棉株上不同著生部位棉籽發(fā)芽特性

周靜，王慧杰，郝建平

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生院，山西太谷030801；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運城044000）

棉株上不同著生部位棉籽發(fā)芽特性

周靜1，王慧杰2，郝建平1

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生院，山西太谷030801；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運城044000）

為了研究棉株不同部位棉籽發(fā)芽特性，對棉株上部棉籽按照果枝著生部位和循環(huán)體順序進行分類，并分別進行發(fā)芽試驗，采用凱氏定氮法、殘余法、蒽酮比色法分別測定不同棉籽中蛋白質(zhì)、粗脂肪及可溶性糖含量。結(jié)果表明，中下部棉籽的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、粗脂肪含量及棉籽活力指數(shù)分別較上部棉籽高25.17百分點、23.00百分點、6.72百分點和1.81；中下部棉籽的蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量分別較上部棉籽低1.73百分點，1.24 μg/mL；內(nèi)圍棉籽的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、粗脂肪含量及棉籽活力指數(shù)分別較外圍棉籽高23.00百分點、22.17百分點、5.52百分點和1.64；內(nèi)圍棉籽的蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量分別較外圍棉籽低2.48百分點，2.04 μg/mL。研究表明，棉株中下部棉籽發(fā)芽能力強于上部；內(nèi)圍棉籽發(fā)芽能力強于外圍。

棉花；棉籽；發(fā)芽特性

棉花是一種資金、技術(shù)和勞動密集型大田農(nóng)作物，是重要的大宗農(nóng)產(chǎn)品、經(jīng)濟作物及紡織工業(yè)原料[1]。種子是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，棉籽不僅在棉花生產(chǎn)過程中占有重要地位，其經(jīng)過加工后還可以獲得棉短絨、棉籽油、棉籽蛋白、棉籽餅和棉酚等副產(chǎn)品，具有很高的經(jīng)濟價值。

棉籽的發(fā)芽能力嚴重影響棉花產(chǎn)量，學(xué)者們就此已進行了大量的調(diào)查研究。張曉潔等[2-3]對不同成熟度的棉籽進行發(fā)芽試驗以及活力比較，結(jié)果表明，成熟度高的黑褐色和棕色種皮的棉籽發(fā)芽能力最好；而成熟度較低的紅色和白色種皮的棉籽發(fā)芽能力明顯較弱，顯著低于國家棉花種子質(zhì)量標準規(guī)定的70%。李衛(wèi)華等[4]研究認為，對棉籽采取種子引發(fā)技術(shù)進行處理能大幅度提高棉籽發(fā)芽速度及發(fā)芽整齊度等。文卿琳等[5-7]研究表明，溫度對棉籽發(fā)芽率、平均發(fā)芽天數(shù)等有顯著影響，發(fā)芽試驗各指標隨溫度降低呈現(xiàn)出下降趨勢，而且溫度越低影響越明顯。目前，關(guān)于棉籽發(fā)芽的研究多集中于自然條件及棉籽自身品質(zhì)的影響，但棉籽在棉株上著生位置的不同，會導(dǎo)致棉籽生長發(fā)育期間所經(jīng)歷的環(huán)境特性不同，如光照強度、光照時間、溫度、通風狀況等皆不相同，使不同部位的棉籽質(zhì)量不同，引起棉籽發(fā)芽特性的不同。

為了探究棉籽在棉株上著生部位對棉籽發(fā)芽特性的影響，本研究于2014—2015年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所進行了棉株不同部位棉籽的發(fā)芽試驗，并測定不同部位棉籽中的營養(yǎng)品質(zhì)，以確定生長部位對棉籽發(fā)芽的影響。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為晉棉45號。

