硒酵母浸種對低溫脅迫下辣椒種子萌發(fā)、幼苗生理特性的影響

羅太敏 王凱賢 葉欣悅 賀卓 須文

摘要：辣椒在苗期容易受到低溫的危害，為了提高辣椒的抗逆性，減輕低溫對辣椒造成的傷害，在使用方法簡便易行、安全和成本較低的基礎上，選用商品名為西維爾的藥品硒酵母片，按照說明書中每片硒酵母中所含有效硒含量，配制梯度硒酵母溶液并對貴春1號辣椒種子進行24h的浸種處理，再進行4℃的低溫處理，然后測定辣椒種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數、胚芽和胚根長度；取硒酵母溶液浸種24h后的辣椒種子，于28℃恒溫催芽后播種于穴盤，以泥炭土為基質，正常培養(yǎng)至幼苗達到2葉1心后，將幼苗置于光照培養(yǎng)箱中進行12℃的低溫處理，處理0、1、3、5、7d后觀察辣椒幼苗生長的情況，測定辣椒幼苗SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性、丙二醛含量、總可溶性蛋白含量、根系活力、超氧陰離子產生速率等相關指標。結果表明，4℃的低溫脅迫下經硒酵母溶液（0.12mg/L）浸種后的辣椒種子其發(fā)芽率、發(fā)芽指數有明顯提高；經硒酵母溶液（0.08mg/L）浸種后的辣椒種子長至2葉1心時，12℃的低溫處理后辣椒幼苗的抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量明顯高于對照，而丙二醛（MDA）含量降低，超氧陰離子（O-2·）產生速率降低，根系活力提高，從而減輕了低溫對辣椒幼苗生長造成的傷害，提高辣椒的抗寒性。

關鍵詞：辣椒；種子；幼苗；硒酵母；低溫脅迫；生理特性

中圖分類號：S641.301文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）10-0137-06

辣椒（CapsicumannuumL.）為一年生或多年生草本植物，是全球消費量最大的辛辣調味品［1］，傳入我國已經有400多年的歷史［2］，在全球范圍內普遍栽培。目前辣椒已成為我國種植面積最大的蔬菜和消費量最大的辛辣調味品，年種植面積穩(wěn)定在210萬hm2以上，并且總產量達到6400萬t［1］。辣椒在保障我國蔬菜周年均衡供應和豐富人民飲食口味方面發(fā)揮著重要作用。貴州省是我國辣椒種植和食用最早的省份之一，是辣椒優(yōu)勢產區(qū)，2020年辣椒的種植面積達37萬hm2，產量達724萬t、產值242億元，種植面積常年穩(wěn)居全國第一［3］。貴州省是我國辣椒地方品種資源最豐富的地區(qū)之一，貴州遵義朝天椒、綏陽小米椒、貴陽百宜平面椒、大方皺椒、獨山皺椒、黃平線椒等地方品種在國內享有一定知名度［4］。貴州省也是全國最重要的干辣椒和鮮辣椒集散地［3］。雖然貴州省辣椒品種資源豐富，但是自育品種比如黔椒、黔辣、遵椒、遵辣等系列雜交品種在省內的市場占有率卻不足20%［3］。辣椒育種顯然成為貴州省辣椒產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。貴州省出產的辣椒香氣濃郁、營養(yǎng)成分含量高，是辣椒加工的優(yōu)質原料［5］。貴州省辣椒的品質特點得益于獨特的生態(tài)、氣候、環(huán)境優(yōu)勢。

優(yōu)良的品種需要適宜的種植環(huán)境和配套的高產栽培技術。辣椒在生產中難免受到多種逆境脅迫的影響，其中低溫冷害是造成辣椒生產損失的問題之一。尤其是在辣椒種子萌發(fā)、幼苗生長階段，辣椒對溫度的要求更高，最適溫度為24～28℃，低于10℃時生長發(fā)育緩慢，低于5℃時生長就完全停止［6］。增強辣椒幼苗抗低溫能力的措施包括選育抗寒品種、低溫鍛煉、改進栽培措施和化學調控4種途徑［7］。化學調控措施見效快、操作靈活，關于化學調節(jié)劑提高蔬菜抗冷性的研究已有很多報道，但是有關辣椒抗冷性的化學調控報道并不多，因此，篩選適宜的外源化學調控物質及其適宜濃度對提高辣椒幼苗抗冷性具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

