摘  要：為獲得簡單、高效和低污染的工業(yè)大麻種子消毒方法，分別選取纖用型（晉麻1號）、藥用型（晉麻4號）、籽用型（汾麻3號）工業(yè)大麻品種種子為試驗材料，設置2個次氯酸鈉濃度（5%、10%）和5個處理時間（5、10、15、20、25 min），以發(fā)芽率、發(fā)芽勢、污染率為指標，研究次氯酸鈉對工業(yè)大麻種子萌發(fā)的影響以及確定次氯酸鈉最佳處理濃度和時間，進而為工業(yè)大麻無菌苗培育奠定基礎。結果表明，當次氯酸鈉濃度為5%時，晉麻1號和汾麻3號的種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢隨時間延長呈先升高后降低的變化趨勢；而晉麻4號的發(fā)芽率和發(fā)芽勢最開始隨次氯酸鈉的處理時間延長和處理濃度的增加緩慢上升，各處理間差異不顯著，當次氯酸鈉濃度和處理時間達到一定程度后，其發(fā)芽率和發(fā)芽勢開始快速升高。次氯酸鈉處理后的3個工業(yè)大麻品種的污染率隨次氯酸濃度升高和處理時間延長呈現(xiàn)逐漸降低的變化趨勢。因此，晉麻1號的最佳處理為5%的次氯酸鈉處理15～20min，晉麻4號最佳處理為10%的次氯酸鈉處理25min，汾麻3號則以5%的次氯酸鈉處理15min為最佳。

關鍵詞：工業(yè)大麻；次氯酸鈉；發(fā)芽率；發(fā)芽勢；污染率

 

工業(yè)大麻（Cannabis sativa L.）又稱火麻、漢麻等，是大麻科大麻屬1年生直立草本植物^[1]，根據(jù)其用途分為纖維型、籽用型和藥用型3種類型，目前纖維型和籽用型工業(yè)大麻應用較為廣泛。工業(yè)大麻纖維具有堅硬、細長，吸濕性和透氣性良好等特點，是一種商業(yè)價值極高的紡織原料。大麻種子生產(chǎn)的大麻油中富含不飽和脂肪酸^[2]（亞油酸、亞麻酸、油酸等）、人體易吸收的麻仁球蛋白和白蛋白以及人體8種必需氨基酸^[3]，具有較高的食用價值。藥用型工業(yè)大麻的莖、葉、花序都可作生產(chǎn)催眠劑和鎮(zhèn)靜劑的原料，特別是花序中的大麻二酚（CBD）在抗癲癇、治療精神紊亂、鎮(zhèn)痛等方面具有重要作用^[4,5]。當前，由于工業(yè)大麻存在幼芽頂土能力弱、種子出苗時間不一致且大小不均勻等問題，因此，嚴重限制其在工業(yè)中的生產(chǎn)應用?；诖耍ㄟ^組織培養(yǎng)和快速繁殖技術培育工業(yè)大麻幼苗，有助于解決大麻育種中難出苗、出苗弱等問題，進而加快工業(yè)大麻高產(chǎn)、高效和優(yōu)質的步伐。

