引发对不同温度下番茄种子萌发和幼苗生长的影响

吴凌云,姚东伟∗,霍文雨,李 明∗∗

(1上海市农业科学院设施园艺研究所,上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403;2南京农业大学园艺学院,南京210095)

番茄(Solanum lycopersiconMill.)是起源于热带、亚热带地区的一种喜温性作物,对低温反应敏感。番茄生长发育的适宜温度为20—25℃,温度低于10℃生长受到抑制,低于6℃会造成不可挽回的损失。番茄一般在早春低温的温室或露地直接播种,即在接近最低发芽温度的亚适宜温度条件下播种。在这种条件下,种子出苗率降低,出苗时间推迟,出苗不整齐[1]。

种子引发技术可以增强种子活力,提高出苗整齐度和成苗率[2],是增强植物抗逆性的方法之一[3]。当前,番茄种子引发研究主要集中在应用液体渗透引发(Osmopriming)技术(PEG、KNO3)处理番茄种子,提高种子的发芽速度和整齐度,增强低温及盐胁迫下的种子活力,提高番茄种子的抗老化能力[1,4-5]。固体基质引发(Solid matrix priming,SMP)通过混合种子、固体或半固体介质和一定量的水来完成,利用固体材料的化学和物理特性控制种子对水的吸收。在固体基质引发期间,种子缓慢吸水,从而进行预发芽的生理生化代谢和修复作用[3]。SMP引发后不需冲洗,直接干燥,而且能与生物剂结合使用,易于在生产中推广应用。Trichoderma harzianum作为生物控制剂和植物生长调节剂,具有控制病害、促进植物生长、提高产量的作用,在种子处理应用方面已有研究报道。Mastouri等[6]应用Trichoderma harzianum进行种子处理,提高了生物和非生物胁迫下种子的萌发特性和幼苗生长。Nagaraju等[7]应用Trichoderma harzianum引发向日葵种子,促进了植物生长,提高了幼苗对霜霉病的抗性。

本试验拟研究固体基质引发与哈茨木霉菌结合使用对不同温度下番茄种子萌发、幼苗生长和生理生化特性的影响,以期为番茄种子引发技术的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

番茄‘申粉8号’购于上海科园种子有限公司;哈茨木霉可湿性粉剂购于北京科威拜沃有限公司。

1.2 方法

1.2.1 种子引发

将种子、蛭石和一定量的水混合均匀后置于15℃黑暗条件下引发番茄种子5 d。引发设3个处理,即蛭石引发中加入哈茨木霉剂量分别为0 CFU∕g种子、3.5×105CFU∕g种子和7×105CFU∕g种子,分别以SMP、SMP+T1和SMP+T2表示。引发结束后,用不同规格的细筛将种子筛出,移入鼓风干燥箱中,回干至引发前种子的含水量。

1.2.2 种子萌发试验

对以上经过引发处理的种子分别在3个温度梯度下进行萌发试验。温度梯度分别为：25℃(第4天统计发芽势)、20℃(第6天统计发芽势)、15℃(第6天统计发芽势),光照12 h,光强4 000 lx。每处理3个重复,每个重复50粒种子。以未进行引发处理的种子作为对照。培养期间视水分情况适当补充水分,自发芽开始,每日调查记录发芽数至第14天,计算发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数。

1.2.3 种子出苗试验

出苗试验温度及光照设置同种子萌发试验。每处理3个重复,每个重复30粒种子。培养期间视情况适当补充水分,自出苗开始时每日调查各处理出苗数,直到出苗结束,计算平均出苗时间、出苗率和出苗指数。出苗结束后,每重复取10株,测量株高、根长和鲜重。

1.2.4 α-淀粉酶活性和可溶性糖含量的测定

取在15℃、20℃、25℃条件下萌发4 d的不同处理的番茄种子,采用3,5-二硝基水杨酸法测定种子中α-淀粉酶活性[mg∕(g·min)],采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量(%)。

