低溫脅迫對(duì)油菜種子發(fā)芽及成苗的影響

王瑞森，沈 盟，姚祥坦

(嘉興市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，嘉興314000)

油菜是世界上重要的油料作物之一，我國(guó)油菜種植面積和產(chǎn)量均居世界第一[1]。油菜也是我國(guó)重要的越冬油料作物，可以與水稻等作物實(shí)行復(fù)種輪作，對(duì)冬閑田特別是長(zhǎng)江流域稻茬田的利用發(fā)揮著重要作用。近年來，油菜產(chǎn)區(qū)晚稻成熟期推遲，低溫對(duì)稻茬直播油菜影響較大，常常導(dǎo)致播種后缺苗等現(xiàn)象。

種子萌發(fā)正常與否以及萌發(fā)后是否能長(zhǎng)成幼苗，受水分、氧氣、溫度等因素影響[2]。有研究表明，低溫對(duì)油菜種子發(fā)芽率、發(fā)芽速度產(chǎn)生較大影響，會(huì)引起種子吸脹損傷，影響田間出苗率和幼苗的健壯生長(zhǎng)[3]；花生[4]、番茄[5]、小麥[6]在低溫脅迫下種子萌發(fā)成苗時(shí)間延長(zhǎng)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和種子活力指數(shù)均有不同程度的下降；陶群等[7]認(rèn)為隨著脅迫溫度的降低，花生幼苗根長(zhǎng)會(huì)受到極大影響，同時(shí)導(dǎo)致根系活力降低，出苗率降低；張澤全等[8]認(rèn)為低溫使小麥發(fā)芽速度降低，幼苗生長(zhǎng)受到影響，根長(zhǎng)苗長(zhǎng)降低；低溫處理時(shí)間越早，對(duì)番茄種子萌發(fā)影響越大[9]。油菜種子萌發(fā)的適宜溫度為20—25℃，該溫度下，一般24 h即可出芽，2—3d出苗；15—20℃條件下,3—5d出苗；5℃左右條件下，20 d以上才能出苗,低于3—4℃則不利于種子萌發(fā)[10-12]。杭嘉湖平原地處長(zhǎng)江中下游，油菜是本地區(qū)主要越冬農(nóng)作物之一,本研究結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，從產(chǎn)量、抗性等方面選擇9份油菜穩(wěn)定品系進(jìn)行低溫種子萌發(fā)試驗(yàn)，以期為本地區(qū)耐低溫油菜育種和生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

綜合產(chǎn)量、抗性指標(biāo)，經(jīng)多代自交，選擇出穩(wěn)定品系9份(表1)。

表1 材料類型

1.2 試驗(yàn)方法

優(yōu)選大小均一、飽滿無病蟲侵蝕的油菜種子，取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的生理鹽水浸泡消毒后，蒸餾水清洗數(shù)遍，風(fēng)干備用。取各品系處理后的種子100粒，放入鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿(培養(yǎng)皿事先消毒烘干)中，加入25 ml蒸餾水，以濾紙濕潤(rùn)出水、種子全部覆蓋水分為宜，蓋上玻璃蓋，放入光照培養(yǎng)箱(博訊BSG-400型)。培養(yǎng)箱模式設(shè)置為光照12 h、黑暗12 h，光照黑暗溫度設(shè)3種處理：(1)25 ℃20 ℃；(2)15 ℃10 ℃；(3)10 ℃5 ℃，每個(gè)處理3次重復(fù)。每天統(tǒng)計(jì)出芽率和成苗數(shù)，芽長(zhǎng)大于2 mm認(rèn)為發(fā)芽，幼莖直立、子葉鋪展、子葉由黃變綠認(rèn)為成苗。第7天統(tǒng)計(jì)25℃20℃和15 ℃10 ℃條件下各品系最終發(fā)芽率，第10天統(tǒng)計(jì)最終苗數(shù)。第14天統(tǒng)計(jì)10 ℃5 ℃條件下最終發(fā)芽率和成苗數(shù)，并分別測(cè)量各溫度條件下最終成苗的苗高和根長(zhǎng)。

1.3 測(cè)定方法

幼苗活力指數(shù)(SVI)= 發(fā)芽率× 總苗長(zhǎng)

種子活力測(cè)定方法參照顏啟傳等[14]編著的《種子活力測(cè)定的原理和方法》。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

運(yùn)用Excel 2013軟件和SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫對(duì)油菜種子萌發(fā)的影響

