不同溫度和時間干熱處理對高粱種子萌發的影響

龍文靖，倪先林，劉天朋，趙甘霖，胡炯凌，汪小楷，丁國祥*

(1.四川省農業科學院水稻高粱研究所，四川德陽618000；2.國家高粱改良中心四川分中心，四川瀘州646000)

不同溫度和時間干熱處理對高粱種子萌發的影響

龍文靖1,2，倪先林1,2，劉天朋1,2，趙甘霖1，胡炯凌1，汪小楷1，丁國祥1,2*

(1.四川省農業科學院水稻高粱研究所，四川德陽618000；2.國家高粱改良中心四川分中心，四川瀘州646000)

以金糯粱1號高粱種子為材料，以30 ℃為對照，在40、50、60、70 ℃電熱鼓風干燥箱中分別處理2、4、6、8 h，研究不同溫度和時間干熱處理對高粱種子萌發的影響。結果表明：60 ℃以下干熱處理對高粱種子發芽率和發芽指數影響不大，當溫度超過70 ℃，且處理時間越長，高粱種子發芽率和發芽勢就降低越多，發芽勢和活力指數存在隨溫度增加而表現出先增大后減小的趨勢。60 ℃是高粱種子干熱處理較為安全的溫度，高粱種子40～50 ℃一定時間干熱處理可有效提高種子發芽勢和活力指數。

干熱處理；高粱；金糯粱1號；發芽勢；活力指數

隨著我國種子產業的發展、種子加工設備的普及，特別是種子烘干設備、干熱消毒設備的使用，干熱處理已廣泛應用于高附加值的種子上[1]。干熱處理具有技術簡單、投入成本低等特點[2]。已有研究表明，干熱處理可增強種皮的通透性，提高種子發芽勢、發芽率，有利于培育壯苗[3-5]，還可殺死種子表面及種子內部的病菌，減少植株發病率，促進種子后熟，打破休眠等[6-7]。不同的作物種子有不同的生物學特性，對其種子進行干熱處理時，適宜的溫度和時間各不相同[8]。目前，有關高粱種子干熱處理的研究鮮有報道。為探索高粱種子干熱處理的安全溫度和時間，本試驗以最新審定的高粱品種金糯粱1號種子為材料，針對溫度與時間這2個因素，研究不同溫度和時間干熱處理對高粱種子萌發的影響，為高粱種子干熱處理提供理論依據和參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料及來源

供試材料為高粱種子金糯粱1號，由四川省農業科學院水稻高粱研究所提供，測定其水分含量為14.4%。

1.2 試驗方法

挑選大小一致、籽粒飽滿的種子，準確計數100粒置于牛皮紙袋中并密封。使用101-2A型電熱鼓風干燥箱，設定30(CK)、40、50、60、70 ℃5個溫度水平，待溫度穩定后將牛皮紙袋放入，攤平種子，然后計時。分別于2、4、6、8 h從對照(30 ℃)以外的干燥箱中隨機取3份種子置于對照干燥箱中，待全部處理完畢冷卻至對照溫度后，進行發芽試驗。

發芽試驗釆用人工氣候箱對供試高粱種子進行培養。采用培養皿紙上發芽法，3次重復，每次為100粒。培養皿用濾紙鋪好，分別標記，每個培養皿加水6 mL，種子放入后，蓋上玻璃蓋，以防止水分蒸發。設置發芽溫度28/25 ℃(光照/黑暗)，發芽時間12 /12 h(光照/黑暗)[9]。

1.3 測定項目與方法

種子萌動后，每日觀察種子的萌發情況，發芽以種子胚根達到種子的長度、胚芽達種子長的1/2為標準[10]，并按以下公式計算發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數[11]：

