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提高蕹菜种子活力的试验研究



全 文 :第 28卷 第 3期
2007年 09月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
JournalofInnerMongoliaAgriculturalUniversity
Vol.28 No.3
Sep.2007
提高蕹菜种子活力的试验研究*
王广印 1 ,  韩世栋 2
(1. 河南科技学院 ,新乡 453003;2. 潍坊职业学院 ,潍坊 261041)
摘要: 采用培养皿发芽法 , 研究了化学药剂 、吸湿 -回干 、人工老化处理对蕹菜(IpomoeaaquaticaForsk.)种子发芽
的影响。结果表明 , GA3 +Ca2+混合液处理蕹菜种子 ,对促进种子发芽和提高种子活力表现加成作用 ,以 50mg· L-1
GA3 +5mmol· L-1 Ca2+处理较为适宜。蕹菜种子经稀 HCl预处理 1h后 ,以 100mg· L-1GA3浸种处理 , 可明显提高
种子发芽势和活力指数 ,促进种子发芽。用 30mmol· L-1 ~ 50mmol· L-1的低浓度 NaCl胁迫处理蕹菜种子 , 能提高
种子发芽率;随着 NaCl胁迫浓度的增大 , 对发芽抑制作用明显增强。低浓度(0.05% ~ 0.07%)ZnSO4浸种可促进种
子发芽 , 高浓度(>0.09%)则抑制种子发芽。吸湿 -回干处理种子 10h, 可提高种子活力 ,促进发芽。蕹菜种子进行
短期的人工老化处理 ,可显著或极显著提高种子活力。
关键词: 蕹菜; 种子; 活力指数
中图分类号: S636.904+.1   文献标识码: A   文章编号:1009-3575(2007)03-0090-05
STUDIESONINCREASINGSEEDVIGOROFWATERSPINACH
WANGGuang-yin1 ,  HANshi-dong2
(1. Henaninstituteofscienceandtechnology, Xinxiang453003, China;
2. Weifangvocationalcolege, Weifang261041, China)
Abstract: Theeffectsofchemicalsagent, hydration-dehydrationandartificialageingtimeonseedgerminationofwaterspinach(Ip-
omoeaaquaticaForsk.)werestudiedbybeingculturedinculturedishes.Theresultsshowedthatthevigorofwaterspinachseedswas
obviouslyenhancedbytreatingtheseedwithGA3 +Ca2+mixedsolution.ThesuitableconcentrationcombinationforGA3 +Ca2 +was
50mg· L-1GA
3
+5mmol· L-1Ca2+.Thevigorofgerminationandvigorindexofwaterspinachwereincreasedobviouslybytreatingthe
seedswith100mg· L-1GA3 afterhavingpretreatedthemwiththinhydrochloricacidfor1 hour.Thegerminationpercentagewasin-creasedbytreatingtheseedswith30 ~ 50mmol· L-1NaCl.WiththeincreasingofNaClconcentration, theinhibitionongerminatingin-
creasedsignificantly.TheseedgerminationwaspromotedbysockingtheseedwithZnSO4 inlowconcentration(0.05% ~ 0.07%),andinhibitedbythatinhighconcentration(>0.09%).Thevigorofwaterspinachseedswasenhancedandtheseedgerminationwas
promotedbyhydration-dehydrationtreatmentfor10h.Thevigorofthemwassignificantlyenhancedbyartificialageingtreatmentfora
shortertime.
