萎銹靈包衣對低溫脅迫下棉種萌發(fā)特性的影響*

周小云，劉夢麗，李 進(jìn)，張軍高，梁 晶，杜鵬程，王 莉，翟夢華，甘恩祥，高文偉，雷 斌**

萎銹靈包衣對低溫脅迫下棉種萌發(fā)特性的影響*

周小云1，劉夢麗2，李 進(jìn)1，張軍高1，梁 晶1，杜鵬程2，王 莉2，翟夢華2，甘恩祥2，高文偉2，雷 斌1**

（1．新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所/農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，烏魯木齊 830091；2．新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊 830052）

為減輕低溫脅迫對棉花種子萌發(fā)能力的影響，探索萎銹靈包衣提高棉種萌發(fā)期耐低溫能力的功效。以對溫度敏感的“新陸早50”棉種為實驗材料，設(shè)置25℃、18℃、15℃和12℃共4個溫度處理，將萎銹靈按照不同含量制成懸浮種衣劑即0（種衣劑中僅含惰性成分）、4.2%、5.7%、7.2%、8.7%和10.2%共6個梯度對棉種進(jìn)行包衣處理，以光籽不包衣處理為對照，采用砂培法，觀測各處理條件下的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)等種子萌發(fā)活性指標(biāo)和干物質(zhì)質(zhì)量、種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率以及呼吸消耗量等干物質(zhì)轉(zhuǎn)移指標(biāo)，計算低溫脅迫與正常溫度下相比的抗逆系數(shù)，比較不同含量萎銹靈包衣對低溫脅迫下棉花種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明：在不包衣的情況下，正常溫度下（25℃時）棉種的萌發(fā)指標(biāo)最高，發(fā)芽率可達(dá)80.5%，隨著溫度降低棉種萌發(fā)指標(biāo)均呈下降趨勢，說明低溫脅迫嚴(yán)重影響棉種的萌發(fā)；而在萎銹靈包衣的情況下，正常溫度下（25℃時）棉種的萌發(fā)指標(biāo)最高，發(fā)芽率可達(dá)96.0%，隨著溫度降低各處理棉種萌發(fā)指標(biāo)均呈緩慢下降趨勢，說明萎銹靈能夠明顯緩解低溫脅迫對種子萌發(fā)的傷害。在相同溫度條件下，隨著種衣劑中萎銹靈含量的增加，除種子的呼吸消耗量呈先下降后上升的趨勢外，種子發(fā)芽率等萌發(fā)指標(biāo)以及鮮重、干物質(zhì)質(zhì)量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率指標(biāo)均呈先上升后下降的趨勢；萎銹靈處理較不含萎銹靈處理能使棉種萌發(fā)進(jìn)程提早2～4d；低溫脅迫下不含萎銹靈處理的種子活力低，棉花幼苗生長也受到抑制，幼苗鮮重顯著減少，導(dǎo)致幼苗干物質(zhì)積累也顯著減少；未包衣和不含萎銹靈處理的種子平均抗逆系數(shù)僅分別為0.68和0.70，而含萎銹靈包衣的種子平均抗逆系數(shù)為0.73～0.91。研究表明萎銹靈能增強(qiáng)棉花種子活力，進(jìn)而提早萌發(fā)進(jìn)程，提高發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗生長，從而增強(qiáng)棉花萌發(fā)期的耐低溫能力。

萎銹靈；發(fā)芽率；發(fā)芽指數(shù)；活力指數(shù)；抗逆系數(shù)；干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率；棉花；種子萌發(fā)；低溫脅迫

棉花是新疆的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著棉花生產(chǎn)的高速發(fā)展，2018年新疆棉花產(chǎn)量分別占全國和全球棉花總產(chǎn)的83.8%和19.7%[1]。新疆作為全國最大棉區(qū)，栽培中經(jīng)常遭遇“倒春寒”等低溫氣象災(zāi)害，導(dǎo)致每年有不同程度的爛種、爛芽、死苗現(xiàn)象發(fā)生，造成“出苗難、保苗難”，影響植株生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)形成。1961?2016年新疆棉區(qū)4月下旬?5月上旬發(fā)生低溫冷害16次，此期正值棉花出苗和幼苗生長關(guān)鍵期，低溫冷害會造成棉苗死亡或延遲生長[2]，成為制約棉花產(chǎn)量和品質(zhì)提高的重要因子。隨著種子包衣技術(shù)的發(fā)展，種衣劑包衣棉種措施有效解決了正常年份棉田上述“出苗難、保苗難”問題。低溫脅迫下，5mmol·L?1水楊酸包衣處理能緩解低溫脅迫對幼苗生長的抑制，提高棉花幼苗的抗寒性[3]；18.6%拌·?！ひ曳N衣劑能提高棉種發(fā)芽率和出苗率，促進(jìn)棉花幼苗莖稈增粗、根系伸長、生物量積累[4]；具有抗寒功能的種衣劑能促棉種萌發(fā)，提高發(fā)芽率，保護(hù)棉苗細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，維持正常生長，增強(qiáng)幼苗抵御低溫的能力[5]。但是，在低溫危害重的年份仍然難以確保田間較高保苗率，迫切需要研究提高棉花苗期耐低溫能力的新技術(shù)和新產(chǎn)品。

