棉株上不同着生部位棉籽发芽特性

周静，王慧杰，郝建平

（1.山西农业大学研究生院，山西太谷030801；2.山西省农业科学院棉花研究所，山西运城044000）

棉株上不同着生部位棉籽发芽特性

周静1，王慧杰2，郝建平1

（1.山西农业大学研究生院，山西太谷030801；2.山西省农业科学院棉花研究所，山西运城044000）

为了研究棉株不同部位棉籽发芽特性，对棉株上部棉籽按照果枝着生部位和循环体顺序进行分类，并分别进行发芽试验，采用凯氏定氮法、残余法、蒽酮比色法分别测定不同棉籽中蛋白质、粗脂肪及可溶性糖含量。结果表明，中下部棉籽的发芽势、发芽率、粗脂肪含量及棉籽活力指数分别较上部棉籽高25.17百分点、23.00百分点、6.72百分点和1.81；中下部棉籽的蛋白质含量、可溶性糖含量分别较上部棉籽低1.73百分点，1.24 μg/mL；内围棉籽的发芽势、发芽率、粗脂肪含量及棉籽活力指数分别较外围棉籽高23.00百分点、22.17百分点、5.52百分点和1.64；内围棉籽的蛋白质含量、可溶性糖含量分别较外围棉籽低2.48百分点，2.04 μg/mL。研究表明，棉株中下部棉籽发芽能力强于上部；内围棉籽发芽能力强于外围。

棉花；棉籽；发芽特性

棉花是一种资金、技术和劳动密集型大田农作物，是重要的大宗农产品、经济作物及纺织工业原料[1]。种子是重要的农业生产资料，棉籽不仅在棉花生产过程中占有重要地位，其经过加工后还可以获得棉短绒、棉籽油、棉籽蛋白、棉籽饼和棉酚等副产品，具有很高的经济价值。

棉籽的发芽能力严重影响棉花产量，学者们就此已进行了大量的调查研究。张晓洁等[2-3]对不同成熟度的棉籽进行发芽试验以及活力比较，结果表明，成熟度高的黑褐色和棕色种皮的棉籽发芽能力最好；而成熟度较低的红色和白色种皮的棉籽发芽能力明显较弱，显著低于国家棉花种子质量标准规定的70%。李卫华等[4]研究认为，对棉籽采取种子引发技术进行处理能大幅度提高棉籽发芽速度及发芽整齐度等。文卿琳等[5-7]研究表明，温度对棉籽发芽率、平均发芽天数等有显著影响，发芽试验各指标随温度降低呈现出下降趋势，而且温度越低影响越明显。目前，关于棉籽发芽的研究多集中于自然条件及棉籽自身品质的影响，但棉籽在棉株上着生位置的不同，会导致棉籽生长发育期间所经历的环境特性不同，如光照强度、光照时间、温度、通风状况等皆不相同，使不同部位的棉籽质量不同，引起棉籽发芽特性的不同。

为了探究棉籽在棉株上着生部位对棉籽发芽特性的影响，本研究于2014—2015年在山西省农业科学院棉花研究所进行了棉株不同部位棉籽的发芽试验，并测定不同部位棉籽中的营养品质，以确定生长部位对棉籽发芽的影响。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为晋棉45号。

1.2 试验方法

试验于2014—2015年在山西省农业科学院棉花研究所南花农场进行。2014年秋季按照不同方法采收棉铃：（1）将棉株上的果枝依据其着生位置由下到上的顺序进行分类[8-12]，第1，2，3，4果枝为下部果枝，其上棉铃的棉籽为下部棉籽；第5，6，7，8果枝为中部果枝，其上棉铃的棉籽为中部棉籽；第9果枝及其以上果枝为上部果枝，其上棉铃的棉籽为上部棉籽。（2）根据棉株现蕾开花顺序[13-14]，以第1果枝第1果节为中心，以第1，2，3果枝的第1果节的棉铃为第1循环体，依次向外，每次增加3个果枝、3个棉铃，呈螺旋形由下向上、由内向外依次分类，将整个棉株上的棉铃共分为4个循环体，第13果枝及其以上果枝由于对棉花产量影响小且结铃率低，不在本研究范围内。其中，第1，2循环体为棉株内围，第3，4循环体为棉株外围。棉铃成熟吐絮后采收时将2组不同分类的棉铃按照各自的类别分别采收、晾晒、轧花、脱绒，最后将棉籽置于相同环境条件下分别储藏。

