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不同酸处理对苦荞种子萌发和幼苗生长的影响



全 文 :收稿日期:2015-02-10
基金项目:国家现代农业产业技术体系建设专项资金资助(编号:
CARS-08-03B)。
作者简介:宋 超(1991—),男,四川人;在读硕士研究生,主要从事药
用植物育种研究。
通讯作者:王跃华(1963—),女,四川人;教授,硕士生导师,主要从事药
用植物栽培与生药学研究;E-mail:1961689636@qq.com。
不同酸处理对苦荞种子萌发和幼苗生长的影响
宋 超1,2, 王跃华2, 赵 钢2, 王亚男1, 龚 婷2, 董苾荷2, 王 鑫2
(1.四川师范大学生命科学学院, 成都610101; 2.成都大学生物产业学院, 四川 成都610106)
Effect of Soaking with Different Acid on Seed Germination and
Seedling Growth of Tartary Buckwheat
SONG Chao1,2,WANG Yuehua2,ZHAO Gang2,WANG Yanan1,
GONG Ting2,DONG Bihe2,WANG Xin2
摘 要:为探究酸浸种对苦荞种子萌发和幼苗生长的影响,采
用不同浓度的盐酸、硫酸和磷酸二氢钾以及柠檬酸对苦荞进行
浸种萌发。结果表明,盐酸和柠檬酸对苦荞种子的发芽率影响
较小,但提高了发芽指数,当用5%的盐酸和柠檬酸处理时,与
空白对照相比,发芽指数分别提高了7.29和8.08;而硫酸和磷
酸二氢钾能明显降低发芽率和发芽指数,20%硫酸和15%磷酸
二氢钾处理使发芽率分别降低了32.5%和21.25%,20%硫酸
和5%磷酸二氢钾处理使发芽指数分别降低了11.89和11.32。
酸浸种对幼苗生长影响大小依次为硫酸>磷酸二氢钾>盐酸
>柠檬酸,柠檬酸处理后的侧根较多,根较长,在15%柠檬酸处
理的时,发芽率、发芽指数、胚轴长、根长、胚轴鲜重和根鲜重与
对照相比分别提高了2.50%、5.70、2.17mm、9.76mm、0.032
5g和0.014 9g。综合可知,15%柠檬酸浸种能够很好地提高
种子的萌发和促进幼苗的生长。
关键词: 苦荞;酸处理;萌发率
DOI编码: 10.16590/j.cnki.1001—4705.2015.08.079
中图分类号: S 517   文献标志码: A
文章编号: 1001—4705(2015)08-0079-04
荞麦(FagopyrumMil.)是蓼科荞麦属的双子叶
植物,含有大量的芦丁和丰富的黄酮、硒及胱氨酸和半
胱氨酸等,具有独特的营养和药用价值[1-4]。随着社会
的发展以及人民对健康饮食重视程度的不断加深,荞
麦的营养价值正不断引起人们的关注和重视,以荞麦
为原料衍生出的产品也迅速占领市场。
  在荞麦种植过程中,种子萌发具有关键性的作用,
是影响成苗和产量的重要因素。种子萌发首先要突破
果皮的机械抑制,然后再随着生长顶土出苗。然而,刚
萌发的胚根十分幼嫩,果皮的机械限制会抑制胚根的
生长,造成萌发率下降,出苗不齐,严重影响了幼苗的
生长,造成最终产量的下降。
  研究表明,酸处理可以腐蚀种皮的结构[5-7]和减小
其厚度,使种皮变薄,从而减小种皮的机械限制,提高
