米爾扎提·木塔力甫,石秀楠,柏軍兵,祖拜代·阿布都克日木,吾勒加勒哈斯·阿扎提,石書(shū)兵

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 ,烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物和紡織工業(yè)原料[1]。生產(chǎn)高活力種子是促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的有效措施[2-4],而種子加工是種子工程的重要環(huán)節(jié),提高種子加工技術(shù)對(duì)生產(chǎn)高活力種子有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】棉花種子加工主要采用一系列物理、化學(xué)方法,去掉棉種表面短絨[5-6]。脫絨后的棉種若殘留有超標(biāo)的短絨,會(huì)影響精選效果、包衣劑處理和機(jī)械化播種,且種子表面殘酸量也有一定要求[7- 8]。脫絨質(zhì)量與種子原始水分、健籽率、種子含絨量、稀硫酸供給量、熱風(fēng)溫度和流量、干燥時(shí)間以及種子最高溫度等因素控制有關(guān)[9]。脫絨后的棉花光籽播種比帶絨棉籽播種死苗率低1.6%,病苗率低3.7%,蚜株率低20%,播種發(fā)芽率高11%～25%,平均早出苗2～3 d,更有利于精量播種[10]。棉花種子脫絨分化學(xué)脫絨和機(jī)械脫絨。常用化學(xué)脫絨為硫酸脫絨。機(jī)械脫絨按采用磨料的不同,分砂瓦脫絨和鋼刷脫絨兩種[11]。硫酸脫絨投資小,但費(fèi)時(shí)、耗酸量多,加工出的種子不易控制水分[12]。機(jī)械脫絨操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、無(wú)污染,可以回收利用棉短絨,但是對(duì)棉種無(wú)殺菌作用,在脫絨過(guò)程中由于摩擦作用使種胚的子葉及胚根均受到損傷,活力受到影響,發(fā)芽率降低。激光脫絨的溫度非常高,一般為500℃左右,在激光下瞬間可燒掉較長(zhǎng)的絨,無(wú)污染,可以有效地防止種子受損及提高種子活力、發(fā)芽率,有效地防治作物病蟲(chóng)害[13]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前關(guān)于不同脫絨方式棉花種子在PEG脅迫下種子活力及幼苗性狀的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。需研究不同脫絨方式對(duì)PEG脅迫下棉花種子活力及幼苗性狀的影響。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究激光脫絨對(duì)棉花種子農(nóng)藝性狀、生理性狀的影響,分析激光脫絨方式較硫酸傳統(tǒng)脫絨方式的顯著優(yōu)勢(shì),為棉花種子激光脫絨方式在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2020年在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院小麥高產(chǎn)栽培實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,以新陸早64號(hào)為供試材料,設(shè)硫酸脫絨(T1)、激光脫短絨(T2,種子表面帶有短毛絨)、激光脫長(zhǎng)絨(T3,種子表面帶有稍長(zhǎng)的毛絨)3種脫絨處理,在濃度分別為0%(CK)、5%(P5)、15%(P15)、25%(P25)4個(gè)PEG-8000處理下,進(jìn)行模擬干旱脅迫試驗(yàn)。

精選種子,采用雙氧水浸泡消毒10min,浸泡消毒后,再用蒸餾水沖洗多次,最后用蒸餾水浸種24 h。使用砂床法,加5%、15%、25%的PEG充分?jǐn)嚢?3次重復(fù),每個(gè)重復(fù)150粒種子。置于光照培養(yǎng)室內(nèi),白天溫度(25±2)℃,光強(qiáng)400 μmol/(m2·s),12 h;夜間溫度(22±2)℃,12 h。播種后第12 d測(cè)定發(fā)芽率及生理指標(biāo)。

1.2 方 法

1.2.1 種子活力

播種后,每天統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽數(shù)。播種后第4 d統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽數(shù),發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%即為發(fā)芽勢(shì);播種后第12 d統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽數(shù),發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)為芽長(zhǎng)達(dá)種子長(zhǎng)度的1/2,全部發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%即為發(fā)芽率。發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt),式中,Gt為在不同時(shí)間的發(fā)芽數(shù),Dt為發(fā)芽天數(shù)。

1.2.2 幼苗干鮮重

擦干幼苗水分,用天平稱量各處理幼苗的鮮重,計(jì)算單株平均幼苗的鮮重;隨后裝入信封袋,在恒溫干燥箱中恒溫烘干至恒重,冷卻后稱量計(jì)算出單株幼苗的干重。

1.2.3 幼苗苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)

