论文部分内容阅读
摘要：为了探索一条能大批量处理无籽西瓜种子，有效提高种子活力的途径，应用水势0、-0.2、-0.6和-1.2MPa的聚乙二醇(PEG-6000)溶液对三倍体无籽西瓜种子进行3、6、9、12h引发处理，并与常规萌发条件下的种子萌芽情况进行比较分析。结果表明：(1)各种水势的PEG-6000溶液引发对无籽西瓜种子发芽各项指标均没有显著影响。(2)3h引发处理相对于其他引发时间处理，能最大程度地提高无籽西瓜种子发芽能力，在发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的影响上均存在明显差异，这与常规生产上无籽西瓜浸种时间结果一致。
关键词：三倍体西瓜；种子；聚乙二醇(PEG-6000)；引发；萌芽
三倍体无籽西瓜以优质、丰产、耐贮运性强、经济效益高的特色和优势，在生产中占有重要地位，栽培面积日益扩大，为许多地方进行农业产业结构调整时的首选瓜类。它既是理想的前茬作物，又有利于后茬作物的增产，还可实行棉、粮、油菜等行间套作，对发展农村经济，增加农民收入发挥了重要作用。但是，三倍体西瓜种子发芽率低、成苗率低、采种量低的“三低”缺点是限制其发展的主要障碍。为了解决这一问题，目前生产上普遍采用的有选种和晒种、浸种、破壳、控湿、控温等催芽技术，但这些处理方法的经济效益不够理想。而广泛用于渗调处理各类农作物种子的聚乙二醇(PEG-6000)溶液，可修复老化种子细胞膜，提高种子发芽率、种子活力、种子抗逆性和贮藏潜能及种子萌发某些酶的活性，提高出苗整齐度，最终达到早、齐和壮苗的目的，特别是对一些低活力、发芽迟缓及出苗不齐的种子更有实用价值。
PEG(聚乙二醇)的分子式为HOCH2(CH2-O2-CH2)nCH2OH，是一种惰性非离子长链多聚体，易溶于水，溶液pH值由于多聚程度不同，其变化幅度为4.6-6.8，是优良的不带电高分子渗透剂，亲水性强，溶于水后能产生强大的渗透压。因此常被用作种子的渗调剂。试验表明，分子量在6000及6000以上的PEG不能透过细胞壁，因此常利用其不易自由通过植物的细胞壁，不易渗入活细胞内，不给种子内增加营养物质，无毒的特点。PEG渗调处理的实质是提供一定的水势环境，促使种子提前萌动，完成种子发芽前相应的生理生化准备，并在渗调处理过程中，减慢或限制水分进入种子的速率，减少种子吸胀过程中膜系统的损伤，使其在缓慢吸胀过程中逐渐对受损的膜系统进行修复。番木瓜、烟草、栝楼及多叶羽扇豆的种子通过PEG渗调处理后活力均有显著提高。
PEG引发种子的效果与消除制约无籽西瓜的发展瓶颈相吻合，因此，本试验应用PEG引发三倍体西瓜种子，为的是探求一条能有效提高无籽西瓜种子萌芽性能的新途径。
1、材料与方法
1.1试验材料
供试种子：黑牛无籽西瓜种子，由湖南省瓜类研究所提供，2008年采种。化学试剂：硫酸铜、分子量6000的聚乙二醇(PEG-6000)配制的溶液水势为0、-0.2、-0.6、-1.2MPa溶液各100mL，对应的溶液质量浓度为0、120、218、316mg·L-1。
1.2试验方法
1.2.1无籽西瓜种子形态指标测定
随机取无籽西瓜种子1000粒，在感量0.0001g的电子天平上称质量，重复6次，计算平均值。随机取5粒，依次摆放，用游标卡尺测量长度，重复6次，求得平均值为种子长度；种子宽度与长度测量方法相同。测量结果显示。该批种子大小均匀，饱满程度相近，对试验不会产生较大误差。
1.2.2种子引发前处理目测选取饱满大小无明显差异的种子400粒，首先在常温(25℃)水中浸种5min，然后置于1％硫酸铜溶液(45℃)中消毒5min，其间不断进行搅拌，最后取出用清水洗净擦干，待用。
1.2.3PEG引发采用双因素完全随机设计(表1)，重复3次。取待引发种子400粒，每处理25粒，在25℃恒温，无光照条件下进行不同时间和不同水势的PEG溶液引发处理。以生产中常规萌发条件下的萌发种子作为对照(种子在室温下清水中浸泡3h后直接置床萌发)。
1.2.4发芽试验PEG-6000溶液不同引发处理结束后，将种子用清水搓洗5min，再用消毒过的湿毛巾包裹后置于托盘中，保持毛巾湿润，在30℃恒温无光照培养箱中培养。