萎銹靈，化學(xué)名稱為5，6?二氫?2?甲基?N?苯基?1，4?氧硫雜環(huán)己烯?3?甲酰胺，具有氧硫雜環(huán)己二烯酰胺類結(jié)構(gòu)，是琥珀酸脫氫酶抑制劑類（Succinate dehydrogenase inhibitors，SDHIs）殺菌劑，在植株體內(nèi)具有內(nèi)吸傳導(dǎo)作用，其作用機(jī)制主要是抑制病原菌琥珀酸脫氫酶活性，從而干擾其呼吸作用，阻礙能量代謝，抑制病原菌的生長，導(dǎo)致其死亡，從而達(dá)到防治病害的目的[6]。已有研究表明，萎銹靈包衣處理對麥類銹病、棉花立枯病等有較好防效[7?9]，而且能促進(jìn)棉花生長并具有抗氧化防御機(jī)制[10]，還能增強(qiáng)田間棉花幼苗耐低溫冷害脅迫的能力[11]。但是，關(guān)于萎銹靈對棉種萌發(fā)的影響不清楚，尤其是萎銹靈對低溫脅迫下棉種萌發(fā)特性的影響尚待進(jìn)一步探討。本研究將萎銹靈按照不同含量制成懸浮種衣劑包衣棉種，以對溫度敏感的棉花品種新陸早50[12]為研究對象，比較不同含量萎銹靈對低溫環(huán)境下棉種萌發(fā)和干物質(zhì)轉(zhuǎn)移相關(guān)指標(biāo)的影響，以期篩選出萎銹靈提高棉苗耐低溫的適宜劑量，為在生產(chǎn)中利用萎銹靈提高棉花幼苗耐寒性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

棉花品種：新陸早50。2018年收獲，種子含水率等基礎(chǔ)性狀符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB4407.1?2008（經(jīng)濟(jì)作物種子第1部分：纖維類），由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供。

藥劑：（1）99%萎銹靈原藥。（2）基礎(chǔ)種衣劑料漿：只包含成膜劑、表面活性劑等種衣劑惰性成分（非活性助劑成分），不包含殺菌劑農(nóng)藥活性成分。（3）系列含量萎銹靈：在基礎(chǔ)種衣劑基礎(chǔ)上添加4.2%、5.7%、7.2%、8.7%和10.2%含量的萎銹靈。（2）和（3）均由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所自行研制。

1.2 實驗設(shè)計

實驗于2019年在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院核技術(shù)生物技術(shù)研究所化控室進(jìn)行，采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計方法。選擇籽粒飽滿的種子經(jīng)1%次氯酸鈉消毒10min，滅菌蒸餾水沖洗干凈并晾干備用。以光籽不包衣處理為對照，萎銹靈處理設(shè)置0（種衣劑中僅含惰性成分）、4.2%、5.7%、7.2%、8.7%和10.2%共6個梯度含量的萎銹靈按藥種重量比1:100進(jìn)行包衣，依次記為CK1（未包衣）、CK2（不含萎銹靈包衣）、S1（4.2%萎銹靈包衣）、S2（5.7%萎銹靈包衣）、S3（7.2%萎銹靈包衣）、S4（8.7%萎銹靈包衣）、S5（10.2%萎銹靈包衣）；溫度處理參照高利英等[13]方法，以25℃為常溫對照，設(shè)置3個脅迫溫度：18℃、15℃、12℃，晝夜恒溫，光周期為12h/12h（光/暗）。實驗共設(shè)置28個處理，每處理3次重復(fù)。

1.3 種子萌發(fā)