Keywords: Waterspinach(IpomoeaaquaticaForsk.); seedgermination;vigorindex
  蕹菜 (IpomoeaaquaticaForsk.)又名竹叶菜 、空
心菜 、藤菜等 ,为旋花科一年生蔓性草本蔬菜植物 ,
原产我国热带多雨地区 ,现长江流域 、江南和北方地
区都普遍露地栽培或采用设施多茬栽培[ 1, 2] 。由于
蕹菜陆续开花结籽 ,采收时 ,成熟度不一致 ,致使种
子发芽率和成苗率低 ,长势弱 [ 3] 。另外 ,蕹菜种子的
发芽与品种 、产地 、成熟度 、贮藏年限 、发芽条件和发
芽方法等关系密切[ 3-7] ,市售种子常常表现发芽率较
低 ,播种时须加大播种量[ 4] 。如何提高蕹菜种子的
活力 , 促进种子发芽 ,是生产上需要解决的重要问
题 。前人在 H2O2处理[ 3]和蕹菜种皮颜色 [ 4]对种子
活力的影响等方面进行过研究 ,本研究就化学药剂 、
吸湿 -回干 、人工老化处理对蕹菜种子发芽的影响
进行试验 ,探索提高蕹菜种子活力的方法 ,以便为生
产应用提供依据 。
* 收稿日期: 2007-06-06基金项目: 河南省自然科学基金项目(0611031000);河南省科技攻关项目(0224310025和 0424040014);河南省农业产业结构调整项目(豫财办农[ 2005] 219号)作者简介: 王广印(1962—),男 ,教授 ,主要研究方向为蔬菜栽培生理及设施园艺.
1 材料与方法
1.1 材料
供试蕹菜品种为 大`叶空心菜 (Ipomoeaaquati-
ca`Dayekongxincai ),由江西省南昌市东湖蔬菜种
子有限公司生产 。实验种子为上年收获种子 ,实验
时已在室内自然贮藏 4个月 ~ 5个月。
1.2 化学试剂
氯化钠(NaCl)分析纯 ,由焦作鑫安科技股份有
限公司试剂厂生产;氯化钙 (CaCl2)分析纯 ,由天津
市科密欧化学试剂开发中心生产;赤霉素(GA3)分
析纯 ,由上海生物化学试剂公司生产;99.5%升汞
(HgCl2)试剂 ,由江苏泰兴市化学试剂厂生产 。硫酸
锌(ZnSO4· 7H2O)分析纯 ,由北京市平谷双燕化工
厂生产;盐酸(HCl)分析纯 ,由洛阳市化学试剂厂生
产 。
1.3 处理方法
1.3.1 GA3 +Ca2 +混合处理种子 试验设 0(CK)、
50mg·L-1GA3 、10mmol· L-1 Ca2+、50mg· L-1 GA3
+5mmol· L-1 Ca2+(1:1混合液)、50mg· L-1 GA3
+10mmol· L-1 Ca2+(1:1混合液)、50mg· L-1 GA3
+15mmol· L-1Ca2+(1:1混合液)、100mg· L-1 GA3
+20mmol· L-1 Ca2+(1:1混合液)共 7个处理。蕹
菜种子先用 0.1%HgCl2消毒 10min,洗净后分别放
入盛有 50ml处理液的具塞三角瓶中 , 30℃ ±1℃条
件下浸种 10h,然后取出种子 ,洗去表面药液 ,分别摆
放于直径为 10cm垫有 2层湿润定性滤纸的培养皿
床中 ,每处理设 3次重复 ,每重复为 50粒种子。在
温度为 30℃±1℃的生物培养箱内 ,黑暗条件下进行
发芽试验 ,每天定时统计发芽情况。
1.3.2 HCl与 GA3协同处理种子 蕹菜种子先用
1mol· L-1 HCl酸化 1h,然后用蒸馏水洗净干净 ,再
分别于 0(CK,蒸馏水 )、25mg· L-1、 50mg· L-1、
100mg·L-1、200mg· L-1 GA3共 5个处理液中浸种
10h(30℃±1℃),取出种子经冲洗后进行发芽试验 ,
每处理设 3次重复 ,每重复为 50粒种子 ,发芽 、统计
方法同 1.3.1项。
1.3.3 NaCl胁迫处理种子 分别将蕹菜种子在
0mmol· L-1、30mmol· L-1、50mmol· L-1、 100mmol
· L-1、 150mmol· L-1 、 200mmol· L-1、 300mmol·