次氯酸鈉作為一種低毒高效的消毒劑，既保持了消毒殺菌功效，又因其低毒害性不影響植物組織的正常生長。經(jīng)過前人的不斷摸索實踐，乙醇和次氯酸鈉的組合滅菌方式在水稻^[6,7,8,9]、馬鈴薯^[10]、玉米^[11]、谷子^[12]、大豆^[13,14,15]等作物中均有運用，根據(jù)不同物種和組織的差異，組合搭配適宜濃度和處理時間。楊文軍等^[16]對粘兩優(yōu)4011中秈遲熟兩系雜交水稻種子進行消毒處理發(fā)現(xiàn)，10%的次氯酸鈉溶液消毒效果最好，最佳浸泡時間為1～5min。王朝君等^[6]研究發(fā)現(xiàn)，次氯酸鈉對水稻不育系樂3A種子的消毒效果最好，而且用濃度為5.5%的次氯酸鈉溶液對水稻種子進行消毒處理15s時，對水稻內(nèi)生菌破壞最小。陳冰^[12]利用20%次氯酸鈉對谷子種子進行消毒處理時發(fā)現(xiàn)，谷子Ci846的染菌率和發(fā)芽率隨著處理時間的增加而降低，并確定了最優(yōu)滅菌條件為70%的乙醇處理1min與20%的次氯酸鈉處理5min，在此條件下谷子Ci846種子的染菌率為0.52%，發(fā)芽率為99.83%。楊琳^[14]將吉大豆5號用75%酒精處理30s,10%的次氯酸鈉浸泡20min后種子萌發(fā)率最高，芽誘導率顯著升高。趙恢^[10]對馬鈴薯種子進行滅菌處理時發(fā)現(xiàn)，75%乙醇處理30s和1%的次氯酸鈉處理20min能對種子進行徹底消毒，并且發(fā)芽率最高。

目前，對工業(yè)大麻種子進行消毒處理在不少文獻中已有報道。姜穎等^[17]研究發(fā)現(xiàn)，用5%的次氯酸鈉處理15min時，龍麻一號種子的滅菌效果最好，且出苗率高達91.97%。程超華等^[18]對尤紗31、皖大麻、山西本地麻2號、汾麻3號的種子進行滅菌時發(fā)現(xiàn)，三重處理法（硫酸處理20min,75%乙醇處理2min,3%次氯酸鈉處理20min）的滅菌效果為佳，同時也發(fā)現(xiàn)，不同品種間污染率和發(fā)芽率有明顯差異。張利國等^[19]研究發(fā)現(xiàn)，龍麻一號的種子用10%的次氯酸鈉處理18 min以上殺菌效果最好，且發(fā)芽率達91%。上述報道中，同一處理后不同大麻品種的消毒效果差異顯著，缺乏普適性的消毒處理方法可供選擇，因此，針對不同的大麻品種類型需要探索其最適宜的次氯酸鈉滅菌方法。

本研究選取3種不同類型的工業(yè)大麻品種的籽粒為研究對象，在前人研究基礎上，設計了不同次氯酸鈉濃度及處理時間組合，通過發(fā)芽率及污染程度比較，得出3個品種工業(yè)大麻種子消毒處理的最佳條件。

 

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料晉麻1號（纖用型）、晉麻4號（藥用型）、汾麻3號（籽用型）等工業(yè)大麻種子由山西農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟作物研究所提供。次氯酸鈉和乙醇由天津市北辰方正試劑廠生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

選取大小相近、飽滿、色澤一致的工業(yè)大麻種子進行揉搓沖洗，將種子平鋪于干燥通風處晾干，各品種取3300粒于玻璃瓶中避光保存。將選好的種子按品種分別置于3個燒杯中，加入適量的75%乙醇消毒2～3min后沖洗干凈備用。然后將各品種工業(yè)大麻種子進行消毒（表1）。

表1 不同次氯酸鈉濃度及處理時間  

 

消毒試驗設置2個次氯酸鈉濃度（5%、10%）和5個處理時間（5、10、15、20、25 min），每個處理100粒種子，3次重復。待消毒完成后用無菌水沖洗3～4次，洗凈種子表面的次氯酸鈉。將消毒后的種子均勻放置在鋪有3層濕潤濾紙的帶蓋發(fā)芽盒中（濾紙和發(fā)芽盒已消毒），在種子上方蓋上一層濕潤濾紙，然后將發(fā)芽盒置于25℃、光強1000lx、12h光照/12h黑暗的恒溫光照培養(yǎng)箱中。培養(yǎng)期間每天記錄種子發(fā)芽數(shù)及污染粒數(shù)，保持濾紙濕潤，并將污染種子及時剔除掉。每3d更換一次濾紙。

