趙正楠，劉 倩，夏 菲，藺 艷

(北京市園林科學研究院綠化植物育種北京市重點實驗室，北京100102)

一串紅(Salviasplendens)是唇形科(Lamiaceae)鼠尾草屬(Salvia)多年生草本花卉，常做一二年花卉使用。因其花色鮮紅、株型緊湊，在園林綠化中常做花壇、花境、花叢的主要材料。現(xiàn)階段對一串紅的研究主要集中在一串紅品種的親緣關(guān)系分析[1-2]、表型遺傳多樣性分析[3-4]、施肥與生長的關(guān)系分析[5-6]方面，關(guān)注的重點在于一串紅植物的遺傳及觀賞性狀。在一串紅的實際應(yīng)用中，無論是穴盤苗的生產(chǎn)，還是盆花的應(yīng)用，都主要采用種子穴盤播種的形式。因此，種子是一串紅主要的繁殖方式，也是一串紅園林應(yīng)用的重要材料，提高種子質(zhì)量至關(guān)重要。趙正楠等[7]采用不同的干燥方法來降低一串紅種子含水量，用風篩式種子清選機和重力式種子清選機來提高一串紅種子的凈度和發(fā)芽率[8]。種子活力是種子質(zhì)量最重要的指標，是種子田間表型的最重要參考[9]，現(xiàn)階段尚無對一串紅種子活力鑒定方法以及一串紅種子活力對其主要觀賞性狀是否存在影響的相關(guān)報道。本試驗以一串紅品種‘奧運圣火’種子為材料，首次研究了一串紅種子活力鑒定方法，并對一串紅種子活力是否對其主要觀賞性狀存在影響進行探討，以期指導生產(chǎn)中一串紅種子的應(yīng)用和一串紅種苗生產(chǎn)，提高我國一串紅種子種苗質(zhì)量，促進優(yōu)良一串紅品種的推廣應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料

以一串紅品種‘奧運圣火’種子為試材。試驗前種子含水量為7.0%。

1.2 方法

1.2.1 種子老化處理

2016年11月將種子置于人工老化箱(浙江托普儀器有限公司，型號LH-150S)中進行人工加速老化試驗。設(shè)置溫度為45℃、濕度為100%。老化時間設(shè)1 d、2d、3d、4d、5d，3個重復，每個重復100粒種子。以未進行人工處理(老化時間為0 d)的種子作為對照(CK)。

1.2.2 標準發(fā)芽試驗

將種子放入40mL質(zhì)量分數(shù)為1%的次氯酸鈉溶液中消毒5min，蒸餾水潤洗3遍，在覆有濕潤濾紙的12 cm×12 cm的發(fā)芽盒催芽，溫度25℃，黑暗條件。每天統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)，第7天統(tǒng)計發(fā)芽勢(GE,germination energy)，第14天統(tǒng)計發(fā)芽率(GR，germination rate)，并選擇10株進行根長(RL，root length)、苗長(SL，seeding length)的統(tǒng)計。按下列公式計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)(GI，germination index)和活力指數(shù)(VI，vigor index)。

(1)

(2)

(3)

活力指數(shù)(VI)=GI×RL

(4)

1.2.3 種子冷浸試驗

將蒸餾水放置于4℃冰箱中預冷1d，然后將種子浸于水中，一并放入4℃冰箱中處理3d，進行標準發(fā)芽試驗。發(fā)芽勢、發(fā)芽率統(tǒng)計方法為：在第7天進行發(fā)芽勢統(tǒng)計，連續(xù)3 d沒有新種子發(fā)芽時，進行發(fā)芽率統(tǒng)計。發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)計算公式同(1)、(3)、(4)，按如下公式計算發(fā)芽率。

(5)

1.2.4 種子溫室穴盤播種試驗

2016年12月5日于北京市園林科學研究院溫室進行一串紅種子播種。具體操作為：200穴的穴盤，播種基質(zhì)為營養(yǎng)土蛭石體積比為1∶1。將不同活力的一串紅種子單粒點入，統(tǒng)計發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)，計算公式同(2)(3)(4)。一個月后取10株幼苗進行根長、苗長的測定，取平均值。

材料上盆，水分、肥料等按照正常養(yǎng)護的標準，花盆直徑20cm，高度19cm，塑料材質(zhì)。參照文獻[10]，于盛花期測量不同材料的11個觀賞性狀(株高、冠幅、分枝數(shù)、花穗長、節(jié)間長度、花冠長、花冠直徑、花萼長、花萼直徑、葉片長、葉片寬)，每個性狀調(diào)查10個單株，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同活力一串紅種子材料的獲得

