PEG引發(fā)對(duì)老化大豆種子發(fā)芽及活力的影響

王 煒，史雨剛，王曙光

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西 運(yùn)城 044000；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801）

大豆種子由于是高脂肪、高蛋白種子，在自然貯藏下很容易發(fā)生老化劣變，從而降低種子的品質(zhì)，影響種子的利用價(jià)值[1-2]。聚乙二醇（PEG）引發(fā)處理能加速種子膜系統(tǒng)的修復(fù)和因降低吸脹速度而保護(hù)膜系統(tǒng)，防止由于快速吸水造成的細(xì)胞膜破裂和種子內(nèi)部物質(zhì)外滲[3-4]。

本試驗(yàn)首先對(duì)大豆種子進(jìn)行不同水平的高溫老化處理，再用不同濃度的PEG對(duì)老化種子進(jìn)行引發(fā)，然后研究引發(fā)處理后大豆種子的發(fā)芽特性、種子活力的變化，以便了解大豆種子在貯存過程中的衰老規(guī)律，同時(shí)了解PEG引發(fā)處理對(duì)衰老大豆種子的處理效應(yīng)，以期為種子引發(fā)技術(shù)在大豆種子貯藏上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試3個(gè)大豆品種為晉豆19號(hào)、晉大53號(hào)和晉大74號(hào)，均由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院大豆育種中心提供，2009年10月由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教學(xué)基地生產(chǎn)。試驗(yàn)于2010年3—6月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳育種中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 方法

1.2.1 種子老化處理 取3個(gè)品種的大豆種子適量，用0.1%HgCl2消毒10 min，再用蒸餾水沖洗干凈，晾干至原含水量。將種子用紗網(wǎng)袋封裝好，均勻地?cái)[放在底部加水密封的容器中，置于培養(yǎng)箱內(nèi)，在高溫（（45±1）℃）、高濕（100%相對(duì)濕度）、密閉條件下對(duì)大豆種子進(jìn)行老化處理。處理時(shí)間分別為 0，24，36，48，60，72，84 h。處理完畢后取出種子，在室溫下晾3～4 d，使種子含水量降至處理前含水量后待用。

1.2.2 種子引發(fā)處理 選取大小均勻、完整的3個(gè)品種經(jīng)老化處理的種子置于培養(yǎng)皿中，用10%，20%，30%的PEG（6000倍）溶液于20℃下分別進(jìn)行引發(fā)處理24 h，之后取出用自來水反復(fù)清洗，將種子攤在干凈的濾紙上，25℃鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)晾72 h待用。以未引發(fā)的干種子作對(duì)照。

1.2.3 種子發(fā)芽和幼苗培養(yǎng) 用GB/T 3543.4—1995技術(shù)規(guī)定進(jìn)行大豆標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)，至規(guī)定日期參照文獻(xiàn)[5-6]的方法測(cè)定種子各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo):發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)。

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑Gt/Dt（Gt為第 t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）；活力指數(shù)（VI）=GI×W（W為幼苗單株均質(zhì)量，g）。每處理4次重復(fù)，其余同。

1.2.4 種子活力測(cè)定 采用胡晉[7]測(cè)定方法。

TTC還原強(qiáng)度=TTC還原量（g）/種子質(zhì)量（g）×?xí)r間（h）=0.2 OD/種子量（g）×?xí)r間（h）。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG引發(fā)對(duì)老化大豆種子發(fā)芽的影響

隨著老化處理時(shí)間的延長(zhǎng)，晉豆19號(hào)的4項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)多表現(xiàn)為逐漸降低（表1），當(dāng)老化處理達(dá)84 h時(shí)，多項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)都已降為0。表明長(zhǎng)時(shí)間的高溫高濕處理導(dǎo)致了種子的老化劣變。由表1還可知，短時(shí)間的高溫高濕處理（24～48 h），晉豆19號(hào)的發(fā)芽指標(biāo)變化不大。

表1 晉豆19號(hào)不同處理種子發(fā)芽指標(biāo)

用3種不同濃度的PEG對(duì)不同老化水平的種子進(jìn)行引發(fā)處理后，與其未引發(fā)處理比較，都不同程度地提高了4項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)。尤其在老化處理0～60 h之間，引發(fā)效應(yīng)明顯，差異達(dá)極顯著水平，其中，30%PEG的引發(fā)效應(yīng)最好，10%PEG的引發(fā)效應(yīng)差些。

表2結(jié)果表明，隨著老化處理時(shí)間的延長(zhǎng)，晉大53號(hào)的多項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)同樣呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)，但當(dāng)老化處理36 h時(shí)，晉大53號(hào)的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)反而比對(duì)照分別提高了2.0%，2.0%和1.7%，表明短時(shí)間的高溫高濕處理可有效激活種子，提高種子的發(fā)芽質(zhì)量。用3種不同濃度的PEG對(duì)不同老化水平的種子進(jìn)行引發(fā)處理后，與其未引發(fā)處理相比，都不同程度地提高了4項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)，并且多數(shù)發(fā)芽指標(biāo)的提高達(dá)到了顯著水平。從表2還可看出，3種不同濃度的PEG對(duì)晉大53號(hào)的引發(fā)效果不同，20%PEG的引發(fā)效果最好，10%PEG的引發(fā)效果最差。

表2 晉大53號(hào)不同處理種子發(fā)芽指標(biāo)