采用砂培法進(jìn)行種子萌發(fā)實驗。經(jīng)水洗凈的細(xì)砂干熱滅菌后回溫到室溫下，添加13%的滅菌水混勻，裝入發(fā)芽盒（規(guī)格20cm×16cm×12cm）中構(gòu)建發(fā)芽床。每個發(fā)芽盒沙床上等距離擺放不同處理的50粒種子；每個處理重復(fù)擺放4盒，共計200粒種子；置于特定溫度的室內(nèi)人工智能氣候箱進(jìn)行種子萌發(fā)。實驗過程中，從第4天開始每48h觀察記錄種子萌發(fā)情況，25℃和18℃溫度下萌發(fā)實驗中，苗高達(dá)4cm及以上視為正常發(fā)芽[14]，15℃和12℃低溫萌發(fā)實驗中，以芽長超過0.5cm，顏色為白色、無腐爛的芽為正常發(fā)芽[15]。

1.4 項目觀測

從種子萌發(fā)實驗開始，14d后種子結(jié)束萌發(fā)。25℃處理下，棉花種子經(jīng)過5～7d就完成發(fā)芽，后續(xù)快速生長，發(fā)芽盒蓋將被頂開，可采用更高的盒子罩住，以防止水分蒸發(fā)。從各處理中均隨機(jī)選出10株棉苗，洗凈后，經(jīng)105℃殺青30min，80℃烘干至質(zhì)量恒定，用萬分之一電子分析天平稱量發(fā)芽前種子干重、發(fā)芽后的殘留物（種皮和種殼）干重以及幼苗鮮/干質(zhì)量。

1.5 指標(biāo)計算

參照高榮岐等[14]的方法計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)等種子萌發(fā)活性指標(biāo)；參照施成曉等[16]的方法計算全苗干物質(zhì)質(zhì)量、種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率以及呼吸消耗量等干物質(zhì)轉(zhuǎn)移指標(biāo)。

式中，G0為25℃第4日或18℃～12℃第6日統(tǒng)計的發(fā)芽種子數(shù)，G為正常發(fā)芽種子數(shù)，N為種子總數(shù)，Gt為第t日統(tǒng)計的發(fā)芽數(shù)，Dt為Gt相對應(yīng)的種子出苗經(jīng)歷的時間（d）；Wb為發(fā)芽前隨機(jī)選的10粒各處理種子干重（g），Wa為發(fā)芽12d后隨機(jī)選取的10株幼苗的種子殘留物干重（g），Wd為12d后隨機(jī)選取的10株幼苗的干物質(zhì)質(zhì)量（g）。

采用儀小梅等[17]方法計算各處理種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率等8個指標(biāo)的抗逆系數(shù)（Adversity resistance coefficient，AC）和種子的平均抗逆系數(shù)（即一個處理下8個指標(biāo)抗逆系數(shù)的平均值），對7個不同處理進(jìn)行抗逆分析，判定其耐低溫冷害的能力。抗逆系數(shù)是評價抗逆境脅迫能力的指標(biāo)，平均抗逆系數(shù)越大，說明種子耐低溫冷害能力越強(qiáng)，反之則越弱。

式中，DW為低溫脅迫下各處理種子萌發(fā)活性和干物質(zhì)轉(zhuǎn)移指標(biāo)值，CW為25℃條件下種子萌發(fā)活性和干物質(zhì)轉(zhuǎn)移指標(biāo)值，N為種子發(fā)芽勢等8個指標(biāo)數(shù)目即等于8。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用GraphPad Prism v5.0進(jìn)行雙因素方差分析和作圖，基于發(fā)芽勢、發(fā)芽率等8個指標(biāo)采用IBM SPSS 20.0軟件將7個處理進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 萎銹靈包衣對低溫脅迫下棉種萌發(fā)進(jìn)程的影響

圖1a顯示，正常溫度條件下（25℃），實驗第4天觀測時，各處理種子均已萌發(fā)，且發(fā)芽率均超過60.0%，其中以CK1（未包衣）和CK2（不含萎銹靈包衣）的發(fā)芽率最低，均為64.0%，不同含量萎銹靈包衣的各處理即S1（4.2%萎銹靈包衣）、S2（5.7%萎銹靈包衣）、S3（7.2%萎銹靈包衣）、S4（8.7%萎銹靈包衣）、S5（10.2%萎銹靈包衣）的發(fā)芽率均超過73.0%，且除S5外萎銹靈含量越高棉種發(fā)芽率越高。從整個14d種子萌發(fā)進(jìn)程看，與CK1和CK2比較，以萎銹靈包衣的各處理棉種的萌發(fā)進(jìn)程提早了1～2d，發(fā)芽率提高了5.0～16.3個百分點。可見，在正常溫度條件下，萎銹靈包衣可促進(jìn)種子萌發(fā)，加快萌發(fā)進(jìn)程并提高發(fā)芽率。