L-1 NaCl共 7个不同浓度处理液中浸种 10h(30℃±
1℃),尔后将种子分别摆放于直径为 10cm垫有 2层
定性滤纸的培养皿床中 ,并分别用 7ml上述不同浓
度处理溶液充分湿润滤纸 ,进行盐胁迫发芽试验 ,每
处理设 3次重复 ,每重复为 50粒种子。密封培养皿
盖 ,每天采用称重法适量补水 ,以保持盐浓度的相对
稳定。置于生物培养箱中发芽及统计方法同 1.3.1
项 。
1.3.4 ZnSO4处理种子 试验设 0(CK)、0.05%、
0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.10%、0.15% Zn-
SO4· H2O共 8个不同浓度处理。种子先经 0.1%
HgCl2消毒 10min,取出洗净 ,然后分别放入配制好
的不同浓度 ZnSO4处理液中(50ml), 30℃ ±1℃条件
下浸种 10h。按预定时间取出种子 ,用蒸馏水冲洗 2
遍后进行发芽试验 ,每处理设 3次重复 ,每重复为 50
粒种子 ,发芽 、统计方法同 1.3.1项。
1.3.5 吸湿 -回干处理种子 将随机取样的种子
先用 0.1%HgCl2消毒 10min,再用蒸馏水洗净 ,然后
摆放于铺有 2层定性滤纸的培养皿床上 ,滴 7ml蒸
馏水使滤纸完全湿润。培养皿盖盖后置于 30℃ ±
1℃的生物培养箱中 ,分别使种子吸湿 4h、7h、10h、
13h,按设定时间把吸湿的种子取出 ,再在 30℃ ±1℃
生物培养箱中使其回干到原来的重量。回干后经室
内平衡 7d,以未吸湿处理的种子为对照 ,各处理种子
于 30℃±1℃条件下浸种 10h,然后分别摆播于直径
为 10cm垫有 2层湿润定性滤纸的培养皿床中 ,每处
理设 3次重复 ,每重复为 50粒种子 ,置于生物培养
箱中发芽及统计方法同 1.3.1项 。
1.3.6 人工老化种子处理 用 30cm口径干燥器 ,
底部加蒸馏水 3cm深 ,密封后置于 45℃ ±1℃温箱
中 , 2d~ 3d后相对湿度达到 100%时 ,将随机取样的
蕹菜种子经 0.1%HgCl2浸种消毒 10min,然后分 3
份用纱布袋装好后置于干燥器中的瓷板上 ,促其人
工老化 。老化时间设计分别为 1d、3d、5d,取出后于
室内自然晾干 ,平衡 7d后以未老化种子为对照 ,进
行发芽测定试验 ,每处理设 3次重复 ,每重复为 50
粒种子 ,发芽 、统计方法同 1.3.1项。
1.4 种子发芽统计及计算方法
种子萌发以胚根长达种子直径的 1/2为发芽标
准 。本实验发芽势计算天数定为 3d,发芽率计算天
数定为 5d,第 5d测定胚根鲜重 ,并根据 5d的发芽指
数(Gi)和胚根鲜重来计算活力指数 (Vi)。 Gi=∑
Gt/Dt, Vi=Gi×S, [其中 Gt在时间 t(d)的发芽数 ,
Dt为相应的发芽天数(d), S为胚根平均鲜重 ] 。实
验原始数据的整理采用 Excel软件完成 ,差异显著性
测验采用 SAS软件完成 。
2 结果与分析
2.1 GA3 +Ca2+混合处理对蕹菜种子发芽的影响
由表 1可见 , Ca2 +和 GA3单独处理或混合处理
对蕹菜种子发芽的影响程度不同。与清水对照相
比 , 50mg· L-1 GA3处理提高了种子发芽率 、发芽指
数和活力指数 ,而 10mmol· L-1 Ca2 +处理的种子发
91第 3期                王广印等: 提高蕹菜种子活力的试验研究
芽率 、发芽势和活力指数还略有下降。 Ca2+ +GA3
混合处理种子均明显提高了发芽率 ,而从发芽势 、发
芽指数和活力指数值来看 , 50mg· L-1 GA3 +5mmol
· L-1 Ca2+处理的 3项发芽指标值较大 ,特别是明显
提高了种子活力指数 。由此说明 ,适宜浓度的 GA3
+Ca2+混合处理蕹菜种子 ,其提高种子活力和促进
发芽的效应比单独处理的更好。
表 1  GA3 +Ca2+混合处理对蕹菜种子发芽的影响
