聚乙二醇（PEG）溶液浸種對(duì)煙草種子發(fā)芽整齊度的影響研究

彭耀東，徐慶凱，鐘玉德，肖先儀，張清莉，劉松，陳學(xué)平*

（1.江西省煙草公司煙葉處，江西南昌330000；2.江西省贛州市煙草公司，江西贛州341000；3.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)煙草與健康研究中心，安徽合肥230052）

種業(yè)縱橫

聚乙二醇（PEG）溶液浸種對(duì)煙草種子發(fā)芽整齊度的影響研究

彭耀東1，徐慶凱1，鐘玉德1，肖先儀2，張清莉3，劉松3，陳學(xué)平3*

（1.江西省煙草公司煙葉處，江西南昌330000；2.江西省贛州市煙草公司，江西贛州341000；3.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)煙草與健康研究中心，安徽合肥230052）

[目的]研究不同濃度聚乙二醇（PEG）對(duì)不同品種煙草種子發(fā)芽整齊度的影響，獲得最大的發(fā)芽整齊度。[方法]利用不同濃度的PEG溶液對(duì)幾個(gè)煙草品種種子進(jìn)行處理，以調(diào)查該物質(zhì)對(duì)煙草種子萌發(fā)性的影響。[結(jié)果]結(jié)果表明，PEG對(duì)煙草種子萌發(fā)率無(wú)明顯效應(yīng)，對(duì)萌發(fā)集中性有促進(jìn)作用；不同品種對(duì)不同PEG溶液濃度和不同浸種時(shí)間的反應(yīng)不一致，這可能與品種的遺傳特性有關(guān)。[結(jié)論]該研究結(jié)果對(duì)于培育整齊一致的煙苗具有一定的參考價(jià)值。

聚乙二醇;種子萌發(fā)特性;煙草品種

優(yōu)良的煙草種子是煙草品質(zhì)的重要保證。有研究表明，萌發(fā)遲幾天的煙草種子培育的煙苗，在苗期、大田生長(zhǎng)期一直滯后，甚至調(diào)制后的煙葉質(zhì)量也受到影響[1]。近代研究表明，某些種子在一定濃度的聚乙二醇（PEG）溶液中只發(fā)生吸脹作用，當(dāng)種子移入清水后，胚根能迅速生長(zhǎng)，即縮短了吸水的第2階段加速萌發(fā)。PEG是一種惰性物質(zhì)，將PEG粉末配成一定濃度的溶液可以調(diào)節(jié)其滲透壓，使?jié)B透壓處于一定高度，當(dāng)種子處于這一濃度時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的生理生化反應(yīng)受到“引動(dòng)”或“強(qiáng)化”作用，種子贏得足夠的時(shí)間來修補(bǔ)膜系統(tǒng)，促進(jìn)細(xì)胞膜、細(xì)胞器和DNA的修復(fù)以及酶的活化，促進(jìn)種子有關(guān)抗脅迫基因的表達(dá)[2]。于是由于PEG所造成的滲透壓調(diào)節(jié)水分的進(jìn)出，使種子未能萌發(fā)，而加速萌發(fā)前的準(zhǔn)備，一旦種子進(jìn)入萌發(fā)狀態(tài)，萌發(fā)即加速。1973年Heydecker首次利用PEG處理蔬菜種子，取得了出苗整齊的良好效果。華智銳等[3]的研究表明，PEG處理對(duì)黃苓種子的萌發(fā)有一定的延緩作用。張燕等[4-5]研究了PEG對(duì)煙草種子活力的影響，沒有涉及煙草種子的萌發(fā)整齊度，且沒有研究PEG對(duì)煙草種子不同品種影響的差異。恰當(dāng)?shù)腜EG溶液濃度和恰當(dāng)?shù)摹耙齽?dòng)”或“強(qiáng)化”時(shí)間對(duì)種子的萌發(fā)至關(guān)重要，它將提高種子萌發(fā)前的準(zhǔn)備水平，使其趨于一致。但是，具體多高的濃度、多長(zhǎng)的浸種時(shí)間最好，能最大限度地提高煙草種子的發(fā)芽整齊度目前尚無(wú)定論。該研究正是立足于這一點(diǎn)，研究不同濃度PEG對(duì)不同品種煙草種子發(fā)芽整齊度的影響，力求探索出一種有效而簡(jiǎn)便的浸種法，以期獲得最大的發(fā)芽整齊度。

