龍文靖，倪先林，劉天朋，趙甘霖，胡炯凌，汪小楷，丁國祥*

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所，四川德陽618000；2.國家高粱改良中心四川分中心，四川瀘州646000)

不同溫度和時間干熱處理對高粱種子萌發(fā)的影響

龍文靖1,2，倪先林1,2，劉天朋1,2，趙甘霖1，胡炯凌1，汪小楷1，丁國祥1,2*

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所，四川德陽618000；2.國家高粱改良中心四川分中心，四川瀘州646000)

以金糯粱1號高粱種子為材料，以30 ℃為對照，在40、50、60、70 ℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中分別處理2、4、6、8 h，研究不同溫度和時間干熱處理對高粱種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明：60 ℃以下干熱處理對高粱種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)影響不大，當(dāng)溫度超過70 ℃，且處理時間越長，高粱種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢就降低越多，發(fā)芽勢和活力指數(shù)存在隨溫度增加而表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。60 ℃是高粱種子干熱處理較為安全的溫度，高粱種子40～50 ℃一定時間干熱處理可有效提高種子發(fā)芽勢和活力指數(shù)。

干熱處理；高粱；金糯粱1號；發(fā)芽勢；活力指數(shù)

隨著我國種子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、種子加工設(shè)備的普及，特別是種子烘干設(shè)備、干熱消毒設(shè)備的使用，干熱處理已廣泛應(yīng)用于高附加值的種子上[1]。干熱處理具有技術(shù)簡單、投入成本低等特點(diǎn)[2]。已有研究表明，干熱處理可增強(qiáng)種皮的通透性，提高種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率，有利于培育壯苗[3-5]，還可殺死種子表面及種子內(nèi)部的病菌，減少植株發(fā)病率，促進(jìn)種子后熟，打破休眠等[6-7]。不同的作物種子有不同的生物學(xué)特性，對其種子進(jìn)行干熱處理時，適宜的溫度和時間各不相同[8]。目前，有關(guān)高粱種子干熱處理的研究鮮有報道。為探索高粱種子干熱處理的安全溫度和時間，本試驗以最新審定的高粱品種金糯粱1號種子為材料，針對溫度與時間這2個因素，研究不同溫度和時間干熱處理對高粱種子萌發(fā)的影響，為高粱種子干熱處理提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料及來源

供試材料為高粱種子金糯粱1號，由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所提供，測定其水分含量為14.4%。

1.2 試驗方法

挑選大小一致、籽粒飽滿的種子，準(zhǔn)確計數(shù)100粒置于牛皮紙袋中并密封。使用101-2A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，設(shè)定30(CK)、40、50、60、70 ℃5個溫度水平，待溫度穩(wěn)定后將牛皮紙袋放入，攤平種子，然后計時。分別于2、4、6、8 h從對照(30 ℃)以外的干燥箱中隨機(jī)取3份種子置于對照干燥箱中，待全部處理完畢冷卻至對照溫度后，進(jìn)行發(fā)芽試驗。

發(fā)芽試驗釆用人工氣候箱對供試高粱種子進(jìn)行培養(yǎng)。采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法，3次重復(fù)，每次為100粒。培養(yǎng)皿用濾紙鋪好，分別標(biāo)記，每個培養(yǎng)皿加水6 mL，種子放入后，蓋上玻璃蓋，以防止水分蒸發(fā)。設(shè)置發(fā)芽溫度28/25 ℃(光照/黑暗)，發(fā)芽時間12 /12 h(光照/黑暗)[9]。

1.3 測定項目與方法

種子萌動后，每日觀察種子的萌發(fā)情況，發(fā)芽以種子胚根達(dá)到種子的長度、胚芽達(dá)種子長的1/2為標(biāo)準(zhǔn)[10]，并按以下公式計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)[11]：

發(fā)芽勢(%)=前4 d正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100

發(fā)芽率(%)=前7 d正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt，Gt為t時間內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)

活力指數(shù)(VI)=發(fā)芽指數(shù)×芽長

第5天測定芽長，隨機(jī)選擇最初萌發(fā)的種子幼苗3株進(jìn)行測定，并求平均值。

采用Excel 2010和DPS 7.05軟件進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和數(shù)學(xué)模型擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度與時間干熱處理對高粱種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響

從表1可以看出，與對照相比，溫度在60 ℃以內(nèi)其發(fā)芽率差異不顯著，當(dāng)溫度到達(dá)70 ℃時，發(fā)芽率顯著降低，處理時間越長，降低越多。而隨著溫度的增加，種子發(fā)芽勢呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。由表2可知，不同溫度和不同時間干熱處理的高粱種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均存在顯著差異(P<0.05)。

表1 不同溫度與時間干熱處理下高粱種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率

注：表中同一數(shù)列后不同字母表示0.05水平差異顯著，下同。

表2 不同溫度與時間干熱處理高粱種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率F檢驗

注：*表示0.05顯著水平；**表示0.01極顯著水平。下同。

同時，研究發(fā)現(xiàn)二者具有顯著的互作效應(yīng)。在不同時間條件下，對溫度與發(fā)芽勢的數(shù)據(jù)擬合，得到數(shù)學(xué)模型如下：