圖1b顯示，在18℃溫度條件下，CK1（未包衣）和CK2（不含萎銹靈包衣）處理中，棉種均在第6天開始萌發(fā)，比正常溫度下（25℃）推遲了2d，發(fā)芽高峰期也推遲2d，最高發(fā)芽率降低5.0個百分點。與CK1和CK2相比，不同含量萎銹靈包衣的各處理即S1、S2、S3、S4、S5的發(fā)芽率均超過了60.0%，S3和S4處理棉種的發(fā)芽高峰期到來最早，均比CK1提早2d，最大發(fā)芽率提高了10.0～14.2個百分點。

圖1c、d顯示，當(dāng)溫度繼續(xù)降至15℃和12℃時，未包衣（CK1）和不含萎銹靈包衣（CK2）處理中，棉種在第6～8天以后才開始萌發(fā)，比正常溫度下（25℃）推遲4～6d，發(fā)芽高峰期也推遲2～4d到達(dá)，發(fā)芽率均比正常溫度下降低15.5～65.2個百分點。與CK1和CK2相比，15℃和12℃時不同含量萎銹靈包衣的各處理即S1、S2、S3、S4、S5的最高發(fā)芽率分別為63.5%～76.3%和7.5%～13.5%，萎銹靈包衣的棉種發(fā)芽高峰期也未提早。

由此表明，隨著溫度降低，未含萎銹靈包衣的棉種發(fā)芽率均隨之降低，發(fā)芽時間延長2～6d，含萎銹靈包衣的棉種發(fā)芽率亦均隨溫度降低而降低，發(fā)芽時間延長1～6d；低溫條件下，萎銹靈包衣能提高種子活性，促進(jìn)種子萌發(fā)，加快種子的萌發(fā)進(jìn)程。

圖1 不同溫度條件下各包衣處理棉種發(fā)芽進(jìn)程的比較

注：短線表示標(biāo)準(zhǔn)差，小寫字母表示各處理在0.05水平上的差異顯著性。CK1：未包衣，CK2：不含萎銹靈包衣，S1：4.2%萎銹靈包衣，S2：5.7%萎銹靈包衣：S3：7.2%萎銹靈包衣，S4：8.7%萎銹靈包衣，S5：10.2%萎銹靈包衣；溫度處理以25℃為常溫對照，設(shè)置3個脅迫溫度：18℃、15℃、12℃。下同。

Note：The bar is mean standard deviation. Lowercase letters indicate the significant difference among treatments at 0.05 level. CK1:uncoated.CK2:coated with no carboxin. S1:coated with 4.2% carboxin. S2: coated with 5.7% carboxin. S3:coated with 7.2% carboxin. S4:coated with 8.7% carboxin. S5:coated with 10.2% carboxin. 25℃ as normal temperature control, three stress temperatures: 18℃, 15℃, 12℃. The same as below.

2.2 萎銹靈包衣對低溫脅迫下棉種萌發(fā)活性的影響

由圖2可見，在不同低溫脅迫條件下，隨著溫度降低，各處理棉種萌發(fā)活性指標(biāo)均呈下降趨勢，25℃時各處理棉種萌發(fā)活性最高，18℃和15℃其次，12℃下最低，在相同溫度條件下，CK1（未包衣）和CK2（不含萎銹靈包衣）處理棉種的萌發(fā)活性各指標(biāo)數(shù)值均最小，隨著萎銹靈含量的增加，種子萌發(fā)活性各指標(biāo)值均增加。圖2b顯示，S4處理（8.7%萎銹靈包衣）棉種發(fā)芽率受影響最大，25℃、18℃、15℃和12℃下發(fā)芽率分別為96.0%、90.0%、76.0%和13.5%，分別較CK1處理增加16.3、14.5、12.1和8.2個百分點；S3處理（7.2%萎銹靈包衣）棉種發(fā)芽指數(shù)受影響最大，25℃、18℃、15℃和12℃下發(fā)芽指數(shù)分別為11.4、6.8、4.5和0.5，分別較CK1處理增加17.5%、12.5%、7.1%和5.5%（圖2c）；S4處理（8.7%萎銹靈）棉種活力指數(shù)受影響最大，25℃、18℃、15℃和12℃下活力指數(shù)分別為790.8、579.5、529.5和420.0，分別較CK1處理增加37.6%、44.0%、46.7%和55.0%（圖2d）。由此表明，隨著溫度降低，不含萎銹靈包衣的棉種萌發(fā)活性指標(biāo)均隨之降低，含萎銹靈包衣的棉種萌發(fā)活性指標(biāo)也均隨之降低，但是經(jīng)8.7%萎銹靈包衣棉種活力指數(shù)較CK1處理增加37.6%～55.0%，相應(yīng)的發(fā)芽率也提高6.3～13.1個百分點。說明低溫條件下，萎銹靈包衣后能提高種子活性，從而提高棉種發(fā)芽率。