发芽率[8]。而在荞麦研究中,有关酸处理对荞麦种子
萌发和幼苗生长的研究甚少,并且,酸处理对荞麦种子
萌发和幼苗生长的作用方式和影响大小不清楚。因
此,本试验采用不同酸浸泡处理的方式研究酸处理对
苦荞种子萌发和幼苗生长的影响,为酸浸种在荞麦的
生产和研究中提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
  试验种子来自于成都大学国家杂粮加工技术研发
中心种子储藏室,选取籽粒饱满的苦荞品种川荞1号
种子作为供试种子。
  供试试剂:盐酸、硫酸、磷酸二氢钾、柠檬酸,均为
分析纯。
1.2 试验设计
利用水选法选择饱满的种子作为供试种子,用清
水洗净,晾干,用不同浓度盐酸、柠檬酸、硫酸、磷酸二
氢钾浸泡种子,浓度设置分别为5%(v/v)、10%(v/
v)、15%(g/mL)、20%(g/mL),浸种1h后,分别将种
子置于有纱布封口的烧杯中在流水中震荡冲洗30
min,再用蒸馏水冲洗1min至浸泡种子的蒸馏水pH
值为6~7时,将种子转移至垫有润湿滤纸的带盖培养
皿中萌发,每天添加适量蒸馏水保持种子湿润,对照采
用蒸馏水处理。培养温度25℃、湿度75%,每皿40
粒,重复2次。
1.3 测定方法
将种子置于培养皿后,以胚根突破种皮1mm为
发芽标准,每隔24h统计1次种子的发芽数,连续2d
发芽种子数无增长视为发芽完全,发芽结束后计算发
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问题探讨  宋 超 等:不同酸处理对苦荞种子萌发和幼苗生长的影响
图1 不同浓度酸处理对荞麦种子发芽率和发芽指数的影响
图2 不同酸处理对荞麦胚轴和根长度的影响
芽率和发芽指数,第6天时,取10株
测定幼苗胚轴和根的鲜重及单株胚
轴、根长。
  运用Excel对数据进行处理,用
SPSS 17.0统计软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同酸处理对苦荞种子发芽率
和发芽指数的影响
  由图1可以看出,不同种类的酸
处理对荞麦种子发芽率的影响有着明
显差异。在经过不同浓度的硫酸浸泡
处理后,随着浸泡浓度的升高,发芽率
逐渐下降。当种子经过10%硫酸处
理后,发芽率从5%硫酸处理时的
90.00%下降到了67.50%,20%硫酸
处理时的发芽率仅为58.75%,明显
低于对照组91.25%的发芽率。磷酸
二氢钾浸种对种子发芽率的影响从低
浓度处理就表现出明显的抑制作用,
发芽率在70.00%~81.25%之间。
不同浓度的盐酸和柠檬酸处理,对种
子发芽率影响较小,5% 的盐酸和
15%的柠檬酸处理的萌发率分别为
97.5%和93.75%。
对发芽指数而言,不同浓度的硫酸处理表现出了
不同的作用效果,低浓度(5%)硫酸处理对发芽指数有
一定的促进作用,较对照高1.48,而较高浓度(10%~
20%)处理时的发芽指数则为18.65、18.41、16.58,明
显小于对照的发芽指数。磷酸二氢钾处理后对种子发
芽指数的影响与发芽率较为一致,发芽指数处于17.
15~19.50之间,在各浓度时均表现出明显的抑制作
用。而盐酸和柠檬酸浸种处理对发芽指数均具有促进
作用,同时随着浓度升高,促进作用减小,5%的盐酸和
柠檬酸处理后的发芽指数分别达到了35.76和36.
