不同引发温度对番茄砧木种子萌发及幼苗耐冷性的影响

摘    要：以番茄砧木种子为材料，以蛭石为引发基质，研究了不同温度引发对种子发芽特性、幼苗生长及耐冷性的影响，以筛选出适合番茄砧木种子引发的温度。结果表明，与未进行引发处理的CK相比，10、15、25、5 ℃/20 ℃种子引发可不同程度地促进种子萌发、增大壮苗指数，降低幼苗低温逆境下的冷害指数和电解质渗漏率，并通过增加可溶性糖和可溶性蛋白质含量，提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性及根系活力增强耐冷性；低温10、15 ℃和变温5 ℃/20 ℃引发效果优于常温25 ℃引发，其中5 ℃/20 ℃引发的发芽率、发芽指数、壮苗指数分别是CK的1.58倍、5.90倍和2.43倍，低温胁迫下可溶性糖和可溶性蛋白质含量分别是CK 的4.0倍和1.5倍，且冷害指数最低。综上及耐冷指标的隶属函数值可知，变温5 ℃/20 ℃引发效果最好，其次为10 ℃和15 ℃恒温引发。

关键词：番茄砧木；引发温度；种子萌发；低温胁迫；耐冷性

中图分类号：S641.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）11-078-08

Effects of different priming temperature on seed germination and cold resistance of seedlings in tomato rootstock

WU Guoxiu1， XU Youquan1， SHI Cong2， LI Yang1， LI Yanman1， CUI Dandan1， LI Shengli1

（1. College of Horticulture， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450046， Henan， China; 2. Henan Agricultural Product Quality Safety and Green Food Development Center， Zhengzhou 450002， Henan， China）

Abstract： To screen out the suitable seed priming temperature， we studied the effects of different priming temperature on seed germination， seedling growth and cold resistance of tomato rootstock using vermiculite as the priming substrate. The results showed that compared with CK without priming treatment， seed priming at 10 ℃， 15 ℃， 25 ℃ and 5 ℃/20 ℃ could promote seed germination， increase seedling strength index， reduce chilling injury index and electrolyte leakage of seedlings under chilling stress， and improve cold tolerance by increasing soluble sugar and soluble protein content， the activities of superoxide dismutase， peroxidase and catalase， and root activity. The priming effect at low temperatures of 10 ℃， 15 ℃ and variable temperatures of 5 ℃/20 ℃ were better than that at room temperature of 25 ℃. Among them， the germination rate， germination index and seedlings strength index after priming at 5 ℃/20 ℃ were 1.58 times， 5.90 times and 2.43 times that of CK， respectively. Under low temperature stress， the soluble sugar and soluble protein content were 4.0 times and 1.5 times that of CK， respectively， and the cold damage index of 5 ℃/20 ℃ treatment was the lowest. According to the above indexes and the membership function values of the cold resistance， it can be seen that the priming effect at changing temperature of 5 ℃/20 ℃ was the best， followed by the constant temperature priming at 10 ℃ and 15 ℃.

Key words： Tomato rootstock; Priming temperature; Seed germination; Chilling stress; Cold tolerance

种子引发（seed priming）又称渗透调节，最早是由Heydecker教授在1973年提出的，通过控制供水条件，使种子慢慢吸收水分，并逐步恢复干燥的种子预处理技术[1]。目前常见的引发技术有渗透引发、固体基质引发、水引发、膜引发和生物引发等[2]。其中固体基质引发作为一项高效、简易、低成本的引发技术，在生产上具有重要的意义，常用的基质有蛭石、珍珠岩、沙等。方萍萍等[3]利用蛭石、珍珠岩、椰糠对老化的黄瓜种子进行引发，发现蛭石和珍珠岩引发处理均可不同程度地提高老化种子的萌发率和萌发速度，而椰糠处理的种子萌发特性与对照差异不显著。为了缩短胚根突破种皮的时间，不同作物的种子引发均需要适宜的温度和时间，引发温度和时间控制不当会造成种子吸胀伤害[4]。经过引发处理后的种子，能够加快种子的发芽速率，促进幼苗健壮生长，同时还能够调节种子内的水解酶、呼吸酶活性等，进一步强化种子的发芽能力和幼苗的抗逆性[5-6]。Cao等[7]采用褪黑素对糯玉米种子进行引发处理，发现其可以通过调节抗氧化系统及淀粉代谢促进低温下的种子萌发，同时褪黑素对甜菜种子、黄瓜种子也具有一定的引发作用[8-9]。

