低溫脅迫對(duì)煙草種子活力和理化特性的影響

盧軍　錢宇　楊柳　王勇　陳玉藍(lán)

摘要：為探明低溫對(duì)煙草種子萌發(fā)的影響，以煙草品種云煙85裸種為試驗(yàn)材料，設(shè)置不同的萌發(fā)溫度，檢測(cè)種子萌 發(fā)的活力和理化特性。結(jié)果表明，種子在25 P條件下發(fā)芽率最高，達(dá)到95.9%， 10 P條件下發(fā)芽率只有78.5% ; 萌發(fā)溫度越低，種子達(dá)到最大發(fā)芽率的時(shí)間越長(zhǎng);種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均隨著萌發(fā)溫度的升高而 升高;低溫能有效促進(jìn)種子幼苗的脯氨酸和可溶糖的積累;隨著萌發(fā)溫度的降低，種子幼苗丙二醛（MDA）和 相對(duì)電導(dǎo)率越高。由此可見，低溫脅迫導(dǎo)致種子萌發(fā)活力下降，出苗整齊度差，幼苗細(xì)胞膜受到傷害。

關(guān)鍵詞：煙草;低溫;種子活力;理化特性

文章編號(hào)：1005-2690（2022）10-0004-03???????? 中國(guó)圖書分類號(hào)：S572??????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

低溫脅迫是主要的脅迫因子之一。許多國(guó)家和地 區(qū)的作物生長(zhǎng)和發(fā)育都受到低溫限制，特別是作物苗 期對(duì)于低溫更為敏感，低溫傷害能影響作物后續(xù)生長(zhǎng) 發(fā)育。煙草是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，在我國(guó)廣泛推廣種 植，主要分布在西南、黃淮海等地區(qū)。作為喜溫作物，煙 草對(duì)于外界低溫環(huán)境條件較為敏感，最適宜的生長(zhǎng)溫 度為25乞左右田。

我國(guó)大部分地區(qū)氣候比較適宜種植煙草，但仍存 在某些時(shí)期遭遇低溫極端氣候的情況。在實(shí)際生產(chǎn)種 植過程中，云南、貴州、四川等西南煙區(qū)每年2—4月煙 草苗期常遭遇低溫天氣脅迫。從外部形態(tài)來說，低溫脅 迫導(dǎo)致種子發(fā)芽時(shí)間延長(zhǎng)、出苗整齊度差、幼苗葉片產(chǎn) 生黃化、光合速率下降和根系生長(zhǎng)緩慢等，甚至出現(xiàn) “死苗”現(xiàn)象，嚴(yán)重制約煙草植株后期生長(zhǎng)與發(fā)育，對(duì)煙 葉產(chǎn)量和質(zhì)量造成不利影響㈣，極大限制了西南煙區(qū)煙 草種植的全面推廣。

近年來，關(guān)于低溫對(duì)煙草生長(zhǎng)影響研究的報(bào)道較 多。杜鑫宇等（2020）可以6份煙草品種為試材，對(duì)煙苗 進(jìn)行10 Y低溫脅迫處理，發(fā)現(xiàn)干物質(zhì)積累、葉綠素含 量均不同程度下降，SOD和POD活性均呈先升后降的 趨勢(shì)，MDA含量均不同程度上升。李秀梅等（2020）〔嗷 為，低溫引發(fā)可顯著改善煙草種子的發(fā)芽狀況，但不同 品種最佳引發(fā)溫度和時(shí)間存在一定程度差異。蔣宇仙 等（2021）回指出，在低溫脅迫下，施用適宜濃度（1.25 - 3.75 g/株）液態(tài)有機(jī)碳肥，能有效促進(jìn)煙苗地上部分和 根系干物質(zhì)積累，提高煙苗葉片的葉綠素含量和硝酸 還原酶、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶的 活性，增強(qiáng)煙株對(duì)氮素的同化能力，提升煙苗的總體抗 寒能力，從而減輕低溫環(huán)境對(duì)煙苗的傷害。

目前，關(guān)于低溫脅迫下煙草種子活力及生理生化 特性變化規(guī)律的研究尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)以煙草種子 為試驗(yàn)材料，測(cè)定不同低溫脅迫下的種子發(fā)芽率、發(fā)芽 指數(shù)、活力指數(shù)、MDA含量、相對(duì)電導(dǎo)率、脯氨酸含量 和可溶性糖含量等指標(biāo)，探討煙草種子對(duì)低溫脅迫響 應(yīng)機(jī)理，對(duì)不同低溫脅迫下的種子萌發(fā)活力和生理特 性進(jìn)行初步研究，不僅能夠指導(dǎo)煙草播種作業(yè)，解決生 產(chǎn)實(shí)際問題，還能進(jìn)一步完善煙草低溫脅迫生理響應(yīng) 機(jī)制，為后續(xù)抗寒機(jī)制研究提考依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

