貯藏時間對煙草品種紅花大金元種子萌發(fā)和生理特性的影響

盧 軍 錢 宇 楊 柳 王 勇 陳玉藍(lán)

（四川省煙草公司涼山州公司，615000，四川西昌）

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作物種子是不可或缺的基本生產(chǎn)資料，是農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，因此種子的合理貯藏顯得尤為重要。隨著貯藏時間的延長，種子出現(xiàn)不可逆的老化現(xiàn)象，其外觀特征和內(nèi)部活性物質(zhì)都會發(fā)生一定程度的變化[1]。種子的萌發(fā)特性和幼苗生長的生物量直接影響作物的最終產(chǎn)量和質(zhì)量[2]。煙草是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，目前主要在黃淮海、西南及西北等地區(qū)推廣種植[3]。煙草種子是現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)中的重要生產(chǎn)資料，其質(zhì)量直接關(guān)系到最終煙葉的外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)。近年來，關(guān)于煙草種子貯藏的研究報道較多。許美玲[4]研究得出，在溫室貯藏條件下，煙草種子貯藏 100d后發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢下降；貯藏 200d后，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均在10以下，發(fā)芽率僅為20%～30%；貯藏365d后，種子基本喪失萌發(fā)活性。陳建國等[5]以低溫貯藏的烤煙、曬煙、黃花煙和煙草野生種種子為研究對象，發(fā)現(xiàn)隨著貯藏年限的增加，其發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢和活力指數(shù)等萌發(fā)指標(biāo)均呈下降趨勢。有關(guān)研究[6]表明，煙草種子貯藏1年后，在低溫和干燥條件下貯藏的種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)基本穩(wěn)定，但是溫室貯藏的種子隨著時間的推移而逐漸老化直至活力完全喪失。優(yōu)質(zhì)種子發(fā)芽的高峰在第3～4天，7d后基本沒有種子發(fā)芽；而老化變劣的種子沒有發(fā)芽的高峰，前10d幾乎沒有發(fā)芽的種子，而在40d后還有種子在發(fā)芽，出現(xiàn)發(fā)芽極不整齊的現(xiàn)象。常溫貯藏?zé)煵莘N子，雖然具有節(jié)約人力、物力和財力的優(yōu)點，但是種子老化較快，不適宜長期貯藏。目前，關(guān)于常溫貯藏?zé)煵莘N子活力及生理生化特性變化規(guī)律的研究鮮有報道。本試驗以煙草種子為試驗材料，對常溫下不同貯藏時間的種子萌發(fā)活力和生理特性進(jìn)行初步研究，為煙草種子的常溫貯藏理論和生產(chǎn)實踐提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以經(jīng)過風(fēng)選、過篩處理后的煙草品種 “紅花大金元”的飽滿凈種子為試驗材料，將種子置于陰涼處自然風(fēng)干，至種子含水量為 8%時，置于貯藏室室溫（年均溫17.6℃）避光貯藏。試驗于2020年在四川省涼山州生產(chǎn)技術(shù)基地進(jìn)行。分別在貯藏0、3、6、9、12個月后進(jìn)行發(fā)芽試驗和生理生化指標(biāo)測定。

1.2 發(fā)芽試驗

對貯藏0、3、6、9、12個月后的種子進(jìn)行發(fā)芽試驗。使用0.5%硫酸銅溶液對種子消毒25min，清水沖洗4次，濾紙吸干水分備用。將100粒種子均勻放入墊有脫脂棉和濾紙的培養(yǎng)皿中，再將培養(yǎng)皿置于GZ-500-GSI型人工氣候箱內(nèi)培養(yǎng)，設(shè)置萌發(fā)溫度25℃，每天進(jìn)行12h光照和12h黑暗處理，相對濕度保持在60%。每個貯藏時間處理設(shè)置4次重復(fù)。播種后第7天測定發(fā)芽勢，發(fā)芽勢（%）=第7天種子發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù)×100；第16天測定發(fā)芽率，發(fā)芽率（%）=第16天種子發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù)×100。并計算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。發(fā)芽指數(shù)=Σ（Gt/Dt），其中Gt為t時間內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽日數(shù)（t=1，2，3，…，16）?；盍χ笖?shù)=發(fā)芽指數(shù)×平均苗高。

1.3 測定項目與方法

對不同貯藏時間的種子進(jìn)行生理生化指標(biāo)測定。參照張志良[7]的方法測定脯氨酸和可溶性糖含量。參照李合生[8]的方法測定丙二醛（MDA）含量、相對電導(dǎo)率、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性。所有指標(biāo)測定均為4次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和柱形圖制作，運用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 貯藏時間對煙草種子活力的影響