55,而20%的盐酸和柠檬酸处理后的发芽指数则下降
到了31.19和32.81。
2.2 不同酸处理对幼苗生长的影响
2.2.1 不同酸处理对幼苗胚轴和根长度的影响
经过不同酸处理后,荞麦幼苗胚轴和根的长度变
化如图2。未经处理的种子萌发的幼苗在第6天后胚
轴长达到24.36mm,根长为41.02mm。从总体可以
看出,不同酸处理对幼苗胚轴的生长产生了不同的影
响。硫酸处理表现出了抑制胚轴生长的作用,处理后
的胚轴长介于12.05~20.44mm之间,与对照相比,
均表现出了显著的差异性(p<0.05)。磷酸二氢钾处
理后表现为随处理浓度的升高抑制作用逐渐减弱,但
整体仍表现为抑制作用。盐酸处理和柠檬酸处理均表
现出抑制作用先减弱后加强的趋势,盐酸各浓度处理
均为抑制作用,而柠檬酸在15%的处理浓度时,胚轴
长度为26.53mm,高于对照组。
由图2可以看出,不同的酸处理对根产生了较大的
影响。硫酸的不同浓度处理对胚根的生长产生了极显
著的抑制作用(p<0.01),根长度仅处于3.68~6.69
mm之间。盐酸在低浓度(5%)处理时表现出了促进根
生长的作用,长度达到了46.73mm,而较高的处理浓度
(10%~20%)对根生长产生了极显著的抑制作用(p<
0.01),在20%盐酸处理下,根长度仅为6.96mm。磷酸
二氢钾处理对根的生长产生了抑制作用,但较低浓度
(5%~15%)的抑制作用大于高浓度(20%)处理。与前
3种酸相比,柠檬酸处理对根的影响主要表现为促进作
用,在10%柠檬酸处理时,根长达到了55.80mm,对根
产生显著的促进作用(p<0.05),处理浓度为15%时根
长也达到了50.78mm,但20%的处理使根的长度减小
到了23.74mm,产生了极显著抑制作用(p<0.01)。
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第34卷 第8期 2015年8月              种 子 (Seed)            Vol.34 No.8 Aug. 2015
图3 不同酸处理对幼苗胚轴和根鲜重的影响
图4 不同酸处理对荞麦幼苗胚轴与根长度、鲜重之比的影响
2.2.2 不同酸处理对幼苗胚轴和胚
根生长的影响
  图3反映了不同酸浸种后幼苗胚
轴和根鲜重的变化规律。从图3可以
看出,不同的酸浸种处理后对幼苗胚
轴和根系鲜重表现出不同的作用。对
于胚轴,盐酸表现出低抑高促的作用,
在浓度为 15% 时,胚轴鲜重达到
0.527 7g。硫酸处理则表现出了相反
的作用,为低促高抑,胚轴鲜重从
0.488 6g下降到了0.392 5g。磷酸
二氢钾在5%和10%处理浓度时,表
现为较强的抑制作用,胚轴鲜重下降
了0.01g左右,其他处理浓度时的抑
制能力相对较弱。柠檬酸浸种虽然也
主要表现出抑制作用,但是其整体抑
制作用相对较低,而且在15%时,胚
轴鲜重还高于对照组,为0.469 6g。
根对环境的变化比胚轴更加敏
感,也更能反映出环境的变化。当种
子经过盐酸处理后,仅在最高的浓度
产生了较强的抑制作用,鲜重减少了
0.130g。硫酸浸种处理比盐酸浸种
产生了更强的抑制作用,当经过较高
浓度(15%,20%)处理后,胚轴的鲜重减少了近75%。
磷酸二氢钾对根的影响与胚轴较为一致,随浓度升高,
抑制作用逐渐降低,根鲜重从0.019 9g增加到了
0.036 3g,但仍低于对照组。而柠檬酸处理对根的生
长主要为促进作用,在5%、10%和15%处理浓度时,
根鲜重分别增加了0.001 3g、0.001 5g和0.014 9g,
但在20%的处理浓度时根鲜重与对照相比下降了
0.014 6g。
3 讨 论
3.1 不同酸浸种对苦荞种子发芽率和发芽指数的影响
种子萌发过程受到众多因素的影响,如温度、湿度
等[9],而对于种子自身来说,种皮的结构、成分[10-12]和
种皮内含物[13-14]等也是直接影响种子萌发的因素。具
有强腐蚀性的酸可以直接破坏种皮的结构,从而解除
种皮机械限制对种子萌发的影响,而其他的强酸和弱
酸等所表现出的能力不如具有腐蚀性的酸效果明显。
