施磷水平對(duì)不同基因型花生種子發(fā)芽期耐寒能力的影響

陳小姝，楊富軍，劉海龍，白冬梅，高華援*，王紹倫，呂永超，孫曉蘋，李春雨

(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生研究所，吉林 公主嶺 136100； 2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，山西 汾陽(yáng) 032200)

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施磷水平對(duì)不同基因型花生種子發(fā)芽期耐寒能力的影響

陳小姝1，楊富軍1，劉海龍1，白冬梅2，高華援1*，王紹倫1，呂永超1，孫曉蘋1，李春雨1

(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生研究所，吉林 公主嶺 136100； 2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，山西 汾陽(yáng) 032200)

以3種基因型(耐寒型、中間型和敏感型)共10份花生種子為材料，于6個(gè)濃度梯度的過(guò)磷酸鈣溶液(0濃度為對(duì)照)浸泡進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，以露白率，發(fā)芽率及相對(duì)發(fā)芽率為指標(biāo)，研究了在常溫(25℃)浸種與低溫(2℃)浸種下不同基因型花生種質(zhì)發(fā)芽能力。結(jié)果表明：在種子吸脹萌發(fā)期，25℃/72h平均露白率由高到低為P2>P3>P4>P1>P5>P0；2℃/72h平均露白率由高到低P4>P2>P5>P3>P1>P0，無(wú)論常溫浸種還是低溫浸種，72h露白率都高于對(duì)照水平。3種基因型的10份花生種質(zhì)25℃/120h發(fā)芽率明顯高于2℃/120h發(fā)芽率，經(jīng)低溫處理后，耐寒型種質(zhì)(S8，B1，Y4)和中間型種質(zhì)(E4，Q2)發(fā)芽率高于中間型種質(zhì)(H56)和敏感型種質(zhì)(H33，J11，J19，J4)，且敏感型種質(zhì)隨磷濃度的增高種子的發(fā)芽率隨之增高。通過(guò)露白率與發(fā)芽率的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，針對(duì)不同基因型可以增施不同濃度的磷肥來(lái)提高花生種子發(fā)芽期的耐寒能力，耐寒型種質(zhì)以P3最明顯，中間型種質(zhì)以P2最明顯，敏感型種質(zhì)以P5最明顯。

耐寒；基因型；花生；發(fā)芽試驗(yàn)；磷

花生生長(zhǎng)發(fā)育受諸多外界因素的影響，溫度是其中重要因素之一。在我國(guó)廣大花生產(chǎn)區(qū)，低溫影響早播春花生萌芽出苗的現(xiàn)象十分普遍。發(fā)生在長(zhǎng)江流域的“倒春寒”、華南地區(qū)的“秋季冷害”、兩廣地區(qū)的“寒露風(fēng)”、東北地區(qū)的“低溫冷害”等均使花生播種后遭遇低溫威脅，造成生長(zhǎng)減緩、干物質(zhì)積累減少，輕者延緩花生萌芽和幼苗生長(zhǎng)發(fā)育，重者使部分種子喪失發(fā)芽能力，出苗不齊、苗勢(shì)弱、出苗時(shí)間延長(zhǎng)、冷害死苗、產(chǎn)量降低等不利后果[1]，嚴(yán)重影響了產(chǎn)量和質(zhì)量。

磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必要元素，在對(duì)碳水化合物的合成、運(yùn)輸、氮的代謝和脂肪合成以及提高植物外界環(huán)境的適應(yīng)能力方面起著重要作用[2-3]。韋翔華等[4]研究表明，適當(dāng)施磷可以增加植物內(nèi)可溶性糖的含量，增強(qiáng)植物的抗寒能力。目前，關(guān)于磷提升植物耐寒能力等方面的研究?jī)H見于西瓜[5]、番茄[6]、玉米[7]、水稻[8]等作物中，而關(guān)于磷營(yíng)養(yǎng)對(duì)提升花生耐寒能力的研究還未見報(bào)道。本研究就低溫脅迫下，施磷水平對(duì)不同基因型的花生種子的耐寒發(fā)芽能力進(jìn)行研究，以期為建立在大田種植中以磷肥施用為關(guān)鍵技術(shù)的花生抵御低溫冷害施肥措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇3種基因型的花生品種耐寒型、中間型及敏感型[9]，共10份種質(zhì)，分別由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物所和山東省花生研究所提供(表1)。2015年5月20日播種于吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生研究所公主嶺試驗(yàn)田，9月23日收獲，隨機(jī)挑選成熟度好、整齊一致的一級(jí)種子用于試驗(yàn)。