發芽勢(%)=前4 d正常發芽的種子數/供試種子數×100

發芽率(%)=前7 d正常發芽的種子數/供試種子數×100

發芽指數(GI)=∑Gt/Dt，Gt為t時間內的發芽數，Dt為相應的發芽天數

活力指數(VI)=發芽指數×芽長

第5天測定芽長，隨機選擇最初萌發的種子幼苗3株進行測定，并求平均值。

采用Excel 2010和DPS 7.05軟件進行試驗數據的統計分析和數學模型擬合。

2 結果與分析

2.1 不同溫度與時間干熱處理對高粱種子發芽勢和發芽率的影響

從表1可以看出，與對照相比，溫度在60 ℃以內其發芽率差異不顯著，當溫度到達70 ℃時，發芽率顯著降低，處理時間越長，降低越多。而隨著溫度的增加，種子發芽勢呈現先增加后降低的趨勢。由表2可知，不同溫度和不同時間干熱處理的高粱種子的發芽率和發芽勢均存在顯著差異(P<0.05)。

表1 不同溫度與時間干熱處理下高粱種子的發芽勢和發芽率

注：表中同一數列后不同字母表示0.05水平差異顯著，下同。

表2 不同溫度與時間干熱處理高粱種子的發芽勢和發芽率F檢驗

注：*表示0.05顯著水平；**表示0.01極顯著水平。下同。

同時，研究發現二者具有顯著的互作效應。在不同時間條件下，對溫度與發芽勢的數據擬合，得到數學模型如下：

Y2=-0.039 8X2+3.813X-9.752(R2=0.997 8**)

Y4=-0.037 9X2+3.289X+4.962(R2=0.984 8*)

Y6=-0.050 2X2+4.394X-18.381(R2=0.951 5*)

Y8=-0.058 6X2+5.084X-30.981(R2=0.829 0)

注：X表示溫度；Yn表示發芽勢；*表示0.05顯著水平；**表示0.01極顯著水平。

由擬合數學模型，可得出任意溫度4個時間條件下高粱干熱處理的發芽勢。經計算可知48 ℃干熱處理2 h高粱的發芽勢最高，為81.65。

2.2 不同溫度與時間干熱處理對高粱種子發芽指數和活力指數的影響

從表3可以看出，與對照相比，40、50、60 ℃處理的種子發芽指數幾無顯著差異，70 ℃ 4 h以后處理的種子發芽指數顯著降低。種子活力指數變化趨勢和發芽勢相同，隨溫度升高，先增大后減小。由表4可知，不同溫度和不同時間干熱處理的高粱種子的發芽指數和活力指數均存在顯著差異(P<0.05)，同時二者也具有顯著的互作效應。

表3 不同溫度與時間干熱處理下高粱種子發芽指數和活力指數

表4 不同溫度與時間干熱處理高粱種子的發芽指數和活力指數F檢驗

因子F值發芽率發芽勢溫度40.59**54.11**時間2.86*6.80**溫度×時間2.44*2.96*

不同時間條件下，活力指數與溫度的數學模型如下：

Z2=-0.060 3X2+5.388X-18.491(R2=0.968 4*)

Z4=-0.059 2X2+4.907X-2.360(R2=0.968 6*)

Z6=-0.077 1X2+6.428X-34.219(R2=0.926 0)

Z8=-0.077 0X2+6.275X-28.346(R2=0.949 2)

注：X表示溫度；Zn表示活力指數；*表示0.05顯著水平。

由擬合數學模型，可得出任意溫度4個時間條件下高粱干熱處理的活力指數。經計算可知，45 ℃處理2 h條件下高粱活力指數最高，為101.88。

3 討論

3.1 高粱種子干熱處理安全溫度

種子發芽率是指在規定的條件和時間內長成的正常幼苗數占供檢種子數的百分率。種子發芽勢是指種子發芽初期正常發芽種子數占供試種子數的百分率。種子發芽勢是種子活力的重要指標，能夠代表種子的健壯度[12]。有研究表明，不同的干熱處理條件對不同作物種子萌發的影響不同。黃瓜、甜瓜和芹菜種子干熱處理溫度均可達80 ℃，而番茄種子的干熱處理溫度達80℃后就會影響種子的發芽勢[8]。本試驗結果表明，60 ℃以內溫度處理對金糯粱1號高粱種子發芽率和發芽指數無顯著影響，60 ℃較長時間處理，種子活力指數有所降低，但未達到顯著水平；而溫度高于70 ℃，處理時間越長，高粱種子發芽率和發芽指數越小。因此60 ℃是高粱干熱處理較為安全溫度，超過70 ℃則顯著影響種子的生活力。