1 材料與方法

1.1 材料

該試驗(yàn)所選用的4個(gè)品種的煙草種子分別為：烤煙NC89崐和紅花大金元，香料煙泰國(guó)沙姆遜和曬黃煙歙縣大葉（以下簡(jiǎn)稱NC89、紅大、泰沙和歙大），這4個(gè)品種中的前3個(gè)為當(dāng)前大田推廣品種，有較好的品質(zhì)；所用的PEG溶液為分子量6000 Da的PEG粉劑配制而成。另外一些必需的試驗(yàn)材料還有培養(yǎng)皿、光照培養(yǎng)箱和瓊脂等。

1.2 方法

將NC89、紅大、泰沙和歙大4個(gè)品種的煙草種子同時(shí)浸于濃度為0、10%、20%和30%的PEG溶液中；12 h后，于4個(gè)濃度的浸種液中分別取出少量的4個(gè)品種的煙草種子，整齊排列于裝有8%瓊脂培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中，然后將培養(yǎng)皿移入光照培養(yǎng)箱中并調(diào)節(jié)箱內(nèi)溫度至27℃；再過12 h即24 h后，再次于各濃度浸種液中取出少量的4個(gè)品種第2批煙種，整齊排列于裝有8%瓊脂培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中，然后將培養(yǎng)皿也移入光照培養(yǎng)箱中，27℃溫度培養(yǎng)；36 h后與取出第2批種子一樣取出第3批煙種，并用同種方法處理。48 h后，開始計(jì)取種子的萌發(fā)數(shù)，并由此開始，每隔12 h觀察記錄1次，當(dāng)種皮被胚根突破而“露嘴”，則認(rèn)為此種子萌發(fā)。

筆者用計(jì)算同步指數(shù)的方法來評(píng)價(jià)PEG溶液浸種后煙草種子發(fā)芽整齊度受影響的實(shí)際情況。同步指數(shù)是指萌發(fā)數(shù)最多的24 h內(nèi)萌發(fā)的種子數(shù)量占總發(fā)芽數(shù)的百分?jǐn)?shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸種時(shí)間對(duì)煙草種子萌發(fā)的影響

對(duì)煙草種子以不同濃度的PEG浸種不同的時(shí)間后，讓其在光照培養(yǎng)箱中萌發(fā)觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大部分品種在短時(shí)浸種后就有了相當(dāng)多的發(fā)芽數(shù)，但總體發(fā)芽數(shù)較為分散（表1）。無(wú)論浸種液濃度的高低，浸種時(shí)間越短，種子萌動(dòng)得越早，或早萌發(fā)的種子越多；浸種時(shí)間越長(zhǎng)，種子萌動(dòng)得越遲，或后期萌發(fā)的種子數(shù)越多。4個(gè)品種的煙草種子無(wú)一例外的都屬于這種情況。

2.2 不同PEG溶液濃度對(duì)煙草種子萌發(fā)數(shù)分布的影響

與浸種時(shí)間對(duì)煙草種子的萌發(fā)影響有相似之處，PEG浸種液濃度對(duì)種子的萌動(dòng)時(shí)間也有很大的影響，而且不難看出，PEG浸種液的濃度越低，越能促進(jìn)種子的早期萌發(fā)（表2）。以NC89浸種12h為例，當(dāng)PEG浸種液濃度由0向30%遞增時(shí)，48h的萌發(fā)數(shù)由46、44、28至0這一方向遞減；但在60 h時(shí)，與48 h時(shí)相比，凈增種子萌發(fā)數(shù)為39、44、56、73，呈上升趨勢(shì)；在高濃度的PEG浸種液中浸過的種子，其后期萌芽率則比低濃度PEG溶液處理過的種子高。

