菜豆(Phaseolus vulgaris L.)是克罗地亚最广泛的豆科植物，其生产基于形态多样性很大的地方品种。地方品种种皮的颜色和大小在形态学上差异最大。由于植物出苗和成苗是作物发育中最敏感的阶段，本研究旨在确定克罗地亚普通豆地方品种的种皮颜色和种子大小是否影响幼苗的吸水率、种子萌发、出苗和表型特征。在本研究中，通过三个不同的实验(i)水分吸收，(ii)种子萌发，(iii)出苗和幼苗表型表征，对四种种子颜色和大小不同的菜豆地方品种“Biser”(白色，小种子)，“Bijeli”(白色，大种子)，“Kornjaca”(深色，小种子)和“Tresnjevac”(深色，大种子)的种子进行了评价，如图1。

结果表明，与相同大小(和重量)的深色种子相比，白色种子具有更高的吸收率和释放更多的电解质，如图2。萌发结果如图3表明，白色和小种子萌发速度快于深色和大种子。另一方面，白色地方品种“Bijeli”花了最长的时间才出苗，如图4，可能是因为在最初快速的吸水过程中发生了细胞损伤。

利用光合表型成像（荷兰PhenoVation公司的CropReporter系统）和气孔导度分析（图5-7）发现，深色大籽地方品种的幼苗光合色素含量较高，光吸收能力较强。相比之下，白色大力种子的幼苗气孔导度和蒸腾作用较低，光化学效率较高(尽管在吸水和发芽过程中细胞可能受到损伤)。结果表明，深色种子比白色种子更能在不利的土壤条件下存活、吸收水分、出苗和生长。尽管如此，白色的普通菜豆在人类饮食中仍然很受欢迎，通常在小规模农场中种植。

 图1克罗地亚菜豆的地方品种以及种皮的颜色、大小、平均100粒种子的重量和位置。

图2 克罗地亚菜豆本地品种在每粒种子平均吸水量(g)和每粒种子与本地品种24小时后电导率(electrical conductivity, EC24)方面的差异。W—白色, C—深色, S—小, L—大。

图3 考虑种子大小和种皮颜色的四个克罗地亚菜豆地方品种萌发特性的差异。MGT—mean germination time平均萌发时间(day), CVgt—coefficient of variation of the germination time萌发时间变异系数, MGR—mean germination rate平均萌发率, U—uncertainty of the germination process萌发过程的不确定性, Z—synchrony of the germination process萌发过程的同步性, GI—germination index萌发指数。

 图4 考虑种子大小和种皮颜色的四个克罗地亚菜豆地方品种出苗特征的差异。E—emergence出苗, MET—mean emergence time平均出苗时间, CVet—coefficient of variation of the emergence time出苗时间变异系数, MER—mean emergence rate平均出苗率, UE—uncertainty of the emergence process时间变异系数, ZE—synchrony of the emergence process出苗同步性, EI—emergence index出苗指数。

图5 考虑种子大小和种皮颜色的4个克罗地亚菜豆地方品种叶绿素荧光性状的差异。Fv/Fm—maximum quantum yield of PSII PSII最大光化学量子产量, Fq’/Fm’—effective quantum yield of PSII PSII有效光化学量子产量, ETR—electron transport rate电子传输速率, NPQ—non-photochemical quenching无光化学处理。

图6 考虑种子大小和种皮颜色的4个克罗地亚菜豆地方品种多光谱性状的差异。RRed—red reflectance, RGreen—green reflectance, RBlue—blue reflectance, HUE—hue, SAT—saturation饱和度, VAL—value, SpcGrn—reflectance in specific green region特定绿色区域的反射率, RFarRed—far-red reflectance远红反射率, RNIR—near-infrared reflectance近红外反射率, CHI—chlorophyll index叶绿素指数, ARI—anthocyanin index花青素指数, NDVI—normalized digital vegetation index归一化数字植被指数。

图7 考虑种子大小和种皮颜色的4个克罗地亚菜豆地方品种气孔导度性状的差异。gsw—stomatal conductance气孔导度, gbw—one-sided boundary layer conductance单侧边界层导度, gtw—total conductance总导度。

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