豇豆收獲前后種子劣變的抗性研究

于海龍，古瑜，韓啟厚，劉惠靜，孟慶良

（天津科潤蔬菜研究所，天津300384）

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豇豆收獲前后種子劣變的抗性研究

于海龍，古瑜，韓啟厚，劉惠靜，孟慶良

（天津科潤蔬菜研究所，天津300384）

不同豇豆種質(zhì)在種子形成過程中對不良自然環(huán)境的適應(yīng)能力和貯藏抗性不同，嚴(yán)重制約著豇豆優(yōu)質(zhì)種子生產(chǎn)和推廣。了解豇豆品種的田間抗劣變能力，對指導(dǎo)新品種選育、種子生產(chǎn)和品種推廣具有十分重要的意義。本研究采用甲醇脅迫法和溫箱蝕化法對5份豇豆種質(zhì)進(jìn)行收獲前和收獲后種子劣變的鑒定。綜合各項(xiàng)指標(biāo)的檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)：‘豐豇十號’種質(zhì)適應(yīng)性差，氣候?qū)ζ渖L影響較大，不適宜大面積推廣?！鬂櫚l(fā)’和‘豐豇青優(yōu)’綜合表現(xiàn)最佳，對氣候的適應(yīng)較強(qiáng)，適合大面積推廣。

豇豆；種子劣變；甲醇脅迫；溫箱蝕化；抗性

0　引言

豇豆（Vigna unguiculata L.）為豇豆屬一年生植物，其可食用豆莢含有較高的蛋白質(zhì)、多種維生素和微量元素，營養(yǎng)豐富，是人們喜食并被廣泛種植的主要蔬菜之一。國外學(xué)者很早就開始進(jìn)行種子耐貯試驗(yàn)。Delouche等［1］1973年報(bào)道，用40～45℃100%RH高溫高濕加速老化法能預(yù)測種子在室溫條件下的耐貯性。Musgrave等［2］1980年研究發(fā)現(xiàn)，甲醇溶液加速老化的豌豆和大豆種子可以應(yīng)用于種子檢驗(yàn)和生理研究中。這些方法奠定了研究豆類耐貯性和田間抗性的基礎(chǔ)，在大豆劣變抗性的研究中得到廣泛應(yīng)用。目前，國內(nèi)科學(xué)家對大豆種子的劣變研究進(jìn)展迅速，已經(jīng)完成了大豆收獲前和貯藏期間與種子劣變相關(guān)的組織結(jié)構(gòu)水平、生理生化水平、蛋白質(zhì)水平和分子水平等方面的相關(guān)研究［3-14］。

豇豆種子活力研究借鑒了大豆的研究方法，并得到與大豆相同的結(jié)果［15］，利用此方法檢測了不同類型豇豆資源的耐貯性差異［16］。此外，對豇豆種子活力的研究主要圍繞豆莢采摘時(shí)期［17-18］、貯藏條件［19-21］、不同外界處理［22］等對種子活力的影響，對豇豆種子收獲前的田間抗性，以及田間抗性與后期耐貯性之間相關(guān)性的研究仍是空白。在多年豇豆種子生產(chǎn)實(shí)踐中，作者發(fā)現(xiàn)不同品種在種子形成過程中對不良自然環(huán)境的適應(yīng)能力不同?？狗N子劣變能力強(qiáng)的品種，田間表現(xiàn)適應(yīng)性強(qiáng)，種子活力強(qiáng)，后期出苗整齊，畸形苗少；而抗性差的品種表現(xiàn)為芽率低、出苗差。這些嚴(yán)重制約著豇豆優(yōu)質(zhì)種子生產(chǎn)。因此，了解豇豆品種的田間抗劣變能力，對指導(dǎo)新品種選育、種子生產(chǎn)［23］和品種推廣具有十分重要的意義。

筆者采用甲醇脅迫法和溫箱蝕化法對5份豇豆種質(zhì)進(jìn)行收獲前和收獲后種子劣變鑒定，明確了5份種質(zhì)收獲前劣變抗性（田間適應(yīng)性）和收獲后劣變抗性（耐貯藏性），以及田間抗性與耐貯性之間的相關(guān)性，旨在篩選出抗性種質(zhì)，為劣變抗性機(jī)理研究、遺傳育種改良和新品種選育提供參考。

1　材料與方法

1.1植物材料

5份豇豆種質(zhì)分別為‘豐豇青優(yōu)’、‘豐豇十號’、‘大潤發(fā)’、‘好收成’和‘極早佳’。采用夏播秋收的種子，田間統(tǒng)一栽培管理，種子自然晾曬至含水量≤12%，4℃下密封保存。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2013年7—10月在天津科潤蔬菜研究所進(jìn)行。每處理做發(fā)芽試驗(yàn)10盒，3次重復(fù)。將發(fā)芽第7天的整個(gè)幼苗于105℃殺青0.5 h，然后80℃烘至恒重，稱重，并計(jì)算平均單株干重。