1.2 試驗方法

試驗于2014—2015年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所南花農(nóng)場進行。2014年秋季按照不同方法采收棉鈴：（1）將棉株上的果枝依據(jù)其著生位置由下到上的順序進行分類[8-12]，第1，2，3，4果枝為下部果枝，其上棉鈴的棉籽為下部棉籽；第5，6，7，8果枝為中部果枝，其上棉鈴的棉籽為中部棉籽；第9果枝及其以上果枝為上部果枝，其上棉鈴的棉籽為上部棉籽。（2）根據(jù)棉株現(xiàn)蕾開花順序[13-14]，以第1果枝第1果節(jié)為中心，以第1，2，3果枝的第1果節(jié)的棉鈴為第1循環(huán)體，依次向外，每次增加3個果枝、3個棉鈴，呈螺旋形由下向上、由內(nèi)向外依次分類，將整個棉株上的棉鈴共分為4個循環(huán)體，第13果枝及其以上果枝由于對棉花產(chǎn)量影響小且結(jié)鈴率低，不在本研究范圍內(nèi)。其中，第1，2循環(huán)體為棉株內(nèi)圍，第3，4循環(huán)體為棉株外圍。棉鈴成熟吐絮后采收時將2組不同分類的棉鈴按照各自的類別分別采收、晾曬、軋花、脫絨，最后將棉籽置于相同環(huán)境條件下分別儲藏。

1.2.1 發(fā)芽試驗發(fā)芽試驗采用單因素完全隨機區(qū)組設(shè)計[15-17]，將隨機抽取2組分類中各部分棉籽各300粒分別浸泡12 h，然后置于鋪有300 g滅菌砂土的發(fā)芽盒中，每盒100粒，擺放整齊后蓋上200 g浮土將棉籽蓋住，最后再均勻加入200 mL蒸餾水。3次重復(fù)。

棉籽發(fā)芽以2片子葉出土為標準，逐日記錄每組種子發(fā)芽數(shù)，記錄期間每天統(tǒng)一定時澆水一次，每次150 mL。并計算棉籽發(fā)芽勢（4 d種子發(fā)芽數(shù)占供試種子數(shù)的百分比）、發(fā)芽率（12 d發(fā)芽棉籽數(shù)占供試棉籽數(shù)的百分比）、發(fā)芽指數(shù)（GI）及活力指數(shù)（VI）。

式中，Gt為在t d內(nèi)發(fā)芽的棉籽數(shù)；Dt為與Gt相對應(yīng)的棉籽出苗所經(jīng)歷的天數(shù)；S為12 d內(nèi)的單株幼苗鮮質(zhì)量。

1.2.2 棉籽中營養(yǎng)品質(zhì)的測定隨機選取2組分類中各部分棉籽各30 g分別烘干研磨成粉末狀備用。取適量備用粉末，測定棉籽中與發(fā)芽關(guān)系密切的有機物：蛋白質(zhì)、粗脂肪及可溶性糖含量。采用日本產(chǎn)VS-KT型凱氏全自動定氮儀測定蛋白質(zhì)含量[18-19]；采用殘余法測定粗脂肪含量[20]；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[21-22]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007及SPSS 18.0軟件進行統(tǒng)計分析，差異顯著性采用LSD法進行標注。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉籽中營養(yǎng)品質(zhì)分析

由圖1可知，植株中部棉籽的蛋白質(zhì)含量最高，為31.38%，下部棉籽蛋白質(zhì)含量最低，為24.54%，較中部棉籽低6.84百分點，差異顯著；粗脂肪含量隨著棉籽著生部位的升高而逐漸降低，含量最高的下部棉籽較含量最低的上部棉籽高8.79百分點，且差異顯著；可溶性糖含量則隨著棉籽著生部位的升高而增加，但是在各部位之間含量變化不顯著。棉籽中蛋白質(zhì)含量隨棉籽著生部位升高而呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，粗脂肪含量隨棉籽著生部位升高呈現(xiàn)出降低趨勢，二者呈現(xiàn)出負相關(guān)關(guān)系，但是二者之和基本保持穩(wěn)定。上部棉籽中的蛋白質(zhì)含量略低于中部棉籽，可能是因為上部棉籽形成時間較晚，還未充分積累有機物就迎來霜凍致使植株枯萎，故蛋白質(zhì)含量略微降低。