表1 供試種子名稱及來(lái)源

發(fā)芽床：采用直徑(Φ)=15cm的玻璃培養(yǎng)皿，使用前保持潔凈。

光照培養(yǎng)箱：控溫范圍0～40℃。

試驗(yàn)用磷：過(guò)磷酸鈣(分析純，P2O5含量18%)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 配制磷溶液 配制0、0.08、0.16、0.24、0.32、0.40 mg/kg不同濃度的過(guò)磷酸鈣溶液，分別以P0、P1、P2、P3、P4、P5表示。

1.2.2 發(fā)芽方法 采用紙上(TP)法進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。TP法是在培養(yǎng)皿上覆蓋3層濾紙，種子直接放在濾紙上。低溫脅迫發(fā)芽：參照封海勝[10]冷浸處理的方法，將清水和5種濃度的磷溶液制成2℃冷水。將試驗(yàn)種子分別放在2℃溶液中浸種48h，后置于培養(yǎng)皿中，每培養(yǎng)皿放30粒種子，重復(fù)3次。芽床用清水充分濕潤(rùn)。將芽床放于恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行暗培養(yǎng)，恒定溫度25℃，保持芽床濕潤(rùn)，干時(shí)加水。正常溫度發(fā)芽：將試驗(yàn)種子分別放在清水和5種濃度的磷溶液中25℃浸種4h后，置于培養(yǎng)皿里，每培養(yǎng)皿放30粒種子，重復(fù)3次。芽床用清水充分濕潤(rùn)。將芽床放于恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行暗培養(yǎng)，恒溫25℃，保持芽床濕潤(rùn)，干時(shí)加水。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)方法 每天觀察記載發(fā)芽種子數(shù)，當(dāng)胚根伸長(zhǎng)，突破種皮即為露白；當(dāng)胚根長(zhǎng)≥1/2種長(zhǎng)，即視為發(fā)芽。分別統(tǒng)計(jì)24h、48h、72h、96h、120h的露白率和發(fā)芽率。露白率(PSWRBT)=(露白種子數(shù)/種子總數(shù))×100%

發(fā)芽率(GP)=(發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù))×100%

根據(jù)不同的浸種處理方法，分別采集120h發(fā)芽率做為基準(zhǔn)發(fā)芽率，計(jì)算相對(duì)發(fā)芽率：

利用 SPSS 18.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷水平對(duì)花生種子露白率的影響

常溫條件下，3種基因型的10種花生種子于24h、48h和72h均能露白(圖1-a)。低溫下，耐寒型和中間型的花生種子可露白(圖1-b)；敏感型花生種子無(wú)露白，在25℃/48h條件培養(yǎng)下才開始露白。

從表2、表3可見，不論是常溫(25℃)浸種還是低溫(2℃)浸種，磷溶液對(duì)3種類型的花生種質(zhì)的露白率都有很大的影響，3種基因型種質(zhì)在不同浸種溫度條件下，對(duì)不同磷溶液的敏感性不同。常溫(25℃)浸種，耐寒型種質(zhì)(S8，Y4)和中間型種質(zhì)(E4，Q2)24h對(duì)磷溶液表現(xiàn)敏感，P0～P5的露白率呈現(xiàn)顯著性差異；耐寒型種質(zhì)(B1)、中間型種質(zhì)(H56)和敏感型種質(zhì)(H33，J11，J19，J4) 24h對(duì)磷溶液表現(xiàn)不敏感，P0～P5的露白率無(wú)顯著性差異。低溫(2℃)浸種，中間型種質(zhì)(E4)24h對(duì)磷溶液表現(xiàn)敏感，P0～P5的露白率呈現(xiàn)顯著性差異；敏感型種質(zhì)(J11，J19，J4)48h對(duì)磷溶液表現(xiàn)敏感，P0～P5的露白率呈顯著性差異；耐寒型種質(zhì)(S8)和中間型種質(zhì)(H56)72h對(duì)磷溶液表現(xiàn)敏感，P0～P5的露白率呈顯著性差異。

表2 不同基因型花生種子25℃/24h～25℃/72h平均露白率 (%)

注：**表示在p=0.05時(shí)差異顯著；*表示在p=0.1時(shí)差異顯著(下同)。

Note: ** indicate significance atp=0.05 level respectively. * indicate significance atp=0.1 level respectively (the same as below).

圖1 花生露白 Fig.1 The early stage of seed germination

表 3 不同基因型花生種子2℃/24h～2℃/72h平均露白率 (%)

從3種不同基因型種質(zhì)的72h平均露白率可以看出，常溫(25℃)浸種條件下，經(jīng)P2濃度磷溶液浸泡后，種子的72h平均露白率最高，低溫(2℃)浸種條件下，經(jīng)P4濃度磷溶液浸泡后，種子的72h平均露白率最高。

