不同温度处理对玉米种子内藏真菌和种子发芽的影响

李文明，马建仓，雷玉明，邢会琴，尚立琪

（1张掖市玉米原种场，甘肃张掖 734024；2河西学院农业与生态工程学院，甘肃张掖 734000）

0 引言

甘肃省河西走廊，具有得天独厚的自然优势，其光热资源充足、土地肥沃、灌溉便利、交通发达，天然隔离条件好，是国内玉米优良品种选育、杂交种子生产和贮藏的理想场所。近年来，河西地区吸引了全国育种专家在此培育优良新品种，同时，也吸引了全国各大玉米制种公司在此区域落地生根，使玉米制种产业得到了迅速发展。目前，河西走廊玉米制种面积已稳定在10万hm2左右，占全国玉米种子生产的50%左右，现已发展成为全国规模最大的玉米杂交种子生产基地[1]。由于常年大面积种植玉米，轮作倒茬困难，玉米制种田病害发生日趋严重，使得种子带菌率升高，严重影响了种子产量和品质。高晓梅等[2]报道了辽宁省玉米种子携带的真菌达16属26种，龙书生等[3]鉴定出陕西关中西部玉米穗粒腐病病穗籽粒表面和内部寄藏的真菌有11属14种。邢会琴等[4]对河西走廊当年收获以及储存1～12年的11份种样真菌区系进行了研究，从种子内部和表面共检出10属16种真菌。雷玉明等[5]以河西走廊玉米制种基地生产的种子为研究对象，从当地制种企业新收获的50个玉米品种（组合）种样中共检出真菌10个属。国内多地对玉米种子带菌检验认为，玉米种子带菌不仅造成远距离传播危害，而且也是影响种子活力下降的重要因素。目前，因种子带菌引起的玉米制种田病害主要有大斑病、小斑病[6-7]、丝黑穗病[8]、茎腐病[9-10]、灰斑病[11]、顶腐病[12]等。针对种子带菌引起的病害问题，在生产上多采取的是以摸清种子带菌情况，加强种子消毒或包衣，选用无菌种子为主，结合提高栽培管理水平和药剂防治的综合防治措施。这些方法对种子表面携带的真菌效果较好，但对种子内部携带的真菌没有明显效果，为此，本文研究了不同温度对种子内部携带真菌的影响，旨在寻找既能减少种子带菌率，又不影响种子发芽的适宜温度，为玉米种传病害的防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试玉米品种（系）：自交系‘郑58’，由张掖市玉米原种场提供。

1.2 试验方法

1.2.1 种子处理 试验设5个温度梯度：30℃、35℃、40℃、45℃、50℃，每个温度设3个处理时间，即10、20、30 min，共15个处理。随机挑选大小均匀、无损伤、无明显霉变的供试玉米种子，装入150 mL三角瓶中，每瓶60粒，共45瓶。分别放在已经设置好温度的水浴锅中恒温处理至设定时间后取出，自然降温至室温待用，每处理3个重复，对照组不做任何处理。

1.2.2 不同温度对玉米种子内藏真菌的影响 采用PDA培养法[13]，将上述处理过的每份玉米种样随机取30粒，在5%NaClO溶液中浸泡3 min后，立即用无菌水冲洗3次，用灭菌滤纸吸干种子表面的水分后每皿放置10粒，均匀摆放在直径为90 mm的PDA平板培养基上，每个处理重复3次，对照是没有经温度处理的种子，于25℃恒温培养5～7天，从第2天开始观察记录真菌种类，并计算种子带菌率，见公式(1)。某菌带菌率的计算见公式(2)。

1.2.3 不同温度对玉米种子发芽的影响 采用滤纸培养法[14]，将上述用不同温度和时间处理的种子，随机选取30粒，用5%的NaClO溶液浸种5 min后，立即用无菌水冲洗3次，均匀摆放在90 mm培养皿（双层灭菌滤纸加无菌水浸湿）中，每皿10粒，3次重复，对照是没有经温度处理的种子。于25℃、相对湿度40%、8 h光照与16 h黑暗交替恒温恒湿培养，在第4天和第7天分别统计种子发芽情况，并计算种子发芽势(GE)、发芽率(GP)和发芽指数(GI)，分别见公式(3)、(4)、(5)。

其中Gt为t时间内的发芽数，Dt为相应的发芽时间。

1.2.4 菌种的纯化培养与鉴定 用PDA培养法培养的种子，待种子周围长出菌丝体或种子表面出现霉层时，将其轻轻挑取并移至PDA平板上进行初步纯化，经多次反复纯化培养后，将其转管保存于4℃冰箱备用。

将分离获得的真菌菌株在PDA平板上培养3～5天后，观察菌落特征和培养性状，并制片镜检观察菌丝、孢子等菌体形态特点，参考《真菌鉴定手册》[15]和有关文献资料进行分类鉴定。

1.3 数据统计与分析

试验数据利用Excel作图，SPSS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同温度处理对玉米种子内藏真菌的影响

经不同温度和时间处理的种子，在PDA平板上培养3～7天后可见有霉层出现，经纯化培养，共检出曲霉属 (Aspergillus)、青 霉 属 (Penicillium)、根 霉 属(Rhizopus)、镰孢属(Fusarium)、链格孢属(Alternaria)5个属的真菌和1种未知真菌。各处理之间从种子内部检出的真菌种类和数量存在明显差异(P<0.05)，而且种子总带菌率随温度升高和处理时间的延长总体具有下降趋势，带菌种类和数量也明显减少。30℃和35℃处理过的种子，共检出5个属和1个未知真菌，真菌种类最多，3个时间段的种子总带菌率相对较高，均在16.7%～23.3%%之间，其中曲霉属和青霉属的平均带菌率明显高于对照(P<0.05)；40℃和45℃处理过的种子，共检出4个属的真菌，未检出链格孢属和未知菌，各处理的种子总带菌率显著低于对照(P<0.05)，青霉属和镰孢霉属的种子带菌率也明显低于对照(P<0.05)；50℃处理过的种子，共检出3个属的真菌，未检出根霉属、镰孢霉属和链格孢属，而且3个时间段的种子带菌率均显著低于对照(P<0.05)，在3.3%～6.7%之间，种子总带菌率、曲霉属和青霉属的带菌率菌明显低于对照和其他处理(P<0.05)。