1.3 測定指標及方法

播種后，每天觀察種子籽粒發(fā)芽情況和污染程度，統(tǒng)計種子萌發(fā)數(shù)和污染數(shù)。發(fā)芽標準為種子萌發(fā)出胚根、長度為種子自身長度的2倍。發(fā)芽率達到50%的天數(shù)第3天作為初次計數(shù)時間；種子發(fā)芽率達到最高，且再無種子萌發(fā)出現(xiàn)的天數(shù)第7天為末次計數(shù)時間。

發(fā)芽率（Gr)=n/N×100%(1)

發(fā)芽勢（Ge)=m/N×100%(2)

污染率（Cr)=s/N×100%(3)

式中，n為最終達到發(fā)芽標準的發(fā)芽粒數(shù)，一般為7 d內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)；m為3 d內(nèi)的正常發(fā)芽種子數(shù)；s為試驗中出現(xiàn)污染的種子數(shù)；N為供試種子數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均使用SPSS 12.0、Excel 2010軟件進行統(tǒng)計分析。

 

2 結果與分析

2.1 不同次氯酸鈉濃度及處理時間對晉麻1號種子萌發(fā)的影響

由表2可知，不同次氯酸鈉濃度及處理時間對晉麻1號種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢及污染率均有影響。在5%次氯酸鈉濃度下，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢總體上隨著處理時間的延長呈先升高后降低的趨勢；在10%次氯酸鈉濃度下，種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢隨處理時間的延長呈逐漸降低的趨勢。在相同的處理時間下，10%的次氯酸鈉對種子萌發(fā)的影響較5%的次氯酸鈉更明顯。A3處理的發(fā)芽率最高，達到89.33%,A4處理次之。A4處理的發(fā)芽勢最高，達到88.00%,A3處理略低，為86.00%。10個處理組合按污染率顯著性水平大致分為2組，A1、A2、B1、B2處理組的污染比較嚴重，A3、A4、A5、B3、B4、B5處理為一組，污染率較低（約為3.33%～5.67%）。因此，本試驗中A3、A4處理綜合效果較優(yōu)，即5%的次氯酸鈉處理15～20 min時，晉麻1號的種子發(fā)芽率較高，且污染率較低。

表2 不同次氯酸鈉濃度及處理時間對晉麻1號種子萌發(fā)的影響 %

  

注：表中同列小寫字母為0.05水平上的顯著性差異。下表同。

2.2 不同次氯酸鈉濃度及處理時間對晉麻4號種子萌發(fā)的影響

從表3可以看出，晉麻4號種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢隨次氯酸鈉濃度的升高和處理時間的延長呈逐漸升高的趨勢；而污染率則相反，次氯酸鈉濃度越高，處理時間越長，污染率越低。當10%的次氯酸鈉處理25min(D5處理）時，晉麻4號種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢最高（分別為81.00%、72.33%），分別較CK2高出14.62%、10.14%，污染率最低（2.33%），比CK2低78.82%，此時的發(fā)芽率、發(fā)芽勢以及污染率與對照相比，均呈現(xiàn)顯著性差異（P<0.05）。由此可見，晉麻4號種子消毒用10%的次氯酸鈉處理25min為宜。

2.3 不同次氯酸鈉濃度及處理時間對汾麻3號種子萌發(fā)的影響

從表4可以看出，當次氯酸鈉濃度為5%時，汾麻3號種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢隨處理時間的延長呈先升后降的趨勢；當次氯酸鈉濃度為10%時，發(fā)芽率和發(fā)芽勢均呈逐漸降低的趨勢。污染率在5%和10%的次氯酸鈉濃度下，均隨處理時間的延長緩慢降低。將10個處理組合的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和污染率作綜合比較發(fā)現(xiàn)，當次氯酸鈉濃度為5%，處理時間為15min(E3處理）時，汾麻3號的種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢最高，分別達93.0%、91.33%，污染率為2.67%，因此，該處理下的種子萌發(fā)和消毒效果最好。

表3 不同次氯酸鈉濃度及處理時間對晉麻4號種子萌發(fā)的影響 %

  

