贮藏时间对烟草品种红花大金元种子萌发和生理特性的影响

2022-05-05陈玉蓝

作物杂志 2022年2期

卢军钱宇杨柳王勇陈玉蓝

（四川省烟草公司凉山州公司，615000，四川西昌）

在农业生产中，作物种子是不可或缺的基本生产资料，是农业发展的基础，因此种子的合理贮藏显得尤为重要。随着贮藏时间的延长，种子出现不可逆的老化现象，其外观特征和内部活性物质都会发生一定程度的变化[1]。种子的萌发特性和幼苗生长的生物量直接影响作物的最终产量和质量[2]。烟草是我国重要的经济作物之一，目前主要在黄淮海、西南及西北等地区推广种植[3]。烟草种子是现代烟草农业中的重要生产资料，其质量直接关系到最终烟叶的外观质量和内在品质。近年来，关于烟草种子贮藏的研究报道较多。许美玲[4]研究得出，在温室贮藏条件下，烟草种子贮藏 100d后发芽指数和发芽势下降；贮藏 200d后，发芽势和发芽指数均在10以下，发芽率仅为20%～30%；贮藏365d后，种子基本丧失萌发活性。陈建国等[5]以低温贮藏的烤烟、晒烟、黄花烟和烟草野生种种子为研究对象，发现随着贮藏年限的增加，其发芽率、发芽指数、发芽势和活力指数等萌发指标均呈下降趋势。有关研究[6]表明，烟草种子贮藏1年后，在低温和干燥条件下贮藏的种子萌发相关指标基本稳定，但是温室贮藏的种子随着时间的推移而逐渐老化直至活力完全丧失。优质种子发芽的高峰在第3～4天，7d后基本没有种子发芽；而老化变劣的种子没有发芽的高峰，前10d几乎没有发芽的种子，而在40d后还有种子在发芽，出现发芽极不整齐的现象。常温贮藏烟草种子，虽然具有节约人力、物力和财力的优点，但是种子老化较快，不适宜长期贮藏。目前，关于常温贮藏烟草种子活力及生理生化特性变化规律的研究鲜有报道。本试验以烟草种子为试验材料，对常温下不同贮藏时间的种子萌发活力和生理特性进行初步研究，为烟草种子的常温贮藏理论和生产实践提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以经过风选、过筛处理后的烟草品种 “红花大金元”的饱满净种子为试验材料，将种子置于阴凉处自然风干，至种子含水量为 8%时，置于贮藏室室温（年均温17.6℃）避光贮藏。试验于2020年在四川省凉山州生产技术基地进行。分别在贮藏0、3、6、9、12个月后进行发芽试验和生理生化指标测定。

1.2 发芽试验

对贮藏0、3、6、9、12个月后的种子进行发芽试验。使用0.5%硫酸铜溶液对种子消毒25min，清水冲洗4次，滤纸吸干水分备用。将100粒种子均匀放入垫有脱脂棉和滤纸的培养皿中，再将培养皿置于GZ-500-GSI型人工气候箱内培养，设置萌发温度25℃，每天进行12h光照和12h黑暗处理，相对湿度保持在60%。每个贮藏时间处理设置4次重复。播种后第7天测定发芽势，发芽势（%）=第7天种子发芽数/种子总数×100；第16天测定发芽率，发芽率（%）=第16天种子发芽数/种子总数×100。并计算发芽指数和活力指数。发芽指数=Σ（Gt/Dt），其中Gt为t时间内的发芽数，Dt为相应发芽日数（t=1，2，3，…，16）。活力指数=发芽指数×平均苗高。

1.3 测定项目与方法

对不同贮藏时间的种子进行生理生化指标测定。参照张志良[7]的方法测定脯氨酸和可溶性糖含量。参照李合生[8]的方法测定丙二醛（MDA）含量、相对电导率、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性。所有指标测定均为4次重复。

