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        不同波長光照處理對青稞種子萌發(fā)的影響

        2022-02-24 00:05:51蘇斌方睿霞高婷熊浪楊青松
        種子科技 2022年1期

        蘇斌 方睿霞 高婷 熊浪 楊青松

        摘 ? ?要:為探究不同波長光照對青稞種子發(fā)芽特性的影響,用紅、藍、綠及自然光分別處理長黑青稞、短白青稞和綠青稞3個品種青稞種子并測定其發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)。結(jié)果表明,自然光處理下,3個品種青稞種子活力差異明顯,長黑青稞種子活力最高(發(fā)芽指數(shù)=39.1),短白青稞次之(發(fā)芽指數(shù)=37.4),綠青稞活力最低(發(fā)芽指數(shù)=14.1);綠光照處理顯著提高綠青稞種子活力,與自然光對比發(fā)芽指數(shù)增加6.4;紅光處理提高短白青稞種子活力,與自然光對比發(fā)芽指數(shù)增加3.8;藍光處理顯著提高長黑青稞種子活力,與自然光對比發(fā)芽指數(shù)增加7.0;紅光照處理降低綠青稞種子活力,與自然光對比發(fā)芽指數(shù)減少2.3;藍光處理顯著降低短白青稞種子活力,與自然光對比發(fā)芽指數(shù)減少16.5;紅光處理降低長黑青稞種子活力,與自然光對比發(fā)芽指數(shù)減少3.3。由此可知,紅、藍、綠光處理均可以影響青稞種子萌發(fā),且對不同品種青稞的種子活力影響具有品種特異性,表現(xiàn)出與植物環(huán)境適應(yīng)的匹配性。就本試驗而言,紅光的效應(yīng)與藍、綠光的效應(yīng)互為相反。

        關(guān)鍵詞:青稞種子;光照處理;種子活力;品種特異性;環(huán)境適應(yīng)

        文章編號:1005-2690(2022)01-0008-03 ? ? ? 中國圖書分類號:S512.3 ? ? ? 文獻標志碼:B

        青稞(Hordeum vulgare L. var. nudum Hook.f.)系禾本科大麥屬一年生作物,因其潁殼內(nèi)外分離,又稱裸大麥[1-2]。青稞在云南省迪慶藏族自治州、四川省阿壩藏族羌族自治州、青海省及西藏自治區(qū)廣泛種植,是我國藏族人民的主糧之一,同時可用于釀造青稞酒,形成了燦爛的青稞文化[3]。

        大量研究表明,青稞符合“三高兩低”的飲食結(jié)構(gòu)[4-6],且富含對人體有益的微量元素[7],被視為谷物中的佳品。近年來,青稞產(chǎn)業(yè)已成為青藏高原地區(qū)重要的支柱產(chǎn)業(yè),對當(dāng)?shù)孛撠氈赂痪哂兄匾饬x。

        學(xué)者以往對青稞的研究主要集中在營養(yǎng)成分分析和種質(zhì)資源收集等方面[8]。近3年,青稞種子和種業(yè)研究受到極大關(guān)注。青稞種子萌發(fā)和幼苗生長的最適溫度較低,為25 ℃[9],增溫2 ℃和4 ℃時能顯著促進種子萌發(fā)以及幼苗生長[10];NaCl溶液對青稞種子有明顯的引發(fā)效果,0.025 g/mL的NaCl溶液浸種3 h的萌發(fā)效果最好[11];0.1%NaCl對青稞萌發(fā)及幼苗生長具有一定的促進作用[12];不同砂生槐根瘤內(nèi)生菌菌株對黑青稞的種子萌發(fā)及幼苗生理性狀影響差異顯著,P<0.05[13]。這些研究表明種子萌動處理有利于促進青稞種子萌發(fā)。