1.2.1 发芽试验发芽试验采用单因素完全随机区组设计[15-17]，将随机抽取2组分类中各部分棉籽各300粒分别浸泡12 h，然后置于铺有300 g灭菌砂土的发芽盒中，每盒100粒，摆放整齐后盖上200 g浮土将棉籽盖住，最后再均匀加入200 mL蒸馏水。3次重复。

棉籽发芽以2片子叶出土为标准，逐日记录每组种子发芽数，记录期间每天统一定时浇水一次，每次150 mL。并计算棉籽发芽势（4 d种子发芽数占供试种子数的百分比）、发芽率（12 d发芽棉籽数占供试棉籽数的百分比）、发芽指数（GI）及活力指数（VI）。

式中，Gt为在t d内发芽的棉籽数；Dt为与Gt相对应的棉籽出苗所经历的天数；S为12 d内的单株幼苗鲜质量。

1.2.2 棉籽中营养品质的测定随机选取2组分类中各部分棉籽各30 g分别烘干研磨成粉末状备用。取适量备用粉末，测定棉籽中与发芽关系密切的有机物：蛋白质、粗脂肪及可溶性糖含量。采用日本产VS-KT型凯氏全自动定氮仪测定蛋白质含量[18-19]；采用残余法测定粗脂肪含量[20]；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[21-22]。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2007及SPSS 18.0软件进行统计分析，差异显著性采用LSD法进行标注。

2 结果与分析

2.1 棉籽中营养品质分析

由图1可知，植株中部棉籽的蛋白质含量最高，为31.38%，下部棉籽蛋白质含量最低，为24.54%，较中部棉籽低6.84百分点，差异显著；粗脂肪含量随着棉籽着生部位的升高而逐渐降低，含量最高的下部棉籽较含量最低的上部棉籽高8.79百分点，且差异显著；可溶性糖含量则随着棉籽着生部位的升高而增加，但是在各部位之间含量变化不显著。棉籽中蛋白质含量随棉籽着生部位升高而呈现出先增加后降低的趋势，粗脂肪含量随棉籽着生部位升高呈现出降低趋势，二者呈现出负相关关系，但是二者之和基本保持稳定。上部棉籽中的蛋白质含量略低于中部棉籽，可能是因为上部棉籽形成时间较晚，还未充分积累有机物就迎来霜冻致使植株枯萎，故蛋白质含量略微降低。

由图2可知，循环体内层也就是棉株内围棉籽蛋白质含量较低，平均为27.63%，外围平均含量为30.11%，呈现出由内向外逐渐增加的趋势，且各层之间差异显著，但最外层蛋白质含量稍有降低，这可能与棉籽成熟度有关。粗脂肪含量呈现出由棉株内围向外围逐渐降低的趋势，含量最高的第1循环体较含量最低的第4循环体高8.49百分点，各层之间差异显著。可溶性糖含量呈现出明显的内低外高的趋势，棉株外围棉籽可溶性糖含量平均较内围棉籽高2.04 μg/mL。

2.2 棉籽发芽状况

由图3可知，棉株上3个部位的棉籽发芽情况呈现出显著不同。棉株下部棉籽的发芽势较中部和上部棉籽分别高5.00，27.67百分点；棉株下部棉籽的发芽率分别较中部和上部棉籽高8.67，27.34百分点；同时下部棉籽中不发芽棉籽所占比例分别较中部和上部的棉籽低8.67，27.34百分点；下部棉籽发芽后不正常幼苗数最少。

由图4可知，各层棉籽发芽势、发芽率差异均显著，第2循环体棉籽的发芽势和发芽率显著高于其他层，分别为84.33%，88.67%，且第2循环体棉籽的不发芽棉籽数及不正常幼苗数最少，所占比例分别为11.33%，0.38%。总体来说，棉株内围棉籽发芽势、发芽率高于外围棉籽；内围棉籽不发芽棉籽数及发芽后不正常幼苗数量低于外围棉籽。第4循环体棉籽中不发芽棉籽数增加趋势显著，可能是由棉籽未完全发育成熟造成的。