硒是動植物和人體谷胱甘肽過氧化物酶的主要組成成分［8］。適量的硒既能促進植物的生長、提高作物產量，又能明顯改善作物的品質，增強其抗逆能力，抵抗某些重金屬和鹽類的脅迫［9-10］。硒在植物生命活動中參與了許多非常重要的生理過程，如生物抗氧化途徑［11］、新陳代謝速率、拮抗重金屬［12］和環(huán)境脅迫等。張馳等的研究表明，低濃度的硒（10～100μg/mL）對花生種子萌發(fā)有促進作用，但高濃度硒（大于250μg/mL）作用相反［13］。韓廣泉等研究表明，在逆境條件下，硒具有穩(wěn)定膜結構、調控生物大分子合成、清除活性氧、增強抗氧化酶活性等功能，能有效增強植物的抗逆性［14］。

硒酵母片（國藥準字號）為人們補硒可以選用的藥品，價格不高，用其對辣椒進行浸種處理不會存在安全問題。目前，國內外關于硒酵母溶液對植物生長的影響研究鮮見報道，尤其缺乏低溫脅迫條件下對辣椒生產應用的研究報道。因此，本選題以貴春1號辣椒品種為試驗材料，首先分析不同濃度硒酵母溶液（0.01、0.04、0.08、0.12、0.16、0.20mg/L）浸種后，貴春1號辣椒在發(fā)芽期間低溫（4℃）處理后種子的萌發(fā)情況，然后分析2葉1心期幼苗在低溫（12℃）下的生長情況；旨在通過對低溫條件下的辣椒種子萌發(fā)、幼苗生長情況進行觀察與對比，從不同濃度硒酵母溶液中篩選出最適合低溫脅迫下辣椒種子萌發(fā)、幼苗生長的硒酵母溶液，以便更進一步探索出提高辣椒種子、幼苗抗低溫的簡便和安全有效的方法，為辣椒耐低溫品種的選擇、提高其耐寒能力、穩(wěn)定其產量等方面的應用奠定基礎，這對辣椒的生產及制定高效優(yōu)質栽培措施都具有現(xiàn)實意義。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗選用辣椒品種為貴春1號，由貴陽金黔農業(yè)科技有限公司生產。該品種為雜交種，鮮食與加工兼用；早熟，株型緊湊，結果性好，長羊角果形，果面光滑；抗黃瓜花葉病毒（CMV）、煙草花葉病毒（TMV），抗疫病，抗炭疽病，抗倒性強，抗旱性強。

試驗用硒酵母商品名稱為西維爾，由上海牡丹江靈泰藥業(yè)股份有限公司生產，樣品為淡黃色或淡黃棕色片劑，有酵母的特殊味道、無其他異味；每片硒酵母（70mg）中有效硒含量為50μg。

1.2試驗設計

2022年3月，于貴州大學農學院園藝專業(yè)基礎實驗室進行本試驗。采用培養(yǎng)皿濾紙法進行種子發(fā)芽試驗。選取350粒飽滿辣椒種子，分為7組，每組50粒種子，置于培養(yǎng)皿中，加入硒酵母溶液進行浸種處理。經預備試驗篩選出硒酵母溶液處理濃度范圍。硒酵母溶液處理與低溫處理試驗設計見表1，以dH2O處理為對照，試驗重復3次。

1.3試驗方法

1.3.1硒酵母處理溶液的配制

分別稱取0.01、0.04、0.08、0.12、0.16、0.20mg的硒酵母，并分別加入1L蒸餾水溶解混勻即配制成0.01、0.04、0.08、0.12、0.16、0.20mg/L濃度的硒酵母溶液。

