GA3对不同磨光量甜菜种子萌发的影响

王仁汉,屈 旭,宋志美,刘少云,胡海洲,郑文哲

(1.青岛中烟种子有限责任公司,山东青岛 266100;2.内蒙古自治区农牧业科学院,呼和浩特 010031)

0 引言

甜菜是重要的食品工业原料,甜菜糖产量约占全球食糖总产量20%[1]。甜菜种子收获后的加工处理直接关系到出苗的均匀性[2],甜菜种子萌发受果皮控制,果皮既是种子的物理化学屏障,又是萌发抑制物质的储存库。CHIJIH等[3]研究发现甜菜种子的果皮中存在一些种子萌发抑制剂,并分离鉴定出了几种酚类化合物。如果在种子加工过程中不去除果皮中种子萌发抑制物质,会导致种子出芽时间长,发芽率降低。甜菜种子外表面有向外凸起的木质化花萼,为了达到甜菜种子丸粒化的粒径、均匀度等行业标准,需要磨光去除该部分花萼组织,去除果皮中发芽抑制物质,形成适合造粒的粒径和形状,这有利于种子突破种皮,提高种子发芽性能[4]。种子磨光后,GA3浸种可以清除果皮内剩余的发芽抑制剂,提高萌发质量[5-6]。曹璐瑶等[7]研究发现2 000 mg/L的GA3对君迁子和小果甜柿砧木种子的休眠解除及促进萌发具有显著的作用;杨铝等[8]研究外源GA3对川黄檗种子萌发率的影响,结果表明,外源GA3促进川黄檗种子的萌发和种子下胚轴的生长;胡国富等[9]研究结果表明,100 mg/L的GA3对山韭种子的萌发及生长均具有显著的促进作用。本文旨在研究磨光量、GA3浓度和浸种时间交互作用对甜菜种子萌发的影响,为深入研究甜菜种子活力提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

甜菜种子‘NT39106’,由内蒙古自治区农牧科学院特色作物研究所提供。

1.2 试验方法

本研究是在实验室条件下设计的三因素实验。第一个因素为磨光后4种粒径的甜菜种子,通过4、3、2 mm的筛子筛选,将其分为大(B)、中(M)、小(S),以未磨光的种子(A)作为对照;第二个因素是5个水平的GA3浓度(0、50、100、200、400 mg/L),浸种8 h(表1);第三个因素为GA3(100 mg/L)溶液中分别浸种0、8、16 h。

表1 GA3浓度和种子磨光对甜菜种子萌发影响的试验设计Table 1 Experimental design for the effect of GA3 concentration and seed polishing on the germination of sugar beet seeds

处理后的种子播种于甜菜种子发芽盒,每盒播种100粒,置于25 ℃恒温光照培养箱(光照12 h/黑暗12 h),3次重复。播种后每天统计发芽情况(以胚根伸出种皮0.2 mm作为发芽标准),利用SPSS对试验数据做显著性分析。

(3)和(4)式中Gt为对应的每天发芽种子数,Dt为发芽日数。

2 结果与分析

2.1 GA3浓度对不同磨光量甜菜种子萌发的影响

不同磨光量和GA3浸种交互作用表明(表2),A、S种子的发芽势和发芽率低于B、M种子,100 mg/L GA3处理的B、M种子的发芽势较其0 mg/L GA3处理分别提高6.59%、10.04%,发芽率分别提高6.19%、9.56%,差异显著(P＜0.05)。

表2 GA3浓度对不同磨光量甜菜种子萌发的影响Table 2 Effects of GA3 concentration on seed germination of sugar beet with different polishing

未磨光的A种子的萌发时间高于磨光后的其他粒径种子,磨光有助于加速种子萌发。较小粒径的S种子的平均发芽时间(MGT)高于B、M种子。不同GA3浓度引发,A种子随着浓度的增加,MGT缩短,GA3浓度为100 mg/L和200 mg/L时,B、M种子获得较低的MGT,S种子的MGT受GA3浓度影响并不明显。总的来说,100、200 mg/L GA3处理粒径较大的B、M种子,可以获得较低的MGT。

2.2 GA3浸种时间对不同磨光量甜菜种子发芽的影响

4种磨光量的甜菜种子,在GA3浓度为100 mg/L溶液中分别浸种0、8、16 h,种子发芽结果见表3。A种子,浸种16 h的发芽势、发芽率、发芽指数显著高于0 h(P＜0.05);B种子,浸种8 h的发芽势、发芽率、发芽指数分别比其0 h处理高10.48%、5.51%、88.12%,发芽率显著高于16 h处理(P＜0.05);M种子,不同浸种时间的发芽势、发芽率差异不显著,浸种8 h和16 h的发芽指数显著高于0 h(P＜0.05);S种子,浸种8 h的发芽势、发芽率、发芽指数分别为88.33%、91.00%、35.71,显著高于其他时间处理(P＜0.05)。不同浸种时间的A种子的MGT总体高于磨光后的B、M、S种子,浸种0 h的MGT高于8 h和16 h。

表3 GA3浸种时间对不同磨光量甜菜种子发芽的影响Table 3 Effect of GA3 soaking time on seeds germination of sugar beet under different polishing

2.3 GA3浓度与磨光量以及浸种时间之间的交互作用

GA3浓度和种子磨光量的双因素方差分析表明,它们的交互作用显著影响甜菜种子的发芽势、发芽率、发芽指数(P＜0.01),表明适宜的种子磨光量和GA3浓度处理可以促进甜菜种子萌发(表4)。

表4 磨光量与GA3浓度以及浸种时间之间的交互作用Table 4 Interaction between seed polishing and GA3 concentration and soaking times

浸种时间和种子磨光量的双因素方差分析表明,两者的交互作用显著影响甜菜种子的发芽势、发芽指数、发芽时间,表明适宜的种子磨光量下,合适的浸种时间可以显著提高甜菜种子的发芽势和发芽率(P＜0.01)。

3 讨论与结论

种子萌发是实现植物生长和发育的第一个关键步骤,是一个复杂的生理生化过程[10-11]。GA3是种子的生理活性物质之一,在打破种子休眠过程中起主导作用[12]。GA3作为一种植物生长调节剂,已广泛应用多种作物种子引发。胡选萍[13]研究表明,300 mg/L的赤霉素可以提高蓝莓种子活力,打破种子的休眠,促进了蓝莓种子萌发;王改净等[14]研究表明,GA3浸种浓度及浸种时间2个因素显著影响玉米种子的萌发;董燕婧等[15]研究发现经GA3处理的白头翁种子,种子发芽率、发芽指数显著提高。因此,GA3用于甜菜种子引发,可提高种子萌发质量。

本试验研究表明,在不同GA3浓度浸种的情况下,B、M种子的发芽势、发芽率和发芽指数,均高于A种子,因此,磨光可以提高甜菜种子的萌发性能;同时,B、M种子的各项发芽指标高于较小粒径S种子,这可能是由于较小粒径S种子胚胎发育不完全、生理不成熟所致。GA3浓度为100 mg/L,不同粒径甜菜种子浸种8 h,发芽势、发芽率、发芽指数高于其他2组浸种时间处理。相较于A种子,磨光处理的B、M种子的平均发芽时间较短,种子磨光可以加速种子萌发;GA3浓度100 mg/L时,处理8 h和16 h的B、M种子平均发芽时间更短。因此, 100 mg/L GA3浸种8 h,对较大粒径的B、M甜菜种子的萌发效果最好。