棉種萌發(fā)活性相關(guān)指標(biāo)的雙因素方差分析結(jié)果表明（表1），萎銹靈包衣和溫度對棉花種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的貢獻(xiàn)度不同，從萎銹靈包衣和溫度所占總平方和的百分比來看，溫度對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的貢獻(xiàn)度較高，分別為96.0%、98.0%、95.5%和94.6%；萎銹靈包衣對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的貢獻(xiàn)度為其次，分別為1.5%、0.9%、0.6%和2.9%。由此表明，溫度是影響棉種萌發(fā)的主要因素，萎銹靈包衣是次要因素。

圖2 同一溫度條件下各處理棉種萌發(fā)活性相關(guān)指標(biāo)的比較

表1 棉種萌發(fā)活性相關(guān)指標(biāo)的雙因素方差分析

注：SS表示平方和，PP表示占處理變異平方和的百分比，*和**分別表示相關(guān)系數(shù)通過0.05、0.01水平的顯著性檢驗。下同。

Note：SS indicates sum of squares. PP indicates percentage of the value to the total sum of squares.*is P< 0.05，**is P<0.01.The same as below.

2.3 萎銹靈包衣對低溫脅迫下棉種干物質(zhì)轉(zhuǎn)移的影響

各包衣處理對低溫脅迫下棉種干物質(zhì)轉(zhuǎn)移的變化如圖3。由圖可見，隨著溫度降低，各處理的棉種干物質(zhì)轉(zhuǎn)移各個指標(biāo)均呈下降趨勢，在溫度相同的條件下，CK1（未包衣）和CK2（不含萎銹靈包衣）處理棉種的萌發(fā)活性各指標(biāo)中除呼吸消耗最大外，其它指標(biāo)均最小，隨著萎銹靈含量的增加，除種子的呼吸消耗量呈先下降后上升的趨勢外，干物質(zhì)轉(zhuǎn)移其它相關(guān)指標(biāo)均呈先上升后下降的趨勢（圖2）。其中，S4處理（8.7%萎銹靈包衣）棉花幼苗鮮重受影響最大，25℃、18℃、15℃和12℃下分別較CK1增加19.9%、21.6%、23.2%和31.0%（圖3a）；圖3b顯示， S3處理（7.2%萎銹靈包衣）棉幼苗干重受影響最大，各溫度下分別較CK1增加22.0%、30.3%、35.3%和39.9%；圖3c顯示，S4處理棉種干物質(zhì)轉(zhuǎn)化率受影響最大，各溫度下分別較CK1增加22.4、30.5、31.3和40.0個百分點；圖3d表明，S4處理棉種呼吸消耗量受影響最大，各溫度下分別較CK1減少74.0%、73.8%、57.0%和42.5%。由此表明，除呼吸消耗量呈上升趨勢外，含萎銹靈包衣和不含萎銹靈包衣的棉種其余干物質(zhì)轉(zhuǎn)移指標(biāo)均隨溫度降低而降低，但是含萎銹靈包衣的種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)化率較CK1最高時提高了40.0個百分點，相應(yīng)的幼苗干物質(zhì)積累較CK1也增加了25.0%。說明低溫條件下，萎銹靈包衣能增強(qiáng)種子活性，提高種子干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，增加棉花幼苗干物質(zhì)積累，更有利于幼苗生長發(fā)育和適應(yīng)低溫環(huán)境。

棉種干物質(zhì)轉(zhuǎn)移相關(guān)指標(biāo)的雙因素方差分析結(jié)果表明（表2），萎銹靈包衣和溫度對棉花種子的鮮苗質(zhì)量、干苗質(zhì)量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率和呼吸消耗量的貢獻(xiàn)度不同，從萎銹靈包衣和溫度所占總平方和的百分比來看，溫度對鮮苗質(zhì)量、干苗質(zhì)量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率和呼吸消耗量的貢獻(xiàn)度較高，分別為90.9%、44.0%、45.9%和60.1%；萎銹靈包衣對鮮苗質(zhì)量、干苗質(zhì)量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率和呼吸消耗量的貢獻(xiàn)度分別為6.4%、23.1%、24.4%和31.5%。由此表明，溫度是影響棉種干物質(zhì)轉(zhuǎn)移的主要因素，萎銹靈包衣為次要因素。

