硼酸和硝酸钾引发甜菜种子的研究

刘 镎, 王荣华，王维成，刘晓晗，刘朝阳，刘小越，刘大丽，王茂芊

(1.黑龙江大学 现代农业与生态环境学院， 哈尔滨 150080； 2.新疆石河子农业科学研究院 甜菜研究所， 石河子 832000)

0 引 言

种子的萌发是一个复杂的、由三个阶段所组成的过程，为随后的幼苗生长做好准备。种子引发能使种子缩短萌发时间，提高萌发整齐度，增强抗逆性以至于增产，是一项广泛使用的、用于提高种子活力的处理技术[1-3]。盐溶液作为引发剂很常用，它通过改变溶液水势来控制细胞的吸水量和吸水速度，同时进入细胞的盐分子促进细胞的代谢活动[4-6]。

目前，使用较多的种子引发剂是无机盐溶液，刘宏久等使用不同浓度的单盐以及复合盐引发剂对茄子种子进行引发处理，发现与对照组相比，处理过的种子发芽特性增强[7]。邢燕等使用不同浓度的水杨酸和硝酸钙等无机盐溶液预浸泡处理西瓜种子，结果发现使用10 mmol·L-1的硝酸钙显著提高了西瓜种子的活力[8]。牛宁宁采用了流化床包膜技术控释氯化钾，对小麦等多种作物处理，与普通氯化钾、硫酸钾、硝酸钾肥料处理作物相比，作物干重和叶绿素含量等均显著提升[9]。张磊等使用三种不同浓度的氯化钙、氯化钠和硫酸镁盐溶液对杂交酸模种子引发处理，结果表明同一种子对不同引发剂的适应性有所不同，且同一引发剂浓度升高对种子萌发率有抑制作用[10]。但也有例外，杨于军使用不同浓度的氯化钠、硫酸钠、氯化镁单盐溶液和复合盐溶液引发处理黑种草种子，发现盐溶液处理显著抑制黑种草种子的萌发[11]。梁帅克等使用硝酸钾、氯化钙和磷酸氢钾三种无机溶剂处理紫花苜蓿种子，发现适宜的浓度与处理时间对种子活力以及抗逆性有显著提升[12]。

目前，对种子的引发采用更多的是单盐溶液，且在甜菜的引发上应用极少，而使用组合的无机盐溶液对甜菜种子进行引发更是鲜有报道。因此，本文利用不同浓度的硼酸和硝酸钾引发剂组合处理甜菜种子，研究不同引发剂组合对甜菜种子萌发的影响，为甜菜种子复合引发剂的筛选提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

试验于2019年5～7月在黑龙江大学农作物研究院甜菜遗传育种重点实验室进行。

1.2 试验材料

选用甜菜单粒种TD802为供试材料，由黑龙江大学农作物研究院甜菜优良品种选育团队提供。

1.3 试验方法

引发剂组合为不同浓度的硼酸和硝酸钾，如表1所示。共9个处理，在20 ℃下处理时间均为6 h，3个组合试验的对照组为干甜菜种子TD802。

在黑龙江大学农作物研究院甜菜品质监督检验测试中心进行发芽率鉴定试验。将发芽盒使用0.1%的次氯酸钠和蒸馏水的混合液进行清洗、消毒，晾干。将发芽纸在121 ℃高温灭菌箱内消毒20 min，然后折成50格均匀平铺在干燥的发芽盒内，每格均匀放置2粒种子。对放置完种子的发芽纸均匀喷洒33 mL蒸馏水。每个处理均重复3次，再放入温度为23 ℃、湿度为75%的人工气候箱内进行培养，每日光照12 h。每日调查发芽种子数，第5天调查发芽势，第10天计算发芽率，并测量胚根及肧轴的总长度。

表1 三种引发剂组合的不同处理

续表

1.4 测定指标

测定不同处理的甜菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数，分别按式(1)～式(4)进行计算，利用Excel软件分析数据和作图。

(1)

(2)

(3)

活力指数=胚根及胚轴总长度×发芽指数

(4)

2 结果与分析

2.1 不同浓度硼酸与不同浓度硝酸钾组合对甜菜种子发芽势的影响

利用不同浓度的硼酸与硝酸钾组合引发甜菜种子，研究其对甜菜种子发芽势的影响，结果如图1和表2所示。除了硼酸浓度为0.20 g·L-1的处理组合外，其他不同引发组合处理的甜菜种子的发芽势均不同程度地高于对照处理，具有显著影响。当硼酸浓度为0.10 g·L-1时，随着硝酸钾浓度的升高，甜菜种子发芽势呈现出先下降再升高的趋势，但都显著高于对照处理。当硼酸浓度为0.15 g·L-1时，随着硝酸钾浓度的升高，甜菜种子发芽势无显著变化。当硝酸钾浓度为1.00 g·L-1时，甜菜种子的发芽势有显著提高。当硼酸浓度为0.20 g·L-1时，随着硝酸钾浓度的提高，甜菜种子的发芽势显著下降，且均低于对照处理。试验结果显示，不同浓度硼酸与不同浓度硝酸钾引发组合处理甜菜种子，其发芽势明显高于对照处理。其中0.10 g·L-1硼酸与0.50 g·L-1硝酸钾组合引发效果显著，发芽势高于其他组合处理和对照处理。