由圖2可知，循環(huán)體內(nèi)層也就是棉株內(nèi)圍棉籽蛋白質(zhì)含量較低，平均為27.63%，外圍平均含量為30.11%，呈現(xiàn)出由內(nèi)向外逐漸增加的趨勢，且各層之間差異顯著，但最外層蛋白質(zhì)含量稍有降低，這可能與棉籽成熟度有關(guān)。粗脂肪含量呈現(xiàn)出由棉株內(nèi)圍向外圍逐漸降低的趨勢，含量最高的第1循環(huán)體較含量最低的第4循環(huán)體高8.49百分點，各層之間差異顯著?？扇苄蕴呛砍尸F(xiàn)出明顯的內(nèi)低外高的趨勢，棉株外圍棉籽可溶性糖含量平均較內(nèi)圍棉籽高2.04 μg/mL。

2.2 棉籽發(fā)芽狀況

由圖3可知，棉株上3個部位的棉籽發(fā)芽情況呈現(xiàn)出顯著不同。棉株下部棉籽的發(fā)芽勢較中部和上部棉籽分別高5.00，27.67百分點；棉株下部棉籽的發(fā)芽率分別較中部和上部棉籽高8.67，27.34百分點；同時下部棉籽中不發(fā)芽棉籽所占比例分別較中部和上部的棉籽低8.67，27.34百分點；下部棉籽發(fā)芽后不正常幼苗數(shù)最少。

由圖4可知，各層棉籽發(fā)芽勢、發(fā)芽率差異均顯著，第2循環(huán)體棉籽的發(fā)芽勢和發(fā)芽率顯著高于其他層，分別為84.33%，88.67%，且第2循環(huán)體棉籽的不發(fā)芽棉籽數(shù)及不正常幼苗數(shù)最少，所占比例分別為11.33%，0.38%。總體來說，棉株內(nèi)圍棉籽發(fā)芽勢、發(fā)芽率高于外圍棉籽；內(nèi)圍棉籽不發(fā)芽棉籽數(shù)及發(fā)芽后不正常幼苗數(shù)量低于外圍棉籽。第4循環(huán)體棉籽中不發(fā)芽棉籽數(shù)增加趨勢顯著，可能是由棉籽未完全發(fā)育成熟造成的。

2.3 棉籽活力狀況

從圖5可以看出，棉株下部棉籽的單株幼苗鮮質(zhì)量為0.497 g，高于中部和上部棉籽；發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)出下部棉籽（12.44）＞中部棉籽（11.00）＞上部棉籽（8.33）的趨勢，且各部分種子之間差異顯著；棉株下部棉籽、中部棉籽及上部棉籽的活力指數(shù)分別為6.08，5.36，3.91，呈現(xiàn)出與發(fā)芽指數(shù)相同的變化趨勢，且各部分間差異顯著。總體來說，棉株各部位棉籽的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及單株幼苗鮮質(zhì)量都隨著棉籽著生部位的升高而降低，而且下部棉籽的單株幼苗鮮質(zhì)量、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)都顯著優(yōu)于中部及上部棉籽。

從圖6可以看出，各循環(huán)體棉籽幼苗鮮質(zhì)量差別不大，第2，3循環(huán)體棉籽的單株幼苗鮮質(zhì)量分別為0.506，0.487g，略高于第1，4循環(huán)體棉籽的0.483，0.459 g；第1，2，3循環(huán)體棉籽的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)明顯高于第4循環(huán)體棉籽?？傮w來說，棉株內(nèi)圍棉籽的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)高于外圍棉籽；各層棉籽的單株幼苗鮮質(zhì)量差別較小。

