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(1.河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 河南 洛陽 471003； 2.洛陽理工學(xué)院環(huán)境工程與化學(xué)系， 河南 洛陽 471023)

甲醇老化處理對(duì)棉花種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響

孟超敏1，姬俊華2,邵丹陽1

(1.河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 河南 洛陽 471003； 2.洛陽理工學(xué)院環(huán)境工程與化學(xué)系， 河南 洛陽 471023)

以中棉所42為實(shí)驗(yàn)材料， 用50%甲醇人工老化處理棉花種子0(ck)，30，60 min和90 min，測(cè)定其發(fā)芽指標(biāo)(發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)) 和生長(zhǎng)指標(biāo)(主根長(zhǎng)度和幼苗鮮重)以及相對(duì)電導(dǎo)率。結(jié)果表明: 隨著老化程度的加深，發(fā)芽指標(biāo)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，各指標(biāo)在老化處理后與對(duì)照相比分別降低6.00%～19.34%、4.00%～24.66%、0.36%～4.49%和5.04%～14.06%。老化過程中，幼苗主根長(zhǎng)度和鮮重隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)總體均降低，而相對(duì)電導(dǎo)率隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)總體逐漸升高。

棉花種子; 甲醇老化; 種子發(fā)芽; 幼苗生長(zhǎng)

種子作為植物遺傳資源的有效保存體以及重要的種質(zhì)創(chuàng)新原料，其老化或者劣變將直接導(dǎo)致發(fā)芽率、活力、生活力降低，抑制種胚正常發(fā)育以及幼苗生長(zhǎng)，由此造成植物生產(chǎn)水平及其品質(zhì)大幅下降。一般來講，具有正常生理活性的種子能夠在干燥條件下保持一定時(shí)間的活力，但是隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)、貯存條件的不當(dāng)、內(nèi)外環(huán)境的脅迫，種子劣變老化將不可逆、不可避免地發(fā)生[1]。種子老化是一個(gè)逐漸發(fā)生的緩慢過程，人工模擬加速老化方法代替種子的自然老化，有利于種子老化機(jī)理、老化修復(fù)等的深入研究。相比高溫高濕人工加速老化處理等方法，用甲醇模擬老化種子實(shí)驗(yàn)，其方法簡(jiǎn)單，處理時(shí)間短，種子不易腐爛，能比較快速獲得同一品種不同活力的種子[2]。本試驗(yàn)以中棉所42為材料，用50%的甲醇以不同的老化時(shí)間進(jìn)行人工模擬老化，對(duì)其老化后的種子活力與生理性狀的相關(guān)性進(jìn)行了初步研究，分別測(cè)定其種子發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和幼苗的主根長(zhǎng)度、幼苗鮮重以及相對(duì)電導(dǎo)率，為探討棉花種子衰老機(jī)制及其調(diào)控等提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

棉花種子(中棉所42)、50%甲醇、95%乙醇、石英砂等。

1.2 方 法

1.2.1 種子老化

采用50%甲醇老化處理的方法， 25 ℃條件下浸泡30，60，90 min。以蒸餾水浸泡60 min為對(duì)照(ck)，用0 min表示。老化處理結(jié)束后，用濾紙吸干殘留液, 實(shí)驗(yàn)室自然條件下晾8～12 h至原始重量備用。

1.2.2 發(fā)芽試驗(yàn)

采用沙培法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)[3]。在棉花種子培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)4 d后，統(tǒng)計(jì)種子的發(fā)芽數(shù)(以芽長(zhǎng)超過種子1/2為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn))并記錄數(shù)據(jù)。每處理和對(duì)照隨機(jī)抽樣10株進(jìn)行各形態(tài)指標(biāo)的測(cè)量，最后取3個(gè)重復(fù)的平均值。胚芽、胚根長(zhǎng)用直尺量取。然后用天平稱取棉花幼苗的鮮重。計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)。

1.2.3 相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定

本試驗(yàn)采用浸泡法[4]測(cè)定棉花葉片的電導(dǎo)率。隨機(jī)選取5株棉花幼苗，對(duì)葉片處理后，置于室溫下浸泡24 h后，用電導(dǎo)率分析儀測(cè)定其電導(dǎo)率，然后將葉片沸水浴30 min后，再次測(cè)定葉片的電導(dǎo)率。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 甲醇老化處理對(duì)棉花種子發(fā)芽的影

棉花種子的發(fā)芽率、 發(fā)芽勢(shì)、 發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨老化時(shí)間的增加呈下降趨勢(shì)，且與對(duì)照相比差異達(dá)顯著水平(plt;0.05)(表1)。上述各指標(biāo)在各老化時(shí)間處理后與對(duì)照相比分別降低6.00%～19.34%、4.00%～24.66%、0.36～4.49% 和5.04%～14.06%?？傮w來看，各指標(biāo)下降的情況是發(fā)芽勢(shì)gt;發(fā)芽率gt;活力指數(shù)gt;發(fā)芽指數(shù)。

表1 甲醇老化處理對(duì)棉花種子發(fā)芽的影響

老化時(shí)間(min)發(fā)芽率(%)發(fā)芽勢(shì)(%)發(fā)芽指數(shù)活力指數(shù)0(ck)77．34a78．00a95．66a45．82a3071．34ab74．00ab95．30a40．78ab6067．00b67．00b81．33ab37．02ab9058．00b53．34b68．27b31．76b