由表1可知，隨著人工老化處理時間的延長，結(jié)合標準發(fā)芽試驗，發(fā)現(xiàn)種子活力指數(shù)顯著下降。人工加速老化1d的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率與對照沒有顯著差異，活力指數(shù)與對照存在顯著差異。人工老化處理2d和3d的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)均與對照存在顯著差異，且這兩種處理之間種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、活力指數(shù)也存在顯著差異。生產(chǎn)中，活力低于50%的材料一般不會作為種子使用。綜上，對照、人工老化處理2d、3d的種子材料活力分別記為高活力、中活力、低活力。

表1 人工加速老化過程中一串紅種子發(fā)芽情況和活力指數(shù)

注：同列不同字母表示在0.05水平差異顯著

2.2 不同活力的一串紅種子冷浸發(fā)芽試驗

由表2可知，不同活力的一串紅種子經(jīng)過冷浸處理后種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長、苗長、活力指數(shù)均存在顯著差異。高活力一串紅種子冷浸試驗的發(fā)芽勢分別是中活力、低活力一串紅種子發(fā)芽勢的1.8倍、13.9倍；高活力一串紅種子的發(fā)芽率分別是中活力、低活力一串紅種子發(fā)芽率的1.7倍、8.1倍；高活力種子發(fā)芽指數(shù)分別是中活力、低活力種子發(fā)芽指數(shù)的1.8倍、13.1倍；高活力種子活力指數(shù)分別是中活力、低活力種子活力指數(shù)的1.5倍、16.8倍。

表2 不同活力一串紅種子冷浸發(fā)芽試驗

注：同列不同字母表示0.05水平差異顯著

2.3 不同活力的一串紅種子溫室穴盤播種試驗

由表3可知，不同活力的一串紅種子在溫室播種條件下，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、苗長均存在顯著差異，根長無顯著差異。高活力種子發(fā)芽率是中活力、低活力種子發(fā)芽率的1.2倍、2.2倍；高活力種子發(fā)芽指數(shù)是中活力、低活力種子發(fā)芽指數(shù)的1.3倍、2.5倍；高活力種子苗長分別比中活力、低活力種子苗長長0.3cm、0.6cm；高活力種子活力指數(shù)分別是中活力種子、低活力種子活力指數(shù)的1.2倍、2.3倍。

表3 不同活力的一串紅種子溫室播種發(fā)芽情況

注：同列不同字母表示0.05水平差異顯著

2.4 不同活力的一串紅種子標準發(fā)芽試驗、冷浸發(fā)芽試驗與穴盤播種活力的相關(guān)性分析

由表4可知，與穴盤播種試驗的發(fā)芽率極顯著正相關(guān)的指標共有8個，分別是標準發(fā)芽試驗的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)以及冷浸發(fā)芽試驗中的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)；與之顯著正相關(guān)的指標有2個，分別是標準發(fā)芽試驗和冷浸發(fā)芽試驗的根長。

與穴盤播種試驗發(fā)芽指數(shù)極顯著正相關(guān)的指標有9個，分別是標準發(fā)芽試驗中的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長和活力指數(shù)，以及冷浸發(fā)芽試驗中的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)；與之顯著正相關(guān)的是冷浸發(fā)芽試驗的根長。

與穴盤播種試驗的根長顯著正相關(guān)的指標是標準發(fā)芽試驗的苗長；與穴盤播種試驗苗長極顯著正相關(guān)的指標共有8個，分別是標準發(fā)芽試驗中的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長和活力指數(shù)以及冷浸發(fā)芽試驗中的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和活力指數(shù)。

與穴盤播種試驗中活力指數(shù)極顯著正相關(guān)的指標共9個，分別是標準發(fā)芽試驗中的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長、活力指數(shù)以及冷浸發(fā)芽試驗中的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，與之顯著正相關(guān)的是冷浸發(fā)芽試驗中的根長。因此，可以使用上述標準發(fā)芽試驗和冷浸發(fā)芽試驗的相關(guān)指標預測一串紅種子播種穴盤后的活力。上述指標中，由于標準發(fā)芽試驗的發(fā)芽勢指標用時較短，操作較簡單，推薦用來預測穴盤播種中一串紅種子的活力。

表4 不同指標的相關(guān)系數(shù)