由表1可知，煙草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，其中貯藏6個月的種子發(fā)芽率最高，達(dá)到93.21%，顯著高于其他處理（P＜0.05），貯藏 12個月后的種子基本不萌發(fā)。各處理間發(fā)芽勢差異達(dá)顯著水平。貯藏0、3、9個月的種子發(fā)芽指數(shù)未達(dá)差異顯著水平（P＞0.05）。貯藏6個月的種子活力指數(shù)最高，達(dá)到3.57，與其他處理差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）。說明貯藏6個月的種子活力最高，貯藏12個月后種子基本喪失萌發(fā)能力。

表1 貯藏時間對煙草種子萌發(fā)指標(biāo)的影響Table 1 Effects of storage time on seed germination indexes in tobacco

2.2 貯藏時間對煙草種子滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

表2表明，煙草種子脯氨酸含量隨著貯藏時間的延長整體呈逐漸下降趨勢，貯藏0和3個月的種子之間脯氨酸含量差異不顯著（P＞0.05），當(dāng)貯藏6個月后，脯氨酸含量顯著下降（P＜0.05），貯藏6～12個月之間差異不顯著（P＞0.05）。同樣，煙草種子可溶性糖含量隨著貯藏時間的延長也呈逐漸下降趨勢，貯藏0個月的種子可溶性糖含量較高，當(dāng)貯藏3個月時，可溶性糖含量下降顯著（P＜0.05），貯藏3～12個月的種子之間可溶性糖含量差異不顯著（P＞0.05）。

表2 貯藏時間對煙草種子滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響Table 2 Effects of storage time on osmotic regulation substances in tobacco

2.3 貯藏時間對煙草種子抗氧化酶活性的影響

由圖1可以看出，種子SOD活性隨著種子貯藏時間的延長而逐漸下降，貯藏0和3個月的種子SOD活性較高，二者差異不顯著（P＞0.05），當(dāng)貯藏到6和9個月時，SOD活性下降顯著（P＜0.05），貯藏12個月時種子SOD活性相較0個月時下降了56.40%。

圖1 貯藏時間對煙草種子SOD活性的影響Fig.1 Effects of storage time on SOD activity in tobacco

由圖2可知，隨著貯藏時間的延長，種子POD活性逐漸下降。種子貯藏0～6個月時，POD活性維持在較高水平，當(dāng)貯藏9個月時，POD活性下降顯著，9和 12個月處理之間差異不顯著（P＞0.05），貯藏12個月時POD活性相較0個月時下降了42.57%。

圖2 貯藏時間對煙草種子POD活性的影響Fig.2 Effects of storage time on POD activity in tobacco

種子的 CAT活性隨著貯藏時間的延長而下降（圖3）。種子貯藏0～6個月之間CAT活性差異不顯著（P＞0.05），貯藏9個月后CAT活性顯著下降（P＜0.05），當(dāng)貯藏12個月時，CAT活性相較0個月時下降了48.51%。以上結(jié)果說明，在煙草種子貯藏過程中，SOD、POD和CAT活性隨著貯藏時間的延長整體呈不斷下降趨勢，在貯藏12個月后，這些抗氧化酶活性均處于較低水平。

圖3 貯藏時間對煙草種子CAT活性的影響Fig.3 Effects of storage time on CAT activity in tobacco

2.4 貯藏時間對煙草種子MDA含量和相對電導(dǎo)率的影響

細(xì)胞膜透性用相對電導(dǎo)率來表示，其數(shù)值能夠代表膜受傷害程度。從表3可以看出，煙草種子貯藏0～6個月時，相對電導(dǎo)率較低，處于同一顯著水平（P＞0.05），當(dāng)貯藏9個月時，相對電導(dǎo)率顯著提高（P＜0.05），貯藏12個月時相對電導(dǎo)率較0個月時提高了 137.64%，說明膜出現(xiàn)了較大的損傷。MDA是常用的膜脂過氧化指標(biāo)，也能代表膜受傷害程度。種子MDA含量隨著貯藏時間的延長逐漸增加，貯藏 0～9個月處理之間差異不顯著（P＞0.05），貯藏12個月后MDA含量顯著增加（P＜0.05）。

表3 貯藏時間對煙草種子相對電導(dǎo)率和MDA含量的影響Table 3 Effects of storage time on relative conductivity and MDA content in tobacco