Y2=-0.039 8X2+3.813X-9.752(R2=0.997 8**)

Y4=-0.037 9X2+3.289X+4.962(R2=0.984 8*)

Y6=-0.050 2X2+4.394X-18.381(R2=0.951 5*)

Y8=-0.058 6X2+5.084X-30.981(R2=0.829 0)

注：X表示溫度；Yn表示發(fā)芽勢；*表示0.05顯著水平；**表示0.01極顯著水平。

由擬合數(shù)學(xué)模型，可得出任意溫度4個時間條件下高粱干熱處理的發(fā)芽勢。經(jīng)計算可知48 ℃干熱處理2 h高粱的發(fā)芽勢最高，為81.65。

2.2 不同溫度與時間干熱處理對高粱種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

從表3可以看出，與對照相比，40、50、60 ℃處理的種子發(fā)芽指數(shù)幾無顯著差異，70 ℃ 4 h以后處理的種子發(fā)芽指數(shù)顯著降低。種子活力指數(shù)變化趨勢和發(fā)芽勢相同，隨溫度升高，先增大后減小。由表4可知，不同溫度和不同時間干熱處理的高粱種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均存在顯著差異(P<0.05)，同時二者也具有顯著的互作效應(yīng)。

表3 不同溫度與時間干熱處理下高粱種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)

表4 不同溫度與時間干熱處理高粱種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)F檢驗

因子F值發(fā)芽率發(fā)芽勢溫度40.59**54.11**時間2.86*6.80**溫度×?xí)r間2.44*2.96*

不同時間條件下，活力指數(shù)與溫度的數(shù)學(xué)模型如下：

Z2=-0.060 3X2+5.388X-18.491(R2=0.968 4*)

Z4=-0.059 2X2+4.907X-2.360(R2=0.968 6*)

Z6=-0.077 1X2+6.428X-34.219(R2=0.926 0)

Z8=-0.077 0X2+6.275X-28.346(R2=0.949 2)

注：X表示溫度；Zn表示活力指數(shù)；*表示0.05顯著水平。

由擬合數(shù)學(xué)模型，可得出任意溫度4個時間條件下高粱干熱處理的活力指數(shù)。經(jīng)計算可知，45 ℃處理2 h條件下高粱活力指數(shù)最高，為101.88。

3 討論

3.1 高粱種子干熱處理安全溫度

種子發(fā)芽率是指在規(guī)定的條件和時間內(nèi)長成的正常幼苗數(shù)占供檢種子數(shù)的百分率。種子發(fā)芽勢是指種子發(fā)芽初期正常發(fā)芽種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分率。種子發(fā)芽勢是種子活力的重要指標(biāo)，能夠代表種子的健壯度[12]。有研究表明，不同的干熱處理條件對不同作物種子萌發(fā)的影響不同。黃瓜、甜瓜和芹菜種子干熱處理溫度均可達(dá)80 ℃，而番茄種子的干熱處理溫度達(dá)80℃后就會影響種子的發(fā)芽勢[8]。本試驗結(jié)果表明，60 ℃以內(nèi)溫度處理對金糯粱1號高粱種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)無顯著影響，60 ℃較長時間處理，種子活力指數(shù)有所降低，但未達(dá)到顯著水平；而溫度高于70 ℃，處理時間越長，高粱種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)越小。因此60 ℃是高粱干熱處理較為安全溫度，超過70 ℃則顯著影響種子的生活力。

3.2 干熱處理提高植物種子發(fā)芽率的機(jī)制

根據(jù)報道，早在1863年就有關(guān)于種子干熱處理的應(yīng)用，各種針葉樹的種子，加溫到55、60、70 ℃，較不加溫發(fā)芽提速[13]。其后關(guān)于干熱處理加速瓜類[13]、油菜[14]、西葫蘆[5]、辣椒[15]等種子發(fā)芽的報道也較多。本研究也發(fā)現(xiàn)，一定溫度干熱處理雖然不能顯著提高高粱種子的發(fā)芽率，但可有效提高種子的發(fā)芽勢，特別是在40 ℃處理8 h，發(fā)芽勢與對照相比提高20%左右。雖然干熱處理對于提高種子發(fā)芽勢效果明顯，但其作用機(jī)制尚不清楚。劉珂等對熱激處理下大豆吸水率及豆芽生長的研究表明，熱處理可明顯提高大豆種子的吸水率[13]。種子吸水力的增加，有助于種子在土壤水分不足及土壤溶液濃度較高的環(huán)境下吸取其發(fā)芽所需的水分，這可能是干熱處理提高發(fā)芽勢的重要原因。熊黎黎等研究也證明了辣椒種子在40、50、60、70、80 ℃烘干后直接置床可明顯提高種子發(fā)芽勢，烘干后浸種8h再置床處理，卻不能提高種子發(fā)芽勢[1]。另外，一定溫度的干熱處理可能與曬種具有等效作用，魏黨振等報道，曬種能促進(jìn)種子的后熟作用，增強(qiáng)種皮的通透性和淀粉酶的活性，使淀粉分解為可溶性糖，用來供給胚呼吸和形成幼根、幼芽的新細(xì)胞[16]；同時又能降低水分，使種子干燥一致，播種后吸水均勻，出苗齊?？傊?，干熱處理對于種子萌發(fā)生理及其分子生物學(xué)機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究。

[1]熊黎黎,廉英杰,譚 軍.不同溫度干熱處理對陳辣椒種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科技,2013(2):47-48.