圖3 同一溫度條件下各處理棉種干物質(zhì)轉(zhuǎn)移相關(guān)指標(biāo)的比較

表2 棉種干物質(zhì)轉(zhuǎn)移相關(guān)指標(biāo)的雙因素方差分析

2.4 萎銹靈包衣對低溫脅迫下棉種抗逆性的影響

各包衣處理棉種萌發(fā)活性和干物質(zhì)轉(zhuǎn)移各指標(biāo)的抗逆系數(shù)如表3。由表可見，隨著溫度的降低，CK1（未包衣）和CK2（不含萎銹靈包衣）處理棉種萌發(fā)活性和干物質(zhì)轉(zhuǎn)移各指標(biāo)的抗逆系數(shù)均呈下降趨勢，18℃時棉種各個指標(biāo)抗逆系數(shù)最大，15℃其次，12℃最小。相同溫度條件下，CK1（未包衣）和CK2（不含萎銹靈包衣）處理棉種各指標(biāo)中除呼吸消耗量抗逆系數(shù)差異顯著外，其它指標(biāo)的抗逆系數(shù)差異均不顯著；與CK1和CK2相比，隨著萎銹靈含量的增加，各指標(biāo)抗逆系數(shù)均呈先上升后下降的趨勢。其中，CK1和CK2的平均抗逆系數(shù)分別為0.68和0.70，分別位居第七和第六，表現(xiàn)出耐低溫能力相對較弱；與CK1（未包衣）和CK2（不含萎銹靈包衣）相比，隨著萎銹靈含量的增加，萎銹靈包衣棉種的平均抗逆系數(shù)呈先上升后降低的趨勢，表現(xiàn)出一定的耐低溫能力；S3（7.2%萎銹靈包衣）處理的平均抗逆系數(shù)值最高，為0.91，位居第一，其次是S4（8.7%萎銹靈包衣）處理的平均抗逆系數(shù)值，為0.88，位居第二，S1（4.2%萎銹靈包衣）處理的平均抗逆系數(shù)值最低，為0.73，位居第五。由此表明，在低溫脅迫條件下，不含萎銹靈包衣的棉種其發(fā)芽勢等8個指標(biāo)的平均抗逆系數(shù)相對較低，表現(xiàn)出耐低溫能力相對較弱；而含萎銹靈包衣的棉種其發(fā)芽勢等8個指標(biāo)的平均抗逆系數(shù)相對高，表現(xiàn)出一定的耐低溫能力。

表3 各低溫條件下處理間各項指標(biāo)抗逆系數(shù)（與25℃條件下相比）的比較（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）

注：抗逆系數(shù)指各低溫條件下處理間各項指標(biāo)與25℃條件下處理間對應(yīng)指標(biāo)的比值。

Note: The adversity resistance coefficient refers to the ratio of each index at low temperature and the corresponding index at 25℃.

為了綜合評價不同處理的棉種耐低溫萌發(fā)的抗逆能力，將各包衣處理棉種的發(fā)芽勢等8個指標(biāo)的抗逆系數(shù)進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖4。由圖可見，各處理大致可分為3類，即CK1（未包衣）、CK2（未含萎銹靈包衣）和S1（4.2%萎銹靈包衣）聚為一類，種子萌發(fā)過程中耐低溫能力相對較弱；S3（7.2%萎銹靈包衣）和S4（8.7%萎銹靈包衣）聚為一類，種子萌發(fā)時具有相對較強(qiáng)的抗低溫能力；S2（5.7%萎銹靈包衣）和S5（10.2%萎銹靈包衣）為一類，種子萌發(fā)時具有一定的抗低溫能力。由此表明，在低溫脅迫條件下，未包衣和不含萎銹靈包衣的棉種活性相對低，耐低溫能力相對較弱；而含萎銹靈包衣的棉種活性相對較高，受低溫脅迫抑制較小，表現(xiàn)出一定的耐低溫能力，其中S3（7.2%萎銹靈包衣）處理提高棉花耐低溫脅迫的能力最佳，S4（8.7%萎銹靈包衣）處理次之。

圖4 棉種抗逆系數(shù)聚類分析

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

溫度是影響植物種子萌發(fā)的主要因素之一。已有研究表明，棉花種子萌發(fā)的最適溫度為28℃左右，最低溫度為12～10.5℃，而在10℃以下，棉花種子不萌發(fā)，25℃是棉花種子萌發(fā)最適溫度的下限，在大多耐低溫冷害的研究報道中以此溫度作為對照[13]。本研究表明，在25℃條件下，不同處理的棉種發(fā)芽率雖有差異，但均在80%以上；隨著溫度降低，各個包衣處理的棉種發(fā)芽進(jìn)程呈下降趨勢，下降幅度存在顯著差異，與未包衣和不含萎銹靈處理比較，萎銹靈處理明顯提高了棉種活力，縮短種子發(fā)芽進(jìn)程2～4d。由此表明，萎銹靈處理明顯提高了棉種活力，加快萌發(fā)進(jìn)程并提高萌發(fā)率。