表3結(jié)果表明，隨著老化處理時(shí)間的延長(zhǎng)，晉大74號(hào)的多項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)同樣呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)，當(dāng)老化處理達(dá)84 h時(shí)，4項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)都降為0，說明種子這時(shí)已經(jīng)完全老化劣變，失去活力。當(dāng)老化處理時(shí)間較短時(shí)，晉大74號(hào)的多項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)也有升高的趨勢(shì)。用3種不同濃度的PEG對(duì)不同老化水平的種子進(jìn)行引發(fā)處理后，與其未引發(fā)處理比較，除老化處理84 h種子完全劣變外，其他時(shí)期都不同程度地提高了種子的發(fā)芽指標(biāo)，并且用20%PEG及30%PEG引發(fā)后效果較好。相對(duì)來說，10%PEG雖然也有一定的引發(fā)效應(yīng)，但效應(yīng)并不明顯。

綜合表1～3的結(jié)果來看，隨著老化處理時(shí)間的延長(zhǎng)，3個(gè)品種種子的發(fā)芽指標(biāo)都呈現(xiàn)出逐漸變小的趨勢(shì)，但是3個(gè)品種耐老化能力存在差異；相對(duì)而言，晉大53號(hào)最耐老化，而晉大74號(hào)的耐老化能力最差。3個(gè)品種對(duì)PEG引發(fā)的反應(yīng)也存在差異，比較而言，20%PEG對(duì)晉大53號(hào)的引發(fā)效應(yīng)較好，而30%PEG對(duì)晉豆19號(hào)和晉大74號(hào)的引發(fā)效應(yīng)較好，10%PEG對(duì)3個(gè)品種的引發(fā)效應(yīng)都較差。

2.2 PEG引發(fā)對(duì)老化大豆種子活力的影響

綜合分析圖1～3的結(jié)果可以得出，隨著老化處理時(shí)間的延長(zhǎng)，3個(gè)參試大豆品種種子活力基本上都呈現(xiàn)出先降后升的趨勢(shì)。但3個(gè)品種的活力水平存在差異，總的來看，晉大53號(hào)種子活力較高，晉豆19號(hào)種子活力低些。用3種濃度的PEG引發(fā)后，不同老化時(shí)期的種子活力都相對(duì)升高，但3個(gè)品種對(duì)PEG引發(fā)的反應(yīng)也存在差異，比較而言，20%PEG對(duì)晉大53號(hào)的引發(fā)效應(yīng)較好，而30%PEG對(duì)晉豆19號(hào)和晉大74號(hào)的引發(fā)效應(yīng)好些。10%PEG對(duì)3個(gè)品種的引發(fā)效應(yīng)都較差。

表3 晉大74號(hào)不同處理種子發(fā)芽指標(biāo)

3 結(jié)論

3.1 PEG引發(fā)對(duì)老化大豆種子發(fā)芽的影響

種子的發(fā)芽指標(biāo)受多種外界因素如水分、溫度等的影響。當(dāng)外界環(huán)境條件一致時(shí)，種子發(fā)芽指標(biāo)的高低則是由種子內(nèi)部生理特性的變化決定的[8]。采用高溫激活、滲透調(diào)節(jié)、干濕交替處理、化學(xué)物質(zhì)處理等手段可以有效地調(diào)節(jié)種子在萌發(fā)、發(fā)芽過程中內(nèi)部生理生化反應(yīng)的進(jìn)程，有效地促進(jìn)種子的萌發(fā)、發(fā)芽[9-12]。本試驗(yàn)中，當(dāng)短時(shí)間的高溫處理時(shí)，參試的3個(gè)大豆品種種子的多項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)表現(xiàn)較好，但隨著高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，測(cè)試的4項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)都呈現(xiàn)出逐漸變小的趨勢(shì)，但是3個(gè)品種耐老化能力存在差異，晉大53號(hào)最耐老化，而晉大74號(hào)的耐老化能力最差。3個(gè)品種對(duì)PEG引發(fā)的反應(yīng)也存在差異，20%PEG對(duì)晉大53號(hào)的引發(fā)效應(yīng)較好，而30%PEG對(duì)晉豆19號(hào)和晉大74號(hào)的引發(fā)效應(yīng)較好，10%PEG對(duì)3個(gè)品種的引發(fā)效應(yīng)都較差。

3.2 PEG引發(fā)對(duì)老化大豆種子活力的影響

種子活力是種子生命過程中十分重要的特性之一，它與種子發(fā)育、成熟、萌發(fā)及種子貯藏壽命和劣變等生理過程有著密切的聯(lián)系[13]。在本試驗(yàn)中，3個(gè)大豆品種種子活力先下降而后又逐漸上升，這是植物對(duì)高溫老化逆境的一種應(yīng)激反應(yīng)。隨著高溫老化的加劇，植物從對(duì)逆境的應(yīng)激轉(zhuǎn)為主動(dòng)適應(yīng)。此時(shí)，多數(shù)種子失去生活力而死亡，但對(duì)部分生活力高的種子，逆境進(jìn)一步激活了脫氫酶的活性，酶活性升高，表現(xiàn)為種子活力升高。這也是試驗(yàn)中種子發(fā)芽指標(biāo)與種子活力變化不一致的原因。同時(shí)可以看出，3個(gè)品種種子活力水平存在差異，總的來看，晉大53號(hào)種子活力較高，晉豆19號(hào)種子活力低些。用3種濃度的PEG引發(fā)后，不同老化時(shí)期的種子活力都相對(duì)升高，但3個(gè)品種對(duì)PEG引發(fā)的反應(yīng)也存在差異，其中，20%PEG對(duì)晉大53號(hào)的引發(fā)效應(yīng)較好，而30%PEG對(duì)晉豆19號(hào)和晉大74號(hào)的引發(fā)效應(yīng)較好。

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