Tab.1EfectofGA3 +Ca2+mixturesolutiononseedgerminationofwaterspinach
处理浓度 发芽率 /% 发芽势 /% 发芽指数 活力指数
0 (CK) 42.68 abAB 33.26 abA 8.48 aA 21.25 aA
50mg· L-1 GA3 49.35bcBC 33.26abA 9.14 aA 29.31cC
10mmol· L-1 Ca2+ 38.00aA 28.57aA 8.71 aA 20.45aA
50mg· L-1 GA3 +5 mmol·L-1 Ca2+ 53.24cdC 36.83bA 9.76 aA 36.11dD
50mg· L-1 GA
3
+10 mmol·L-1 Ca2+ 54.32cdC 33.52abA 9.11 aA 25.67bB
50mg· L-1 GA3 +15 mmol·L-1 Ca2+ 56.00 cdC 36.58 bA 9.49 aA 26.24 bB
100 mg· L-1 GA
3
+20mmol· L-1 Ca2+ 58.78 dC 34.69 abA 9.18 aA 25.21 bB
  注:不同大 、小写字母表示差异达 0.01和 0.05显著水平;下同
2.2 HCl和 GA3协同作用对蕹菜种子发芽的影响
由表 2可见 ,蕹菜种子经稀盐酸溶液预处理 1h
后 ,再用不同浓度的 GA3处理 ,对蕹菜种子发芽率影
响不大 ,而发芽势 、发芽指数和活力指数则随 GA3浓
度增加而提高;在 GA3浓度达 100mg· L-1时 ,发芽
势 、发芽指数和活力指数达最大值 。当 GA3浓度达
200mg·L-1时 ,发芽率虽为最大 ,但发芽势 、发芽指
数和活力指数值又开始下降 。由此说明 ,稀盐酸处
理蕹菜种子后 ,在以 100mg· L-1 GA3处理种子对发
芽具有促进作用 ,特别是显著提高了发芽势和活力
指数。
表 2 HCl和 GA3协同作用对蕹菜种子发芽的影响
Tab.2 EffectofHCl+GA3 coordinationactiononseedgerminationofwaterspinach
GA3浓度 /mg· L-1 发芽率 /% 发芽势 /% 发芽指数 活力指数
0(CK) 43.68 aA 30.34 aA 8.83 aA 23.00 aA
25 48.12 abAB 34.00 abAB 9.21 aA 34.75 bB
50 52.09 bAB 37.23 bcAB 10.04aA 40.42 cC
100 52.04 bAB 42.78 cB 10.75aA 48.10 dD
200 54.76 bB 35.34 abAB 9.35 aA 36.65 bB
2.3 NaCl胁迫处理对蕹菜种子发芽的影响
如表 3所见 ,采用 30mmol·L-1 ~ 50mmol· L-1
的低浓度 NaCl胁迫处理蕹菜种子 ,可提高种子发芽
率 ,但 NaCl浓度超过 50mmol· L-1 ,则各发芽指标
值呈下降趋势 ,尤其是 NaCl浓度超过 150 mmol·
L-1 ,各发芽指标值急剧下降 ,严重抑制蕹菜种子发
芽 ,同时表明蕹菜种子发芽对盐胁迫较为敏感 。
表 3 NaCl胁迫处理对蕹菜种子发芽的影响
Tab.3 EfectofNaClstressonseedgerminationofwaterspinach
NaCl浓度 /mmol· L-1 发芽率 /% 发芽势 /% 发芽指数 活力指数
0(CK) 41.21cB 32.02 cC 8.65 dD 23.20 dD
30 66.00eD 32.00 cC 10.93 eE 23.53 dD
50 62.00eD 21.13 bB 7.91cdCD 20.53 cC
100 54.69dC 6.64 aA 6.38 cC 20.89 cC
150 30.56bB 2.57 aA 3.09 bB 3.98bB
200 13.22aA 0.00 aA 1.06 aAB 0.62aA
300 7.00 aA 0.00 0.87 aA 0.27aA
