精胺引发对提高烤烟种子抗寒性的影响研究

周向平，刘 卉，赵阳阳，彭曙光，肖钦之，周 立，麻 浩，胡日生

（1. 湖南省烟草公司永州市公司，永州 425000；2. 南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室，南京 210095；3. 湖南省烟草公司，长沙 410004）

烟草是喜温作物，烟草生长的适宜温度为25～28℃，在10～13℃以下停止生长[1]。早春低温在南方烟区普遍存在。低温冷害会引起烟苗的一系列生理变化，如引起细胞内氧自由基的大量积累，造成氧化胁迫伤害[2-6]，导致出苗慢、出苗不整齐、成苗率及壮苗率低，影响移栽后大田烟株的正常生长与发育，甚至导致烟株早花[7-8]，降低烟叶的质量和产量，给烟叶生产造成不利影响。

多胺（PAs）是广泛存在于植物体内的一类低分子量脂肪族含氮碱的生长调节物质，常见的多胺有腐胺（Put）、亚精胺（Spd）和精胺（Spm）等[9]。多胺作为一种与植物抗逆性有关的物质，能够缓解植物所受到的伤害，研究多胺与植物抗寒性的关系具有重要意义[10]。当植物处于各种逆境条件下时，细胞内常会积累大量的多胺，多胺可影响核酸酶和蛋白质酶特别是与植物抗逆性有关的保护酶活性，保护质膜和原生质不受伤害，从而对组织起到保护的作用等，显著调节植物对逆境的响应[11]。近年来，对多胺在细胞分裂与分化、衰老、成花等方面作用有过许多报道[12-15]。例如有研究表明外源喷施多胺可缓解低温胁迫对作物种子萌发和出苗的影响，提高幼苗体内抗氧化酶活性，提高抗寒性[16-18]；郑昀晔等[19]研究表明利用多胺引发种子可显著提高玉米种子在低温胁迫条件下的活力，促进幼苗生长；张彦萍[20]研究证明多胺引发能够提高茄子种子活力及幼苗抗冷性。但各项报道对内源多胺代谢研究较多，而对外源多胺作为引发剂提高植物抗寒性的研究较少。

种子的萌发是由种子活力和外界环境因素共同决定的，通过引发剂处理种子能有效增强植物温度逆境耐性。但目前烟草种子引发剂多集中在改善种子的出苗率、整齐度和健壮性等方面，对能提高烟草种子抗寒性的引发剂的研究较少。试验中选用精胺作为提高烟草种子萌发期抗寒性的引发剂，揭示其在低温胁迫下对种子萌发、大棚育苗烟苗素质及大田生长等方面的影响，以期为精胺引发技术在我国南方烟区冬春烤烟种子加工及大田生产上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试烤烟品种为湘烟5 号，由湖南省永州市烟叶生产技术中心提供。精胺（Spm，纯度为97%），由上海麦克林生化科技有限公司生产。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计将风选后的湘烟5 号二级裸种，经10%的次氯酸钠消毒30 min 后用水清洗干净，加入100 g/L 的负离子粉溶液中，25℃黑暗条件下浸泡48 h，清水清洗干净后将种子置于35℃回干至起始重量后分成4 份，每份10g。设置4 个处理（T1～T4），分别用100 mL 的0.01 mmol/L（T1）、0.05 mmol/L（T2）、0.25 mmol/L（T3）Spm 溶液和清水（CK）25℃黑暗条件下浸种24 h。引发处理结束后，将种子于35℃下回干至种子原始重量，密封于4℃冰箱备用。

1.2.2 室内低温胁迫发芽试验及活力测定取两层滤纸平展在直径为9 cm 的玻璃培养皿中并充分吸水，将各处理的种子均匀摆放在滤纸上，每皿100 粒，4次重复。先在25℃光照8 h/黑暗16 h 条件下培育2 d，待种子萌动露白，然后移至低温12℃，光照8 h/黑暗16 h 条件培育5 d，再于25℃光照8 h/黑暗16 h 条件下培育9 d。每天计数发芽种子数，在第7 天计算发芽势（GE），第16 d 计算发芽率（GP）、平均发芽时间（MGT）、发芽指数（GI）和活力指数（VI）。发芽试验结束后，选择有代表性幼苗10 株，在80℃高温干燥24 h 后测定幼苗干重。计算公式如下：

式中，Gt为发芽试验终期内每日新发芽数量，Dt为发芽日数，GI为发芽指数，S为幼苗干重（mg/10 株）。

1.2.3 早冬大棚漂浮育苗发芽及烟苗素质测定试验在湖南省永州市烟叶生产技术中心育苗大棚内进行。在2020 年12 月20 日，将种子播种在标准漂浮育苗盘内（漂浮育苗盘规格为68 cm×34 cm，200 孔），每盘播种200 粒，重复3 次，将播种后的育苗盘漂浮在含有一定营养液的水池中，常规管理。在播种后90 d，每个处理分别选择有代表性烟苗10株，分别测定株高、茎直径，根系形态参数采用MICROTEK 根系扫描仪（型号MRS-9600TFU2L）采集，通过WSEEN 2.6.5.0根系分析软件测定一级侧根数、二级侧根数、三级侧根数、总根数等指标，用吸水纸吸干表面水分后立即使用分析天平测定鲜重，在80℃高温干燥24 h 后使用分析天平测定幼苗干重。