供試材料為煙草品種云煙85種子，當(dāng)年9月采 收，1]月進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2方法

挑選成熟、飽滿的種子，使用0.5%硫酸銅溶液消 毒25 min，清水沖洗4次，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，將培養(yǎng)皿 置于GZ-500-GSI型人工氣候箱內(nèi)培養(yǎng)。分別設(shè)置萌 發(fā)溫度為10乞、15乞、20乞和25 T（CK），共4個(gè)處理， 每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。每天進(jìn)行12 h光照和12 h黑暗 處理，相對(duì)濕度保持在60%。

播種后第二天嗾記錄發(fā)獄，第七天測(cè)定發(fā)芽勢(shì)。 發(fā)芽勢(shì)（%）=第七天種子發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù)x 100%?? （1）

第十六天測(cè)定發(fā)芽率。

發(fā)芽率（%）=第十六天種子發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù)x 100% （2）

計(jì)算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

發(fā)芽指數(shù) GI=∑（Gt/Dt） （3）

式中：Gt為t時(shí)間內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽 日數(shù)。

活力指數(shù)VI=GIxS （4）

式中：S為平均苗高。

播種21 d后對(duì)各處理幼苗進(jìn)行生理生化指標(biāo)測(cè) 定。參照李合生（2000）回的方法，測(cè)定MDA含量、相對(duì) 電導(dǎo)率。參照張志良（1990）啊的方法，測(cè)定脯氨酸含量 和可溶性糖含量。

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel軟件進(jìn)行初步處理，然后利用 SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，顯著水平為0.05

2結(jié)果與分析

2.1不同溫度對(duì)煙草種子發(fā)芽的影響

由圖1可看出，在25 r（CK）條件下，種子第四天 開始發(fā)芽，第八天達(dá)到最大發(fā)芽率95.9%;在20乞條 件下，第四天開始發(fā)芽，第十天達(dá)到最大發(fā)芽率 92.6%;在15 Y條件下，第六天開始發(fā)芽，第十二天達(dá) 到最大發(fā)芽率87.5%;在10 T條件下，第十二天開始 發(fā)芽，第十六天達(dá)到最大發(fā)芽率78.5%。這說明在低溫 條件下，煙草種子的發(fā)芽時(shí)間會(huì)延遲，溫度越低，發(fā)芽 率越低，且達(dá)到最大發(fā)芽率的時(shí)間越長(zhǎng)。

2.2不同溫度對(duì)煙草種子萌發(fā)指標(biāo)的影響

從表1可知，煙草種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指 數(shù)均隨著萌發(fā)溫度的升高而升高。發(fā)芽勢(shì)在各溫度處理 間的差異達(dá)顯著水平。在15 Y和20 T條件下，種子發(fā) 赫球達(dá)斯顯著水平（P>0.05），10無和25 丁（CK） 處理之間達(dá)顯著水平。在15 Y和20無條件下，種子活 力指數(shù)差異不顯著，10乞和25 Y（CK）處理之間達(dá)顯 著水平（PV0.01）。

2.3不同溫度對(duì)煙草種子幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

從表2可知，在15 T、20弋和25 Y（CK）條件下， 煙翰加苗脯氨酸含量較低，三者之間耕不顯著（P> 0.05）;在10乞條件下，煙草種子幼苗脯氨酸含量顯著 升高。在20P和25T（CK）條件下，煙草種子幼苗可 溶糖含量差異不顯著，均處于較低水平;在15 T條件 下，煙草種子幼苗可溶糖含量顯著升高;在10 Y和15 r 條件下，煙草種子幼苗可溶糖含量差異不顯著（P>0.05）。 這說明低溫可有效促進(jìn)種子幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累。

2.4不同處理對(duì)煙草幼苗MDA和相對(duì)電導(dǎo)率的影響

從表3可以看出，在10 T條件下，煙草幼苗相對(duì) 電導(dǎo)率最高，與其他幾個(gè)處理之間達(dá)差異顯著水平;在 25T（CK）條件下，煙草幼苗相對(duì)電導(dǎo)率最低。在 15龍、20 Y和25 T（CK）條件下，煙草幼苗MDA含量 較低，三者之間差異不顯著（P>0.05）;10 Y條件下，煙 草幼苗MDA含量顯著升高。這說明低溫對(duì)煙草種子幼 苗細(xì)胞膜造成傷害效應(yīng)。