2.2 甲醇老化處理對(duì)棉花幼苗生長(zhǎng)的影響

由圖1可看出，甲醇老化處理后，棉花幼苗主根長(zhǎng)度與ck相比顯著降低，經(jīng)甲醇老化處理60 min的棉花幼苗主根長(zhǎng)度降低最大。由圖2可看出，甲醇老化處理后，棉花幼苗的鮮重與對(duì)照相比呈顯著下降趨勢(shì)，鮮重隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。說明甲醇老化處理抑制了棉花幼苗的生長(zhǎng)。

圖1 甲醇老化處理對(duì)棉花主根長(zhǎng)度的影響

圖2 甲醇老化處理對(duì)棉花幼苗鮮重的影響

2.3 甲醇老化處理對(duì)棉花種子電導(dǎo)率的影響

由圖3可知，經(jīng)甲醇老化處理的棉花種子與對(duì)照相比，總體呈升高趨勢(shì)，老化處理30 min與對(duì)照有顯著的差異變化。老化處理30，60 min與90 min之間無顯著差異。相對(duì)電導(dǎo)率總的變化趨勢(shì)是隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)而升高。說明甲醇老化處理一段時(shí)間后，隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)，種子細(xì)胞膜完整性受破壞加劇，透性增大，浸出液中內(nèi)含物質(zhì)外滲量增多，導(dǎo)致電導(dǎo)率增加。

圖3 甲醇老化處理對(duì)棉花種子相對(duì)電導(dǎo)率的影響

3 討 論

人工加速老化處理的研究中，玉米[5]、花生[6]、大豆[7]、芝麻[8]等作物的結(jié)果一致表明，老化種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等均隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)，整體呈下降趨勢(shì)；種子浸出液電導(dǎo)率等含量均隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，與種子的各項(xiàng)活力指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)。本研究以中棉所42為研究對(duì)象，以正常培養(yǎng)(蒸餾水處理)為對(duì)照，以50%甲醇溶液作為棉花品種的老化處理物質(zhì)，并對(duì)棉花種子進(jìn)行沙土培養(yǎng)，在發(fā)芽過程中測(cè)定了棉花種子每天的發(fā)芽總數(shù)，在棉花發(fā)芽到第10天，對(duì)棉花的胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)、鮮重進(jìn)行了測(cè)定，同時(shí)測(cè)定了棉花葉片的電導(dǎo)率，對(duì)人工老化處理的棉花種子的萌發(fā)和棉花葉片相對(duì)電導(dǎo)率的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，棉花種子老化過程中，種子的發(fā)芽率、 發(fā)芽勢(shì)、 發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨老化時(shí)間的增加呈下降趨勢(shì)，且發(fā)芽勢(shì)gt;發(fā)芽率gt;活力指數(shù)gt;發(fā)芽指數(shù)(表1)。由此可知，伴隨老化程度的加深(甲醇處理)，種子內(nèi)部涉及復(fù)雜的物質(zhì)能量代謝變化以及生理生化劣變，而這些代謝產(chǎn)物有可能進(jìn)一步作用于老化種子，加速其劣變，由此導(dǎo)致其活力的降低并直接抑制發(fā)芽。研究結(jié)果也同時(shí)證明，甲醇老化處理抑制了棉花幼苗的生長(zhǎng)(圖1和圖2)，電導(dǎo)率增加(圖3)。

[1]Murthy U M N,Kumar P P,Sun W Q.Mechanisms of seed ageing under different storage conditions forVignaradiata(L.) Wilczek:lipid peroxidation,sugar hydrolysis,Maillard reactions and their relationship to glass state transition[J].Journal of Experimental Botany,2003,54(384):1 057-1 067.

[2]徐本美,顧增輝.用甲醇進(jìn)行人工老化種子實(shí)驗(yàn)[J].種子,1985,4(5):14-15.

[3]杜鳴鑾.種子生產(chǎn)原理和方法[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1993:124-126.

[4]陳愛葵,韓瑞宏,李東洋,等.植物葉片相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定方法比較研究[J].廣東教育學(xué)院學(xué)報(bào),2010,30(5)：88-91.

[5]劉明久,王鐵固,陳士林,等.玉米種子人工老化過程中生理特性與種子活力的變化[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2008,22(4):510-513.

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[8]梅鴻獻(xiàn),劉艷陽,武軻,等.芝麻種子老化處理生理特性變化及種子活力適宜檢測(cè)方法研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2013,28(5):169-174.

Effect of Aging Treatment with Methanol on Cotton SeedGermination and Seedling Growth

MENGChaomin1,JIJunhua2,SHAODanyang1

(1.College of Agronomy,He’nan University of Science and Technology,Luoyang He’nan 471003，China；2.Department of Environment Engineering and Chemistry,Luoyang Institute of Science and Technology，Luoyang He’nan 471023，China)

Cotton seed，Zhongmian 42 were treated with 50% methanol of different time 0(ck)、30、60 and 90 min.The germination parameters ( germination rate，germination potential， germination index and vigor index)，physical and chemical parameters were measured．The result showed that the germination parameters were reduced in aged seeds.The above four germination parameters of Zhongmian 42 decreased by 6.00%-19.34%、4.00%-24.66%、0.36-4.49% and 5.04%-14.06%，respectively;The activity of seedling growth including root length and shoot height in aged seeds also significantly decreased,while the relative conductivity increased markedly.

cotton seeds; aging with methanol; seed germination; seedling growth

2016-10-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和河南科技大學(xué)人才基金項(xiàng)目。

孟超敏(1977—),男,博士,副教授,碩士生導(dǎo)師，主要從事作物遺傳育種和應(yīng)用植物基因組研究;E-mail:chaominm@mail.haust.edu.cn。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.03.010

S 562

A

1001-4705(2017)03-0010-03