粒重對花生幼苗素質(zhì)及內(nèi)含物變化的影響

史曉龍，張冠初，戴良香*，丁 紅，慈敦偉，楊吉順，秦斐斐，張智猛*

(1. 山東省花生研究所，山東 青島 266100； 2. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052)

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粒重對花生幼苗素質(zhì)及內(nèi)含物變化的影響

史曉龍1,2，張冠初1，戴良香1*，丁 紅1，慈敦偉1，楊吉順1，秦斐斐1，張智猛1*

(1. 山東省花生研究所，山東 青島 266100； 2. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052)

以四個花生品種種子為試材，采用水培方法，研究了粒重對花生種子萌發(fā)后幼苗農(nóng)藝性狀及內(nèi)含物變化的影響。結(jié)果表明，同一品種不同粒重對花生種子萌發(fā)期胚芽、胚軸和根長度的影響存在差異但不顯著，其幼苗干重間亦無顯著性差異，而其殘留物間存在顯著性差異，表現(xiàn)為大粒種子>中粒種子>小粒種子。不同粒重種子幼苗根冠比值因品種的不同而存在差異，花育33、花育25和花育22根冠比值大小隨粒重的變化趨勢依次表現(xiàn)為小粒種子>中粒種子>大粒種子，而花育20大粒種子幼苗根冠比值最大，小粒種子次之，中粒種子最小。同一品種不同粒重種子幼苗建成后的物質(zhì)轉(zhuǎn)移量間差異不顯著，但其物質(zhì)轉(zhuǎn)移率間存在顯著性差異，其變化趨勢為小粒種子>中粒種子>大粒種子?？扇苄缘矸酆涂扇苄缘鞍踪|(zhì)含量均以小粒種子的葉片和殘留物中較高，而可溶性糖含量則以大粒種子葉片、根和子葉殘留物中較高。

花生；粒重；物質(zhì)轉(zhuǎn)移量；可溶性糖；淀粉；可溶性蛋白

花生是我國重要的油料作物，常年種植面積穩(wěn)定在4670khm2[1]。與小麥、大豆、高粱、水稻等作物相比，花生種子較大，即使是珍珠豆型花生品種的百粒重也在60g 以上，大花生產(chǎn)區(qū)花生百仁重一般在 80g以上[2-3]，同時在實(shí)際生產(chǎn)過程中，往往選用粒重大、飽滿的種子播種，單位面積土地用種量較大，種子成本較高。以往關(guān)于不同粒重花生種子大小對萌發(fā)、出苗及幼苗建植等影響的研究大多集中在玉米、小麥、大豆等作物[4-9]，對花生種子萌發(fā)過程中不同粒重類型種子吸水狀況、不同粒重類型花生種子形狀(長度、寬度、厚度)與萌發(fā)特性方面的研究已有報道，但有關(guān)不同粒重類型花生種子對幼苗建成、生長狀況和各器官內(nèi)含物含量變化的研究鮮有報道。

本試驗(yàn)通過對不同品種、不同粒重花生種子對萌發(fā)至幼苗階段植株農(nóng)藝性狀及根、胚軸(軸)、胚芽及殘留物中可溶性糖、淀粉等內(nèi)含物含量影響的研究，明確種子大小對花生幼苗建成、生長狀況和各器官內(nèi)含物含量變化的影響，以期為花生選種、節(jié)本增效提供依據(jù)，并為花生生長后期水肥管控提供技術(shù)支撐[10-12]。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試花生品種為花育20號(HY20)、花育33號(HY33)、花育22號(HY22)和花育25號(HY25)，均由山東省花生研究所提供。

1.2 方 法

選取收獲6個月后籽粒無破損、完整的各品種花生商品種種子10kg，隨機(jī)分別稱取400粒的單粒重，分別為M1、M2、M3……M400，其中Mmin為最小單粒重，Mmax為最大單粒重，然后利用統(tǒng)計學(xué)方法，編制頻數(shù)與頻率分布表[12]，符合正態(tài)分布N(μ，σ2)，規(guī)定單粒重(μ+0.5σ～Mmax)為大粒重類型種子，單粒重(μ-σ～μ+0.5σ)為中粒重類型種子，單粒重(Mmin～μ-σ)為小粒重類型種子。各品種粒重分類見表1。