1.2.5测定项目发芽期间每天观察统计发芽种子数量，第3天统计发芽势，7d后测定根长并统计发芽率，计算发芽指数、活力指数、平均发芽时间、发芽速率系数。
发芽率(％)＝种子总发芽数量/供试种子数量)×100
发芽势(％)＝(规定时间内种子发芽数量，供试种子数量)×100
Gi＝ΣGt/Dt
Gi：发芽指数：Gt：在时间t日的发芽数量：Dt：相应的发芽时间。
Vi＝Gi×Sx
Vi：活动指数；Sx：根平均长度。
平均发芽时间＝Σ(dn)/Σn
d：从开始试验之日起的天数；n：相应各天正常发芽粒数。
发芽速率系数＝100 ×Σn/Σ(dn)
1.2.6数据处理试验数据采用DPSV7.05统计软件进行显著性检验，
2、结果与分析
试验结果表明，各种水势的PEG-6000溶液引发及时间和水势的交互作用对无籽西瓜种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、平均发芽时间和发芽速率系数均没有显著影响。而引发时间对无籽西瓜种子的发芽率、发芽势影响极显著，对发芽指数的影响显著，对发芽速度(平均发芽时间与发芽速率系数)没有显著影响(表2)。
由表3可知，经水势为-1.2MPa的PEG-6000溶液引发3h，无籽西瓜有最高的发芽率、发芽势和发芽指数；而对照有最大的活力指数和发芽速率系数，其值均略高手水势为-1.2MPa的PEG-6000溶液引发3h处理。但从整体看，3h引发处理相对于其他引发时间处理，能最大程度提高无籽西瓜种子发芽能力，其发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数明显高于6、9、12h3个引发时间处理：平均发芽时间、发芽速率系数与其他引发时间处理差异不明显。
3、讨论
PEG浸种可显著提高多种作物种子发芽率，其原理基于PEG溶液的渗透压可用该物质在溶液中的溶质多少来调节。当对种子进行最适PEG浓度和最适时间处理时，因种子在吸水始期吸水压大于PEG溶液渗透压，种子可以缓慢吸水，做好萌发前的基本准备，如各种分解酶的活动可以进行：播种后，可在萌动基础上继续吸水，因此较未经处理的种子提前萌发且出土迅速，幼苗生长均匀。本试验数据分析表明，通过PEG引发3h的三倍体无籽西瓜种子，其发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均有不，同程度的增加。但促进作用并不显著。
笔者认为：(1)PEG引发是通过不同浓度的PEG来改变溶液的渗透压达到引发种子的目的，最适浓度PEG能使种子最大限度地发生水合而又不让其发生可见的萌发，因此，选择适宜浓度的PEG是引发成败的关键。试验数据中，水势为-1.2MPa的PEG-6000溶液引发3h处理三倍体无籽西瓜种子有最高的发芽率、发芽势和发芽指数。但PEG浓度梯度的选择还不足以使PEG-6000引发效果产生显著差异，可以考虑使用更高浓度的PEG-6000溶液进行探究，也可能说明由于无籽西瓜种子的特殊结构，使得PEG-6000溶液对无籽西瓜种子萌芽的促进作用并不显著。(2)种子PEG引发时间的控制也是至关重要的，最佳引发时间的确立是一个复杂的过程。不同种子间存在很大差异。
本试验研究结果表明引发3h处理效果较其他引发时间处理的效果在发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数上差异明显，这与常规生产上的浸种时间一致。
4、结论
运用PEG-6000溶液对种子引发的实质，是在限制种子吸水速率条件下使种子膜系统得到较好修复。并提前启动萌发所需的物质代谢，使有害物质含量降低，从而提高种子发芽率。本试验结果表明：(1)各种水势的PEG-6000溶液引发及时间和水势的交互作用对无籽西瓜种子发芽的各项指标均没有显著影响。(2)3 h引发处理相对于其他引发时间处理，能最大程度地提高无籽西瓜种子发芽能力，在对无籽西瓜种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的影响上均存在明显差异，这一结果与常规生产上无籽西瓜浸种时间结果一致。
参考文献：
[1]王坚，与时俱进——试论我国西瓜甜瓜产业发展的若干问题[J]，中国西瓜甜瓜。2003(2)：1-3
[2]吴明珠，当前西瓜甜瓜育种主要动态及今后育种目标研讨[J]，中国西瓜甜瓜，2003(3)：1-3