將沖洗干凈后的幼苗平鋪在根系掃描儀平板上,測(cè)量幼苗根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)、根數(shù)等相關(guān)指標(biāo)。

1.2.4 幼苗生理特性

蒽酮法測(cè)定可溶性糖含量(mg/g),用茚三酮比色法測(cè)定脯氨酸含量;用硫代巴比妥比色法測(cè)定丙二醛含量;愈創(chuàng)木酚氧化法測(cè)定過(guò)氧化物酶活性[14](1個(gè)酶活力單位U定義為每克鮮重組織每分鐘引起的0.01OD470 nm的變化)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2007、DPS7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同脫絨方式對(duì)PEG脅迫下棉花種子活力的影響

研究表明,脫絨方式對(duì)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均有顯著影響。不同脫絨方式處理下,發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率表現(xiàn)為T1>T2>T3,差異顯著,其中,T1發(fā)芽率分別比T2、T3發(fā)芽率顯著高13.49%、14.78%,發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)表現(xiàn)為T1>T3>T2,PEG-8000濃度的增高對(duì)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均有顯著影響。與CK相比,T1處理下,發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)分別于P5、P25達(dá)顯著差異,發(fā)芽率和活力指數(shù)均于P15處理下達(dá)顯著差異;T2處理下,發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率于P25達(dá)顯著差異,發(fā)芽指數(shù)于P5、P15達(dá)顯著差異,活力指數(shù)于P15、P25達(dá)顯著差異;T3處理下,發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)在P25達(dá)顯著差異,活力指數(shù)于P15、P25達(dá)顯著差異。硫酸脫絨方式棉花種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率優(yōu)于激光脫絨方式,但激光脫絨方式種子活力及抗旱性優(yōu)于硫酸脫絨方式。表1

表1 不同脫絨方式和PEG脅迫下棉花種子萌發(fā)指標(biāo)變化

2.2 不同脫絨方式對(duì)PEG脅迫下棉花幼苗干重的影響

研究表明,幼苗葉、根干重在不同脫絨處理下差異不顯著,而莖干重差異達(dá)顯著性水平。PEG濃度對(duì)幼苗營(yíng)養(yǎng)器官干重有顯著影響,與CK相比,T1處理下,莖干重于P15、P25達(dá)顯著差異;T2處理下,莖干重于各濃度均達(dá)顯著差異,根干重于P25濃度時(shí)達(dá)顯著差異;T3處理下,莖干重于P15、P25達(dá)顯著差異。表2

2.3 不同脫絨方式對(duì)PEG脅迫下棉花幼苗苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)的影響

研究表明,不同脫絨方式對(duì)棉花幼苗長(zhǎng)度、表面積、體積、莖平均直徑無(wú)顯著影響。PEG濃度對(duì)幼苗表面積、體積、莖平均直徑有顯著影響,與CK相比,在T1處理下,莖平均直徑于P5、P15達(dá)顯著差異;T2處理下,幼苗表面積、體積于P25達(dá)顯著差異;T3處理下,幼苗體積、莖平均直徑于P5達(dá)顯著差異。表3

表2 不同脫絨方式和PEG脅迫下棉花幼苗干重變化

不同脫絨方式對(duì)根長(zhǎng)有顯著影響,表現(xiàn)為T3>T2>T1,PEG濃度對(duì)根長(zhǎng)、根平均直徑有顯著影響,與CK相比,在T1處理下,根長(zhǎng)、根平均直徑于P15、P25達(dá)顯著差異;T2處理下,根平均直徑于P15、P25達(dá)顯著差異;T3處理下,根長(zhǎng)、根平均直徑于P5達(dá)顯著差異。表4