表4 不同次氯酸鈉濃度及處理時間對汾麻3號種子萌發(fā)的影響 %

  

 

3 結論與討論

種子萌發(fā)是一個復雜有序的生理和形態(tài)發(fā)生過程，不僅受種子大小^[20]等自身結構的影響，而且受生長環(huán)境和外界物理刺激影響^{[21,22,23,24,25]}。次氯酸鈉作為重要的消毒劑，其對種子的處理既是消毒處理過程，也是種子受到外界刺激的過程，該過程勢必對種子萌發(fā)及后續(xù)無菌苗生長產(chǎn)生重要影響，而無菌苗的生長狀況直接影響外源基因轉化。因此，研究次氯酸鈉對種子萌發(fā)及無菌苗生長的影響就顯得十分必要。一般來說，較長的消毒時間可以降低污染率，但會對種子造成一定程度的破壞，影響種子的生存能力。因此，選擇適宜的次氯酸鈉濃度和處理時間，一方面降低染菌率，另一方面防止次氯酸鈉消毒時間過長，抑制種子萌發(fā)，降低發(fā)芽率。在染菌率和發(fā)芽率之間選取適中的滅菌條件尤為重要。已有研究表明，纖用型工業(yè)大麻品種晉麻1號的種子千粒質量25.1～28g^[26]，藥用型工業(yè)大麻品種晉麻4號種子千粒質量約16g左右，籽用型工業(yè)大麻品種汾麻3號的千粒質量為28～30g^[27]。劉飛虎等^[28]等指出種子發(fā)芽率與種子的色澤和千粒質量有關。本研究發(fā)現(xiàn)，籽用型汾麻3號種子的發(fā)芽率最高，藥用型品種晉麻4號最低，晉麻1號居中，因此，分析造成該結果的原因可能與大麻種子自身的特性有關。

經(jīng)次氯酸鈉處理后，晉麻1號和汾麻3號種子在5%次氯酸濃度下發(fā)芽率和發(fā)芽勢隨處理時間延長呈現(xiàn)先升高后降低的明顯變化，即低濃度短時間的次氯酸鈉處理對晉麻1號和汾麻3號種子的萌發(fā)具有積極的促進作用，隨著濃度的升高和處理時間的延長，種子萌發(fā)逐漸受到抑制，該結果可能是由于低濃度短時間的次氯酸鈉能有效減少萌發(fā)過程中由于細菌感染而導致的萌發(fā)受阻，同時次氯酸鈉輕微的腐蝕性對大麻種子的種皮具有一定的刺激作用，使得種皮角質化結構得到改善，種皮透性增加^[29]。隨著次氯酸鈉濃度和處理時間達到一定程度后，次氯酸鈉對種子的毒害作用開始顯現(xiàn)，此時種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢均受到抑制。當利用次氯酸鈉處理種子萌發(fā)時，低濃度短時間的次氯酸鈉對種子萌發(fā)無顯著影響，而長時間高濃度的次氯酸鈉處理通常會抑制種子萌發(fā)。本研究發(fā)現(xiàn)，長時間高濃度的次氯酸鈉促進晉麻4號萌發(fā)，或者說是晉麻4號的種子對高濃度長時間的次氯酸鈉外界刺激表現(xiàn)出了明顯不同于汾麻3號和晉麻1號的抗性，出現(xiàn)該抗性的原因有待進一步研究。在此過程中，3個不同類型的工業(yè)大麻種子均出現(xiàn)了種皮顏色變淡的情況，其中藥用品種晉麻4號尤其明顯，這可能是由于次氯酸鈉對種皮的褪色作用所導致，該結果與KASSELAKI等^[30]、吳華等^[31]、劉昊等^[32]的研究結果一致。

 

 

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文章摘自：薛紅麗,趙銘森,孔佳茜,等.不同類型工業(yè)大麻品種對次氯酸鈉的適應性分析[J].山西農(nóng)業(yè)科學,2024,52(03):15-20.