[3]刘君璞，俞正旺，马跃，中国西瓜甜瓜的发展回顾[J]，中国西瓜甜瓜，2000(1)：4-8
[4]孙小武，张显，马跃，等，中国无籽西瓜研究与应用[M]，北京：中国农业出版社，2009
[5]谭素英，无籽西瓜栽培技术，中国西瓜甜瓜，2003(1)：35-36
关键词：三倍体西瓜；种子；聚乙二醇(PEG-6000)；引发；萌芽
三倍体无籽西瓜以优质、丰产、耐贮运性强、经济效益高的特色和优势，在生产中占有重要地位，栽培面积日益扩大，为许多地方进行农业产业结构调整时的首选瓜类。它既是理想的前茬作物，又有利于后茬作物的增产，还可实行棉、粮、油菜等行间套作，对发展农村经济，增加农民收入发挥了重要作用。但是，三倍体西瓜种子发芽率低、成苗率低、采种量低的“三低”缺点是限制其发展的主要障碍。为了解决这一问题，目前生产上普遍采用的有选种和晒种、浸种、破壳、控湿、控温等催芽技术，但这些处理方法的经济效益不够理想。而广泛用于渗调处理各类农作物种子的聚乙二醇(PEG-6000)溶液，可修复老化种子细胞膜，提高种子发芽率、种子活力、种子抗逆性和贮藏潜能及种子萌发某些酶的活性，提高出苗整齐度，最终达到早、齐和壮苗的目的，特别是对一些低活力、发芽迟缓及出苗不齐的种子更有实用价值。
PEG(聚乙二醇)的分子式为HOCH2(CH2-O2-CH2)nCH2OH，是一种惰性非离子长链多聚体，易溶于水，溶液pH值由于多聚程度不同，其变化幅度为4.6-6.8，是优良的不带电高分子渗透剂，亲水性强，溶于水后能产生强大的渗透压。因此常被用作种子的渗调剂。试验表明，分子量在6000及6000以上的PEG不能透过细胞壁，因此常利用其不易自由通过植物的细胞壁，不易渗入活细胞内，不给种子内增加营养物质，无毒的特点。PEG渗调处理的实质是提供一定的水势环境，促使种子提前萌动，完成种子发芽前相应的生理生化准备，并在渗调处理过程中，减慢或限制水分进入种子的速率，减少种子吸胀过程中膜系统的损伤，使其在缓慢吸胀过程中逐渐对受损的膜系统进行修复。番木瓜、烟草、栝楼及多叶羽扇豆的种子通过PEG渗调处理后活力均有显著提高。
PEG引发种子的效果与消除制约无籽西瓜的发展瓶颈相吻合，因此，本试验应用PEG引发三倍体西瓜种子，为的是探求一条能有效提高无籽西瓜种子萌芽性能的新途径。
1、材料与方法
1.1试验材料
供试种子：黑牛无籽西瓜种子，由湖南省瓜类研究所提供，2008年采种。化学试剂：硫酸铜、分子量6000的聚乙二醇(PEG-6000)配制的溶液水势为0、-0.2、-0.6、-1.2MPa溶液各100mL，对应的溶液质量浓度为0、120、218、316mg·L-1。
1.2试验方法
1.2.1无籽西瓜种子形态指标测定
随机取无籽西瓜种子1000粒，在感量0.0001g的电子天平上称质量，重复6次，计算平均值。随机取5粒，依次摆放，用游标卡尺测量长度，重复6次，求得平均值为种子长度；种子宽度与长度测量方法相同。测量结果显示。该批种子大小均匀，饱满程度相近，对试验不会产生较大误差。
1.2.2种子引发前处理目测选取饱满大小无明显差异的种子400粒，首先在常温(25℃)水中浸种5min，然后置于1％硫酸铜溶液(45℃)中消毒5min，其间不断进行搅拌，最后取出用清水洗净擦干，待用。
1.2.3PEG引发采用双因素完全随机设计(表1)，重复3次。取待引发种子400粒，每处理25粒，在25℃恒温，无光照条件下进行不同时间和不同水势的PEG溶液引发处理。以生产中常规萌发条件下的萌发种子作为对照(种子在室温下清水中浸泡3h后直接置床萌发)。
1.2.4发芽试验PEG-6000溶液不同引发处理结束后，将种子用清水搓洗5min，再用消毒过的湿毛巾包裹后置于托盘中，保持毛巾湿润，在30℃恒温无光照培养箱中培养。
1.2.5测定项目发芽期间每天观察统计发芽种子数量，第3天统计发芽势，7d后测定根长并统计发芽率，计算发芽指数、活力指数、平均发芽时间、发芽速率系数。
发芽率(％)＝种子总发芽数量/供试种子数量)×100
发芽势(％)＝(规定时间内种子发芽数量，供试种子数量)×100
Gi＝ΣGt/Dt
Gi：发芽指数：Gt：在时间t日的发芽数量：Dt：相应的发芽时间。
Vi＝Gi×Sx