1.3.2硒酵母溶液對辣椒種子的浸種處理

按照本試驗中硒酵母片包裝上的使用說明，用蒸餾水將硒酵母片配制成有效硒含量為0.01、0.04、0.08、0.12、0.16、0.20mg/L的硒酵母溶液，分別用不同濃度的硒酵母溶液30mL黑暗條件下浸泡50粒貴春1號辣椒種子，浸種時間為24h。

1.3.3低溫（4℃）處理辣椒種子

采用培養(yǎng)皿濾紙法進行種子發(fā)芽試驗。取硒酵母溶液浸種24h后的辣椒種子，將其放入鋪有雙層濾紙的9cm直徑培養(yǎng)皿中，濾紙預先用5mL相應濃度的硒酵母溶液濕潤，將培養(yǎng)皿蓋上蓋子后放在4℃冰箱中處理48h。然后將培養(yǎng)皿放入28℃的光照培養(yǎng)箱中進行常規(guī)的發(fā)芽培養(yǎng)，對辣椒種子萌發(fā)和胚芽生長的情況進行觀察和記錄。

1.3.4低溫（12℃）處理2葉1心期的辣椒幼苗

取硒酵母溶液浸種24h后的辣椒種子，將其放入鋪有2層過濾紙的直徑為9cm的培養(yǎng)皿中，用蒸餾水將濾紙張浸濕，將培養(yǎng)皿蓋上蓋子，放進28℃的恒溫箱進行催芽。辣椒種子發(fā)芽后在裝有基質的穴盤中進行播種，以泥炭土為基質，基質含水量為60%～70%，穴盤底部有托盤。將穴盤置于晝溫28℃、夜溫18℃、空氣相對濕度為90%～95%、以發(fā)光二極管（LED）植物生長燈作為光源，光照度為600μmol/（m2·s），光—暗周期為12h—12h的培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。每2d對穴盤補充園試營養(yǎng)液500mL，在人工氣候室內進行培養(yǎng)，在幼苗達到2葉1心后，將其放在12℃的光照培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，在0、1、3、5、7d后觀察辣椒幼苗的生長情況，同時，對生長情況相近的植株進行采樣，用于測定各項生理生化指標。

1.3.5辣椒種子萌發(fā)參數指標的測定

觀察辣椒種子發(fā)芽情況，計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢以及發(fā)芽指數。

發(fā)芽勢（Gv）=4d內發(fā)芽種子數/供試種子總數×100%；

發(fā)芽率（Gp）=發(fā)芽試驗結束時發(fā)芽種子數/供試種子總數×100%；

發(fā)芽指數（GI）=∑（Gt/Dt）。

式中：Gt是第t天的發(fā)芽數；Dt是相應的發(fā)芽天數。

芽苗高：用游標卡尺測量根莖到子葉尖端長度，每皿隨機抽取10株芽苗；

根長：芽苗主根長度用游標卡尺測量，每皿隨機抽取10株芽苗。

1.3.62葉1心期幼苗生理指標的測定

可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍法［15］；根系活力的測定采用TTC（紅四氮唑）法［16］；丙二醛（MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸比色法［17］；超氧陰離子（O-2·）產生速率按照王愛國等的方法［18］測定；超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氮藍四唑還原法［15］；過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚比色法［15］；過氧化物酶（CAT）活性測定參照高俊鳳的方法［19］。

1.3.7數據分析

利用Excel2010、DPS軟件進行試驗數據的統(tǒng)計、整理、分析和作圖。

2結果與分析

2.1不同濃度硒酵母溶液對低溫脅迫下辣椒種子發(fā)芽的影響

由表2可知，在不同濃度硒酵母溶液中浸種24h的貴春1號辣椒種子在4℃低溫下處理48h，然后在28℃的光照培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)后，有效硒含量為0.12mg/L的處理其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數、根長和芽苗高與對照相比分別提高了2.11%、46.02%、31.29%、22.87%和10.64%；有效硒含量≥0.16mg/L時種子的發(fā)芽參數指標下降，其中0.20mg/L處理種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指標、根長和芽苗高分別比對照下降了0.36%、15.88%、5.00%、15.21%和8.03%。上述結果表明，適當濃度的硒酵母溶液（有效硒含量0.12mg/L）浸種處理可以促進低溫脅迫后辣椒種子的發(fā)芽，但有效硒含量超過0.16mg/L時不利于辣椒種子的萌發(fā)。