1.3 数据分析

使用SPSS 20.0软件对试验数据进行方差分析,并对平均数进行Duncan’s多重比较。

2 结果与分析

2.1 引发处理对不同温度下番茄种子活力的影响

番茄种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数随着温度的降低呈下降趋势(表1)。引发各处理均显著提高了15℃、20℃、25℃下番茄种子的发芽势、发芽指数和活力指数。相比于SMP处理,SMP+T1和SMP+T2处理提高了各温度条件下种子的发芽指数,20℃下,SMP+T1和SMP+T2处理显著提高了种子的活力指数,SMP+T2处理显著提高了种子的发芽指数。

表1 固体基质引发与哈茨木霉菌结合对15℃、20℃、25℃下番茄种子萌发的影响Table 1 Effects of solid matrix priming in combination with T.harzianum on seed germination of tomato at 15℃,20℃ and 25℃

2.2 引发处理对不同温度下番茄种子出苗和幼苗生长的影响

番茄种子的出苗率、出苗指数、幼苗株高、根长和鲜重随着温度的降低呈下降趋势;番茄种子的平均出苗时间随着温度的降低呈上升趋势(表2)。与对照相比,不同温度下各引发处理番茄种子出苗率和出苗指数显著增加,平均出苗时间显著缩短,幼苗株高、根长和鲜重提高。相比于SMP处理,SMP+T1和SMP+T2处理提高了各温度下幼苗的株高和根长,20℃下,SMP+T2处理显著提高了幼苗株高。

表2 固体基质引发与哈茨木霉菌结合对15℃、20℃、25℃下番茄出苗和幼苗生长的影响Table 2 Effects of solid matrix priming in combination with T.harzianum on emergence and seedling growth of tomato at 15℃,20℃ and 25℃

2.3 引发处理对番茄种子α-淀粉酶活性和可溶性糖含量的影响

在15℃下,萌发4 d的番茄种子中α-淀粉酶活性及可溶性糖含量最低(表3)。相比于对照,引发各处理均显著提高了萌发番茄种子中的α-淀粉酶活性和可溶性糖含量。相比于SMP处理,SMP+T1和SMP+T2处理均提高了萌发番茄种子中的α-淀粉酶活性,但差异未达显著水平。

表3 固体基质引发与哈茨木霉菌结合对15℃、20℃、25℃下萌发番茄种子α-淀粉酶活性和可溶性糖含量的影响Table 3 Effects of solid matrix priming in combination with T.harzianum on α-amylase activity and soluble sugar content in germinating tomato seeds at 15℃,20℃and 25℃

3 讨论

大多数番茄种子对低温敏感,20—25℃为最适的发芽温度[1],这与本研究中25℃时番茄种子萌发和出苗特性最优相一致。当温度为15℃时,对照番茄种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、出苗率、出苗指数、幼苗素质、萌发番茄种子中α-淀粉酶活性和可溶性糖含量等指标均降低。

在15℃、20℃、25℃下,引发处理后番茄种子出苗率提高,出苗时间提前,幼苗株高、根长和鲜重增加,萌发种子中α-淀粉酶活性和可溶性糖含量提高。引发提高了种子中的淀粉酶活性和可溶性糖含量,增强种子代谢活性,从而具有更高的出苗率。

固体基质引发增强种子活力已有很多研究报道[8-12];本试验中蛭石引发各处理均显著提高了不同温度下番茄种子的发芽势、发芽指数和活力指数;显著提高了番茄种子出苗率、出苗指数、增加了幼苗苗高、根长和鲜重;显著提高了种子中的α-淀粉酶活性和可溶性糖含量。T.harzianum通过诱导抗氧化损伤的生理防御机制,可提高种苗活力和抗逆性[6]。本试验蛭石引发与哈茨木霉菌结合提高了种子萌发和幼苗生长,相比于单一固体基质引发,固体基质引发与哈茨木霉菌结合提高了番茄种子发芽指数、幼苗株高、根长及萌发种子中的α-淀粉酶活性。在20℃下,SMP+T2处理显著提高了种子发芽指数、活力指数和幼苗株高,其他指标差异未达显著水平。蛭石引发与哈茨木霉菌结合应用对番茄田间苗期生长、发病率及耐盐性的影响有待进一步研究。