張自陽,姜小苓,盧春瑞,程媛,劉明久

（河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003）

種子成熟后,活力便開始下降,變化趨勢是從高到低,不可逆轉(zhuǎn),這些不可逆變化的綜合效應(yīng)稱為“劣變”或老化現(xiàn)象.種子自然老化所需時間較長,為了縮短老化時間、提高效率,不少學(xué)者認(rèn)為,種子在高溫高濕條件下老化與自然條件下老化的機(jī)制是一致的,只是劣變速度大大提高了[1-3].種子老化后,細(xì)胞膜系統(tǒng)受到不同程度的損傷[4],并且隨著老化的不斷加強(qiáng),種子活力迅速下降,導(dǎo)致種子播種后出現(xiàn)斷壟、缺苗現(xiàn)象,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成極大的損失.自從20世紀(jì)80年代Wo o d s t o c k e r發(fā)現(xiàn)聚乙二醇（P E G）能夠修補(bǔ)老化種子膜損傷,提高種子活力后,P E G滲透處理種子的方法得到廣泛研究.種子引發(fā)是一項(xiàng)能夠提高種子活力的有效方法,引發(fā)的實(shí)質(zhì)是通過滲透控制種子吸水速率,使種子的細(xì)胞膜系統(tǒng)得到“雙修補(bǔ)”,促進(jìn)萌發(fā)的各項(xiàng)生理活動順利進(jìn)行[5-7].研究表明,P E G可促進(jìn)小麥、花生、大豆、洋蔥等種子的萌發(fā),縮短發(fā)芽出苗時間,增強(qiáng)幼苗長勢,提高活力指數(shù)[8-12].目前P E G引發(fā)機(jī)制尚不明確,廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐還存在一定障礙.

本研究以河南省種植面積較大的4個小麥品種為材料,人工老化4 d后,采用不同濃度的P E G溶液對其進(jìn)行滲透處理,分析不同濃度的P E G溶液對小麥種子萌發(fā)及其生理特性的影響,探討P E G滲透提高種子活力的機(jī)理,以期為P E G應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試材料為目前河南省種植面積較大的百農(nóng)矮抗58、鄭麥9023、周麥18、新麥208,均由河南科技學(xué)院小麥中心提供.

1.2 試驗(yàn)方法

參試材料于41℃、R H95%條件下人工老化4 d,取出后晾干.用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的H g C l2浸泡種子15 m i n,消毒后迅速用蒸餾水沖洗,用濾紙吸干種子表面水分.挑選大小一致的種子,在室溫下分別用蒸餾水和質(zhì)量濃度為0.2、0.4、0.6、0.8 g/L的P E G溶液浸種24 h,晾干備用.

1.2.1 種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、活力指數(shù)測定按照國際種子檢驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行種子室內(nèi)發(fā)芽試驗(yàn),將滲透處理過的種子置于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽盒中,發(fā)芽盒底部放有2層濾紙,將100粒種子放在濾紙上,腹溝向下,種胚朝上,4次重復(fù).將各處理放入20℃光照發(fā)芽箱內(nèi)發(fā)芽,逐日統(tǒng)計正常發(fā)芽的種子數(shù),4 d時計算發(fā)芽勢,7 d時統(tǒng)計發(fā)芽率,7 d后將幼苗取出,稱量單株幼苗鮮重、根系鮮重、根系干重,計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù).1.2.2生理指標(biāo)測定參照尹燕枰等[13]和劉子凡[14]的方法測定電導(dǎo)率.將處理后的種子在25℃,相對濕度93%條件下平衡水分24 h,每個處理選取大小一致且無機(jī)械傷的種子50粒稱重,重復(fù)3次.用去離子水沖洗3次,用定性濾紙吸干種子表面水分,將種子分別裝入500 m L燒杯中,加入250 m L去離子水,測定初始電導(dǎo)率d1,燒杯蓋上薄膜,所有燒杯于20℃下放置24 h,然后用電導(dǎo)率儀測定浸泡液電導(dǎo)率d2,種子浸出液電導(dǎo)率計算公式為：種子浸出液電導(dǎo)率/[μS/（cm·g）]=（d2-d1）/W,其中,W為小麥種子質(zhì)量/g.

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG滲透處理對不同老化小麥種子電導(dǎo)率的影響

P E G滲透處理后,4個小麥品種種子相對電導(dǎo)率變化見圖1.

圖1 PEG處理對不同小麥品種種子電導(dǎo)率的影響Fig. 1 Effect of PEG treatment on relative electrical conductivity of different wheat seed

由圖1可知,與對照相比,隨著處理濃度的增大,4個品種種子電導(dǎo)率呈下降趨勢,下降幅度在15~96μS/（cm·g）之間,百農(nóng)矮抗58電導(dǎo)率由96μS/（cm·g）下降到17μS/（cm·g）,周麥18由86μS/（cm·g）下降到16μS/（cm·g）,鄭麥9023由83μS/（cm·g）下降到15μS/（cm·g）,新麥208由83μS/（cm·g）下降到23 μS/（cm·g）.