图1 不同引发组合条件下甜菜种子的发芽势比对

2.2 不同浓度硼酸与不同浓度硝酸钾组合对甜菜种子发芽率的影响

利用不同浓度的硼酸与硝酸钾组合引发甜菜种子，研究其对甜菜种子发芽率的影响，结果如图2和表2所示。当硼酸浓度为0.10 g·L-1时，随着硝酸钾浓度的提高，甜菜种子的发芽率显著提高，均高于对照处理；当硼酸浓度为0.15 g·L-1、硝酸钾浓度为0.50 g·L-1时，发芽率低于对照处理，但效果不显著。随着硝酸钾浓度的提高，甜菜种子的发芽率有显著提升；当硼酸浓度为0.20 g·L-1，甜菜种子的发芽率随着硝酸钾浓度的提高有显著提高，但低于对照处理。试验结果显示，不同浓度硼酸与不同浓度硝酸钾组合处理甜菜种子，其发芽率相对于对照处理有显著提高，但处理组4、7、8和9的发芽率相对于对照处理略低。结果表明，0.10 g·L-1硼酸与0.50 g·L-1硝酸钾引发组合对甜菜种子发芽率的促进作用极显著，高于其他浓度。

2.3 不同浓度硼酸与不同浓度硝酸钾组合对甜菜种子发芽指数的影响

利用不同浓度的硼酸与硝酸钾组合引发甜菜种子，研究了其对甜菜种子发芽指数的影响，结果如图3和表2所示。当硼酸浓度为0.10 g·L-1时，引发处理对甜菜种子的发芽指数有显著影响，发芽指数随着硝酸钾浓度的提高有所下降，但均高于对照处理；当硼酸浓度为0.15 g·L-1时，甜菜种子的发芽指数随硝酸钾浓度的提高呈下降趋势，但均高于对照处理；当硼酸浓度为0.20 g·L-1时，硝酸钾浓度的提高对甜菜种子发芽指数无显著影响，此时甜菜种子的发芽指数均低于对照处理。试验结果显示，除0.20 g·L-1的硼酸和硝酸钾组合使甜菜种子的发芽指数下降(均低于对照处理)，其他不同浓度硼酸与不同浓度硝酸钾组合的复合引发剂处理甜菜种子，其发芽指数相对于对照处理均有显著提升。结果表明，0.10 g·L-1硼酸与0.50 g·L-1硝酸钾引发组合对甜菜种子发芽指数的促进作用极显著，高于其他引发组合。

2.4 不同浓度硼酸与不同浓度硝酸钾组合对甜菜种子活力指数的影响

通过不同浓度的硼酸和硝酸钾组合处理甜菜种子，研究其对甜菜种子活力指数的影响，结果如图4和表2所示。当硼酸浓度为0.10 g·L-1时，其与不同浓度的硝酸钾组合能够显著提高甜菜种子的活力指数，活力指数均高于对照处理。当硼酸浓度为0.15 g·L-1时，其与不同浓度硝酸钾组合能够提高甜菜种子的活力指数，活力指数均高于对照处理，但随硝酸钾浓度的升高呈下降趋势；当硼酸浓度为0.20 g·L-1时，其与不同浓度硝酸钾组合，降低了甜菜种子的活力指数，活力指数均低于对照处理。试验结果显示，随着硼酸浓度的升高，甜菜种子的活力指数呈下降趋势，0.10 g·L-1硼酸与0.50 g·L-1硝酸钾引发组合对甜菜种子活力指数的促进作用最好，好于其他浓度的组合。

图3 不同引发组合条件下甜菜种子的发芽指数比对

2.5 硼酸与硝酸钾的不同引发组合处理效果比对

利用不同浓度的硼酸与硝酸钾组合引发甜菜种子，由处理后的发芽势对比结果(图1)可见，处理1～6均高于对照处理，其中发芽势最高的是处理1，而发芽势最低的是处理7。由处理后的发芽率对比结果可见(图2)，处理1、处理2、处理4～6均高于对照处理，其中处理1的发芽率最高，而处理7的发芽率最低。由发芽指数比对结果可见(图3)，处理1～6均高于对照处理，其中处理1的发芽指数最高，而处理9的发芽指数最低。由活力指数比对结果可见(图4)，处理1～6均高于对照处理，其中处理1的活力指数最高，而处理8的活力指数最低。结果表明，处理1～6均对甜菜种子萌发有促进作用，其中引发组合0.10 g·L-1硼酸与0.50 g·L-1硝酸钾效果最好，可有效提高甜菜种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数。