3 討論

發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)代表種子活力的高低，同時也是衡量種子質(zhì)量的重要指標(biāo)，活力較高的種子在生長優(yōu)勢、生產(chǎn)潛能和貯藏潛力等方面具有明顯優(yōu)勢[9]。貯藏年限能直接影響種子活力。唐嘉等[10]認(rèn)為，隨著貯藏年限的延長，老芒麥種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和種苗鮮重呈逐漸下降趨勢。本研究以不同貯藏時間的煙草種子為試驗材料，對其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)指標(biāo)進(jìn)行測定，探明貯藏時間對種子活力的影響。結(jié)果表明，隨著貯藏時間的延長，煙草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均呈先升高后降低的趨勢，其中貯藏6個月的種子發(fā)芽率最高，貯藏12個月后種子基本不萌發(fā)，基本喪失利用價值。究其原因，可能與種子休眠的釋放過程[11]及其老化劣變程度有關(guān)，煙草種子生長和發(fā)育所需的營養(yǎng)來自自身貯藏的糖類和蛋白質(zhì)等能量物質(zhì)，在常溫條件下貯藏，種子內(nèi)部新陳代謝活動較旺盛，打破休眠，促進(jìn)種子的萌發(fā)，但隨著貯藏時間的進(jìn)一步延長，能量物質(zhì)逐漸消耗，產(chǎn)生老化劣變，最終徹底喪失萌發(fā)活性。這與許美玲等[12]研究結(jié)果一致。

種子體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)與種子活力息息相關(guān)，脯氨酸是一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，能增加細(xì)胞液的濃度，對細(xì)胞起依數(shù)性保護(hù)作用，同時它具有很強的親和性，對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定起積極作用[13]。本研究認(rèn)為，煙草種子脯氨酸含量隨著貯藏時間的延長整體上逐漸下降，這與劉逸童等[14]研究結(jié)論基本類似，進(jìn)一步證明了貯藏時間越長，種子脯氨酸含量越低的結(jié)論。可溶性糖作為另一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，它同樣能提高細(xì)胞液的濃度，促進(jìn)細(xì)胞溶膠的代謝穩(wěn)定，當(dāng)植物處于逆境時，能維持細(xì)胞的膨壓，從而提高抗逆性。本研究認(rèn)為，隨著貯藏時間的延長，煙草種子可溶性糖含量整體上逐漸下降。馬向麗等[15]也發(fā)現(xiàn)了納羅克非洲狗尾草種子隨著老化程度加深，種子中可溶性糖含量呈下降趨勢。

活性氧是植物體內(nèi)一類氧的單電子還原產(chǎn)物，主要包括羥基自由基、過氧化氫和超氧陰離子，氧化性極強，能造成膜系統(tǒng)的損傷，嚴(yán)重時導(dǎo)致細(xì)胞死亡。SOD、POD和CAT共同構(gòu)成了酶促抗氧化系統(tǒng)，SOD能歧化超氧陰離子，轉(zhuǎn)化成過氧化氫和氧氣，有效降低活性氧的危害，從而構(gòu)筑起植物抗氧化的第一道屏障[16]。然后，CAT在POD的協(xié)助下，把體內(nèi)的過氧化氫歧化為氧氣和水，最大程度降低活性氧傷害[17]。本研究結(jié)果顯示，種子SOD、POD和CAT活性隨著煙草種子貯藏時間的延長逐漸下降，種子貯藏12個月后，這些抗氧化酶活性處于較低水平。種子老化劣變使酶促抗氧化系統(tǒng)遭受損傷，引發(fā)細(xì)胞膜脂過氧化，造成膜系統(tǒng)的損傷，加劇了種子劣變程度，導(dǎo)致種子活力下降。

MDA是膜脂過氧化的一個重要指標(biāo)，它能夠降低膜的流動性，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)破壞。本研究中，隨著貯藏時間的延長，種子MDA含量逐漸增加，12個月后達(dá)到顯著水平。同樣的結(jié)果在鴨茅種子[18]中得到證實。相對電導(dǎo)率是衡量植物細(xì)胞膜透性的直接指標(biāo)之一。劉明久等[19]認(rèn)為，隨老化時間的延長，玉米種子浸出液的相對電導(dǎo)率逐漸升高。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，煙草種子長時間常溫貯藏不利于細(xì)胞膜的穩(wěn)定，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)液會逐漸往外滲漏，隨之相對電導(dǎo)率逐步升高。

4 結(jié)論

常溫貯藏6個月的煙草種子發(fā)芽率最高，達(dá)到93.21%，種用價值最高，最適合農(nóng)業(yè)實際生產(chǎn)使用。常溫貯藏12個月后種子基本失去萌發(fā)活性，失去種用價值。