2.3 棉籽活力状况

从图5可以看出，棉株下部棉籽的单株幼苗鲜质量为0.497 g，高于中部和上部棉籽；发芽指数呈现出下部棉籽（12.44）＞中部棉籽（11.00）＞上部棉籽（8.33）的趋势，且各部分种子之间差异显著；棉株下部棉籽、中部棉籽及上部棉籽的活力指数分别为6.08，5.36，3.91，呈现出与发芽指数相同的变化趋势，且各部分间差异显著。总体来说，棉株各部位棉籽的发芽指数、活力指数及单株幼苗鲜质量都随着棉籽着生部位的升高而降低，而且下部棉籽的单株幼苗鲜质量、发芽指数及活力指数都显著优于中部及上部棉籽。

从图6可以看出，各循环体棉籽幼苗鲜质量差别不大，第2，3循环体棉籽的单株幼苗鲜质量分别为0.506，0.487g，略高于第1，4循环体棉籽的0.483，0.459 g；第1，2，3循环体棉籽的发芽指数和活力指数明显高于第4循环体棉籽。总体来说，棉株内围棉籽的发芽指数和活力指数高于外围棉籽；各层棉籽的单株幼苗鲜质量差别较小。

3 结论

3.1 不同着生部位果枝上棉籽间的差异

棉株下部棉籽发芽势分别较中部与上部的棉籽高5.00，27.67百分点，下部棉籽发芽率分别较中部与上部的棉籽高8.67，27.34百分点，下部棉籽在发芽势、发芽率等方面显著优于棉株中部及上部棉籽；棉株下部棉籽中的不发芽棉籽所占比例分别比中部及上部的棉籽低8.67，0.93百分点，发芽后不正常幼苗所占比例分别比中部及上部的棉籽低27.34，4.2百分点；棉株下部棉籽的发芽指数分别较中部及上部棉籽高1.24，0.72，棉籽活力分别较中部及上部棉籽高3.91，2.17；发芽后单株幼苗鲜质量下部棉籽的幼苗高于中、上部棉籽，但差异不显著。

可溶性糖含量在不同部位棉籽中变化不大，下部棉籽可溶性糖含量最低，为49.86 μg/mL，上部棉籽含量最高，为52.08 μg/mL；不同部位棉籽中蛋白质含量随棉籽着生部位的升高而呈现增加趋势；粗脂肪含量随着棉籽着生部位的升高而呈现出降低趋势。粗脂肪含量与蛋白质含量呈现出负相关关系[23-24]。

3.2 不同循环体棉籽间的差异

棉株内围棉籽的发芽势、发芽率、发芽指数以及棉籽活力指数分别较外围棉籽高23，19.17百分点及2.97，1.64；第2，3循环体棉籽的各发芽指标最好；最外层棉籽发芽试验结果最差，不发芽棉籽数所占比例最多，为51.33%，而且棉籽活力指数最低，为3.35，发芽指数也最低，为7.31。棉株外围棉籽的蛋白质含量及可溶性糖含量分别较内围棉籽高2.48百分点和2.04 μg/mL，但是粗脂肪含量较内围棉籽低5.52百分点。

［1］张淑荣，魏秀芬.我国棉花产业安全状况评价[J].农业技术经济，2011（2）：92-95.

［2］张晓洁，隋洁，孟庆华，等.不同成熟度棉花种子的发芽特性研究[J].种子，2004，23（11）：25-29.

［3］鲁黄均，马家璋.不同环境条件下生产的棉花种子品质的差异及对后代的影响[J].种子，1990（6）：17-21.

［4］李卫华，黄丙香，王振华，等.种子引发处理对棉花种子发芽的影响[J].种子，2006，25（1）：26-30.

［5］文卿琳，王兴鹏.温度对棉花种子萌发的影响[J].安徽农业科学，2008，36（9）：3513-3515.

［6］刘东卫，沈端庄，倪金柱.温度对棉铃发育影响的研究进展[J].中国农业气象，1992，13（4）：53-54.

［7］洪光斗，陈友祥，卞跃风，等.棉铃发育与气象因素关系的初步研究[J].江苏农业科学，1980（3）：17-20.