種子萌發(fā)期的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)指標(biāo)可反映種子萌發(fā)期耐低溫脅迫的強(qiáng)弱，對種子萌發(fā)起著關(guān)鍵作用[12?13]。已有研究表明，低溫脅迫下棉花種子的萌發(fā)和幼苗生長受到抑制，水楊酸以及外源調(diào)節(jié)劑復(fù)配包衣處理均能顯著提高低溫脅迫下棉花種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，其中發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)增幅分別為41.2%～44.4%和51.2%～63.9%[18]。本研究表明，在低溫脅迫下，含萎銹靈包衣棉種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等萌發(fā)指標(biāo)均高于不含萎銹靈處理，說明不含萎銹靈處理的棉花種子的萌發(fā)活性已受到抑制，而含萎銹靈包衣增強(qiáng)了種子活力，提高了棉種的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等萌發(fā)指標(biāo)。由此表明，萎銹靈處理可緩解低溫脅迫對棉種萌發(fā)造成的傷害，提高棉芽的耐冷性。

種子在萌發(fā)過程中，需要轉(zhuǎn)化和利用自身貯備的營養(yǎng)物質(zhì)來提供生長所需的物質(zhì)和能量，對種子萌發(fā)期耐低溫脅迫起重要作用[16，19]。楊小環(huán)等研究表明，在低溫脅迫下外源水楊酸處理玉米種子的幼苗干重和鮮重較對照分別提高15.5%和28.5%[20]。本研究表明，與未包衣和不含萎銹靈處理相比較，低溫脅迫下萎銹靈處理后，棉花幼苗鮮苗質(zhì)量、干苗質(zhì)量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率顯著增強(qiáng)而呼吸消耗量顯著降低。由此表明，低溫脅迫條件下萎銹靈處理能提高棉種活性，促進(jìn)種子干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和棉花幼苗干物質(zhì)積累，有利于幼苗生長發(fā)育和適應(yīng)低溫環(huán)境，進(jìn)而提高棉種耐冷性。

種子萌發(fā)期低溫耐受性是多種抗逆性狀的綜合表現(xiàn)，用單一指標(biāo)評價棉花的耐低溫脅迫能力具有片面性，不能全面反映其抗逆能力，采用多指標(biāo)抗逆系數(shù)的平均值作為耐低溫萌發(fā)能力的評價值，可消除處理間基礎(chǔ)性狀不同的影響，該數(shù)值越大，表明該處理對提高棉花耐低溫萌發(fā)能力越強(qiáng)[21]。本研究表明，與未包衣和不含萎銹靈處理相比較，含萎銹靈包衣后的平均抗逆系數(shù)值均增加，其中，含萎銹靈包衣的平均抗逆系數(shù)介于0.73～0.91，而未包衣和不含萎銹靈處理分別為0.68和0.70，說明含萎銹靈包衣的耐低溫冷害能力大于不含萎銹靈處理，未包衣和不含萎銹靈處理的棉種更容易受到低溫脅迫的影響。聚類分析表明，未包衣、不含萎銹靈處理和4.2%萎銹靈處理聚為一類，種子萌發(fā)過程中耐低溫能力相對較弱；7.2%和8.7%萎銹靈處理聚為一類，種子萌發(fā)時具有相對較強(qiáng)的抗低溫能力；5.7%和10.2%萎銹靈處理聚為一類，種子萌發(fā)時具有一定的抗低溫能力。這進(jìn)一步表明，萎銹靈處理提高了種子活力，種子萌發(fā)期低溫耐受性也得到提高。

3.2 結(jié)論

在低溫脅迫下，與未包衣和不含萎銹靈處理比較，萎銹靈處理可增強(qiáng)棉花種子的活力，提高棉花萌發(fā)期的耐低溫能力，進(jìn)而提早萌發(fā)進(jìn)程，提高發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗生長，但是不同含量的萎銹靈處理的結(jié)果也存在差異，7.2%萎銹靈處理效果最好，8.7%萎銹靈處理其次。

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Effects of the Carboxin from Seed Coating Formulation on the Cotton Seed Germination Characteristics under Low Temperature Stress