1.4 数据处理

利用Excel软件进行数据整理和柱形图制作，运用SPSS 22.0进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 贮藏时间对烟草种子活力的影响

由表1可知，烟草种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均随着贮藏时间的延长呈现先升高后降低的趋势，其中贮藏6个月的种子发芽率最高，达到93.21%，显著高于其他处理（P＜0.05），贮藏 12个月后的种子基本不萌发。各处理间发芽势差异达显著水平。贮藏0、3、9个月的种子发芽指数未达差异显著水平（P＞0.05）。贮藏6个月的种子活力指数最高，达到3.57，与其他处理差异达显著水平（P＜0.05）。说明贮藏6个月的种子活力最高，贮藏12个月后种子基本丧失萌发能力。

表1 贮藏时间对烟草种子萌发指标的影响Table 1 Effects of storage time on seed germination indexes in tobacco

2.2 贮藏时间对烟草种子渗透调节物质的影响

表2表明，烟草种子脯氨酸含量随着贮藏时间的延长整体呈逐渐下降趋势，贮藏0和3个月的种子之间脯氨酸含量差异不显著（P＞0.05），当贮藏6个月后，脯氨酸含量显著下降（P＜0.05），贮藏6～12个月之间差异不显著（P＞0.05）。同样，烟草种子可溶性糖含量随着贮藏时间的延长也呈逐渐下降趋势，贮藏0个月的种子可溶性糖含量较高，当贮藏3个月时，可溶性糖含量下降显著（P＜0.05），贮藏3～12个月的种子之间可溶性糖含量差异不显著（P＞0.05）。

表2 贮藏时间对烟草种子渗透调节物质的影响Table 2 Effects of storage time on osmotic regulation substances in tobacco

2.3 贮藏时间对烟草种子抗氧化酶活性的影响

由图1可以看出，种子SOD活性随着种子贮藏时间的延长而逐渐下降，贮藏0和3个月的种子SOD活性较高，二者差异不显著（P＞0.05），当贮藏到6和9个月时，SOD活性下降显著（P＜0.05），贮藏12个月时种子SOD活性相较0个月时下降了56.40%。

图1 贮藏时间对烟草种子SOD活性的影响Fig.1 Effects of storage time on SOD activity in tobacco

由图2可知，随着贮藏时间的延长，种子POD活性逐渐下降。种子贮藏0～6个月时，POD活性维持在较高水平，当贮藏9个月时，POD活性下降显著，9和 12个月处理之间差异不显著（P＞0.05），贮藏12个月时POD活性相较0个月时下降了42.57%。

图2 贮藏时间对烟草种子POD活性的影响Fig.2 Effects of storage time on POD activity in tobacco

种子的 CAT活性随着贮藏时间的延长而下降（图3）。种子贮藏0～6个月之间CAT活性差异不显著（P＞0.05），贮藏9个月后CAT活性显著下降（P＜0.05），当贮藏12个月时，CAT活性相较0个月时下降了48.51%。以上结果说明，在烟草种子贮藏过程中，SOD、POD和CAT活性随着贮藏时间的延长整体呈不断下降趋势，在贮藏12个月后，这些抗氧化酶活性均处于较低水平。

图3 贮藏时间对烟草种子CAT活性的影响Fig.3 Effects of storage time on CAT activity in tobacco

2.4 贮藏时间对烟草种子MDA含量和相对电导率的影响

细胞膜透性用相对电导率来表示，其数值能够代表膜受伤害程度。从表3可以看出，烟草种子贮藏0～6个月时，相对电导率较低，处于同一显著水平（P＞0.05），当贮藏9个月时，相对电导率显著提高（P＜0.05），贮藏12个月时相对电导率较0个月时提高了 137.64%，说明膜出现了较大的损伤。MDA是常用的膜脂过氧化指标，也能代表膜受伤害程度。种子MDA含量随着贮藏时间的延长逐渐增加，贮藏 0～9个月处理之间差异不显著（P＞0.05），贮藏12个月后MDA含量显著增加（P＜0.05）。