2.4 ZnSO4处理对蕹菜种子发芽的影响
如表 4所见 ,用不同浓度 ZnSO4溶液浸种蕹菜
种子 ,其对种子发芽势 、发芽率 、发芽指数和活力指
数均有不同程度的影响 。在试验浓度范围内 ,低浓
度 ZnSO4(0.05% ~ 0.07%)处理可促进种子发芽 ,
而高浓度 ZnSO4 (>0.09%)处理则抑制种子发芽。
本试验以 0.06% ZnSO4浸种处理蕹菜种子活力为
最高。
92 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报             2007年
表 4 不同浓度 ZnSO4处理对蕹菜种子发芽的影响
Tab.4 EfectofdifferentconcentrationZnSO4 onseedgerminationofwaterspinach
ZnSO4浓度 /% 发芽率 /% 发芽势 /% 发芽指数 活力指数
0(CK) 41.65 abABC 29.65 bcBC 8.57 bcBC 20.47 dD
0.05 51.29 cCD 35.32 cdC 9.44 cBC 36.08 fF
0.06 54.57 cD 40.00 dC 9.94 cC 44.03 gG
0.07 47.39 bcBCD 35.44 cdC 9.27 cBC 34.08 fF
0.08 41.40 abABC 30.66 bcBC 8.16 bcABC 23.92 eE
0.09 40.00 aAB 24.57 bAB 7.14 abAB 15.05 cC
0.10 39.26 aAB 16.73 aA 6.11 aA 6.59 bB
0.15 36.54 aA 14.00 aA 5.89 aA 3.81 aA
2.5 吸湿—回干处理对蕹菜种子发芽的影响
从表 5可以看出 ,不同时间吸湿 -回干处理对
蕹菜种子发芽有不同程度的影响。吸湿时间在 0h~
10h范围内 ,随着吸湿时间的延长 ,种子发芽率 、发芽
势 、发芽指数和活力指数值相应增大;吸湿处理 10h
时 ,种子各发芽指标值均达到最高值;超过 10h,则各
发芽指标值呈下降趋势 。与对照相比 ,各吸湿处理
种子的发芽率 、活力指数均显著提高 。由此说明 ,适
宜时间的吸湿 -回干处理 ,可提高蕹菜种子活力 ,促
进种子萌发 。
表 5 吸湿 -回干处理对蕹菜种子发芽的影响
Tab.5Efectofhydration-dehydrationonseedgerminationofwaterspinach
吸湿时间 /h 发芽率 /% 发芽势 /% 发芽指数 活力指数
0(CK) 44.66 aA 32.00 aA 8.91 aA 23.75 aA
4 59.43 bB 38.45 abA 10.63abAB 29.83 bB
7 66.68 bcBC 38.69 abA 11.55bcBC 35.67 cC
10 74.00 dC 42.33 bA 13.44cC 45.24 dD
13 68.01 cdBC 39.55 bA 12.95cBC 44.28 dD
2.6 人工老化处理对蕹菜种子发芽的影响
由表 6可见 ,经人工老化处理的蕹菜种子 ,其发
芽率 、发芽势 、发芽指数和活力指数都高于对照 ,尤
其是老化 5d,各项发芽指标值均达到最高 ,显著高于
对照。由此说明 ,短期的人工老化处理可提高蕹菜
种子活力 ,促进种子发芽。
表 6 不同时间人工老化处理对蕹菜种子发芽的影响
Tab.6 Effectofdiferentartificialageingtimeonseedgerminationofwaterspinach
老化时间 /d 发芽率 /% 发芽势 /% 发芽指数 活力指数
0(CK) 44.12 aA 31.08aA 9.54 aA 23.65 aA
1 48.64 aA 35.00 abA 11.53 abA 28.70 bB
3 50.85 aA 40.36 bA 14.95 bB 41.00 cC