3 結(jié)論

3.1 不同著生部位果枝上棉籽間的差異

棉株下部棉籽發(fā)芽勢分別較中部與上部的棉籽高5.00，27.67百分點，下部棉籽發(fā)芽率分別較中部與上部的棉籽高8.67，27.34百分點，下部棉籽在發(fā)芽勢、發(fā)芽率等方面顯著優(yōu)于棉株中部及上部棉籽；棉株下部棉籽中的不發(fā)芽棉籽所占比例分別比中部及上部的棉籽低8.67，0.93百分點，發(fā)芽后不正常幼苗所占比例分別比中部及上部的棉籽低27.34，4.2百分點；棉株下部棉籽的發(fā)芽指數(shù)分別較中部及上部棉籽高1.24，0.72，棉籽活力分別較中部及上部棉籽高3.91，2.17；發(fā)芽后單株幼苗鮮質(zhì)量下部棉籽的幼苗高于中、上部棉籽，但差異不顯著。

可溶性糖含量在不同部位棉籽中變化不大，下部棉籽可溶性糖含量最低，為49.86 μg/mL，上部棉籽含量最高，為52.08 μg/mL；不同部位棉籽中蛋白質(zhì)含量隨棉籽著生部位的升高而呈現(xiàn)增加趨勢；粗脂肪含量隨著棉籽著生部位的升高而呈現(xiàn)出降低趨勢。粗脂肪含量與蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)出負相關(guān)關(guān)系[23-24]。

3.2 不同循環(huán)體棉籽間的差異

棉株內(nèi)圍棉籽的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)以及棉籽活力指數(shù)分別較外圍棉籽高23，19.17百分點及2.97，1.64；第2，3循環(huán)體棉籽的各發(fā)芽指標最好；最外層棉籽發(fā)芽試驗結(jié)果最差，不發(fā)芽棉籽數(shù)所占比例最多，為51.33%，而且棉籽活力指數(shù)最低，為3.35，發(fā)芽指數(shù)也最低，為7.31。棉株外圍棉籽的蛋白質(zhì)含量及可溶性糖含量分別較內(nèi)圍棉籽高2.48百分點和2.04 μg/mL，但是粗脂肪含量較內(nèi)圍棉籽低5.52百分點。

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Study on the Germination Characteristics of Cottonseed of Different Parts of Cotton

ZHOU Jing1，WANG Hui-jie2，HAO Jian-ping1
（1.College of Graduate，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China；2.Institute of Cotton，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Yuncheng044000，China）

To study the germination characteristics of cottonseed of different parts of a cotton,classifying on cottonseed of a cotton according with the birth place and the body of the loop sequence,germination experiment was carried out respectively.Kjeldahl nitrogen method,soxhlet extraction,anthrone colorimetric method were used to measure protein,crude fat and soluble sugar content of different cottonseed.The results showed that the germination potential,germination rate,crude fat content and seed vigor index of the middle and lower part cottonseed were higher than that in the upper part 25.17 percentage point,23.00 percentage point,6.72 percentage point and 1.81,respectively.The contents of protein and soluble sugar of the middle and lower part cottonseed were lower than that in the top 1.73 percentage point and 1.24 g/mL,respectively.The germination potential,germination rate,crude fat content and seed vigor index of the internal cottonseed were higher than the external 23.00 percentage point,22.17 percentage point,5.52 percentage point and 1.64, respectively.The contents of protein and soluble sugar in the internal cottonseed were lower than that of in the external 2.48 percentage point and 2.04 g/mL,respectively.The germination ability of middle and lower part cottonseed was stronger than that of the upper part. The germination ability of the internal cottonseed was stronger than that of the eaternal.

cotton;cottonseed;germination characteristics

S562

A

1002-2481（2016）01-0023-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.01.07

2015-08-11

周靜（1990-），女，陜西安康人，在讀碩士，研究方向：種子生產(chǎn)理論與實踐。郝建平為通信作者。