄绿色种子的发芽势、发芽率和发芽指数均最高，显著高于其他几种颜色种子。红棕色种子的发芽率和发芽指数均最低且与其他颜色种子差异显著(P<0.05)。低温条件下，种子的萌发时间明显延长。黄绿色种子的平均发芽时间最短，为6.3 d，且与其他颜色种子差异显著(P<0.05)。

2.2 不同颜色紫云英种子萌发期耐低温能力分析

低温会降低种子的萌发能力，但是不同种子的耐低温能力存在差异。通过种子标准发芽和低温发芽试验中各萌发指标的相对值，可以反映出种子耐低温能力。发芽势、发芽率和发芽指数的相对值越高表示种子的耐低温能力越强，平均发芽时间与之相反。从表1可以看出，低温条件下，黄绿色种子的相对发芽势、相对发芽率和相对发芽指数均为最高，且显著高于其他几种颜色种子。红棕色种子的相对发芽率最低，为51%，显著低于其他几种颜色种子。深绿色种子相对平均发芽时间最长，为2.9 d，显著高于其他几种颜色种子。黄绿色种子相对平均发芽时间最短，为1.9 d，但是与红棕色种子无显著差异(P<0.05)。

表1 不同颜色紫云英种子在标准和低温发芽试验中的萌发指标值Tab.1 Germination index of different color of Chinese milk vetch seeds in standard and low temperature germination test

2.3 不同萌发指标的相关性分析

不同颜色紫云英种子萌发指标的相关性分析表明结果可见，相对发芽势与低温发芽势呈显著正相关，相关系数为0.974，与低温平均发芽时间呈显著负相关，相关系数为-0.982；相对发芽率与标准发芽率、低温发芽率呈极显著正相关，相关系数分别为0.998、0.999；相对发芽指数与低温发芽指数达到呈显著正相关水平，相关系数为0.968(表2)。

表2 不同颜色紫云英种子各萌发指标间相关性分析结果Tab.2 Correlation analysisof germination indicators of Chinese milk vetch with different colors

2.4 不同颜色紫云英种子低温萌发能力的综合评价

12个萌发指标进行模糊隶属函数分析结果(表3)，隶属函数值(D值)越大，表明其耐低温能力越强，结果表明不同颜色的紫云英种子耐低温能力从强到弱排序为：黄绿色种子、深绿色种子、原样种子、红棕色种子。

3 讨论和结论

关于作物种皮颜色和种子活力关系的研究已经有许多报道，王广印等[11]对蕹菜种子的研究结果表明种皮颜色对种子活力影响显著，刘忠松等[12]的研究表明油菜黄籽比黑籽更易萌发。这些研究都表明种皮颜色与种子的成熟度之间密切相关，因此，合理选择不同作物的收获时间至关重要。黄正国等[13]研究表明，紫云英花期较长，荚果成熟不一致。随着紫云英种子的成熟，种皮颜色由绿色向浅红色直至咖啡色变化，此时种子活力不断下降。本试验的结果表明，黄绿色种子活力显著高于深绿色以及红棕色种子。因此在收获时，应该尽量选择种皮颜色大多数为黄绿色时进行收获。在种子加工中，可以利用色选机筛选出高活力的黄绿色种子。

表3 不同颜色的紫云英种子各指标隶属函数值及综合评价Tab.3 Membership function values and comprehensive evaluation of germination indicators of Chinese milk vetch with different colors

种子萌发时对温度的变化较为敏感，低温胁迫会直接影响种子的发芽率。谢顺赞[14]等人的研究表明低温是限制茄子种子萌发的重要因素之一，低温胁迫下茄子种子的活力显著降低。同样有研究表明低温对甜瓜、番茄和玉米种子的萌发影响显著[15-17]，发芽率降低，幼苗生长缓慢。本试验的研究结果与之相符，低温显著降低了不同颜色紫云英种子活力，发芽势、发芽率、发芽指数、平均发芽时间都受到显著影响。北京地区早春气温较低，种植紫云英可以有效增加覆盖度，增强防风固沙效果，本试验结果表明黄绿色种子耐低温能力最强，同时种子活力也最高，因此可以在京郊早春低温时播种经过色选的紫云英种子，以此来缓解北京早春因土地裸露造成的扬沙问题。