厚皮甜瓜‘翠雪5号’种子破休眠方法研究

许昕阳，张跃建，沈 佳，寿伟松

（浙江省农业科学院蔬菜研究所，杭州 310021）

0 引言

种子休眠是指完整的、具有生活力的种子在适宜的环境条件下不能萌发的现象[1]。种子休眠是植物适应环境和延续生存的一种特性，是植物在长期进化过程中形成的自我保护机制。通常情况下，种子发芽率代表了种子的休眠程度[2]。瓜类是蔬菜作物中非常重要的一类，但许多瓜类种子存在休眠现象，例如黄瓜种子一般有2个月的休眠期[3]，西瓜种子有1个月的休眠期[4]，葫芦种子属于强休眠（休眠期较长），有6个月以上的休眠期[5]，严重影响了瓜类种子的繁育和推广。甜瓜是葫芦科植物，因丰富的营养和香甜的口感在经济类水果中广受赞誉，并在世界范围内广泛种植[6]。因强休眠的品种十分有限，所以甜瓜种子被普遍认为不存在休眠现象[7]。然而，崔继哲和陈柏杰[8]发现完熟或者近成熟的甜瓜种子不经储藏，其发芽率极低；而经过几个月的储藏，其发芽率和发芽势会显著提高。另外，Nerson[9]曾发现新收获的‘Noy Yizre'el’和‘Perlita’甜瓜种子极难发芽，但随着种子存储时间的延长，种子发芽率会显著提高。这都表明甜瓜种子确实有休眠现象。许多研究报道了打破瓜类蔬菜种子休眠的技术和方法[10]。但是，基于甜瓜种子鲜见休眠的现象，有关如何破除甜瓜种子休眠的研究还未见报道。‘翠雪5号’为浙江省农业科学院蔬菜研究所培育的光皮类型中晚熟厚皮甜瓜品种[11]，具备良好的抗高温特性，特别适宜越夏和秋季栽培[12]。但1年2代的田间农事安排使得春季种子生产十分紧张，新收获的‘翠雪5号’种子常处于休眠状态难以发芽，不利于当年越夏和秋季栽培。为破除‘翠雪5号’新收获种子的休眠状态，提高其发芽率，本研究对‘翠雪5号’新收获种子进行自动破休眠、高温、低温冷冻以及外源激素等处理，以期为破除厚皮类甜瓜种子的休眠提供方法参考和依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料‘翠雪5号’为浙江省农业科学院蔬菜研究所甜瓜育种与栽培研究室以自主选育的自交系‘145M’为母本和自交系‘86W’为父本，通过一代杂交育成的光皮型厚皮甜瓜。2020年春季收获‘翠雪5号’种子经自然晾干后，室温袋装保存。

1.2 试验方法

自动解除休眠试验为‘翠雪5号’新收获种子、放置1～3个月后的种子于室温条件下进行萌发试验，具体是将种子直接播撒在含有清水浸润的滤纸的培养皿中，并将培养皿放在30℃的恒温培养箱中培养。以种子露白为标准，在培养35、72、168 h时统计种子发芽情况。每个培养皿播30粒种子，每个处理播3个培养皿为3次重复（以下萌发试验同此），对照组为新收获种子。

高温处理试验为新收获以及室内存储不同时间（1～3个月）的种子先放置于55℃的烘箱中处理28 h，然后进行萌发试验，对照组为未进行高温处理的新收获以及室内存储不同时间（1～3个月）的种子。

低温冷冻处理试验是将新收获种子先放于-80℃冰箱中处理3天，然后直接浸种或者经过太阳下晾晒1 h后浸种进行萌发试验，对照组为采后马上处理的种子。

外源激素处理试验是采用浸种的方式将新收获种子放于不同的激素（6-BA、NAA和GA3）中进行萌发试验，对照组为清水处理的种子。因未有相关激素处理甜瓜种子提高其发芽率的研究，故本研究中的激素浓度配制参考文献[13-16]。

1.3 数据处理

利用SPSS Statistics 21软件对数据进行整理，利用t-test进行显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 自动破休眠对‘翠雪5号’甜瓜种子发芽率的影响

由表1可知，新采收的‘翠雪5号’种子在清水浸种的情况下基本不发芽，说明其具有较强的休眠性。而常温放置可以显著地提高种子的发芽率。种子常温放置3个月后，其发芽率在35 h时达到96.7%，在72 h时达到100%。表明随着放置时间的延长，‘翠雪5号’的休眠会逐渐解除，种子的发芽率逐渐提高。另外，发芽率也会随着发芽时间的延长而增加。

表1 ‘翠雪5号’种子自动破休眠情况统计%

2.2 自动破休眠加高温处理对‘翠雪5号’甜瓜种子发芽率的影响

由表2可知，55℃高温处理可以显著提高‘翠雪5号’种子的发芽率。但采种后马上高温处理，种子的发芽率仍然较低；常温放置1个月后的种子在55℃的高温处理后可以在浸种72 h后全部萌发；常温放置2个月的种子，在经过高温处理后，其发芽率可在浸种35 h时达到93%。