2.2 磷水平對(duì)花生種子發(fā)芽能力的影響

由圖2、圖3可看出，25℃/120h發(fā)芽率明顯高于2℃/120h發(fā)芽率，耐寒型種質(zhì)在25℃/120h發(fā)芽率高于80%，中間型種質(zhì)在25℃/120h發(fā)芽率高于60%，敏感型種質(zhì)在25℃/120h發(fā)芽率高于50%，經(jīng)低溫處理后，可以看出，耐寒型種質(zhì)(S8，B1，Y4)和中間型種質(zhì)(E4，Q2)平均發(fā)芽率可以達(dá)到40%，中間型種質(zhì)(H56)和敏感型種質(zhì)(H33)P0濃度下，120h沒有種子發(fā)芽，敏感型種質(zhì)(J11，J19，J4)磷濃度的增高可以提高種子的發(fā)芽率，從而提高種子發(fā)芽的耐寒能力。

圖2 10個(gè)品種25℃/120h平均發(fā)芽率 Fig.2 The average GP (25℃/120h) of ten varities

圖3 10個(gè)品種2℃/120h平均發(fā)芽率 Fig.3 The average GP (2℃/120h) of ten varities

通過(guò)相對(duì)發(fā)芽率可以得知，耐寒型Y4和中間型Q2在P0濃度下相對(duì)發(fā)芽率最高；耐寒型S8在P3濃度下相對(duì)發(fā)芽率最高；耐寒型B1在P4濃度下相對(duì)發(fā)芽率最高；中間型E4在P2濃度下相對(duì)發(fā)芽率最高；中間型H56和敏感型(H33，J11，J19，J4)在P5濃度下相對(duì)發(fā)芽率最高。從表4可看出，耐寒型和中間型的相對(duì)發(fā)芽率較高，敏感型的相對(duì)發(fā)芽率較低，低溫條件下，不同濃度的磷溶液對(duì)花生種子的發(fā)芽能力有一定的提高，可以針對(duì)不同基因型施以不同濃度的磷肥。

表 4 不同基因型花生種子的相對(duì)發(fā)芽率 (2℃/25℃)

2.3 相關(guān)性分析

分別對(duì)三種不同的基因型進(jìn)行露白率和發(fā)芽率的相關(guān)性分析，從圖4可以看出，耐寒型種子經(jīng)25℃/72h浸種，P2、P3、P5濃度對(duì)露白率和發(fā)芽率影響均較大而P0濃度影響均較高，P1濃度對(duì)發(fā)芽率影響大，P4濃度對(duì)露白率影響大；經(jīng)2℃/72h，P3，P4濃度對(duì)露白率和發(fā)芽率影響較高而P1濃度影響較小，P0濃度對(duì)發(fā)芽率影響較大，P2，P5濃度對(duì)露白率影響大；對(duì)于耐寒型種質(zhì)可以選擇P3濃度來(lái)提高種子發(fā)芽期的耐寒能力。

圖4 耐寒型種質(zhì)露白率與發(fā)芽率相關(guān)性 Fig.4 Correlation of PSWRBT and GP of cold-resistant type

從圖5可以看出，中間型種子經(jīng)25℃/72h浸種，P2，P3，P4濃度對(duì)露白率和發(fā)芽率影響較高而P0，P5濃度對(duì)此影響較小，P1濃度對(duì)發(fā)芽率影響大；經(jīng)2℃/72h浸種，P2，P3濃度對(duì)露白率和發(fā)芽率影響較高，P0，P1，P5濃度對(duì)發(fā)芽率影響較大；對(duì)于中間型種質(zhì)可以選擇P2濃度來(lái)提高種子發(fā)芽期的耐寒能力。

從圖6可以看出，敏感型種子經(jīng)25℃/72h浸種，P4，P5濃度對(duì)露白率和發(fā)芽率影響較高，P1濃度對(duì)露白率影響大；經(jīng)2℃/72h浸種，P1，P2，P3，P5濃度對(duì)露白率和發(fā)芽率影響較高，P0，P4濃度對(duì)露白率影響較大；對(duì)于敏感型種質(zhì)可以選擇P5濃度來(lái)提高種子發(fā)芽期的耐寒能力。

圖5 中間型種質(zhì)露白率與發(fā)芽率相關(guān)性Fig.5 Correlation of PSWRBT and GP of middle type

圖6 敏感型種質(zhì)露白率與發(fā)芽率相關(guān)性 Fig.6 Correlation of PSWRBT and GP of sensitive type