將100粒風(fēng)干種子稱重(W1)，80℃烘干至恒重(W0)；根據(jù)公式[(W1-W0)/W1×100]計算種子含水率，重復(fù)3次，利用種子含水率和種子風(fēng)干重計算最初種子干重。另取備好的各品種不同粒重類型的風(fēng)干種子逐粒編號、稱重，用次氯酸鈉消毒5min，再用無離子水沖洗干凈、吸水紙吸干，依編號順序依次置于帶有雙層濕潤濾紙的潔凈培養(yǎng)皿(d=120mm)中，于25±1℃室溫下培養(yǎng)發(fā)芽，至三葉期(50%以上植株展葉數(shù)為3片)按幼苗各器官部位(根、胚軸、幼苗、子葉)分開，并分別測量幼苗株高、胚軸(軸)長、根長和各部分鮮重，然后，將各器官(幼苗、胚軸、根)、殘留物(子葉)分別用錫紙包好置于烘箱80℃烘干至恒重后稱其干重。其中，幼苗株高和胚軸分別以子葉節(jié)至真葉頂端和至須根生長點(diǎn)計。相關(guān)參數(shù)計算如下：

貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量=最初種子干重-殘留物干重；

貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率(%)=(種子貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)量/最初種子干重)×100。

1.3 測定項目及方法

可溶性總糖和淀粉含量的測定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白質(zhì)含量的測定采用考馬斯亮藍(lán)法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用Excel2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行處理及統(tǒng)計分析

表 1 不同品種花生種子粒重大小分類

2 結(jié)果分析

2.1 粒重對幼苗根、軸長度和株高的影響

圖1可見，不同粒重花生種子對株高、胚軸和根長度的影響存在明顯差異。各品種不同粒重間根長和軸長均無顯著性差異，而同一品種株高因粒重的不同存在差異。HY20不同粒重間株高大小為小粒種子>大粒種子>中粒種子；HY33中粒種子的株高最大，小粒次之，大粒最小，且中粒種子和小粒種子的株高均與大粒種子株高間存在顯著性差異；HY25小粒種子株高最大，均與中粒和大粒種子株高間差異性達(dá)顯著水平，分別高出56.78%和90.48%；HY25不同粒重種子的株高間均存在顯著性差異，小粒種子株高分別比中粒、大粒種子株高高出56.19%和147.21%。

圖1 粒重對花生幼苗根長、胚軸(軸)長、株高的影響Fig.1 Effect of different grain weight on the length of shoot、axis and root注：不同小寫字母表示差異達(dá)顯著水平，p<0.05。HY20L：花育20大粒重；HY20M：花育20中粒重；HY20S：花育20小粒重，HY33L：花育33大粒重；HY33M：花育33中粒重；HY33S：花育33小粒重；HY25L：花育25大粒重；HY25M：花育25中粒重；HY25S：花育25小粒重；HY22L：花育22大粒重；HY22M：花育22中粒重；HY22S：花育22小粒重。下同。Note: Different small letters indicate significant difference level, p<0.05. HY20L means HY20 large grain weight. HY20M means HY20 medium grain weight. HY20s means HY20 small grain weight. HY33L means HY33 large grain weight. HY33M means HY33 medium grain weight. HY33S means HY33 small grain weight. HY25L means HY25 large grain weight. HY25M means HY25 medium grain weight. HY25S means HY25 small grain weight. HY22L means HY22 large grain weight. HY22M means HY22 medium grain weight. HY22S means HY22 small grain weight. The same below.

2.2 粒重對幼苗和殘留物干重的影響

圖2可看出，不同粒重種子的植株干重因品種不同而存在差異。HY20和HY22植株干重(植株干重為去除子葉后的植株干重)為大粒種子>中粒種子>小粒種子；HY33中粒種子植株干重最大，比大粒種子、小粒種子分別高出17.68%和36.26%；HY25中粒種子植株干重最低，比大粒、小粒種子植株干重分別低9.09%和10.00%。種子萌發(fā)過程依靠子葉提供物質(zhì)和能量以建成幼苗和植株，種子萌發(fā)殘留物(殘留物為萌發(fā)后剩余的子葉)干重表現(xiàn)為大粒種子>中粒種子>小粒種子。

圖2 粒重對幼苗和殘留物干重的影響Fig.2 Effect of different grain weight on seedling and remnant注：幼苗干重為摘除子葉后剩余植株的干物質(zhì)重，殘留物干重等同于種子萌發(fā)后剩余子葉干重。Note: Cotyledon weight was not included in seedling dry weight. Remnant dry weight was the same as cotyledon weight.