1.2.1甲醇脅迫處理先做種子發(fā)芽試驗(yàn)，確保每份種質(zhì)的發(fā)芽率≥97%。然后采用20%甲醇浸泡種子2 h，清水沖洗后做標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)。

1.2.2溫箱濁化處理先做種子發(fā)芽試驗(yàn)，確保每份種質(zhì)的發(fā)芽率≥97%。然后用10%次氯酸鈉消毒10～15min，清水沖洗后，置于95%RH、溫度為40℃的溫箱中蝕化10天后做標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)。

1.2.3標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)根據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程》GB/T 3543.1～3543.7—1995［24］，用發(fā)芽盒25℃黑暗條件下進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。50粒為一組，重復(fù)3次。以子葉露出1 cm以上為種子發(fā)芽。發(fā)芽試驗(yàn)過程中每天記錄種子發(fā)芽數(shù)，第5天計(jì)算種子發(fā)芽勢，第7天計(jì)算種子發(fā)芽率，如式（1）～（4）。

2　結(jié)果與分析

2.15份豇豆種質(zhì)收獲后種子劣變抗性（耐貯性）研究

甲醇處理后種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)等指標(biāo)變化詳見表1。

表1　甲醇處理后種子變化情況

由表1可知，經(jīng)甲醇處理后，5份種質(zhì)的平均發(fā)芽勢和平均發(fā)芽率均有不同程度的下降。從發(fā)芽勢的變化數(shù)據(jù)分析，只有‘好收成’發(fā)芽勢受影響最小。從發(fā)芽率的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，‘豐豇青優(yōu)’和‘好收成’的變化幅度較小，其余種質(zhì)發(fā)芽率下降均十分明顯。綜合發(fā)芽勢和發(fā)芽率的變化趨勢發(fā)現(xiàn)：有的品種出現(xiàn)發(fā)芽勢變化與發(fā)芽率變化不一致的現(xiàn)象，例如‘豐豇青優(yōu)’；大部分種質(zhì)表現(xiàn)發(fā)芽勢和發(fā)芽率變化一致。從各指標(biāo)數(shù)據(jù)變化幅度分析，‘豐豇十號’的發(fā)芽勢下降最明顯，達(dá)到34%；‘好收成’的發(fā)芽勢下降稍慢，但也達(dá)到了20%?！S豇青優(yōu)’和‘好收成’的平均發(fā)芽率變化不大，只有4%左右。而‘豐豇十號’和‘極早佳’的發(fā)芽率變化明顯，達(dá)到20%～28%。5份種質(zhì)的種子活力指數(shù)也下降了42%～70%，‘豐豇十號’種子活力下降最明顯，達(dá)到70%。

2.25份豇豆種質(zhì)收獲前種子劣變抗性（田間劣變抗性）研究

5份豇豆種質(zhì)田間劣變抗性采用溫箱濁化法進(jìn)行檢測，處理后發(fā)芽情況和種子活力的變化如表2所示。

由表2可知，所有種質(zhì)發(fā)芽勢和發(fā)芽率均有下降。其中‘豐豇十號’下降較明顯，達(dá)到10%。其他種質(zhì)變化較小，比率小于5%。各種質(zhì)種子活力指數(shù)均有下降，以‘豐豇十號’的種子活力變化最大，達(dá)到62%。以上各項(xiàng)指標(biāo)綜合分析，田間劣變抗性‘豐豇十號’最差，其他種質(zhì)差別不大。

3　結(jié)論

綜合甲醇脅迫后各項(xiàng)指標(biāo)的檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，5份種質(zhì)耐貯性從強(qiáng)到弱的順序是：‘好收成’＞‘豐豇青優(yōu)’＞‘大潤發(fā)’＞‘極早佳’＞‘豐豇十號’。

溫箱濁化處理的檢測結(jié)果，按照種子活力指數(shù)為依據(jù)排序，5份種質(zhì)的田間劣變抗性由強(qiáng)到弱的順序是：‘大潤發(fā)’＞‘極早佳’＞‘豐豇青優(yōu)’＞‘好收成’＞‘豐豇十號’。

‘豐豇十號’種質(zhì)不論收獲前和收獲后，其抗劣變能力都較差，說明品種適應(yīng)性差，氣候?qū)ζ渖L影響較大，不適宜大面積推廣。

‘大潤發(fā)’和‘豐豇青優(yōu)’綜合表現(xiàn)最佳，種植時(shí)對氣候要求范圍較廣，適合大面積推廣。

4　討論

筆者在豇豆繁種過程中發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)、不同氣候條件下生產(chǎn)相同品種的豇豆種子，其質(zhì)量差異十分明顯，一些地區(qū)生產(chǎn)的豇豆種子會產(chǎn)生硬實(shí)現(xiàn)象［25］。因此，亟待找到安全、簡便、快速的鑒定方法，用以了解不同豇豆種質(zhì)的適應(yīng)性。本研究所使用的5份豇豆種質(zhì)均為天津科潤蔬菜研究所多年種植的品種，對這些品種的田間表現(xiàn)已經(jīng)比較清楚，通過本試驗(yàn)印證劣變抗性鑒定方法在豇豆中的可行性。