2.3 各處理對(duì)煙草種子萌發(fā)率及同步指數(shù)的影響

2.3.1 各處理對(duì)煙草種子萌發(fā)率的影響。與對(duì)照相比，PEG溶液浸種對(duì)總發(fā)芽率無(wú)明顯促進(jìn)作用，反而有的處理卻使萌發(fā)率明顯降低。由表1可知，NC89在30%的PEG浸種液中浸種24 h就比在清水中浸種24h的總發(fā)芽率要低28個(gè)百分點(diǎn)；另外，紅大20% PEG溶液浸種24 h和泰沙30%PEG溶液浸種36 h總發(fā)芽率分別為84%和88%，與對(duì)照的96%和98%相比，低了12和10個(gè)百分點(diǎn)。

2.3.2 各處理對(duì)萌發(fā)同步指數(shù)的影響。4個(gè)處理在各個(gè)處理?xiàng)l件下，種子萌發(fā)的同步指數(shù)具有較大的變異性，變幅為34.69%～98.96%，其中大于80%的有34個(gè)，占70.83%；大于90%的有23個(gè)，占47.92%；大于95%的有7個(gè)，占14.58%。各品種對(duì)不同處理的反應(yīng)如下。

由圖1a可知，烤煙NC89在PEG溶液濃度較低的情況下（0、10%），隨著浸種時(shí)間的延長(zhǎng)，同步指數(shù)也逐漸提高；而在2種較高濃度下，則有些復(fù)雜，濃度為20%時(shí)，浸種24 h同步指數(shù)較高，浸種36 h次之，而只浸12 h時(shí)其同步性不好，僅64.52%；當(dāng)PEG溶液濃度為30%時(shí)，浸種12 h同步性最好，其次是浸36 h和浸24 h。

由圖1b可知，紅大在PEG溶液濃度較低（0、10%）時(shí)，浸種24 h的處理同步性最好，高濃度（20%、

30%）下，36 h浸種則似乎更好，且當(dāng)PEG溶液濃度為30%時(shí)，無(wú)論浸種時(shí)間的長(zhǎng)短，其同步性都很不錯(cuò)。

表1 不同濃度的PEG溶液浸種后煙草種子萌發(fā)數(shù)的動(dòng)態(tài)分布、同步指數(shù)和萌發(fā)率

由圖1c可知，對(duì)香料煙種子泰沙而言，在0、 10%、20%的PEG浸種液濃度下選擇24 h浸種都是最好的，此時(shí)的同步指數(shù)較高，都在95%左右；PEG浸種液濃度為30%時(shí)，浸種36 h達(dá)到極高的同步性，同步指數(shù)幾近99%，但只是總發(fā)芽率相對(duì)較低，不足90%。

表2 不同濃度和浸種時(shí)間對(duì)萌發(fā)的2個(gè)階段時(shí)間長(zhǎng)短的影響

由圖1d可知，歙大與泰沙相似，在0、10%、20%的PEG溶液濃度下浸種24 h都能達(dá)到約95%的較高的同步指數(shù)值，不同的是，用20%的浸種液處理歙大時(shí)，12、24、36 h 3個(gè)時(shí)間浸種，其萌發(fā)皆具一致、高度的同步性。30%PEG溶液處理時(shí)，指數(shù)數(shù)值也近99%，且總發(fā)芽率超過99%。

圖1 不同濃度PEG溶液對(duì)不同品種煙草種子在不同浸種時(shí)間下萌發(fā)度的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 PEG溶液影響煙草種子萌發(fā)的可能原因分析