注：GHGR、GHGI、GHRL、GHSL、GHVI分別代表穴盤播種試驗種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長、苗長、活力指數(shù)；GE、GR、GI、RL、SL、VI分別代表標準發(fā)芽試驗種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長、苗長、活力指標；SCGE、SCGR、SCGI、SCRL、SCSL、SCVI分別代表冷浸發(fā)芽試驗種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長、苗長、活力指數(shù)。*和**表示在P<0.05和P<0.01水平上顯著相關(guān)

2.5 不同活力種子的一串紅材料植株主要觀賞性狀

由表5可知，不同活力水平的一串紅種子的盆栽植株，株高、冠幅、花序長度、分枝數(shù)、花序節(jié)間長度、花冠長、花冠直徑、花萼長、花萼直徑、葉片長、葉片寬等主要觀賞性狀并沒有顯著差異。因此，種子活力大小對一串紅植株觀賞性狀沒有顯著影響。

表5 種子活力對植株主要觀賞性狀的影響

注：同列相同小寫字母表示在0.05水平差異不顯著

3 結(jié)論與討論

種子活力是指在廣泛田間條件下，決定種子迅速整齊出苗和長成正常幼苗潛在能力的總和。種子活力是衡量種子播種質(zhì)量的重要指標，也是種用價值的重要體現(xiàn)[11]。在燕麥種子相關(guān)活力測定中，使用室內(nèi)標準發(fā)芽試驗的相關(guān)參數(shù)代表種子實際活力情況[12]；在小麥種子活力評價中，使用田間出苗情況作為種子實際活力[13]。在實際生產(chǎn)中，一串紅主要采用種子穴盤播種至成苗、再移栽的方式進行生產(chǎn)，所以一串紅種子在穴盤基質(zhì)中的發(fā)芽情況和長勢是生產(chǎn)中關(guān)注的重點，這也是本試驗將穴盤中種子出苗情況衡量種子活力的重要原因。通過試驗證明，標準發(fā)芽試驗和冷浸試驗中相關(guān)參數(shù)均可以較好地預測一串紅種子在穴盤中的活力，因此生產(chǎn)中可以此鑒定一串紅種子活力。

種子活力的鑒定方法一般包括標準發(fā)芽試驗、逆境試驗等。選用何種方法來預測種子活力是根據(jù)種子類型決定的。甜玉米種子因其可溶性糖含量較高，淀粉含量較低，預測種子活力時可采用電導率測定、含糖量測定[14]、帶菌率測定[15]的方法；芝麻種子的四種不同類型需要采用不同的活力檢測方法[16]。試驗結(jié)果表明，標準發(fā)芽試驗和冷浸發(fā)芽試驗均可以較好地預測一串紅種子穴盤中的出苗情況。在本試驗中，標準發(fā)芽試驗作為常規(guī)的種子活力檢驗手段，方便實驗室操作，推薦用來檢驗一串紅種子活力。而在北方一串紅主要是在“五一”“十一”大規(guī)模使用，“五一”用花需要前一年的冬季在溫室播種，所以采用冷浸試驗預測一串紅種子活力。同時，隨著種子生物學技術(shù)的發(fā)展，種子活力檢測方法也日益豐富起來。在玉米[17]、春小麥[18]、水稻[19]、棉花[20]種子中，近紅外光譜、高光譜、機械視覺技術(shù)的應(yīng)用，使得單粒種子無損檢測成為新的種子活力檢測方向。這些先進技術(shù)應(yīng)用在草本花卉種子精選中也將成為必然趨勢。

相關(guān)研究表明，種子老化處理后，活力的降低會引起一系列性狀的變化。人工加速老化試驗處理老芒麥種子，群體多樣性條帶、基因多樣性指數(shù)隨著發(fā)芽率下降而降低，當發(fā)芽率下降至10%時，等位基因數(shù)就出現(xiàn)顯著差異[21]。使用SSR分子標記對老化后的大豆種子[22]、扁蓿豆種子[23]遺傳完整性進行分析，證明老化處理顯著降低了遺傳多樣性指數(shù)。本試驗通過人工加速老化得到不同活力的一串紅種子，對其植株觀賞性狀進行分析，結(jié)果表明不同活力材料的主要觀賞性狀不存在顯著差異。本試驗所用低活力種子材料發(fā)芽率也在50%左右，并沒有對發(fā)芽率更低的種子材料觀賞性狀進行分析；同時，本試驗所用種子材料樣本容量并不夠大，所以對一串紅種子活力與其觀賞性狀的關(guān)系仍需進一步的研究。