2.2 PEG滲透處理對不同小麥品種種子活力的影響

P E G滲透處理對不同小麥品種種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的影響見表1.

表1 PEG滲透處理對不同小麥品種種子活力的影響Tab. 1 Effect of PEG treatment on the germination of different wheat seed

由表1可知,經(jīng)過P E G滲透處理后,種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)與對照相比均有所提高.并且隨著P E G濃度的增大,種子活力顯著增強(qiáng).與對照相比,4個參試品種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢增幅不太明顯；而發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)增幅較大.百農(nóng)矮抗58發(fā)芽指數(shù)提高了9,活力指數(shù)提高了0.3；周麥18發(fā)芽指數(shù)提高了8.8,活力指數(shù)提高了0.74；鄭麥9023發(fā)芽指數(shù)提高了10,活力指數(shù)提高了0.57；新麥208發(fā)芽指數(shù)提高了9.2,活力指數(shù)提高了0.77.

方差分析結(jié)果表明,用P E G處理過的4個品種種子,發(fā)芽指數(shù)與對照相比均達(dá)到顯著水平.同時,參試的4個品種,用質(zhì)量濃度為0.4~0.8 g/L的P E G滲透處理后,發(fā)芽勢與對照相比差異顯著.質(zhì)量濃度為0.2 g/L的P E G滲透處理后,與對照相比差異未達(dá)顯著水平.與對照相比,用P E G滲透處理過的新麥208、鄭麥9023、周麥18活力指數(shù)均達(dá)到顯著水平.用質(zhì)量濃度為0.6 g/L、0.8 g/L P E G處理的鄭麥9023、周麥18與用質(zhì)量濃度為0.2 g/L、0.4 g/L處理的及對照在活力指數(shù)上達(dá)到顯著水平.用質(zhì)量濃度為0.8 g/L的P E G處理的新麥208的活力指數(shù)顯著高于用質(zhì)量濃度小于0.6 g/L P E G處理的活力指數(shù).

2.3 不同濃度PEG滲透處理對小麥種子幼苗生長的影響

不同濃度P E G滲透處理對小麥單株幼苗鮮重、單株根系鮮重、單株根系干重的影響見表2.

表2 PEG滲透處理對不同小麥種子幼苗生長的影響Tab. 2 Effect of PEG treatment on the seedling growth of different wheat seed

由表2可知,不同濃度的P E G處理小麥種子,種子單株幼苗鮮重、單株根系鮮重、單株根系干重整體上呈現(xiàn)增加的趨勢,但不同品種幼苗生長變化不同.P E G處理后,種子單株幼苗鮮重百農(nóng)矮抗58提高了4%,周麥18提高了14%,鄭麥9023提高了10%,新麥208提高了19%；單株根系鮮重百農(nóng)矮抗58提高了20%,周麥18提高了16%,鄭麥9023提高了26%,新麥208提高了27%；單株根系干重百農(nóng)矮抗58提高了25%,周麥18提高了28%,鄭麥9023提高了24%,新麥208提高24%.根系對P E G濃度的反應(yīng)高于幼苗.

3 結(jié)論與討論

滲透調(diào)節(jié)是近年來發(fā)展起來的種子處理新技術(shù),P E G滲透調(diào)節(jié)的機(jī)制是把種子置于一定濃度的P E G溶液中,P E G造成滲透壓,控制水分進(jìn)入種子,使種子萌發(fā)吸水變慢,停留在萌發(fā)的第二階段,利于細(xì)胞膜的修復(fù),減少營養(yǎng)物質(zhì)的滲漏.滲透調(diào)節(jié)技術(shù)可以有效提高多種作物種子活力[15-17].本研究結(jié)果表明,經(jīng)過P E G滲透處理的小麥種子電導(dǎo)率下降幅度較大,說明P E G滲透處理后改變了種子內(nèi)部生物膜的透性,修復(fù)了膜系統(tǒng)的損傷,減少了細(xì)胞內(nèi)部物質(zhì)的外滲,從而降低了電導(dǎo)率.

活力指數(shù)是衡量種子活力較可靠的指標(biāo),試驗(yàn)結(jié)果表明,P E G處理過的小麥種子在發(fā)芽率相差不大的情況下,活力指數(shù)顯著高于對照（P<0.05）.活力指數(shù)包含發(fā)芽速率和生長勢兩個變量,比單獨(dú)分析發(fā)芽率和發(fā)芽勢,結(jié)果更全面.

從幼苗及根的生長情況來看,P E G處理過的種子在幼苗和根的生長量上均高于對照,且根生長量的變化尤為明顯.在試驗(yàn)過程中,外部苗的生長量外觀來看差別不大的情況下,種子的根與對照相比在根量、毛根的數(shù)量和根粗顯著高于對照.這為幼苗的進(jìn)一步生長提供了強(qiáng)有力的基礎(chǔ),這可能是P E G處理種子提高田間幼苗種子活力的一個重要方面.

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