PEG溶液是通過濃度調(diào)節(jié)滲透壓而起作用的。用PEG溶液浸種只能使種子進(jìn)行萌發(fā)的第1階段，即吸水膨脹階段。這一階段是物理過程，吸水量一般小于30%，而歷時(shí)8～12 h。種子移入培養(yǎng)皿后轉(zhuǎn)入萌發(fā)的第2階段，即物質(zhì)轉(zhuǎn)化階段而呼吸代謝。PEG處理能明顯降低種子的吸水速度，并隨著PEG濃度的增大，這種效果更加明顯[6-8]。則不同濃度的PEG溶液除直接調(diào)控滲透壓外，還通過對(duì)滲透壓的調(diào)控間接調(diào)控了吸水膨脹階段的時(shí)間，從而對(duì)整個(gè)種子發(fā)芽情況產(chǎn)生干涉：低濃度PEG溶液使所浸種子比高濃度PEG溶液所浸的種子早一步完成吸水膨脹階段，當(dāng)將種子同時(shí)移入培養(yǎng)皿后，則完成第1階段的種子將立即呼吸代謝進(jìn)入第2階段，而未在PEG溶液中完成吸水膨脹階段的種子應(yīng)該在培養(yǎng)皿中繼續(xù)第1階段，從而使萌發(fā)延后。

3.2 利用PEG溶液促進(jìn)煙草種子集中萌發(fā)的應(yīng)用性探討

PEG可使煙草種子萌發(fā)性更為集中，有利于育成整齊一致的壯苗，但是，對(duì)于不同的品種，浸種時(shí)間和濃度有所差異，在具體應(yīng)用時(shí)需要做好相應(yīng)的試驗(yàn)研究[9]。

由于該試驗(yàn)只是一個(gè)初步試驗(yàn)，在有關(guān)機(jī)理和投入產(chǎn)出方面尚有許多工作有待進(jìn)一步研究。

[1]T C TSO.Production，physiology，and biochemistry of tobacco plant（IDEALS）[M].USA，Beltsville，Maryland，1990：53-54.

[2]WARD F H，POWEU A.Evidence for repair process in onion seeds during storage at high seed moisture contents[J].Seed Sci and Technol，1983，2，34-277.

[3]華智銳，李小玲.PEG處理對(duì)商洛黃苓種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J].種子，2011，30（1）：102-104.

[4]張燕，李天飛，方力.PEG處理對(duì)煙草種子活力及幼苗抗冷性的影響[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2002，8（3）：30-34.

[5]張燕，方力，吳業(yè)池.PEG處理提高煙草種子活力的效益[J].種子，2003（6）：26-29.

[6]鄭淮兵，董麗，鄭彩霞.低溫和PEG“滲控”預(yù)處理促進(jìn)石楠種子萌發(fā)的研究[J].林業(yè)科學(xué)，2005，41（3）：54-57.

[7]呂小紅，傅家瑞.聚乙二醇滲調(diào)處理提高花生種子活力和抗寒性[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1990，29（1）：63-67.

[8]鄭光華，顧增輝，徐本美.瓜爾豆種子發(fā)芽生理的研究[J].植物生理學(xué)報(bào)，1980，6（2）：115-125.

[9]陳學(xué)平，張海霞，郭家明.不同煙草品種種子萌發(fā)特性研究[J].煙草科技，2001（3）：37-39.

（責(zé)任編輯 張楊林）

Study on Effects of PEG on Germinating Uniformity of Tobacco Seeds

PENG Yao-donget al.(Department of Tobacco Leaf,Jiangxi Tobacco Company,Nanchang,Jiangxi 330000)

[Objective]The aim was to explore effects of PEG on germinating uniformity of tobacco seeds, for gettingthe most germinating. [Method] Seeds of several tobacco breeds were treated by PEG at different concentrations toinvestigate the effects on germinating. [Result] The results showed that the PEG had no significant effects on theseed germination rate, but it promoted the concentration of seeds germination. The inconformity of each breedresponding the PEG with different concentration might be explained with different genetic characteristics.[Conclusion]The results had a certain reference value for cultivating the seeds came out evenly.

PEG;Seed germination;Tobacco breeds

S572

A

2095-0896（2014）02-001-04

彭耀東（1976-），男，江西萍鄉(xiāng)人，農(nóng)藝師，碩士，從事煙葉生產(chǎn)管理、技術(shù)推廣及相關(guān)技術(shù)研究開發(fā)工作，E-mail：35696288@qq.com。*通訊作者，教授，博士，從事植物遺傳育種與生物技術(shù)研究，E-mail：chenxp08@ustc.edu.cn。

2014-01-14