Vi：活动指数；Sx：根平均长度。
平均发芽时间＝Σ(dn)/Σn
d：从开始试验之日起的天数；n：相应各天正常发芽粒数。
发芽速率系数＝100 ×Σn/Σ(dn)
1.2.6数据处理试验数据采用DPSV7.05统计软件进行显著性检验，
2、结果与分析
试验结果表明，各种水势的PEG-6000溶液引发及时间和水势的交互作用对无籽西瓜种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、平均发芽时间和发芽速率系数均没有显著影响。而引发时间对无籽西瓜种子的发芽率、发芽势影响极显著，对发芽指数的影响显著，对发芽速度(平均发芽时间与发芽速率系数)没有显著影响(表2)。
由表3可知，经水势为-1.2MPa的PEG-6000溶液引发3h，无籽西瓜有最高的发芽率、发芽势和发芽指数；而对照有最大的活力指数和发芽速率系数，其值均略高手水势为-1.2MPa的PEG-6000溶液引发3h处理。但从整体看，3h引发处理相对于其他引发时间处理，能最大程度提高无籽西瓜种子发芽能力，其发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数明显高于6、9、12h3个引发时间处理：平均发芽时间、发芽速率系数与其他引发时间处理差异不明显。
3、讨论
PEG浸种可显著提高多种作物种子发芽率，其原理基于PEG溶液的渗透压可用该物质在溶液中的溶质多少来调节。当对种子进行最适PEG浓度和最适时间处理时，因种子在吸水始期吸水压大于PEG溶液渗透压，种子可以缓慢吸水，做好萌发前的基本准备，如各种分解酶的活动可以进行：播种后，可在萌动基础上继续吸水，因此较未经处理的种子提前萌发且出土迅速，幼苗生长均匀。本试验数据分析表明，通过PEG引发3h的三倍体无籽西瓜种子，其发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均有不，同程度的增加。但促进作用并不显著。
笔者认为：(1)PEG引发是通过不同浓度的PEG来改变溶液的渗透压达到引发种子的目的，最适浓度PEG能使种子最大限度地发生水合而又不让其发生可见的萌发，因此，选择适宜浓度的PEG是引发成败的关键。试验数据中，水势为-1.2MPa的PEG-6000溶液引发3h处理三倍体无籽西瓜种子有最高的发芽率、发芽势和发芽指数。但PEG浓度梯度的选择还不足以使PEG-6000引发效果产生显著差异，可以考虑使用更高浓度的PEG-6000溶液进行探究，也可能说明由于无籽西瓜种子的特殊结构，使得PEG-6000溶液对无籽西瓜种子萌芽的促进作用并不显著。(2)种子PEG引发时间的控制也是至关重要的，最佳引发时间的确立是一个复杂的过程。不同种子间存在很大差异。
本试验研究结果表明引发3h处理效果较其他引发时间处理的效果在发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数上差异明显，这与常规生产上的浸种时间一致。
4、结论
运用PEG-6000溶液对种子引发的实质，是在限制种子吸水速率条件下使种子膜系统得到较好修复。并提前启动萌发所需的物质代谢，使有害物质含量降低，从而提高种子发芽率。本试验结果表明：(1)各种水势的PEG-6000溶液引发及时间和水势的交互作用对无籽西瓜种子发芽的各项指标均没有显著影响。(2)3 h引发处理相对于其他引发时间处理，能最大程度地提高无籽西瓜种子发芽能力，在对无籽西瓜种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的影响上均存在明显差异，这一结果与常规生产上无籽西瓜浸种时间结果一致。
参考文献：
[1]王坚，与时俱进——试论我国西瓜甜瓜产业发展的若干问题[J]，中国西瓜甜瓜。2003(2)：1-3
[2]吴明珠，当前西瓜甜瓜育种主要动态及今后育种目标研讨[J]，中国西瓜甜瓜，2003(3)：1-3
[3]刘君璞，俞正旺，马跃，中国西瓜甜瓜的发展回顾[J]，中国西瓜甜瓜，2000(1)：4-8
[4]孙小武，张显，马跃，等，中国无籽西瓜研究与应用[M]，北京：中国农业出版社，2009
[5]谭素英，无籽西瓜栽培技术，中国西瓜甜瓜，2003(1)：35-36