表2 不同浓度硼酸与不同浓度硝酸钾组合处理甜菜种子的萌发结果

3 讨 论

甜菜是我国重要的糖料作物，是仅次于甘蔗的制糖原料，种植甜菜和建成甜菜生产线是国民经济建设的需要[13-15]。随着甜菜产业的崛起，在甜菜引发剂方面的研究也愈来愈全面。张泽旭等使用不同浓度的聚乙二醇对甜菜种子做引发实验，结果表明，用适宜浓度的聚乙二醇引发处理甜菜种子，促进效果显著，为筛选甜菜种子引发剂的研究提供了参考[16]。马悦等使用过氧化氢、硼酸、PEG来组合处理甜菜种子，为甜菜种子的引发提供合适的引发剂组合，结果表明，8%的过氧化氢和0.01%的硼酸组合用来引发甜菜种子，种子活力指数最高，种子经过5%的过氧化氢处理后有最高的发芽率[17]。鲁兆新等在微量元素、维生素、盐类和生长调节剂等多种药品中进行选择，旨在筛选提高低活力种子低发芽率的活化剂配方，试验结果表明，使用筛选出的适宜的种子活化剂对种子进行处理，种子的发芽率和发芽势等指标均有显著提高[18]。刘军用四种微量元素以及生长调节剂浸种引发甜菜种子，结果表明，锌、硼和锰等微量元素对甜菜种子的发芽势和发芽率等指标均有显著的促进效果，且对幼苗前期的生长促进作用显著[19]。本文利用不同浓度的硼酸与硝酸钾的复合引发剂对甜菜种子进行处理，筛选出了对甜菜种子萌发有促进效果的无机盐引发剂组合，发现处理1～6均对甜菜种子的萌发有促进作用，为甜菜种子引发剂的筛选提供了重要的依据。

目前，种子引发多为液体引发，因为无机盐成本低，引发效果显著，所以是常用的液体引发剂[20-21]，已在多种作物中应用。杨小环等利用多个浓度的氯化钠溶液对多种杂交的高粱种子进行盐胁迫，结果表明，盐胁迫强度的升高会使高粱种子的出苗率和成苗率下降，从而选出耐盐的作物品种[22]。吴凌云等在不同温度下使用蛭石引发和硝酸钾渗透对辣椒和茄子种子进行引发实验，结果表明，种子引发能够提高辣椒和茄子种子在不同温度下的萌发和出苗特性[23]。王鹏等在盐胁迫下探索桔梗种子的萌发和幼苗的生理效应，结果表明，桔梗种子能耐25 mmol·L-1氯化钠胁迫，且引发剂1%氯化钙、1%氯化钠和750 mg·L-1赤霉素对种子耐盐性有显著的提升[24]。王瑞聪等用不同剂量的三氮化钠对马齿苋种子进行引发处理，结果表明，适宜的处理时间和剂量能显著提高马齿苋种子的萌发质量，但是当三氮化钠的浓度过高时，又会使其萌发率下降[25]。关于无机盐引发甜菜种子的研究还有很多不足，如程大友等使用氯化钠盐溶液引发处理甜菜种子，结果表明低浓度的氯化钠溶液对萌发甜菜种子有促进作用，但超过一定浓度就会产生负面效果[26]。张泽旭等基于磷酸二氢钾和不同浓度的硼酸形成不同引发组合，探索出了适合甜菜种子引发的浓度组合[27]。相比于前者，本文实验设置了更精准的浓度梯度，并且探索了不同的试剂组合，得出了引发效果更好的引发剂组合。实验中使用的硼酸与硝酸钾组合对甜菜种子引发的发芽率、 发芽势、发芽指数和活力指数均有提高，均高于对照组，但当二者浓度太高时，也会抑制甜菜种子的萌发。本研究不足之处在于无机盐组合的种类较少以及浓度梯度设置较少，后续研究可以探索硼酸和硝酸钾更适宜的浓度和更多不同无机盐的引发剂组合来提高甜菜种子活力，为引发甜菜种子提供更多的参考。

4 结 论

采用0.10、0.15和0.20 g·L-1的硼酸分别与0.50、0.75和1.00 g·L-1的硝酸钾组合，对甜菜种子进行引发，不同的复合引发剂由于浓度不同，对甜菜种子的引发效果有差异。其中引发组合0.10 g·L-1硼酸与0.50 g·L-1硝酸钾、0.10 g·L-1硼酸与0.75 g·L-1硝酸钾、0.10 g·L-1硼酸与1.00 g·L-1硝酸钾对种子萌发有较好的促进效果。0.10 g·L-1硼酸和0.50 g·L-1硝酸钾组合处理的发芽势、发芽指数和活力指数最高，0.10 g·L-1硼酸和0.75 g·L-1硝酸钾组合处理的发芽率最高。本研究结果表明，除0.20 g·L-1的硼酸组合的硝酸钾是抑制效果，其他6个组合都对甜菜种子的萌发有促进效果，有利于甜菜种子的萌发。关于硼酸和硝酸钾引发组合对其他甜菜品种是否有同样明显的促进效果，以及实验处理对后期幼苗生长、产质量等指标的影响还有待验证。