2.2不同濃度硒酵母溶液對低溫脅迫下辣椒幼苗傷害物質產生的影響

由圖1-A可知，低溫脅迫1d后Se5、Se6處理其辣椒幼苗MDA含量顯著低于對照，但是低溫脅迫3d后明顯上升，在低溫脅迫7d后分別達到28.25、27.22nmol/g，顯著高于其他處理。而Se1處理7d后辣椒幼苗MDA含量與對照相比顯著下降。在低溫脅迫后1～7d，Se4處理辣椒幼苗MDA含量均低于對照。這表明長期低溫條件下較高濃度的硒酵母溶液（有效硒含量為0.16、0.20mg/L）會使辣椒幼苗體內的MDA含量增加，不利于緩解低溫對幼苗的傷害。而適當濃度硒酵母溶液（有效硒含量為0.12mg/L）處理可以有效減緩低溫對辣椒幼苗的傷害，提高辣椒植株的抗冷性。

O-2·是植物膜脂過氧化的最終產物之一，O-2·產生速率是衡量細胞膜質過氧化程度的重要指標。由圖1-B可知，隨著低溫脅迫時間的延長，辣椒幼苗O-2·產生速率出現(xiàn)上升、下降、上升的趨勢。在低溫脅迫1、3d后，Se4處理幼苗O-2·產生速率均顯著低于對照，分別降低了31.81%、19.18%。而Se5、Se6處理在低溫脅迫7d后O-2·產生速率快速上升。由此可知，適當濃度硒酵母溶液（有效硒含量為0.08、0.12mg/L）能夠降低冷脅迫下辣椒幼苗葉片O-2·產生速率，緩解低溫對幼苗的傷害。但隨著低溫脅迫時間的延長，較高濃度的硒酵母溶液處理（有效硒含量為0.16、0.20mg/L）反而使得幼苗O-2·產生速率加快，不利于緩解低溫對幼苗的傷害。

2.3不同濃度硒酵母溶液對低溫脅迫下辣椒幼苗根系活力和可溶性蛋白含量的影響

由圖2-A可知，隨著低溫脅迫時間的延長，辣椒幼苗根系活力整體呈下降趨勢。其中，Se3處理在整個低溫處理階段幼苗的根系活力始終保持最高，在低溫脅迫7d后與對照（0d）相比提高了21.31%。而Se1、Se5處理在整個低溫脅迫過程中根系活力下降較快。由此可知，適宜濃度的硒酵母溶液處理（有效硒含量0.08mg/L）可以在一定程度上增強辣椒幼苗根系活力，減緩低溫對辣椒根系的傷害，而過低或過高濃度的硒酵母溶液處理（有效硒含量為0.01、0.16mg/L）都會減弱辣椒幼苗的根系活力。

可溶性蛋白是植物細胞中的重要滲透調節(jié)物質之一。由圖2-B可知，隨著低溫處理時間的延長，貴春1號辣椒幼苗葉片的可溶性蛋白含量大體呈上升趨勢，其中Se3、Se4處理幼苗可溶性蛋白含量均高于對照，并在低溫脅迫7d后比對照提高了36.45%、19.10%。而Se6、Se5處理分別在低溫脅迫3、5d后達到峰值，而后開始下降。由此可知，適當濃度的硒酵母溶液（有效硒含量0.08、0.12mg/L），能夠提高低溫脅迫下辣椒幼苗葉片的可溶性蛋白含量，增強辣椒植株的抗冷性。但隨著低溫脅迫時間的延長，高濃度的硒酵母溶液處理（有效硒含量為0.16、0.20mg/L）可溶性蛋白含量會出現(xiàn)下降。