2.3 粒重對根冠比值的影響

不同粒重花生種子對花生幼苗根冠比值的影響不同(表2)。根冠比值變化因粒重類型和品種而異，HY33、HY25和HY22根冠比值的變化趨勢為小粒種子>中粒種子>大粒種子，其中小粒種子幼苗根冠比值均與大粒種子間達(dá)顯著性差異，與中粒種子間無顯著性差異；HY20大粒種子根冠比值最大，小粒次之，中粒最小。

2.4 粒重對物質(zhì)轉(zhuǎn)移的影響

2.4.1 粒重大小對物質(zhì)轉(zhuǎn)移量的影響 表3可見，不同品種、不同粒重類型間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移量存在差異，HY20和HY25大粒種子萌發(fā)時物質(zhì)轉(zhuǎn)移量最大，HY33中粒種子的物質(zhì)轉(zhuǎn)移量最大，而HY22則以小粒種子物質(zhì)轉(zhuǎn)移量最大。

表 2 粒重對幼苗根冠比值的影響

注：不同小寫字母表示差異達(dá)顯著水平，p<0.05。下同。

Note: Different small letters indicate significant difference level,p<0.05. The same below.

表 3 粒重類型對物質(zhì)轉(zhuǎn)移量的影響

表 4 粒重類型對物質(zhì)轉(zhuǎn)移率的影響

2.4.2 粒重大小對物質(zhì)轉(zhuǎn)移率的影響 表4可看出，不同花生品種間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移率存在差異。同一品種各粒重間均差異顯著。 HY20小粒種子比大粒和中粒種子分別高45.27%和28.02%；HY22大粒種子比小粒、中粒種子分別降低46.48%和31.99%；相同品種不同粒重類型間物質(zhì)轉(zhuǎn)移率變化趨勢均表現(xiàn)為小粒種子>中粒種子>大粒種子。

2.5 粒重對各器官內(nèi)含物含量的影響

2.5.1 粒重類型對可溶性糖含量的影響 由圖3可看出，品種間不同器官中可溶性糖含量存在明顯差異。同一品種不同粒重類型間同一器官中可溶性糖含量存在差異。各粒重類型幼苗地上部可溶性糖含量間存在差異，且除HY22外，其余3品種葉片可溶性糖含量小粒種子與中粒達(dá)顯著性差異，并均以大粒型種子含量較高，HY20葉片可溶性糖含量大粒種子比中粒、小粒種子分別高出15.36%和28.89%，而HY22大粒種子卻比小粒種子低15.10%。根和殘留物中可溶性糖含量均以大粒重種子較高。

2.5.2 粒重類型對淀粉含量的影響 由圖4可看出，不同器官中淀粉含量不同品種間均存在明顯差異，但同一品種、相同器官、不同粒重類型間淀粉含量差異均不顯著。HY22、HY33和HY25地上部淀粉含量變化均表現(xiàn)為小粒種子>大粒種子>中粒種子，而HY20為大粒種子>中粒種子>小粒種子。殘余物中淀粉含量除HY22外基本以小粒型種子中含量較高，根和胚軸中淀粉含量各粒型間無明顯規(guī)律性變化。

圖 3 粒重對可溶性糖含量的影響Fig. 3 Effect of different grain weight on soluble sugar content

圖 4 粒重對淀粉含量的影響Fig. 4 Effect of different grain weight on starch content

2.5.3 粒重類型對可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

圖5可見，相同品種不同粒重類型種子萌發(fā)后，各器官中可溶性蛋白含量存在明顯差異。地上部幼苗可溶性蛋白含量高低變化為大粒種子<中粒種子<小粒種子。其余各器官可溶性蛋白含量隨粒重的變化表現(xiàn)并不一致。HY20和HY22胚軸中可溶性蛋白含量以中粒種子較高，HY33和HY25以小粒種子較高。HY20和HY33根中可溶性糖含量亦以中粒種子為高，而HY22和HY25則以大粒種子含量較高。相同品種不同粒重種子類型間殘留物中可溶性蛋白含量較為一致，均以小粒型種子中含量較高。

圖 5 不同粒重對幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量的影響Fig. 5 Effect of different grain weight on soluble protein content