番茄（Solanum lycopersicum L.）由于口感佳、营养价值丰富，深受人们的喜爱。作为主要的设施栽培作物之一，番茄已实现了周年生产供应，因此造成重茬现象逐年增多，导致连作障碍严重，土壤退化，疫病、枯萎病等土传病害和土壤栽培生理问题频发。目前嫁接是克服连作障碍、提高植株抗病性、防止土传病害的最有效措施[10]，但番茄砧木种子本身存在发芽率低、出苗不整齐等问题。因此，提高番茄砧木种子的发芽率和发芽势对降低嫁接成本、提高生产效率具有重要意义。种子引发作为一种有效手段，通过渗透调节作用于种子内部并发生各种生理和生化变化，从而修复和保护细胞结构免受破坏，使细胞维持其正常的生理活性，有效提升植物的抗逆性。但目前的引发技术较为杂乱，缺乏针对性，且影响引发的因素复杂多样，因此，笔者旨在研究不同温度下蛭石引发对砧木种子发芽、幼苗生长与耐冷性的影响，为番茄砧木开发低成本的引发介质、探索最适的引发条件，从而达到促进砧木种子萌发，提高嫁接苗抗逆性的效果。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2020年3－6月在河南农业大学园艺学院工厂化育苗实验室完成。供试砧木品种为杂交种金棚砧木一号（JZM-1）番茄，根系发达，耐寒性强，由西安金鹏种苗有限公司培育与提供。固体基质引发材料为蛭石，粒径为0.4～1.0 mm，蛭石容重为0.23 g·cm-³，在试验前对蛭石进行充分干燥与消毒处理。

1.2 试验设计

1.2.1 引发处理 引发基质含水量及引发时间由预试验确定。引发处理按照种子干质量∶ 蛭石干质量为1∶10的比例，引发时调整基质含水量为40%。将蛭石、水和种子均匀混合后放于培养皿中，然后随机置于不同温度的培养箱中进行引发试验，温度设置如表1所示（恒温处理包括5、10、15、20、25 ℃，变温处理包括5 ℃/20 ℃、10 ℃/20 ℃、15 ℃/20 ℃，时间设定为12 h/12 h）。每天测定培养皿质量，按照首次质量确定加水量，保持蛭石含水量40%。引发9 d后，将各处理的种子和固体基质全部倒出，使用分样筛将番茄砧木种子筛出。在室温且通风的环境条件下回干至种子原始含水量，即测定质量为恒质量时停止，将种子保存起来备用。

1.2.2 发芽试验 以未进行引发处理、常温保存的种子为对照（CK），将各处理的种子先用50～55 ℃热水进行温汤浸种，然后在蒸馏水中浸泡8 h。浸种后取2层滤纸平放在直径为9 cm的一次性塑料培养皿中，用水喷湿滤纸，将种子均匀置于滤纸上，在MGC-250智能光照培养箱内25 ℃黑暗条件下培养，每天观察种子的发芽个数（以胚芽突破种皮1 mm作为发芽标准），按照《农作物种子检验规程》[11]的检验方法，在发芽试验第2天统计发芽势，第7天统计发芽率。每个处理3次重复，每个重复100粒番茄砧木种子。

1.2.3 幼苗耐冷性试验 通过上一步试验，筛选出T（10）、T（15）、T（25）和T（5/20）4个处理和CK进行对比试验。试验使用72孔育苗穴盘，每个处理育2盘，3次重复。当3叶1心时，移入MGC-250型智能光照培养箱内进行低温处理（昼/夜温度为10 ℃/5 ℃，光周期为昼/夜=12 h/12 h）。

1.3 项目测定方法

1.3.1 种子发芽特性 发芽势/%=2 d内发芽种子总数/供试种子总数×100；                                  （1）

发芽率/%=7 d内总发芽数/供试种子总数×100；                                                                     （2）

发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt）（Gt：在时间t日内发芽的种子数；Dt：发芽日数）。                           （3）

1.3.2 幼苗生长量 当幼苗3叶1心时，分别选取不同处理幼苗10棵，3次重复，用直尺测定株高，游标卡尺测定茎粗，电子天平测定干鲜质量，并计算壮苗指数[12]。

壮苗指数=（茎粗/株高+根干质量/地上部干质量）×全株干质量。                                             （4）

1.3.3 生理指标测定 将3叶1心幼苗的根系洗净擦干，剪成1 cm的均匀小段并称取0.2 g至试管中，采用TTC法测定根系活力[13]。参考Zhao等[14]的方法在低温处理1、3、5 d时取样测定幼苗冷害指数。在低温0、5 d时，取3株幼苗的第2片叶，参照赵世杰等[15]的方法进行电解质渗漏率（electrolyte leakage，EL）的测定和计算；参照王爱国等[16]的方法测定超氧阴离子O2·-含量。采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[13]；采用考马斯亮蓝染色法测定可溶性蛋白质含量[14]。采用氮蓝四唑（NBT）还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性，以反应被抑制50%时的酶液用量作为1个酶活性单位[17]；采用愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性[18]；采用紫外吸收法测定过氧化氢酶（CAT）活性[19]；参照Nakano[20]方法测定抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性，以1 min内290 nm吸光度值的变化值表示酶活性。采用丙酮和乙醇 1∶1 （体积比）浸泡法提取叶绿素，用紫外分光光度计U-5100 测定叶绿素含量[21]。