3 討 論

聶呈榮等研究發(fā)現(xiàn)在不同溫度下適當(dāng)濃度的噴施寶浸種能提高花生種子的發(fā)芽率[11]，常溫下以100 mg/L最明顯，低溫下以1000 mg/L最明顯，高溫下以300 mg/L最明顯。本實(shí)驗(yàn)使用不同濃度的過(guò)磷酸鈣溶液，研究單一磷元素對(duì)不同基因型花生種子發(fā)芽時(shí)期耐寒能力的影響，發(fā)現(xiàn)針對(duì)耐寒型種質(zhì)，以0.24 mg/L提高耐寒能力最明顯，中間型種質(zhì)以0.16 mg/L最明顯，敏感型種質(zhì)以0.40 mg/L最明顯。聶呈榮研究發(fā)現(xiàn)選用大粒花生種子，可以提高抗高溫、低溫的能力，種子發(fā)芽率、平均生長(zhǎng)勢(shì)和活力指數(shù)高[12]。本試驗(yàn)結(jié)論與聶呈榮研究結(jié)論基本一致，敏感型種子(J19)為大?；ㄉ淠秃芰^高于其他敏感型種子，且增施磷肥以后，隨磷肥濃度的增加，耐寒能力也有所提高。

磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，不同作物的研究表明，施磷能顯著提高植物的抗逆性，尤其是耐寒能力[13]。通過(guò)對(duì)羽衣甘藍(lán)[14]，西瓜[15]，番茄[6]，水稻[16]等作物增施磷肥研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)增施磷肥可增強(qiáng)羽衣甘藍(lán)耐寒性、提高西瓜幼苗的耐寒性、使番茄耐寒性提高、提高水稻耐寒性能力，且增磷對(duì)非耐寒品種的影響明顯高于耐寒品種。本研究通過(guò)對(duì)低溫條件下不同磷溶液處理花生發(fā)芽期的耐寒能力進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)磷可以提高低溫條件下花生發(fā)芽期的耐寒能力，不同耐寒品種耐寒程度具有明顯差異，尤其對(duì)敏感型種質(zhì)提升明顯。

4 結(jié) 論

施磷水平對(duì)不同基因型的花生種子均可以提高發(fā)芽期的耐寒能力。在低溫條件吸脹的種子在24h內(nèi)雖然沒有萌動(dòng)，但通過(guò)增施磷肥，48h內(nèi)即可萌動(dòng)。且隨著磷溶液濃度的提高，種子在72h內(nèi)的露白率有所提高，以P4濃度對(duì)提高種子萌發(fā)的耐寒能力最好。

今后在實(shí)際大田栽培過(guò)程中，可以針對(duì)不同基因型花生種子，增施不同濃度的磷肥，以提高花生在發(fā)芽期的耐寒能力，尤其是在春花生早播時(shí)期，可減少低溫災(zāi)害對(duì)播種后發(fā)芽的影響。

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Effect of Phosphorus Level on Cold-tolerance of Different Genotypes of Peanut in Germination Stage

CHEN Xiao-shu1, YANG Fu-jun1, LIU Hai-long1, BAI Dong-mei2, GAO Hua-yuan1*, WANG Shao-lun1, Lü Yong-chao1, SUN Xiao-ping1, LI Chun-yu1

(1. Peanut Research Institute, Jilin Academy of Agricultural Sciences, Gongzhuling 136100, China;2. Institute of Industrial Crops, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Fenyang 032200, China)

Study on the germination ability of peanut (three genotypes) through soaking seeds in six phosphorus level at 25 ℃ and 2 ℃ respectively, and percentage of the number of seeds with radicals breaking through testa (PSWRBT)，germination percent (GP) and relative germination percent (RGR) were taken as indexes. The results showed that, at the early germination stage, the average PSWRBT of 25 ℃/72 h from high to low were P2 > P3 > P4 > P1 > P5 > P0; the average PSWRBT of 2 ℃/72 h from high to low were P4 > P2 > P5 > P3 > P1 > P0. No matter what circumstances (25 ℃ or 2 ℃), all PSWRBT of 72 h was higher than control. The GP of 25 ℃/120 h was higher than 2 ℃/120 h of ten seeds (three genotypes). The GP of cold-resistant Type (S8, B1, Y4) and middle Type (E4, Q2) were higher than middle Type (H56) and sensitive Type (H33, J11, J19, J4) with low-temperature treatment, and the GP of sensitive Type increased with phosphorus concentration. Discovered through correlation of GP and PSWRBT, various phosphorus concentrations can improve capacity of cold-resistant on seed germination stage for different genotypes of peanut, P3 was optimal for cold-resistant type, P2 was optimal for middle type, P5 was optimal for sensitive type.

cold-tolerance; genotype; peanut; germination test; phosphorus

10.14001/j.issn.1002-4093.2017.01.005

2017-01-04

國(guó)家花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-14)；吉林省科技發(fā)展計(jì)劃(20150204012NY)；中國(guó)農(nóng)業(yè)科技東北創(chuàng)新中心/博士后研究項(xiàng)目

陳小姝(1982-)，女，天津武清區(qū)，吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生研究所助理研究員，博士，主要從事花生抗逆栽培研究。

*通訊作者：高華援(1964-)，男，研究員，碩士，主要從事花生育種與栽培研究。E-mail: ghy6413@163.com

S565.2; S143.2+2

A