ZHOU Xiao-yun1，LIU Meng-li2，LI Jin1，ZHANG Jun-gao1，LIANG Jing1，DU Peng-cheng2，WANG Li2，ZAI Meng-hua2，GAN En-xiang2，GAO Wen-wei2，LEI Bin1

(1.Research Institute of Nuclear Technology and Biotechnology, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Desert Oasis Ministry of Agriculture，Urumqi 830091，China; 2.College of Agronomy，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052)

Xinjiang, as the largest cotton producing area in China, often suffer from low temperature meteorological disasters such as “l(fā)ate spring cold” in cultivation, which leads to different degrees of rotten seeds, rotten buds and dead seedlings every year, resulting in “difficult emergence and seedling protection”, affecting cotton growth and development and yield and quality formation. With the development of seed coating technology, the above problems of “difficult emergence and seedling protection” in cotton field in normal years have been effectively solved by coating cotton seeds with seed coating formulation. However, it is still difficult to ensure a high rate of seedling conservation in the field in the year with serious low temperature damage, so it is urgent to study new technologies and products to improve the low temperature tolerance of cotton seedling. In addition, carboxin is a succinate dehydrogenase inhibitor fungicide, which has the function of internal absorption and conduction in the plant. Its mechanism is mainly to inhibit the activity of succinate dehydrogenase of pathogenic bacteria, result to interfere with its respiration, hinder energy metabolism, inhibit the growth of pathogenic bacteria, and cause its death, so as to achieve the purpose of disease control. Recent studies have shown that the treatment with carboxin coating plays a major role in control on cotton seedling damping-off disease, and can promote the growth of cotton, and can also enhance the ability of the field cotton seedlings to tolerante cold stress. But, it is not clear about the effect of carboxin on the germination of cotton seeds, especially the effect of carboxin on the germination characteristics of cotton seeds under low temperature stress. Therefore, in order to reduce the influence of low temperature stress on the germination ability of cotton seeds, the effects of the carboxin from seed coating formulation on the cotton seed germination characteristics under low temperature stress was explored.

In this study, ‘Xinluzao 50’ cotton seeds coated with six gradients of carboxin, which were 0 (inert component only), 4.2%, 5.7%, 7.2%, 8.7% and 10.2%, were sown in plastic boxes with sand and were exposed to four temperature treatments at 25℃, 18℃, 15℃ and 12℃.The uncoated cotton seeds exposed to the same temperature treatments served as the control group (CK). Sand culture was adopted to study the effect of carboxin on the germination and dry matter transfer of cotton seeds under low temperature stress to explore the effect of carboxin on improving the cold resistance of cotton. The results showed that the germination index of cotton seed uncoated was the highest under normal temperature (25℃), and the germination rate was 80.5%. The germination index of cotton seed uncoated decreased with the decrease of temperature, which indicated that the germination index of cotton seed was seriously affected by low temperature stress, while the germination index of cotton seed coated with carboxin was the highest under normal temperature (25℃), and the germination rate was 96.0%. With the decrease of temperature, the germination indices of all treatments with coating with carboxin decreased slowly, which indicated that carboxin could obviously alleviate the damage of low temperature stress on seed germination.Under the same temperature, with the increase of the content of carboxin in seed coating agent, the other indices increased first and then decreased, except the respiratory consumption of seeds decreased first and then increased. The germination process of cotton seeds coating with carboxin was 2?4 days earlier than that in the treatment of seed uncoated and seed coating without carboxin; the seed vigor and growth of the treatment without carboxin was lower, and the fresh weight was significantly reduced, resulting in the dry matter accumulation was also significantly reduced; the average adversity resistance coefficient of the treatment uncoated cotton seeds and without carboxin coated cotton seeds was only 0.68 and 0.70, respectively, while that of the treatment with carboxin was 0.73?0.91. Our results showed that carboxin could enhance the seed vigor, advance the germination process, increase the germination rate and promote the growth of seedlings, and enhance the ability of seedlings to resist damage from the low-temperature climate during the germination period of cotton.

Carboxin; Germination rate; Germination index; Vigor index; Adversity resistance coefficient; Dry matter conversion efficiency; Cotton; Seed germination; Low temperature stress.

10.3969/j.issn.1000-6362.2020.08.003

周小云,劉夢麗,李進(jìn),等.萎銹靈包衣對低溫脅迫下棉種萌發(fā)特性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2020,41(8):495-505

2020?02?20

雷斌，E-mail：leib668@xaas.ac.cn

國家自然科學(xué)基金“萎銹靈殺菌劑對提高新疆棉花苗期耐低溫冷害能力的機(jī)制研究”（31760073）

聯(lián)系方式：周小云，E-mail：xiaoyunzhou77@126.com