3.2 干熱處理提高植物種子發芽率的機制

根據報道，早在1863年就有關于種子干熱處理的應用，各種針葉樹的種子，加溫到55、60、70 ℃，較不加溫發芽提速[13]。其后關于干熱處理加速瓜類[13]、油菜[14]、西葫蘆[5]、辣椒[15]等種子發芽的報道也較多。本研究也發現，一定溫度干熱處理雖然不能顯著提高高粱種子的發芽率，但可有效提高種子的發芽勢，特別是在40 ℃處理8 h，發芽勢與對照相比提高20%左右。雖然干熱處理對于提高種子發芽勢效果明顯，但其作用機制尚不清楚。劉珂等對熱激處理下大豆吸水率及豆芽生長的研究表明，熱處理可明顯提高大豆種子的吸水率[13]。種子吸水力的增加，有助于種子在土壤水分不足及土壤溶液濃度較高的環境下吸取其發芽所需的水分，這可能是干熱處理提高發芽勢的重要原因。熊黎黎等研究也證明了辣椒種子在40、50、60、70、80 ℃烘干后直接置床可明顯提高種子發芽勢，烘干后浸種8h再置床處理，卻不能提高種子發芽勢[1]。另外，一定溫度的干熱處理可能與曬種具有等效作用，魏黨振等報道，曬種能促進種子的后熟作用，增強種皮的通透性和淀粉酶的活性，使淀粉分解為可溶性糖，用來供給胚呼吸和形成幼根、幼芽的新細胞[16]；同時又能降低水分，使種子干燥一致，播種后吸水均勻，出苗齊。總之，干熱處理對于種子萌發生理及其分子生物學機制還有待于進一步研究。

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Effects of Different Temperatures and Time of Dry-Heat Treatment on the Germination of Sorghum Seeds

LONG Wen-jing,NI Xian-lin,LIU Tian-peng,ZHAO Gan-lin,HU Jiong-ling,WANG Xiao-kai,DING Guo-xiang

(1.Institute of Rice and Sorghum Research,Sichuan Academy of Agricultural Sciences,Deyang, 618000,China;2.Sichuan Branch of National Sorghum Improvement Center,Luzhou 646000,China)

The current research evaluated the effects of different temperatures and time of dry-heat treatment on the germination of sorghum seeds, using seeds of the sorghum variety Jinnuoliang1 as the tested material. They were treated under four different temperatures-40, 50, 60, and 70 ℃-while 30 ℃ served as a non-treated control. Seeds were heated for 2, 4, 6, and 8 h at each test temperature in separate ovens. A germination test was conducted after all seeds cooled. Results showed that the dry-heat treatments under 60℃ had no significant effect on the germination percentage and germination index of sorghum seeds. By contrast, their germination rate and germination potential decreased with the temperature over 70 ℃; this inhibitory effect of the high temperature was enhanced by extending the treatment time. The germination and vigor index of sorghum seeds initially rose with increasing temperature, but then declined with it. Therefore, 60 ℃ is a safe drying temperature. Overall, dry-heat treatment at 40-50 ℃ for a certain length of time can effective improve the germination potential and vigor index of sorghum seeds.

Dry-heat treatment;Sorghum;Jinnuoliang1;Germination potential; Vigor index

2016-06-24

國家科技支撐計劃(2014BAD07B02-2-2)；國家高粱產業技術體系(CARS-06-01-05)；“十三五”四川省財政提升工程專項資金項目(2016ZYPZ-035)。

龍文靖(1990—)，男，碩士，主要從事高粱栽培育種研究。E-mail:longjing9012@163.com。

*通訊作者：丁國祥(1962—)，男，副研究員，主要從事高粱遺傳育種研究。E-mail:dgx6132@163.com。

S514

A

1673-6486-20160216

龍文靖,倪先林,劉天朋,趙甘霖,胡炯凌,汪小楷,丁國祥.不同溫度和時間干熱處理對高粱種子萌發的影響[J/OL].大麥與谷類科學,2016,33(4):15-18[2016-12-19].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20161219.1740.009.html