强酸虽然对种皮有一定的破坏作用,但处理浓度和时
间以及目标种子类型需要根据实际情况来决定,并且
表现出的作用能力越强,伴随对胚的伤害也会随之加
强,从而影响种子的萌发(图1,H2SO4)。种皮在种子
最初的萌发阶段具有蓄水池的作用[15-16],而利用酸浸
种时,就成了蓄酸池,从而使处理液没有完全被清洗
掉,并且在种子萌动的时候持续的电离出 H+,使胚始
终处于不利于萌发的环境中,因此磷酸二氢钾处理表
现出了对胚的毒害作用。研究表明,高pH 能抑制种
子的萌发,原因可能是与高pH 能够直接破坏胚细胞
的结构有关[17],而低pH也可能会同样对胚细胞的结
构造成破坏。盐酸处理在发芽指数上表现出了很好的
促进作用,但对发芽率的作用表现不佳(图1,HCl),说
明盐酸依旧不利于种子的萌发,而种子中残存的极少
量的处理液可能起到了耐酸性的筛选作用,从而提高
了种子的发芽指数。柠檬酸是植物中本身存在的较强
的有机酸,对植物本身的毒害作用远小于无机酸,具有
在残存极少量的处理液下起到耐酸性筛选的作用。
3.2 不同酸浸种对苦荞幼苗生长的影响
本试验中,不同酸浸种处理对苦荞种子的萌发、幼
苗生长和鲜重主要表现为抑制作用,不同的酸抑制作
用不同,抑制的方式也不相同。由图4可看出,幼苗胚
轴与根的长度与鲜重之比。苦荞种子经过不同浓度盐
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问题探讨  宋 超 等:不同酸处理对苦荞种子萌发和幼苗生长的影响
酸处理后,长度之比以较高的斜率上升,而相比之下,
鲜重之比的增长却很缓慢,结合图2和图3可以发现,
盐酸处理对幼苗的影响主要是对即将发育成主根的胚
根产生影响,影响细胞的伸长,而出现较多的侧根,从
而减弱了对胚轴生长的影响,并且在一定程度上对鲜
重增加有了促进作用,即胚轴更加粗壮。经过硫酸处
理后的种子萌发出的幼苗表现与盐酸处理相反,可以
推断,硫酸不仅影响根长度的增加,同时也使得侧根的
数量减少,根长度受到抑制,开始“横向”发展,即根相
对更加粗壮,根的短粗也对胚轴的生长造成了影响,从
而表明,硫酸浸泡后对幼苗生长的影响大于盐酸浸种
对幼苗生长的影响。前人研究发现,通过浓硫酸处理
种子,能够提高发芽率、发芽指数和活力指数[18],明显
刺激根系的生长[19],与本试验结果相反,可能是由于
目标种子特性不同以及硫酸浓度不同所致。苦荞种子
经过磷酸二氢钾和柠檬酸浸泡处理后,两者的长度之
比和鲜重之比变化基本一致,前者既抑制了根系的伸
长,也抑制胚轴的生长,但到20%处理浓度时,对根系
的抑制作用减弱,侧根开始生长。而后者的长度之比
和鲜重之比呈现出了一定的相关性,并且主根较长,侧
根也较多,表现出了促进作用,前人的研究也发现,低
浓度的柠檬酸对发芽率、发芽指数、胚根重和胚根长有
抑制作用,但作用不明显,而且根茎比随柠檬酸的浓度
升高而增加[20],与本试验结果较为一致。
在试验过程中发现,胚根的根尖分生区逐渐褐化,
并出现细胞的死亡,说明不同酸对幼苗生长影响的根
本原因在于酸对根尖组织的影响。种子经过不同酸浸
种以后,由于种子的吸水作用,种子内部会含有极少量
的处理液,这些处理液将在两个不同的时期对种子产
生影响。第一个时期为种子萌动时期,残存的处理液
会对胚产生影响,而不同种类的酸具有不同作用,从而
表现为抑制萌发或者促进萌发;第二个时期为胚根发
育为根的时期,残存的酸会随着胚根突破萌发孔而逐
渐渗入到培养基质中,根的生长就会处在一个酸性的
环境中,当超过根调节能力的pH环境时,就会严重破
坏根的结构导致幼苗根系活力急剧下降[17],酸性环境
会影响根尖分生区,减弱分裂能力、破坏分生区细胞,
造成根生长停滞。柠檬酸虽然是一种较强的有机酸,
对幼苗的根损伤小,在一定浓度的时候表现出了促进
根生长的作用,但作用的具体机理仍需要进一步的研
究。本试验初步探究了酸浸种对苦荞种子萌发和幼苗
生长的影响,但由于荞麦品种繁多,酸浸种对其他荞麦
品种(如甜荞)是否有同样的影响仍需要进一步的
研究。
参考文献:
[1]赵钢,陕方.中国苦荞[M].北京:科学出版社,2009:1-3.