5 64.00 bB 59.12cB 24.50cC 80.43dD
3 小结与讨论
3.1 GA3能打破种子休眠 ,提高植物体内 IAA的含
量 ,诱导种子 α-淀粉酶的合成 ,加速胚乳中淀粉水
解 ,促进种子发芽 [ 8] 。Ca2+能提高钙调素(CaM)含
量 ,增强种子活力 [ 8] 。本实验以 GA3 +Ca2+混合液
处理蕹菜种子 ,对促进种子发芽和提高种子活力表
现加成作用 ,这与前人在玉米 、棉花等作物上的试验
结果一致[ 8, 9 , 10] 。
3.2 将稀盐酸处理与 GA3处理相结合来处理植物
种子已有报道[ 11] 。蕹菜种皮较硬 ,用稀盐酸处理可
使种皮透性增强 ,因而使 GA3能够更有效地进入种
子内部发挥作用 [ 11] 。本试验蕹菜种子经稀盐酸预
处理 1h后 ,再以 100mg· L-1 GA3浸种处理蕹菜种
子 ,可明显提高种子发芽势和活力指数 ,促进种子发
芽 。
3.3 本实验表明 ,蕹菜种子发芽对盐胁迫较为敏
感 ,以 30mmol· L-1 ~ 50mmol· L-1的低浓度 NaCl
胁迫处理蕹菜种子 ,能提高种子发芽率 ,但随着 NaCl
胁迫浓度的增大 ,对发芽抑制作用明显增强 ,这与许
多研究结果相一致[ 12, 13] 。程大友等[ 14]认为 ,高浓度
的 NaCl胁迫下 ,种子发芽显著降低 ,这可能是由于
高浓度的 NaCl的毒害作用 ,使细胞的渗透调节作
用 、膜脂与脂肪酸的组成及生理代谢酶活性等方面
产生不良影响所致。 NaCl浓度越大 ,抑制作用越强 ,
这可能是由于 NaCl溶液浓度过高 ,破坏了细胞质膜
的完整性 ,导致细胞膜选择性透性下降甚至丧失 ,
Na2+、Cl-等在细胞内大量积累 ,降低了 K、Ca等元
93第 3期                王广印等: 提高蕹菜种子活力的试验研究
素的含量 ,造成这些元素亏缺 ,细胞内离子失调 ,引
发一系列代谢紊乱 [ 14] 。此外 ,溶液中盐分过多 ,水
势降低 ,种子幼芽(胚)吸水困难 ,造成细胞内水分亏
缺 ,影响幼芽(胚)生长 [ 14] 。
3.4 一些研究结果表明[ 15 ~ 18] ,锌是植物生长发育
必要的 1种微量元素 ,对发芽与生长有重要作用。
本试验以不同浓度 ZnSO4处理蕹菜种子 , 低浓度
(0.05% ~ 0.07%)处理可提高种子发芽势 、发芽率 、
发芽指数和活力指数 ,高浓度(>0.09%)则降低种
子各发芽指标值 。由此表明 ,蕹菜种子对锌元素较
为敏感 ,蕹菜种子较为适宜的 ZnSO4浸种处理浓度
为 0.06%,可提高种子活力和促进发芽 。
3.5 适宜时间的吸湿 -回干处理 ,可提高蕹菜种子
活力 ,促进种子发芽。蕹菜种子吸湿 10h后回干 ,种
子发芽率 、发芽指数 、活力指数值达最高。关于吸湿
-回干作用的机理 ,刘岩等 [ 19]认为 ,吸湿 -回干处
理增强了种子清除自由基的能力 ,维持了膜结构的
完整性 ,因而种子活力提高 。也可能与吸湿 -回干
后 SOD和 CAT活性 [ 20]增加有密切关系。
3.6 人工老化处理对蕹菜种子发芽率 、发芽势 、发
芽指数和活力指数均有显著影响 ,老化 5d时各项发
芽指标值均达最高值 。一般人工老化处理能降低种
子活力 ,而本试验老化处理 3d和 5d,对蕹菜种子发
芽表现有明显的促进作用 ,这与前人用人工老化法
处理植物种子的研究结果明显不同 [ 21 ~ 24] 。另外也
说明蕹菜种子活力下降较为缓慢 。蕹菜种皮较硬 ,
种子采用高温高湿老化法处理 ,可能等同于对种子
进行吸湿 -回干处理 [ 25, 26] 。至于提高种子活力具体
机制及人工老化多长时间可起到老化作用 ,还有待
进一步研究 。
参 考 文 献:
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94 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报             2007年