        光是重要的生態(tài)因子,可以調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育[14]。目前,已有辣椒、黃瓜等植物采用不同光質(zhì)處理種子及幼苗,從而篩選出對植物生長最優(yōu)的光質(zhì),以提高植物的生長性狀。秦健等(2017)[15]研究表明,植物種子單色補光及混合補光可一定程度促進植物的光形態(tài)建成。Borthwick等(1952)[16]發(fā)現(xiàn),萵苣種子吸脹后用單色光照射處理,結(jié)果顯示紅光促進發(fā)芽、遠紅光抑制發(fā)芽。劉青青等(2019)[17]研究表明,紅光和遠紅光交替處理可促進杉木種子萌發(fā)但抑制幼苗生長。雷桓等(2020)[18]研究了不同光源照射對綠豆種子發(fā)芽及內(nèi)源激素含量的影響,發(fā)現(xiàn)黃光及紫光照射可顯著提高種子發(fā)芽率。

        為促進青稞種子的萌發(fā)及加快良種選育,本研究采用不同波長的光(紅光波長760 nm、藍光波長460 nm、綠光波長560 nm)照射長黑青稞、短白青稞和綠青稞3個品種青稞種子,并以自然光作為對照,通過測定不同處理的種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù),探究不同波長光照條件對青稞種子萌發(fā)的影響。

        1 試驗設(shè)計

        1.1 材料

        青稞種子購于香格里拉市,共3個品種,分別為長黑青稞、短白青稞、綠青稞。

        1.2 方法

        選飽滿凈種若干粒,用0.5%高錳酸鉀溶液消毒10 min,消毒后取出用蒸餾水沖洗3次[19]。把沖洗后的青稞種子按30粒/皿均勻碼放于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中,加入適量蒸餾水,室溫下放置1 d。人工光控箱設(shè)置紅、藍、綠和自然光4種不同光質(zhì)光照條件[20],把培養(yǎng)皿放入并進行種子標準發(fā)芽試驗。在室溫下,每日單一光照射處理8 h。試驗期間,保持培養(yǎng)皿濕潤并使種子保持吸脹[21-22]。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        青稞為大麥屬作物,按作物種子發(fā)芽技術(shù)規(guī)定,在第四天初次計數(shù)、第七天末次計數(shù)[23],并每天記錄每皿發(fā)芽數(shù)。計算不同波長光照處理后青稞種子的發(fā)芽勢GE、發(fā)芽率GR及發(fā)芽指數(shù)GI,用SPSS分析數(shù)據(jù),用Origin 2016繪圖。

        發(fā)芽勢GE(%)=初次計數(shù)正常幼苗數(shù)/供檢種子粒數(shù)×100%(1)

        發(fā)芽率GR(%)=末次計數(shù)正常幼苗數(shù)/供檢種子粒數(shù)×100% (2)

        發(fā)芽指數(shù)GI=(GT/DT) (3)

        式中:GT為第T天發(fā)芽種子數(shù),DT為發(fā)芽天數(shù)。

        2 結(jié)果分析

        2.1 不同品種青稞種子活力的差異

        由表1可知,青稞種子在4種光照處理后,其發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均有不同變化。由圖1可知,在自然光照下,長黑青稞和短白青稞的發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)均無顯著差異,但綠青稞種子活力顯著低于前兩個品種,即在自然光照下種子活力大小依次為長黑青稞>短白青稞>綠青稞。

        2.2 不同波長光處理對青稞種子發(fā)芽的影響

        對于長黑青稞,藍光照射處理后,其發(fā)芽指數(shù)為46.1,顯著高于自然光對照組;綠光照射處理后與對照組無差異;紅光處理下為35.8,顯著低于對照組。對于短白青稞,在藍光照射處理后發(fā)芽指數(shù)為20.9,顯著低于對照組;紅光照射處理后發(fā)芽指數(shù)高于對照組,說明紅光處理利于短白青稞種子的萌發(fā)。對于綠青稞,綠光照射處理顯著提高了種子發(fā)芽指數(shù),比對照組提高6.4;藍光和紅光照射處理后其種子發(fā)芽指數(shù)均低于對照組,但差異不顯著。