表2 自动破休眠加高温处理对‘翠雪5号’种子发芽率的影响%

2.3 低温冷冻处理对‘翠雪5号’甜瓜种子发芽率的影响

由表3可知，采收后的种子经过低温冷冻处理发芽率会适量提高，但增加并不显著。另外低温冷冻加上晾晒处理，并不会进一步提高种子的发芽率。

表3 低温处理对‘翠雪5号’种子发芽率的影响%

2.4 激素处理对‘翠雪5号’甜瓜种子发芽率的影响

由表4可知，不管低浓度还是高浓度的细胞分裂素(6-BA)在短时间内(35 h)都不能显著增加‘翠雪5号’种子的发芽率，但延长发芽时间（72 h或者168 h）可以显著地促进种子破休眠、提升发芽率，且高浓度细胞分裂素(6-BA)的促进效果更好。另外，任何浓度的萘乙酸(NAA)和赤霉素(GA3)基本上都不能提高种子的发芽率。

表4 不同激素处理对‘翠雪5号’种子发芽率的影响

3 结论

‘翠雪5号’种子的休眠解除主要依赖于自动破休眠过程。在自动破休眠的基础上增加进行高温处理是一种有效地打破‘翠雪5号’甜瓜种子休眠的方法。低温冷冻对破除‘翠雪5号’的种子休眠基本没有效果。外源激素6-BA、NAA和GA3处理并不能显著打破‘翠雪5号’种子的休眠，使种子萌发率达到生产用种的国家标准，因此生产上不建议使用以上激素来提高甜瓜种子发芽率。

4 讨论

种子休眠是物种在系统发育过程中形成的一种适应性特性，其对物种的生存和繁殖具有重要意义。对许多瓜类蔬菜来说，新收获种子常出现发芽困难、发芽不整齐以及发芽率低等情况，而这种休眠情况经过一段时间的储藏会有所减弱，暗示种子休眠会有一个自动解除的过程。不同的植物具有不同时间的休眠期，如云南黑籽南瓜的休眠期有6个月[17]，瓠瓜种子采后50天其休眠现象才可以解除[18]，冬瓜种子休眠时间约为80天[19]，有些新收获的黄瓜品种需要经过5～6个月的存储种子的休眠才能完全破除[20]。目前鲜有甜瓜种子存在休眠的报道，因此甜瓜种子常被认为不存在休眠现象。然而，本研究发现新采收的厚皮甜瓜‘翠雪5号’种子基本不发芽，而存储3个月后种子的发芽率可达到96%，暗示‘翠雪5号’的休眠期约为3个月。该发现打破了甜瓜种子不存在休眠的传统认知，为后续进行甜瓜种子休眠研究提供了材料。

温度是影响种子休眠的主要因素之一。种子在成熟期间的温度直接影响种子的休眠强度，而收获时的温度则影响种子休眠的维持。利用温度处理打破种子休眠的方法在许多作物中有效。如野生西瓜种子经过干热处理，其发芽势和发芽率都有显著提高[21]；33～38℃的高温催芽处理可解除南瓜70%的休眠[17]；4℃低温处理青菜种子7天以上可有效打破种子休眠，提高种子发芽率到90%以上[22]。4～35℃的变温处理可打破播娘蒿种子的休眠[23]。本研究利用高温和低温处理‘翠雪5号’种子，发现低温冷冻基本不能破除‘翠雪5号’种子的休眠，55℃高温可明显促进种子萌发，但对新采收的种子的促进效果有限。因不同的作物种子对温度有不同的敏感性，本研究利用55℃高温和低温冷冻不能代表其他温度对‘翠雪5号’种子破休眠的作用，因此，本研究后续将进行不同温度下的甜瓜种子破休眠实验，以期得到更加精确的结论。

植物激素是调控种子休眠过程中最重要的内在因素[24]。许多植物激素参与种子休眠与萌发过程的调控，如乙烯、油菜素内酯、茉莉酸、水杨酸、细胞分裂素和独脚金内酯[25]。大量的文献表明ABA和GA通过拮抗作用调节种子的休眠过程，其中ABA促进休眠，抑制种子萌发；GA抑制休眠，促进种子萌发。研究发现不同浓度的赤霉素处理可以提高西瓜[13]、节瓜[26]、瓠瓜[27]、冬瓜[14]和南瓜[15]等种子的发芽率。另外，IAA可以推迟种子萌发，并抑制穗发芽产生[28]。刘独臣等[29]发现，6-BA处理可以使新鲜无棱冬瓜种子的发芽率提高41%。本研究发现NAA和GA3处理都不能提高新收获甜瓜种子的发芽率。而6-BA处理虽然可以显著提升发芽率，但种子萌发率仍然不能达到生产用种的国家标准。另外激素处理后的甜瓜种子还会出现芽变和畸形。因此，生产上不建议用以上激素来提高‘翠雪5号’种子的发芽率。综上，在生产上适当地安排春季播种时间，及早采收成熟种子，并采用高温处理，可一定程度地打破‘翠雪5号’甜瓜种子休眠特性，加快品种的推广应用。另外，也有许多研究利用药剂如H2O2、KNO3、乙烯利、油菜素内脂(BR)等植物生长调节剂来打破种子休眠[15,29]，这也为进一步开展打破‘翠雪5号’种子休眠提供了思路和方向。