3 結(jié)論與討論

種子是形成下一代植株幼體和生長發(fā)育的基礎(chǔ)，其大小對種子活力和幼苗生長具有一定的影響。以往關(guān)于不同粒重種子對幼苗建成影響研究結(jié)果較為一致，即種子大小與幼苗干物質(zhì)量成正相關(guān)。冬小麥苗期和越冬前大粒種子植株株高均顯著高于小粒種子的株高，幼苗長勢壯，說明大粒種子植株在苗期生長具有一定優(yōu)勢[13-14]。春小麥大粒種子比小粒種子形成的植株分蘗數(shù)多，營養(yǎng)生長旺盛，收獲穗數(shù)多，產(chǎn)量較高，但種子大小對穗長、單穗粒數(shù)及千粒重等性狀無直接影響[15]。黃瓜、西瓜與南瓜的種子大小與三種瓜類幼苗質(zhì)量有關(guān)的指標(biāo)均呈正相關(guān)[16]，圣櫟較大種子產(chǎn)生的幼苗相對較小的種子具有更大的耐蔭能力[17-18]。李娘輝[19]研究結(jié)果認(rèn)為，同一品種花生種子大粒重較小粒重種子萌發(fā)后植株生長健壯，花芽分化增多，從而成花率高，有利于獲得高產(chǎn)，這與郭陞垚[20]等人的研究結(jié)果一致。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，相同品種不同粒重類型種子花生植株地上部干重間不存在顯著性差異，而殘余物干重間差異性顯著，不同粒重類型殘余物干重大小依次為大粒種子>中粒種子>小粒種子。各粒重類型間根冠比值因品種的不同而存在差異，HY33、HY25和HY22根冠比值隨粒重的變化表現(xiàn)為小粒種子>中粒種子>大粒種子，而HY20大粒種子根冠比值最大，小粒次之，中粒最小，可見小粒型花生種子較具發(fā)達(dá)根系之潛力。品種間和粒重類型間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移量均存在差異，品種間物質(zhì)轉(zhuǎn)移率的變化均為小粒種子>中粒種子>大粒種子，表明小粒型花生種子萌發(fā)時具有較強(qiáng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)移能力，其吸水后活力加強(qiáng)。相同品種各粒型種子的各器官中其可溶性淀粉和可溶性蛋白質(zhì)等內(nèi)含物含量間均無顯著差異，但因粒重類型的不同其含量高低的變化趨勢不同，可溶性淀粉和可溶性蛋白質(zhì)含量均以小粒型種子的地上部和殘留物中較高，而可溶性糖含量則以大粒型種子除胚軸外的地上部、根和子葉殘留物中較高。當(dāng)然種子大小和環(huán)境因子對幼苗行為的影響存在一定的交互作用[21-25]，需要在自然環(huán)境條件下進(jìn)一步驗(yàn)證。本次試驗(yàn)結(jié)果僅在水培條件下進(jìn)行，田間條件下不同粒重類型花生種子與萌發(fā)、出苗速率、幼苗建成及產(chǎn)量等因素間的關(guān)系有待今后深入研究。

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Effect of Grain Weight of Peanut on Seedling Quality and Inclusions

SHI Xiao-long1,2, ZHANG Guan-chu1, DAI Liang-xiang1*, DING Hong1,CI Dun-wei1, YANG Ji-shun1, QIN Fei-fei1, ZHANG Zhi-meng1*

(1.ShandongPeanutResearchInstitute,Qingdao266100,China;2.CollegeofAgriculture,XinjiangAgricultureUniversity,Urumqi830052,China)

With seeds of 4 peanut varieties as materials, hydroponic experiment was carried out to reveal the relationship between grain weight and seedling growth. The results showed that with the change of grain weight in the same variety, the budlet axis and root length was different but did not reach significant difference. There was no significant difference among dry weight of seedling, but the difference was significant among the remnant as large grain>medium grain>small grain. The root-shoot ratio of seedlings of different grain weight was different among varieties. The root-shoot ratio variation tendency were as small grain>medium grain>large grain according to the grain weight of Huayu33, Huayu25 and Huayu22. However, the root-shoot ratio of Huayu20 was large grain>small grain>medium grain. The translocation of matter had no significant difference among different weight grains of the same variety during the seedling stage, while the percentage of translocation matter had significant difference, which showed the variation tendency as small grain>medium grain>large grain. The content of starch and soluble protein of leaf and remnant was the highest in small grain, while the content of soluble sugar of leaf, root and remnant was the highest in large grain.

peanut; seed weight; translocation of matter; soluble sugar; starch; soluble protein

10.14001/j.issn.1002-4093.2016.03.007

2016-06-13

國家科技支撐計劃(2014BAD11B04-03)；山東省科技發(fā)展計劃項目(2013GNC11107)；山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊崗位專家(花生)(SDAIT-04-06)；山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新課題(2014)；山東省自主創(chuàng)新專項基金(2014ZZCX07401-12)；青島市民生科技計劃(14-2-3-34-nsh)；山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新重點(diǎn)項目(2014CXZ06-2)

史曉龍(1993-)，男，甘肅定西人，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生，作物栽培與耕作學(xué)專業(yè)。

*通訊作者：張智猛，研究員，主要從事作物高產(chǎn)栽培及水肥資源高效利用研究。E-mail: qinhdao@126.com

S565.2；Q591.1

A

戴良香，研究員，主要從事作物營養(yǎng)生理與生態(tài)研究。E-mail: liangxiangd@163.com