2.4不同濃度硒酵母溶液對低溫脅迫下辣椒幼苗抗氧化酶活性的影響

由圖3-A可知，各處理SOD活性整體呈先上升后下降的趨勢。低溫處理后3d，Se2、Se3處理幼苗SOD活性分別顯著高于對照21.76%、22.87%。Se3處理在低溫脅迫0、1、5、7d后幼苗的SOD活性均為最高，且在低溫脅迫處理3d后SOD活性也較高。而Se6處理在低溫脅迫處理后0、1、3、5d幼苗SOD活性最低，且低于對照。這表明，適宜濃度的硒酵母溶液（有效硒含量0.12mg/L）處理能夠有效增強辣椒幼苗SOD活性，利于活性氧的清除，具有良好的活性氧代謝平衡維持作用和保護細胞膜結構的作用，在一定程度下能夠緩解低溫對辣椒幼苗的傷害。由圖3-B可知，隨著低溫處理時間的延長，辣椒幼苗葉片的POD活性呈緩慢下降的趨勢。低溫脅迫3d后，Se3處理的辣椒幼苗葉片POD活性比對照顯著高出38.64%。Se6處理辣椒幼苗葉片POD活性在整個低溫脅迫過程中都比較低。隨著低溫時間的延長，利于辣椒幼苗POD活性升高的硒酵母溶液處理濃度緩慢降低。由圖3-C可知，辣椒幼苗葉片CAT活性隨低溫脅迫時間延長呈先上升后下降趨勢。低溫處理1～5d后，Se1處理與對照相比幼苗CAT活性均高于對照。而Se6處理在整個低溫脅迫階段幼苗CAT活性均低于對照。

3討論與結論

本研究表明，高濃度的硒酵母溶液浸種（有效硒含量0.16、0.20mg/L）后，在低溫處理后3～7d，辣椒幼苗MDA含量均呈上升趨勢，硒酵母濃度過高，幼苗產生的MDA越高，表明辣椒受低溫脅迫導致的傷害物質積累越多；低濃度的硒酵母（有效硒含量為0.08、0.12mg/L）溶液浸種在低溫處理后其幼苗MDA含量明顯低于對照。適宜濃度的硒酵母在一定時間內能夠有效減緩O-2·的產生速率，在低溫處理3d后，經硒酵母處理的辣椒幼苗產生O-2·的速率與對照相比均有所減少，但在低溫處理后7d，各處理產生O-2·速率又迅速上升。說明在短期的低溫脅迫下，硒酵母能夠有效減緩O-2·的產生速率，其中以有效硒含量為0.08mg/L的處理最為明顯，但隨著低溫脅迫時間的延長，各處理O-2·的產生速率又會出現(xiàn)上升。本研究發(fā)現(xiàn)辣椒根系活力隨低溫脅迫持續(xù)時間的增加而逐漸下降，但經有效硒含量0.08mg/L處理的辣椒幼苗根系在減弱的過程中最為緩慢，并且在整個低溫脅迫階段，根系活力都明顯比對照強。由此可知，適宜的硒酵母溶液（有效硒含量0.08mg/L）處理可以有效提高辣椒幼苗的根系活力，減緩低溫對辣椒幼苗根系的傷害。

本試驗結果表明，有效硒含量為0.12mg/L的硒酵母溶液浸種對提高低溫脅迫下的辣椒種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數有明顯的促進作用；有效硒含量為0.08mg/L的硒酵母溶液浸種可以增加2葉1心期辣椒幼苗可溶性蛋白含量，降低傷害物質MDA含量以及超氧陰離子產生速率，同時提高SOD、

POD等抗氧化酶活性，提高根系活力，從而減輕低溫對辣椒幼苗生長造成的傷害，提高辣椒的抗冷性。而硒酵母片（國藥準字號藥品）為人們補硒可以選用的藥品，價格不高，用其對辣椒進行浸種處理不會存在安全問題，同時有助于促進低溫脅迫下辣椒種子的發(fā)芽和幼苗生長，增強幼苗抗性，在辣椒生產上可以得到應用。

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