由圖1(A—C)可以看出，隨著溫度降低發(fā)芽速度隨之減緩。25 ℃20 ℃處理?xiàng)l件下，各品系第1天均有不同程度的萌發(fā)，在第3—4天趨于穩(wěn)定；15 ℃10 ℃處理?xiàng)l件下，在第5—6天萌發(fā)趨于穩(wěn)定；10 ℃5 ℃溫度條件下，萌發(fā)進(jìn)程明顯受到影響，第3—4天各品系陸續(xù)開始萌發(fā)，第11—12天趨于穩(wěn)定。

2.2 低溫對(duì)油菜種子活力的影響

各品系隨著溫度的降低，其GI逐漸降低，說明低溫對(duì)發(fā)芽指數(shù)有較大影響，但不同品系在不同溫度條件下差異較大。與25 ℃20 ℃處理?xiàng)l件下相比，10 ℃5 ℃條件下，153010、154001和153013的GI數(shù)值降幅較大，分別是82.5%、77.5%和74.7%，144026降幅最小，為65.9%；15 ℃10 ℃溫度條件下，144001和153010的GI降幅分別是42.3%和39.8%；153013和153003的GI降幅分別是16.0%和15.7%。

2.3 低溫對(duì)油菜種子成苗的影響

由圖2A—C看出，隨著溫度的降低，出苗進(jìn)程有所延緩。25 ℃20 ℃處理?xiàng)l件下，4—5 d出苗開始穩(wěn)定；10 ℃5 ℃條件下，12—13 d出苗趨于穩(wěn)定；15 ℃10 ℃處理?xiàng)l件下7—8 d出苗穩(wěn)定。153001和153013總體出苗較好，受溫度影響較小，154001和153010受溫度影響較大。

表2 溫度對(duì)種子活力的影響

注：MGT，平均發(fā)芽時(shí)間；GI，發(fā)芽指數(shù)；SVI,幼苗活力指數(shù)。 表中同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

結(jié)合圖1D和圖2D可知，隨著溫度的降低，各品系發(fā)芽率、出苗率均有不同程度的降低，25 ℃20 ℃處理?xiàng)l件下各品系的發(fā)芽率、出苗率均高于94%，品系間差異不大。與25 ℃20 ℃條件下相比，15 ℃10 ℃條件下，各品系出苗率在75.0%—95.0%，154001和153010下降最多，分別為22.5%和16.2%，其他各品系也分別有不同程度降低，幅度在4.4%—10.1%；10 ℃5 ℃條件下，各品系發(fā)芽率和出苗率降幅分別是0%—20.1%和8.2%—68.2%，其中153001和153013出苗率在90%以上，其余均低于90%，144001、154001和153010較低，分別是35.0%、31.1%和41.0%。

2.4 低溫對(duì)油菜幼苗形態(tài)的影響

表3 溫度對(duì)油菜出苗形態(tài)的影響

3 結(jié)論與討論

油菜種子萌發(fā)期和成苗期對(duì)低溫脅迫敏感，不同品系抗低溫程度不同，遺傳背景的差異對(duì)種子低溫發(fā)芽能力起決定作用[17]。本研究中，153001和153013在低溫下萌發(fā)速度較快，出苗率較高，適合作為遲直播和低溫地區(qū)種植品種，154001和153010受溫度影響較大，萌發(fā)出苗緩慢，出苗率較低，應(yīng)避免低溫及遲直播種植。

本研究表明，低溫降低了種子活力、幼苗活力指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)，這與低溫脅迫下油菜[14]、玉米[15]、小麥[8]和番茄[5]等發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)降低的結(jié)論一致。隨著溫度的降低，各品系苗高、根長(zhǎng)、和總長(zhǎng)均有不同程度的降低，10 ℃5 ℃處理對(duì)油菜根苗的影響顯著大于15 ℃10 ℃處理，這與鮮孟筑等[18]、楊德光等[19]分別在油菜和玉米上得出的結(jié)論一致。本研究表明，低溫對(duì)根長(zhǎng)的影響要大于對(duì)苗長(zhǎng)的影響，這與張澤全等[8]和張海艷[20]結(jié)論不同，可能與作物種類以及本研究所采用的萌發(fā)措施、光照強(qiáng)度和時(shí)間有關(guān)。

已有研究表明，種子萌發(fā)期耐低溫水平與苗期抗低溫能力顯著相關(guān)[21]。在油菜生長(zhǎng)發(fā)育的起點(diǎn)進(jìn)行耐低溫性評(píng)價(jià)，篩選耐低溫品種對(duì)本地區(qū)遲播油菜具有重要參考價(jià)值。下一步將結(jié)合大田中油菜耐低溫的具體表現(xiàn)做進(jìn)一步分析。