曲酸對甜菜種子萌發的影響

叢俊超，胡華兵，王榮華，劉大麗，吳則東，王茂芊

（1.黑龍江大學現代農業與生態環境學院，哈爾濱 150080；2.新疆石河子農業科學研究院，新疆石河子 832000）

0 引言

甜菜作為制糖的原材料之一，在農業發展領域起著至關重要的作用。種子引發是通過調節和控制種子萌發前吸水膨脹的過程，從而使種子可快速進入萌發狀態的技術手段。種子通過引發處理后可以提高種子萌發速度，改善種子的產量和質量。

隨著種子引發技術的發展和成熟，種子引發技術在近些年得到更多關注，有關作物種子的引發研究也取得了一定的進展。如高玉民等[1]研究表明，不同濃度的6-芐氨基嘌呤（6-BA）能顯著提高柴胡種子的發芽率、發芽勢和發芽指數，其中以0.6 mg/L 的6-BA 效果最為明顯；劉吉等[2]研究表明，低濃度（50 mmol/L）NaCl 處理可以促進菠菜種子的萌發，但高濃度處理則抑制萌發；陳毅凡等[3]研究了黃腐酸對鎘脅迫下小麥種子萌發及幼苗生長的影響，結果表明，適宜濃度黃腐酸可以顯著提高小麥幼苗的抗逆性；王娜等[4]對肉桂酸和棕櫚酸對豌豆種子萌發和幼苗生長化感效應的研究表明，兩種化感物質降低了豌豆幼苗株高、生物量和主根長，有效提高了根平均直徑以及地上和地下部SOD、POD活性以及脯氨酸的含量；李穎等[5]探究水楊酸和脫落酸浸種對低溫下扁蓿豆種子萌發和幼苗生長的影響，結果表明，兩種外源物質浸種處理下扁蓿豆種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數，根長和芽長均呈先升高后降低的趨勢，初次發芽天數無變化；耿夢瑤等[6]對干旱脅迫下秸稈預處理過程中產生的膽堿離子液體殘留物對玉米種子萌發的影響進行研究，使用13%聚乙二醇—6000（PEG）模擬干旱脅迫，結果表明該液體殘留浸種處理顯著提高了玉米種子的發芽率和發芽指數；代磊等[7]研究了離子液體對作物的毒性效應，研究表明，離子液體1-己基-3-甲基咪唑溴化鹽對3種小麥的發芽率、株高和鮮質量都有抑制作用；王龍泉等[8]研究結果表明，一定濃度范圍內（50～200 mg/L）的GA3、NAA 溶液處理對掌葉木種子的發芽率和發芽勢均具有顯著的促進作用；王偉杰等[9]探究了外源GA3對鹽脅迫下黃芩種子萌發的影響，結果表明，濃度為200 mg/L的GA3浸種能夠有效緩解鹽脅迫對黃芩種子萌發的損傷。

曲酸作為一種有機酸，在食品加工領域可用作食品添加劑，具有保鮮、防腐、抗氧化作用；在農業領域可促進植物生長、還可用于生產農藥化肥，使用低濃度曲酸作為葉面肥進行噴施或是制成增長增產劑進行根施，作為作物生產促進劑對糧食和蔬菜都有明顯的增產效果。例如，李慶鵬等[10]研究發現，鮮切西蘭花經過曲酸處理后可有效減少貯藏期間流失的水分；柳凱等[11]研究了曲酸對小麥種子萌發及幼苗生長的影響，研究結果顯示不同濃度的曲酸溶液促進小麥種子發芽勢顯著提高，以300 mg/L 效果最佳，優于清水對照組和20 mg/L油菜素內酯處理。

隨著農業領域的逐步發展，甜菜種子引發研究受到越來越多學者的關注，但關于曲酸作為引發試劑對甜菜種子進行引發的研究還未有報道。因此，本次試驗采用不同濃度的曲酸、不同處理時間的試驗設計對甜菜種子進行處理，探究曲酸對于甜菜種子引發的影響，確定曲酸適宜濃度，旨在將篩選出的引發劑應用于大田生產中，并為甜菜種子包衣劑的選擇提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2021 年12月至2022 年4 月在黑龍江大學現代農業與生態環境學院甜菜遺傳育種重點實驗室進行。