2.2 不同温度和处理时间对玉米种子发芽的影响

2.2.1 不同温度和处理时间对种子发芽势的影响 试验结果表明，不同处理的种子发芽势存在一定差异，其中30℃处理10 min和20 min，以及40℃处理30 min，种子发芽势与对照无明显差异；30℃～40℃之间其他各时间段处理的种子，其发芽势明显高于对照(P<0.05)，35℃处理30 min最高达30.9%，其次是40℃处理20 min，发芽势为28.8%；45℃～50℃范围内处理的种子，其发芽势显著低于对照和其他处理，均低于16.0%，50℃处理30 min的种子发芽势最低达0%（图1）。

图1 不同温度和处理时间对种子发芽势的影响

2.2.2 不同温度和处理时间对种子发芽率的影响 不同处理之间种子的发芽率存在一定差异，其中30℃～35℃之间各时间段处理的种子发芽率均高于92.0%，与对照无明显差异；40℃处理10 min和20 min的种子，其发芽率在90.0%～91.0%之间，低于对照2～3个百分点，40℃处理30 min的种子发芽率下降至83.3%，明显低于对照(P<0.05)；45℃～50℃处理的种子发芽率均在71.0%以下，显著低于对照(P<0.05)，而且随处理温度的升高和时间延长，种子发芽率呈下降趋势，直至50℃处理30 min，种子发芽率最低为0%（图2）。

图2 不同温度和处理时间对种子发芽率的影响

2.2.3 不同温度和处理时间对种子发芽指数的影响 不同处理间的种子发芽指数存在一定差异（图3），其中30℃各时间段处理的种子，其发芽指数在3.1～3.3之间，与对照无明显差异；35℃～40℃范围内，除40℃处理30 min的种子发芽指数与对照无明显差异外，其余各处理的发芽指数全部高于3.3，明显高于对照(P<0.05)，对种子发芽具有促进作用；45℃～50℃之间的各处理，其发芽指数在0～2.8之间，均显著低于对照，而且发芽指数随温度升高和时间延长呈逐减趋势，直至50℃处理30 min的发芽指数达0。

图3 不同温度和处理时间对种子发芽指数的影响

表1 不同温度和时间处理对种子内藏真菌的影响

3 讨论

温度处理种子一般采用温汤浸种和干热处理两种方法，主要原理是利用种子与病原菌抗热能力的不同用热力将病原菌杀死[16]。因蔬菜种子比较耐高温，因此利用高温处理杀菌的方法主要应用于蔬菜种子，如李宝聚等[17]对蔬菜种子进行高温(49℃～52℃)处理，可有效防治黄瓜炭疽病和蔓枯病，番茄早疫病、斑枯病和黑斑病，辣椒疫病和细菌性疮痂病，以及茄子黄萎病、褐纹病和枯萎病等。孙学振等[18]的研究表明，30℃温水浸种8～12 h，可减轻棉苗根病的发生。本试验结果表明，在30℃～50℃范围内处理玉米种子后，种子均能带菌，带菌率在3.3%～23.3%之间，其中30℃～35℃处理10～30 min，种子带菌率没有明显下降，而40℃～50℃处理10～30 min，可有效降低种子带菌率33.5%～83.5%，总体表现为随温度升高和处理时间的延长种子带菌率呈下降趋势，而且真菌种类也显著减少，可见，温度越高，处理时间越长，种子带菌率越低，杀菌效果越好，这一结论与前人研究的结果保持一致。有资料显示，玉米种子发芽的耐受最高温度因品种和处理方式不同而存在一定差异。叶世青等[19]的研究表明，玉米种子发芽耐受相对水温最高为45℃～55℃，气温最高可达65℃～85℃，且不同品种间的耐受温度也不尽相同。本研究选择自交系‘郑58’作为试验材料，其耐受发芽温度最高为50℃(30 min)，与前人的研究结果基本相符。但本研究只选择了一个玉米品种（系）‘郑58’（自交系）作为试验材料，而对于其他自交系、杂交种，以及甜、糯玉米等对温度的耐热程度与‘郑58’是否存在差异，有待于进一步研究证实。另外，本研究只是将温度处理对种子的杀菌效果和发芽影响在室内进行了前期研究，对于田间试验将在后续进行。

4 结论

在30℃～50℃温度范围内处理玉米种子后，种子能均带菌，但不同温度和时间处理的种子带菌率和真菌种类存在一定差异，其中30℃～35℃之间，种子带菌率无明显变化，大于40℃，带菌率随温度升高和处理时间的延长而下降，真菌种类也随之减少。在30℃～50℃温度范围内的种子发芽指标也存在一定差异，其中30℃和35℃各时间段，以及40℃处理10～20 min，对种子的发芽影响不大，40℃处理30 min以及45℃～50℃各时间段的处理，其种子的发芽明显受到抑制，其发芽率、发芽势和发芽指数均显著降低，而且随温度升高和处理时间延长呈急剧下降趋势。由此可见，40℃处理10～20 min，种子带菌率能降低33.5%～50.0%，而且对种子的发芽影响不大，可用于播前种子处理，能有效降低种子内藏真菌带菌率，促进种子发芽。