[2]林兵,胡长玲,黄芳,等.苦荞麦的化学成分和药理活性研究
进展[J].现代药物与临床,2011,26(1):29-32.
[3]Karamac M.Antioxidant Activity of Tannin Fractions Isola-
ted from Buckwheat Seeds and Groats[J].Journal of the
American Oil Chemists’Society,2010,87(5):559-566.
[4]侯建霞.苦荞麦中活性成分及其在萌发过程中变化的研究
[D].江南大学,2007.
[5]文婷婷,田艺心,朱岩芳,等.蚕豆种皮结构、细胞壁成分及
其与透水性的关系[J].科技通报,2013(05):63-67.
[6]李英,沈永宝.枳椇种子休眠原因及解除方法[J].南京林业
大学学报(自然科学版),2014(02):57-62.
[7]杨万霞,洑香香,方升佐.青钱柳种子的种皮构造及其对透
水性的影响[J].南京林业大学学报(自然科学版),2005,29
(5):25-28.
[8]赵振利,曹艳舂,刘飞.浓硫酸处理对素心腊梅种子萌发的
影响[J].河南林业科技,2011(4):1-2.
[9]郑艳玲,马焕成,Robert Scheler,等.环境因子对木棉种子
萌发的影响[J].生态学报,2013(02):382-388.
[10]Kely K M,Van Staden J,Bel W E.Seed coat structure
and dormancy[J].Plant Growth Regulation,1992,11(3):
201-209.
[11]Arechavaleta-Medina F,Snyder H E.Water imbibition by
normal and hard soybeans[J].Journal of the American Oil
Chemists Society,1981,58(11):976-979.
[12]Mulin W J,Xu W.A study of the intervarietal differences
of cotyledon and seed coat carbohydrates in soybeans[J].
Food research international,2000,33(10):883-891.
[13]魏建和,李昆同,程惠珍,等.种子成熟度及种皮对北柴胡
和三岛柴胡种子萌发的影响[J].中国中药杂志,2003,28
(7):614-617.
[14]李兴军.豆类种皮的成分与功能[J].粮食科技与经济,
2010,35(2):39-42.
[15]刘建泉,王多尧,王零,等.不同处理对蒙古扁桃种子吸水
及幼苗生长影响[J].林业科技开发,2010,24(3):38-41.
[16]Mcdonald M B,Vertucci C W,Roos E E.Seed coat regula-
tion of soybean seed imbibition[J].Crop Science,1988,28
(6):987-992.
[17]贾娜尔·阿汗,张相锋,赵玉.盐碱胁迫对小冰麦种子萌发
和早期幼苗生长的影响[J].种子,2010,29(9):52-55.
[18]王明祖,陈平,韩瑞宏,等.浓硫酸及热水处理对翅荚决明
种子萌发和幼苗生长的影响[J].种子,2012,31(2):88-90.
[19]龚维红,王月森.浓硫酸不同处理时间对梧桐种子萌发率
及根系生长的影响[J].江苏农业科学,2013,41(3):
161-162.
[20]邢素芝,汪建飞,蔡丹.柠檬酸和苹果酸对小白菜种子萌发和
细胞膜透性的影响[J].中国农学通报,2007,23(9):312-316.
·28·
第34卷 第8期 2015年8月              种 子 (Seed)            Vol.34 No.8 Aug. 2015