1.2 試驗材料

供試材料選用甜菜單粒種‘TD801’，由黑龍江大學現代農業與生態環境學院的甜菜優良品種選育團隊提供。

1.3 試驗方法

本研究選用的引發劑為100、300、500 mg/L曲酸，時間梯度為8、16、24 h，共設置了9個處理，3次重復，對甜菜種子進行浸泡、回干發芽培養，對照組（CK）為未處理過的干種子。試驗操作方法為：首先使用蒸餾水與0.1%次氯酸鈉水溶液對發芽盒進行浸泡，然后用蒸餾水將發芽盒進行清洗直至干凈，再將其進行晾干，然后將50格發芽紙進行高溫滅菌箱滅菌并平攤在處理過的發芽盒里，每個紙格內放置2粒經過處理后的種子，需保持一定的間距，然后抽取34 mL蒸餾水分兩次均勻地噴進發芽盒子里，保證每個種子都濕潤，將溫箱溫度設置為24 ℃，光照等級為4 級，光照時間為12 h。每天對發芽種子的個數進行檢查和記錄，計算種子的發芽勢和發芽率，并對胚根及胚軸總長度進行測量，計算發芽指數和活力指數。相對電導率使用CT-2 型筆式電導儀進行種子浸出液進行測定。曲酸購自南京都萊生物技術有限公司，試劑為分析純。

1.4 測定指標

通過公式計算甜菜種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數[式(1)～(4)]。使用Excel、MathType 對數據進行整理、分析。

2 結果與分析

2.1 100 mg/L曲酸溶液對甜菜種子萌發的影響

用濃度為100 mg/L 曲酸溶液處理‘TD801’甜菜種子，時間梯度分別為8、16、24 h，結果顯示，處理8、16、24 h 的發芽勢分別是85.67%、84.00%和81.67%，3 個處理的發芽勢均高于CK（76.00%），分別比CK 高出9.67、8.00、5.67 個百分點；處理8、16、24 h 的發芽率分別是85.67%、84.67%和83.33%，3 個處理的發芽率均高于CK（77.67%），分別比CK 高出8.00、7.00、5.66 個百分點；8、16、24 h 的發芽指數分別是36.08、37.43 和39.34，3 個處理的發芽指數均高于CK（26.41），分別高于對照36.61%、41.73%、48.96%；處理8、16、24 h 活力指數分別是328.65、389.05 和342.39，3 個處理的活力指數均高于CK（226.78），分別高于對照44.92%、71.55%、50.98%。試驗結果顯示，100 mg/L 曲酸處理甜菜種子‘TD801’，引發后甜菜種子的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均高于對照，表明100 mg/L 曲酸溶液在8、16、24 h 情況下可以有效地激發甜菜種子的活力，時間為8 h 對種子處理效果的優勢主要體現在發芽勢和發芽率，16 h 對種子的處理效果的優勢體現在活力指數，而24 h對種子處理效果的優勢主要表現在發芽指數，總體而言，時間16 h的處理效果優于8、24 h。

表1 曲酸溶液處理對TD801 甜菜種子萌發的影響Table 1 Effect of kojic acid solution treatment on germination of sugarbeet seed TD801

2.2 300 mg/L曲酸溶液對甜菜種子萌發的影響

300 mg/L曲酸溶液處理‘TD801’甜菜種子，時間梯度為8、16、24 h。8、16、24 h的發芽勢分別為86.67%、85.67%和85.00%，3 個處理的發芽勢均高于CK（76.00%），分別高出10.67、9.67、9.00 個百分點；8、16、24 h 的發芽率分別為86.67%、86.00%和85.00%，3 個處理的發芽率均高于CK（77.67%），分別比CK 高出9.00、8.33、7.33 個百分點；8、16、24 h 的種子發芽指數分別為36.31、36.92、43.43，3 個處理的發芽指數均高于CK（26.41），分別比CK 高出37.47%、39.80%、64.45%；8、16、24 h 的種子活力指數分別為327.90、381.16、451.33，3 個處理的活力指數均高于CK（226.78），分別高出44.59%、68.07%、99.02%。試驗結果顯示，300 mg/L 曲酸處理甜菜種子‘TD801’時，引發后甜菜種子的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均高于未引發干種子處理（CK），表明300 mg/L曲酸溶液在8 h、16 h、24 h情況下可以有效地增強甜菜種子的活力。其中，時間為8 h對種子處理效果的優勢主要體現在發芽勢和發芽率，24 h 對種子處理效果的優勢主要表現在發芽指數和活力指數，總體而言，時間24 h的處理效果優于8、16 h。