        對于長黑青稞種子,藍光處理下發(fā)芽勢為66%,顯著高于對照組;紅光處理對發(fā)芽勢的提高不顯著;綠光處理與對照組無顯著差異。對于短白青稞,紅光處理后發(fā)芽勢為58%,高于對照組;綠光照射處理后發(fā)芽勢為33%,顯著低于對照組。對于綠青稞,綠光照射處理后發(fā)芽勢顯著高于對照組,紅光處理發(fā)芽勢與對照組無顯著差異。

        長黑青稞和短白青稞種子在不同波長光照處理下的發(fā)芽率無顯著區(qū)別。在藍光處理下,綠青稞發(fā)芽率為48%,顯著高于對照組;紅光照射處理后其發(fā)芽率為30%,明顯低于對照組。從發(fā)芽率看,藍、綠光照射處理可提高自然光下活力水平低的青稞種子的活力。

        3 討論與結(jié)論

        青稞為光中性種子,這類種子吸脹時光敏色素表達上調(diào),進而提高種子內(nèi)赤霉素含量,并調(diào)控種子萌發(fā),在光波長變化較大的條件下可均勻發(fā)芽[24]。

        不同光照處理后,青稞種子活力有不同程度的變化,表明青稞種子有很好的光適應(yīng)性。在同等條件下,3個品種青稞種子在自然光照處理下,長黑青稞活力最高,短白青稞次之,綠青稞活力最低且極顯著低于長黑青稞和短白青稞,表明種子感光性存在品種差異。

        這種差異可能是因為長黑青稞和短白青稞栽培海拔為3 300 m,綠青稞栽培海拔2 400~2 800 m,而隨著海拔升高,大氣太陽輻射中紅光占比降低,同時遠紅光及藍綠光占比升高。

        長黑青稞發(fā)芽指數(shù)在藍光處理下顯著提高,綠光處理無顯著變化,紅光處理降低;藍光處理后發(fā)芽勢顯著提高,綠、紅光處理無顯著變化,表現(xiàn)出長黑青稞對高海拔環(huán)境的藍光適應(yīng)性。

        栽培海拔較低的綠青稞在綠光照射后,發(fā)芽指數(shù)顯著提高,但藍、紅光照射處理發(fā)芽指數(shù)顯著降低;藍、綠光照射處理后,綠青稞種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率顯著升高,但紅光處理后發(fā)芽勢無顯著差異、發(fā)芽率顯著降低,同樣表現(xiàn)出對高海拔環(huán)境的適應(yīng)性。

        短白青稞發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)在紅光照射處理后顯著升高,藍、綠光照處理后顯著降低,發(fā)芽率在不同光照處理下均無顯著變化,與前兩個品種表現(xiàn)不同。該試驗結(jié)果與多數(shù)研究相似,即紅光可以促進種子發(fā)芽。劉衛(wèi)成等(2016)[25]研究表明,黃瓜種子在紅光為主導(dǎo)的光質(zhì)下利于種子萌發(fā),藍光照射處理使種子活力低于對照。林魁等(2018)[26]研究表明,紅光∶藍光=7∶3的混合光處理生菜種子時,種子活力顯著提高。

        不同品種青稞種子對光處理呈現(xiàn)品種特異性,而且差異巨大,但必須注意環(huán)境因素及種子后熟情況都會影響種子感光性。李雯琳(2009)[27]研究表明,萵苣種子在不同光照處理下因品種差異有不同的光反應(yīng),同時發(fā)現(xiàn)環(huán)境對種子的光反應(yīng)有影響。李清源(2021)[28]研究了溫度及光照對高杉木種子萌發(fā)的影響,發(fā)現(xiàn)不同溫度下最佳補光條件不同。

        植物種子的感光性除受到品種影響外,還受種子成熟期光溫條件及采收后運輸儲存條件影響[29]。因此,利用不同光處理提高青稞種子活力,不僅需要考慮不同品種的差異性,在實際種子生產(chǎn)和儲存過程中,還要注意選擇合適的采收期和儲存條件。

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