[2]陳修斌.黃瓜種子干熱處理對生長發(fā)育及產(chǎn)量影響[J].北方園藝,2002(2):33.

[3]劉曉虹,周書棟.干熱處理對不同黃瓜品種發(fā)芽率的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2008(5):49-50.

[4]秦立金,劉亞亞,趙雪梅,等.干熱處理對茴香種子萌發(fā)的影響[J].北方園藝,2015(3):41-43.

[5]張百俊,楊和連,陳碧華,等.干熱處理對西葫蘆種子發(fā)芽及幼苗生長的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006,41(3):132-134.

[6]唐炎英.干熱處理對西瓜種子活力及細(xì)菌性果斑病滅菌效果影響的研究[D].長沙:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.

[7]侯冬花,薩拉木·艾尼瓦爾,海利力·庫爾班.種子休眠與休眠解除的研究進(jìn)展[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,44(3):349-354.

[8]李瑞云,楊 琳,常 華,等.不同溫度干熱處理對幾種蔬菜種子萌發(fā)的影響[J].中國蔬菜,2011(16):67-71.

[9]孫 璐,周宇飛,汪 澈,等.高粱品種萌發(fā)期耐鹽性篩選與鑒定[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,45(9):1714-1722.

[10]段 冰,梁 篤,郭 琦,等.不同堿脅迫對高粱種子萌發(fā)的影響[J].農(nóng)業(yè)科技通訊,2015(3):56-59.

[11]崔永行,范仲學(xué),杜瑞雪,等.鎘脅迫對甜高粱種子萌發(fā)的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報,2008,23(增刊1):140-143.

[12]顏啟傳.種子學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2005:112,420.

[13]劉 珂,許 娜,郭 娜,等.熱擊處理對大豆吸水率及豆芽生長的影響[J].大豆科學(xué),2014,33(1):58-61.

[14]劉永勝,黃啟梅,云興福.干熱處理對油菜種子發(fā)芽及幼苗生長的影響[J].北方農(nóng)業(yè)學(xué)報,2016,44(1):56-60.

[15]熊黎黎.相同溫度不同處理方式對辣椒種子萌發(fā)的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科技,2013(6):35-36.

[16]魏黨振,田蘭榮,周衛(wèi)學(xué).幾種農(nóng)作物種子的曬種技術(shù)[J].現(xiàn)代種業(yè),2002(2):42.

Effects of Different Temperatures and Time of Dry-Heat Treatment on the Germination of Sorghum Seeds

LONG Wen-jing,NI Xian-lin,LIU Tian-peng,ZHAO Gan-lin,HU Jiong-ling,WANG Xiao-kai,DING Guo-xiang

(1.Institute of Rice and Sorghum Research,Sichuan Academy of Agricultural Sciences,Deyang, 618000,China;2.Sichuan Branch of National Sorghum Improvement Center,Luzhou 646000,China)

The current research evaluated the effects of different temperatures and time of dry-heat treatment on the germination of sorghum seeds, using seeds of the sorghum variety Jinnuoliang1 as the tested material. They were treated under four different temperatures-40, 50, 60, and 70 ℃-while 30 ℃ served as a non-treated control. Seeds were heated for 2, 4, 6, and 8 h at each test temperature in separate ovens. A germination test was conducted after all seeds cooled. Results showed that the dry-heat treatments under 60℃ had no significant effect on the germination percentage and germination index of sorghum seeds. By contrast, their germination rate and germination potential decreased with the temperature over 70 ℃; this inhibitory effect of the high temperature was enhanced by extending the treatment time. The germination and vigor index of sorghum seeds initially rose with increasing temperature, but then declined with it. Therefore, 60 ℃ is a safe drying temperature. Overall, dry-heat treatment at 40-50 ℃ for a certain length of time can effective improve the germination potential and vigor index of sorghum seeds.

Dry-heat treatment;Sorghum;Jinnuoliang1;Germination potential; Vigor index

2016-06-24

國家科技支撐計劃(2014BAD07B02-2-2)；國家高粱產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-06-01-05)；“十三五”四川省財政提升工程專項資金項目(2016ZYPZ-035)。

龍文靖(1990—)，男，碩士，主要從事高粱栽培育種研究。E-mail:longjing9012@163.com。

*通訊作者：丁國祥(1962—)，男，副研究員，主要從事高粱遺傳育種研究。E-mail:dgx6132@163.com。

S514

A

1673-6486-20160216

龍文靖,倪先林,劉天朋,趙甘霖,胡炯凌,汪小楷,丁國祥.不同溫度和時間干熱處理對高粱種子萌發(fā)的影響[J/OL].大麥與谷類科學(xué),2016,33(4):15-18[2016-12-19].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20161219.1740.009.html