表2　溫箱濁化處理后種子活力等指標(biāo)變化情況

4.1田間適應(yīng)性試驗(yàn)與田間表現(xiàn)的一致性評價(jià)

本試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)高溫高濕和甲醇處理后，所有種質(zhì)發(fā)芽勢和發(fā)芽率均有下降。這個(gè)結(jié)果與舒英杰等［7］和王芳等［3］的研究結(jié)果相同。其中‘豐豇十號’種子活力等相關(guān)指標(biāo)在5份種質(zhì)中下降最明顯。比較5份種質(zhì)在田間的適應(yīng)性表現(xiàn)，‘豐豇十號’在田間對高溫高濕非常敏感，遇到高溫豆莢易變短和鼓粒，這也與本研究結(jié)果相符?！S豇青優(yōu)’田間表現(xiàn)較耐寒，適應(yīng)性較強(qiáng)，其與活力相關(guān)指標(biāo)結(jié)果不十分一致，未體現(xiàn)出耐寒性。對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)，筆者認(rèn)為溫箱濁化法只是模擬了田間高溫高濕的氣候特點(diǎn)對豇豆種子生成時(shí)的影響，對豇豆種質(zhì)田間耐熱抗性評價(jià)較準(zhǔn)確，只能作為田間部分適應(yīng)性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對于種質(zhì)耐寒性的檢測方法還需進(jìn)一步探討。

4.2耐貯性試驗(yàn)與實(shí)際貯藏情況的一致性評價(jià)

本研究通過甲醇脅迫處理后的發(fā)芽率、發(fā)芽勢的變化、發(fā)芽指數(shù)和種子活力指數(shù)等數(shù)據(jù)整體進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，‘豐豇十號’耐貯性較差，與其他4份種質(zhì)存在較大差異。實(shí)際貯藏情況是‘豐豇十號’的耐貯性很好，與試驗(yàn)數(shù)據(jù)差距較大。筆者認(rèn)為，這可能與種子種皮較厚、種子內(nèi)部帶菌有關(guān)。但對于其他4份種質(zhì)的試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況還是相符的，同一種質(zhì)的田間表現(xiàn)與收獲后的耐貯性有一致性，此結(jié)果與陳曉玲等［11］相同，但作者認(rèn)為還有待更多種質(zhì)實(shí)際貯藏表現(xiàn)與試驗(yàn)結(jié)果之間進(jìn)一步的相互驗(yàn)證。

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Resistance of Cowpea Seed Deterioration Before and After Harvest

Yu Hailong，Gu Yu，Han Qihou，Liu Huijing，Meng Qingliang
（Tianjin Kernel Vegetable Research Institute，Tianjin 300384，China）

Different cowpea germplasms have various environment adaptabilities and storage resistance during seeds formation process.Understanding the cowpea varieties’anti-deterioration ability has certain significance to guiding new variety breeding，seeds production and variety commercialization.Five cowpea germplasms’seeds were treated by methanol stress and incubating weathering method to identify seeds deterioration before and after harvest.The results indicated that‘Fengjiang Shihao’germplasm had poor adaptability.Its growth could be influenced by the climate，not suitable for large-scale commercialization.The comprehensive performance of two germplasms，‘Darunfa’and‘Fengjiang Qingyou’，were the best，they had a wide range climatic adaptability and were suitable for large area planting.

Cowpea；Seed Deterioration；Methanol Stress；Incubating Weathering Treatment；Resistance

S643.4

B論文編號：cjas16030029

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“蔬菜商業(yè)化育種技術(shù)研究與示范”（2014BAD01B08）子項(xiàng)“黃瓜等主要蔬菜商業(yè)化育種技術(shù)研究與示范”（2014BAD01B0802）；天津市農(nóng)科院院長基金項(xiàng)目“早熟綠莢豇豆新品系選育”（13008）；蔬菜種質(zhì)創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；天津市科技創(chuàng)新體系及平臺建設(shè)計(jì)劃“設(shè)施精品蔬菜分子育種技術(shù)平臺建設(shè)”（14TXSYJC00463）。

于海龍，男，1980年出生，黑龍江人，副研究員，碩士，從事菜豆及豇豆的新品種選育及繁育工作。通信地址：300384天津市西青區(qū)津靜公路天津科潤蔬菜研究所，Tel：022-23785978，E-mail：250782726@qq.com。

古瑜，女，1971年出生，廣東梅州人，副研究員，博士，從事豆類蔬菜遺傳育種工作。通訊地址：300384天津市西青區(qū)津靜公路天津科潤蔬菜研究所，Tel：022-23785978，E-mail：13502054749@163.com。

2016-03-31，

2016-06-02。