3討論

種子是作物最基本的生產(chǎn)和繁殖材料，在整個(gè)生 長(zhǎng)周期內(nèi)都占據(jù)非常重要的地位。種子活力的高低不 僅代表種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的能力，而且直接影響苗 期的生長(zhǎng)量和后期外界非生物脅迫的抵抗能力。一般 情況下，種子活力主要體現(xiàn)在發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指 數(shù)和活力指數(shù)等重要指標(biāo)叫發(fā)芽率反映種子發(fā)芽和時(shí) 間的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。發(fā)芽勢(shì)主要反映種子發(fā)芽的快慢 程度，其缺點(diǎn)是無法體現(xiàn)種子發(fā)芽的整齊度。發(fā)芽指數(shù) 和活力指數(shù)體現(xiàn)種子發(fā)芽的整齊度，如果其數(shù)值越低 則種子發(fā)芽速度越慢，幼苗整齊度就越差。本研究中， 在低溫脅迫條件下，關(guān)于煙草種子活力的評(píng)價(jià)主要集 中在發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等變化情 況。種子活力主要由種子貯藏條件、遺傳基因和萌發(fā)期 間外界環(huán)境條件3方面因素決定。在種子萌發(fā)階段，機(jī) 體內(nèi)生理代謝非常旺盛，對(duì)外界非生物脅迫最為敏感， 強(qiáng)度較低的低溫脅迫都會(huì)使種子的活力受到非常大的 影響。在低溫脅迫條件下，煙草種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)都要 受到抑制，過低的溫度會(huì)導(dǎo)致其生長(zhǎng)緩慢甚至處于停 滯狀態(tài)。

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著溫度降低，煙草種子發(fā)芽率逐漸 降低洞時(shí)種子發(fā)掘齊度逐漸降低。類似結(jié)果在水稻電、 棉花㈣、花生皿辱作物上也被證實(shí)。

滲透調(diào)節(jié)是作物遭遇外界逆境脅迫時(shí)的一種響應(yīng) 調(diào)節(jié)方式。當(dāng)植物遭遇逆境脅迫時(shí)，機(jī)體內(nèi)隨即啟動(dòng)滲 透調(diào)節(jié)方式，主要通過吸收外界某些物質(zhì)和自身細(xì)胞 生物代謝合成來完成調(diào)節(jié)過程，從而達(dá)到保持細(xì)胞內(nèi) 外滲透平衡的目的凹。脯氨酸和可溶性糖是主要的滲 透調(diào)節(jié)物質(zhì)。植物機(jī)體內(nèi)脯氨酸有利于蛋白質(zhì)的水合 作用，使蛋白質(zhì)親水基有效面積增大，為生理代謝過程 提供充足的活性物質(zhì)，從而保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的完 整性。可溶性糖作為細(xì)胞生理代謝的重要產(chǎn)物之一，能 夠?yàn)榧?xì)胞代謝過程提供穩(wěn)定的碳源支持，也是調(diào)節(jié)植 物生長(zhǎng)發(fā)育的信號(hào)吧

本研究結(jié)果表明，在正常生長(zhǎng)環(huán)境中，煙草體內(nèi)脯 氨酸和可溶性糖含量都很低，萌發(fā)溫度越低，以上兩種 物質(zhì)的含量就越高，以抵御低溫脅迫環(huán)境，保護(hù)細(xì)胞正 常生理代謝功能這與李任任等（2020）關(guān)的研究結(jié)論 一致。

低溫脅迫下，植物細(xì)胞膜是最初感受器官，同時(shí)是 衡量植物抗逆性的重要指標(biāo)之一回。相對(duì)電導(dǎo)率大小 能代表植物細(xì)胞膜受傷害程度。顧開元等（2021）岡以 紅花大金元和K326為材料進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，相較于室溫 環(huán)境條件，4龍低溫下煙草葉片細(xì)胞膜透性大幅度上 升，其中抗寒性弱的品種K326上升68.67%，抗寒性強(qiáng) 的品種紅花大金元上升45.10% o

本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在低溫脅迫下，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)液 會(huì)逐漸往外滲漏，溫度越低，滲漏量越大，細(xì)胞膜受傷 害程度越高。MDA是植物體內(nèi)脂膜過氧化的最終分解 產(chǎn)物，能夠降低膜的流動(dòng)性能，導(dǎo)致細(xì)胞膜遭受損傷， 是膜脂過氧化的一個(gè)重要指標(biāo)，用于表示體內(nèi)細(xì)胞膜 脂過氧化程度大小和植物對(duì)逆境脅迫反映的強(qiáng)弱。研 究結(jié)果顯示，萌發(fā)溫度越低，MDA積累量就越高，印證 T常博文等（2019廣啲研究結(jié)論。

4結(jié)論

在25龍萌發(fā)條件下，煙草種子達(dá)到95.9%的最大 發(fā)芽率，發(fā)芽整齊度最好。在10龍萌發(fā)條件下，煙草種 物苗細(xì)獺受到顯著傷害，不利于其生長(zhǎng)和發(fā)育。

參考文獻(xiàn)：

[11 ]薛曉夢(mèng)，吳潔，王欣，等.低溫脅迫對(duì)普通和高油酸花生種子萌發(fā)的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2021，47（9 ）：1768-1778.

（編輯：郭瑞）