2.3 500 mg/L曲酸溶液對甜菜種子萌發的影響

500 mg/L 曲酸溶液處理‘TD801’甜菜種子，時間梯度分別為8、16、24 h。時間梯度8、16、24 h 的發芽勢分別是84.67%、86.67%和83.33%，均高于CK（76.00%），分別比CK高出8.67、10.67、7.33個百分點；時間梯度8、16、24 h 的發芽率分別為85.00%、87.00%和83.67%，3 個處理的發芽率均高于CK（77.67%），分別比CK 高出7.33、9.33、6.00 個百分點；時間梯度8、16、24 h 的發芽指數分別為34.51、38.34 和39.80，3 個處理的發芽指數均高于CK（26.41），分別比CK 高出30.67%、45.17%、50.70%；時間梯度8、16、24 h 的活力指數分別為301.92、396.91 和375.72，3 個處理的活力指數均高于CK（226.78），分別比CK 高出33.13%、75.02%、65.68%。試驗結果顯示，500 mg/L曲酸處理甜菜種子‘TD801’時，引發后甜菜種子的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均高于未引發干種子處理（CK），表明500 mg/L曲酸溶液可以有效地增強甜菜種子的活力，其中，16 h對種子處理效果的優勢主要體現在發芽勢、發芽率和活力指數，而24 h對種子處理效果的優勢主要表現在發芽指數方面，總體而言，時間16 h的處理效果優于8、24 h。

2.4 不同濃度曲酸溶液處理對甜菜種子相對電導率的影響

100 mg/L 曲酸溶液處理‘TD801’甜菜種子8、16、24 h 后的相對電導率分別為44.17%、30.37%、32.77%，此3個處理的相對電導率均低于CK（176.07%)，分別比CK降低131.90、145.70、143.30個百分點；300 mg/L曲酸溶液在8、16、24 h分別處理種子‘TD801’，相對電導率分別是49.57%、41.63%、39.03%，相對電導率均低于CK（176.07%)，分別比CK 降低126.50、134.43、137.03 個百分點；500 mg/L 曲酸溶液在8、16、24 h 分別處理種子‘TD801’，相對電導率分別為48.63%、33.03%、37.93%，相對電導率均低于CK（176.07%)，分別比CK 降低127.43、143.03、138.13個百分點。甜菜種子經過引發劑處理后的電導率均低于CK，其中，處理2的相對電導率最低，說明濃度為100 mg/L，時間為16 h的處理對種子的傷害最低。

3 討論與結論

目前用于種子萌發處理的技術方法較多，包括固體、液體、電場引發等，其中液體引發方法是較為便利的方法[12]，隨著液體引發技術的深入研究，李鵬程等[13]利用不同濃度的蕓苔素、赤霉素以及泥球包裹對苦草種子進行處理，發現外源激素赤霉素的使用可以打破苦草種子的休眠狀態，有效提高苦草種子的發芽率；劉曉晗等[14]發現甜菜種子經過硫酸鉀和氯化鎂試劑組合引發處理后，種子在發芽勢、發芽率、發芽指數等方面均有所提高；哈洋等[15]研究了人參浸提液對桔梗種子萌發的影響，結果表明，人參浸提液對桔梗種子萌發存在抑制作用，但赤霉素處理可有助于改善人參浸提液對桔梗種子的萌發抑制作用；袁繼紅等[16]探究了酸和赤霉素處理對薹草種子萌發的影響，結果表明，使用酸浸泡3 min 后再用200 mg/L的赤霉素浸泡1 d，可顯著影響薹草種子的萌發特征。前人大量試驗研究證明，種子引發通過滲透調節、溫度調節等縮短種子萌發的時間，可有效提高種子出苗的整齊率[17-18]。曲酸是一種有機化學物，易溶于水，目前應用于生物制藥、農業等多個領域，在小麥種子的應用中也發現曲酸可以提高種子發芽率[11]。因此，將曲酸作為引發劑應用于甜菜種子中具有可行性。

本試驗設置“濃度”和“時間”雙因素變量研究曲酸對甜菜種子引發的影響，發現隨著曲酸濃度和處理時間的差異，相應的引發效果也存在差異。與CK（未處理干種子）相比，9 個處理的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數都有所提高。在濃度為100 mg/L時，處理8 h對發芽勢和發芽率效果最好，24 h對發芽指數和6 h對活力指數效果最好；濃度為300 mg/L 時，處理8 h 對發芽勢和發芽率效果最好，24 h 對發芽指數和活力指數效果最好；而在500 mg/L的濃度條件下，16 h處理對發芽勢、發芽率和活力指數效果最好，24 h對發芽指數效果最好?？傮w而言，濃度為500 mg/L，時間為16 h的曲酸溶液對甜菜種子的萌發效果最好。

本研究的不足之處：（1）設定種子引發劑的濃度和時間梯度較少，應增加濃度和時間梯度，以便篩選出最適宜甜菜種子萌發的處理；（2）目前試驗的引發劑較為單一，可以進行多試劑組合引發，為種子引發試驗試劑的篩選提供多種可能。