表3 不同脫絨方式和PEG脅迫下棉花幼苗指標(biāo)變化

表4 不同脫絨方式和PEG脅迫下棉花幼苗根部指標(biāo)變化

2.4 不同脫絨方式對(duì)PEG脅迫下棉花幼苗生理特性的影響

研究表明,不同脫絨方式對(duì)幼苗生理特性有顯著影響,脯氨酸、丙二醛、可溶性糖含量表現(xiàn)為T3>T2>T1,過(guò)氧化物酶活性表現(xiàn)為T1>T2>T3。PEG濃度對(duì)幼苗生理特性有顯著影響,脯氨酸、丙二醛含量隨PEG濃度升高而增加,可溶性糖含量和過(guò)氧化物酶活性隨PEG濃度升高而減少,與CK相比,在T1處理下,脯氨酸含量、可溶性糖含量、丙二醛含量、過(guò)氧化物酶活性在各濃度均達(dá)顯著差異,脯氨酸含量分別增加了10.53%、46.70%、 57.18%,可溶性糖含量于P15、P25達(dá)顯著差異,分別降低了24.66%、42.55%;T2處理下,脯氨酸含量于P5、P15、P25分別增加了24.42%、 57.37%、69.68%,可溶性糖含量于P15、P25分別降低了21.93%、 33.06%;T3處理下,脯氨酸含量分別增加了42.05%、 81.64%、120.54%,可溶性糖含量于P15、P25分別降低了26.32%、56.89%。表5

表5 不同脫絨方式和PEG脅迫下棉花幼苗酶含量變化

3 討 論

硫酸脫絨、機(jī)械脫絨都有不足,會(huì)在一定程度上降低種子活力,影響棉花幼苗生長(zhǎng)發(fā)育[15]。

研究表明[16],棉花種子脫絨后,種子吸水速率、種子相對(duì)電導(dǎo)率、棉花種子萌發(fā)期相對(duì)電導(dǎo)率及丙二醛含量顯著增加;發(fā)芽率、棉芽中可溶性蛋白質(zhì)與可溶性糖含量明顯降低。研究表明,硫酸脫絨與激光脫短絨間發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)差異不顯著,但與激光脫長(zhǎng)絨之間差異顯著。而且硫酸脫絨的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗莖平均直徑、根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根平均直徑、脯氨酸含量、過(guò)氧化物酶活性等都高于激光脫絨,可溶性糖和丙二醛含量則低于激光脫絨。張敏敏等[17]研究表明,當(dāng)PEG濃度為25%時(shí),棉花種子幼苗萌發(fā)受到極大抑制,低濃度時(shí)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)差異不顯著,發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)隨PEG濃度上升而下降。在干旱脅迫下,植物生長(zhǎng)受到抑制的現(xiàn)象是干旱脅迫導(dǎo)致的一系列生理效應(yīng)的綜合體現(xiàn)[18]。李東曉等[19]研究得出,棉花不同時(shí)期的株高和葉面積都隨干旱脅迫加重而降低。植物細(xì)胞內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)主要包括超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)等,在植物活性氧清除系統(tǒng)中處于重要地位,維持著活性氧自由基系統(tǒng)的平衡[20]。干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞內(nèi)的活性氧代謝失去平衡,細(xì)胞內(nèi)積累大量的活性氧,導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化,損傷甚至死亡[21],丁玲[22]發(fā)現(xiàn)隨PEG濃度升高黃瓜SOD活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì);對(duì)沙棘、苜蓿[23]等研究表明,在干旱加重時(shí),POD活性表現(xiàn)為先升后降。PEG濃度升高可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量升高[24]。研究表明,PEG-8000濃度的升高,各處理棉花種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗營(yíng)養(yǎng)器官干重、苗長(zhǎng)、可溶性糖含量及過(guò)氧化物酶活性下降,丙二醛、脯氨酸含量顯著增加,幼苗莖平均直徑、根體積及平均直徑呈先增加后減少的趨勢(shì)。

4 結(jié) 論

不同脫絨方式對(duì)棉花種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)影響顯著,其中,發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、根體積、根平均直徑、脯氨酸含量、過(guò)氧化物酶活性表現(xiàn)為T1>T2>T3,發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗莖平均直徑、根長(zhǎng)、根表面積等表現(xiàn)為T1>T3>T2,可溶性糖和丙二醛含量表現(xiàn)為T3>T2>T1。硫酸脫絨方式發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、根體積、根平均直徑、脯氨酸含量、過(guò)氧化物酶活性高于激光脫絨,發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗莖平均直徑、根長(zhǎng)、根表面積等表現(xiàn)為硫酸脫絨高于激光脫長(zhǎng)絨和激光脫短絨,可溶性糖和丙二醛含量表現(xiàn)為激光脫絨高于硫酸脫絨。與硫酸脫絨方式相比,激光脫絨降低了棉籽的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì),但提高了種子活力及抗旱性。