［8］史俊东，张建诚，许爱玲，等.晋南低温与霜冻发生规律及其对棉花生产的影响[J].山西农业科学，2010，38（3）：30-33.

［9］朱军，季道藩，许馥华.棉株不同果枝节位开花和成铃的遗传分析[J].棉花学报，1993，5（1）：25-32.

［10］叶子弘，朱军.陆地棉开花成铃性状的遗传研究II.不同果枝节位的遗传规律[J].作物学报，2001，27（2）：244-252.

［11］Blanc E，Quirion P，Strobl E.The climatic determinants of cotton yields：evidence from a plot in west Africa[J].Agricultural and Forest Meteorology，2008，148（6/7）：1093-1100.

［12］Zhao D L，Osterhuis D.Cotton responses to shade at different growth stages：nonstructural carbon hydrate composition[J].Crop Science，1998，38（5）：1196-1203.

［13］中国农业科学院棉花研究所.中国棉花栽培学[M].上海：上海科学技术出版社，2013.

［14］王友华，周治国.气候变化对我国棉花生产的影响[J].农业环境科学学报，2011，30（9）：1734-1741.

［15］颜启传.种子学[M].北京：中国农业出版社，2002：22-26.

［16］中华人民共和国国家标准.农作物种子标准GB 4407.1—1996[S].北京：中国标准出版社，1996.

［17］周青，王友华，许乃银，等.温度对棉铃对位叶生理特性及铃重形成的影响[J].西北植物学报，2009，29（3）：518-527.

［18］朱宇旌，郑兰宇，张勇，等.饲料中蛋白质含量测定方法的比较[J].粮食与饲料工业，2011（1）：59-61.

［19］林必博.棉花蛋白提取方法及其蛋白质组学研究进展[J].山西农业科学，2011，39（7）：740-743.

［20］李旺，土占彬，武晓红.几种粗脂肪测定方法的优缺点[J].四川畜牧兽医，2004，31（6）：27-29.

［21］丁雪梅，张晓君，赵云，等.蒽酮比色法测定可溶性糖含量的试验方法改进[J].黑龙江畜牧兽医：科技版，2014，12（上）：230-233.

［22］文赤夫，董爱文，李国章，等.蒽酮比色法测定紫花地丁中总糖及还原糖含量[J].现代食品科技，2005，21（3）：122-123.

［23］顾双平.棉花生育期气候要素与产量的灰色关联分析及应用[J].江西棉花，2001，23（5）：17-19.

［24］赵都利，许萱，王汉文，等.棉铃各组成部分的干物质积累及其与温度关系的研究[J].陕西农业科学，1985（6）：22-29.

Study on the Germination Characteristics of Cottonseed of Different Parts of Cotton

ZHOU Jing1，WANG Hui-jie2，HAO Jian-ping1
（1.College of Graduate，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China；2.Institute of Cotton，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Yuncheng044000，China）

To study the germination characteristics of cottonseed of different parts of a cotton,classifying on cottonseed of a cotton according with the birth place and the body of the loop sequence,germination experiment was carried out respectively.Kjeldahl nitrogen method,soxhlet extraction,anthrone colorimetric method were used to measure protein,crude fat and soluble sugar content of different cottonseed.The results showed that the germination potential,germination rate,crude fat content and seed vigor index of the middle and lower part cottonseed were higher than that in the upper part 25.17 percentage point,23.00 percentage point,6.72 percentage point and 1.81,respectively.The contents of protein and soluble sugar of the middle and lower part cottonseed were lower than that in the top 1.73 percentage point and 1.24 g/mL,respectively.The germination potential,germination rate,crude fat content and seed vigor index of the internal cottonseed were higher than the external 23.00 percentage point,22.17 percentage point,5.52 percentage point and 1.64, respectively.The contents of protein and soluble sugar in the internal cottonseed were lower than that of in the external 2.48 percentage point and 2.04 g/mL,respectively.The germination ability of middle and lower part cottonseed was stronger than that of the upper part. The germination ability of the internal cottonseed was stronger than that of the eaternal.

cotton;cottonseed;germination characteristics

S562

A

1002-2481（2016）01-0023-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.01.07

2015-08-11

周静（1990-），女，陕西安康人，在读硕士，研究方向：种子生产理论与实践。郝建平为通信作者。