表3 贮藏时间对烟草种子相对电导率和MDA含量的影响Table 3 Effects of storage time on relative conductivity and MDA content in tobacco

3 讨论

发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数代表种子活力的高低，同时也是衡量种子质量的重要指标，活力较高的种子在生长优势、生产潜能和贮藏潜力等方面具有明显优势[9]。贮藏年限能直接影响种子活力。唐嘉等[10]认为，随着贮藏年限的延长，老芒麦种子发芽势、发芽率和种苗鲜重呈逐渐下降趋势。本研究以不同贮藏时间的烟草种子为试验材料，对其发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数指标进行测定，探明贮藏时间对种子活力的影响。结果表明，随着贮藏时间的延长，烟草种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈先升高后降低的趋势，其中贮藏6个月的种子发芽率最高，贮藏12个月后种子基本不萌发，基本丧失利用价值。究其原因，可能与种子休眠的释放过程[11]及其老化劣变程度有关，烟草种子生长和发育所需的营养来自自身贮藏的糖类和蛋白质等能量物质，在常温条件下贮藏，种子内部新陈代谢活动较旺盛，打破休眠，促进种子的萌发，但随着贮藏时间的进一步延长，能量物质逐渐消耗，产生老化劣变，最终彻底丧失萌发活性。这与许美玲等[12]研究结果一致。

种子体内渗透调节物质与种子活力息息相关，脯氨酸是一种重要的渗透调节物质，能增加细胞液的浓度，对细胞起依数性保护作用，同时它具有很强的亲和性，对细胞结构的稳定起积极作用[13]。本研究认为，烟草种子脯氨酸含量随着贮藏时间的延长整体上逐渐下降，这与刘逸童等[14]研究结论基本类似，进一步证明了贮藏时间越长，种子脯氨酸含量越低的结论。可溶性糖作为另一种重要的渗透调节物质，它同样能提高细胞液的浓度，促进细胞溶胶的代谢稳定，当植物处于逆境时，能维持细胞的膨压，从而提高抗逆性。本研究认为，随着贮藏时间的延长，烟草种子可溶性糖含量整体上逐渐下降。马向丽等[15]也发现了纳罗克非洲狗尾草种子随着老化程度加深，种子中可溶性糖含量呈下降趋势。

活性氧是植物体内一类氧的单电子还原产物，主要包括羟基自由基、过氧化氢和超氧阴离子，氧化性极强，能造成膜系统的损伤，严重时导致细胞死亡。SOD、POD和CAT共同构成了酶促抗氧化系统，SOD能歧化超氧阴离子，转化成过氧化氢和氧气，有效降低活性氧的危害，从而构筑起植物抗氧化的第一道屏障[16]。然后，CAT在POD的协助下，把体内的过氧化氢歧化为氧气和水，最大程度降低活性氧伤害[17]。本研究结果显示，种子SOD、POD和CAT活性随着烟草种子贮藏时间的延长逐渐下降，种子贮藏12个月后，这些抗氧化酶活性处于较低水平。种子老化劣变使酶促抗氧化系统遭受损伤，引发细胞膜脂过氧化，造成膜系统的损伤，加剧了种子劣变程度，导致种子活力下降。

MDA是膜脂过氧化的一个重要指标，它能够降低膜的流动性，导致膜结构破坏。本研究中，随着贮藏时间的延长，种子MDA含量逐渐增加，12个月后达到显著水平。同样的结果在鸭茅种子[18]中得到证实。相对电导率是衡量植物细胞膜透性的直接指标之一。刘明久等[19]认为，随老化时间的延长，玉米种子浸出液的相对电导率逐渐升高。本试验研究发现，烟草种子长时间常温贮藏不利于细胞膜的稳定，细胞内电解质液会逐渐往外渗漏，随之相对电导率逐步升高。