1.2.4 大田试验试验在湖南省永州市烟叶生产技术中心基地进行，试验田地势平坦，质地较粘重，排灌方便，土壤肥力中等。耕作层土壤理化性质如下：pH值5.31，全氮1.23 g/kg，全磷0.5 g/kg，碱解氮149.9 mg/kg，有效磷32.5 mg/kg，速效钾295 mg/kg。

2021 年3 月5 日，将烟苗移栽到大田，每个处理3 次重复，共12 个小区，每个小区不少于50 株烟。按《2021 年永州市烟叶标准化生产技术方案》要求进行大田管理，保持各小区农事操作的一致性，降低人为因素带来的试验误差。

（1）农艺性状调查。按照YC/T 142—2010，每小区选取具代表性的烟株10 株，在旺长期（移栽后50 d）和圆顶期（移栽后80 d）分别调查记载株高、叶数、茎直径、最大叶长与宽、最大叶面积等农艺性状指标。

（2）经济性状调查。烟叶成熟采收时各小区分开挂牌编竿，统一条件下烘烤，烘烤后按照国家烤烟分级标准GB 2635—1992 进行分级，调查各处理的原烟外观质量，同时调查各小区产量、产值、均价、上等烟率、上中等烟率。

（3）烟叶化学成分分析。各处理取C3F、B2F 烟叶0.5 kg，其中还原糖含量按照YC/T159—2002 规定的方法测定；烟碱、总氮、钾和氯含量分别按YC/T161—2002、YC/T173—2003、YC/T162—2002 等所示方法测定。

1.3 数据处理

所得数据用DPS 软件（18.10 版）进行统计分析，多重比较采用LSD 法。

2 结果与分析

2.1 精胺处理对低温胁迫下烟草种子发芽及活力的影响

相比于100 g/L 负离子粉单独催芽的种子（CK），100 g/L 负离子粉催芽后再经精胺引发，湘烟5 号裸种在低温下的种子发芽速度明显加快，平均发芽天数显著降低，发芽势、发芽指数和种子活力显著提升（表1），种子发芽势提高5.33%～7.67%，平均发芽时间缩短2.36～2.53 d，发芽指数提高了62.49%～62.59%，种子活力指数提高了50.11%～75.44%。方差分析结果表明，100 g/L 负离子粉催芽再经精胺引发后3 个处理的种子，其平均发芽天数显著低于CK，发芽指数和种子活力极显著高于CK，发芽势显著高于CK。表明一定浓度的Spm 引发处理能显著提高低温胁迫下烤烟种子活力，加快烤烟种子的发芽速率。

表1 精胺引发对低温胁迫下湘烟5 号种子发芽及活力的影响

2.2 精胺处理对早冬大棚漂浮育苗烟苗素质的影响

结果表明，相比于100 g/L 负离子粉单独催芽的种子（CK），100 g/L 负离子粉催芽后再经0.01～0.25 mmol/L 精胺引发，一级侧根数、二级侧根数、三级侧根数、总根数、株高、茎围、鲜重和干重等指标明显提升，一级侧根数、二级侧根数、三级侧根数、总根数较CK 分别提高了21.08%～48.72%、14.04%～29.77%、6.81%～22.74%、9.12%～25.29%，株高、茎直径较CK 分别提高了5.87%～16.70%、1.33%～20.93%，鲜重、干重较CK 分别提高了5.78%～15.98%、0.94%～12.74%。随着精胺浓度的提高，湘烟5 号烟苗素质也有所提高，以100 g/L 负离子粉催芽+0.25 mmol/L精胺引发烟苗素质最好（表2），方差分析结果表明，100 g/L 负离子粉催芽再经0.05 和0.25 mmol/L 精胺引发后2 个处理的种子，其一级侧根数、三级侧根数、总根数、株高、茎直径等指标显著高于CK。表明一定浓度的Spm 引发处理能提高烟苗抗寒性，显著提高早冬大棚育苗烟苗素质，有效解决早冬低温环境下烟草育苗壮苗率偏低等问题。

表2 精胺引发对早冬湘烟5 号大棚漂浮育苗烟苗素质的影响

2.3 精胺处理对大田烟叶农艺性状的影响

由表3 可知，除圆顶期T3 处理的叶数外，旺长期和圆顶期100 g/L 负离子粉催芽再经3 个浓度精胺处理的株高、叶数、茎围和最大叶面积等指标较CK 均有不同程度提高，其中以100 g/L 负离子粉+0.25 mmol/L Spm 处理烟叶农艺性状最优，旺长期株高、叶数、茎直径和最大叶面积分别比对照增加了15.44%、3.69%、4.12%、16.59%，株高、叶宽和最大叶面积极显著高于CK，叶数显著高于CK；圆顶期株高、茎直径和最大叶面积比CK 分别增加了7.30%、1.63%、11.04%，株高显著高于CK。可见，一定浓度的Spm引发种子后，可促进大田烟株早生快发，有效提升大田烟株农艺性状。

2.4 精胺处理对烟叶经济性状的影响

从表4 看，3 个浓度精胺处理对产量、产值、均价、烟叶等级比例等烤后烟叶经济性状指标均有不同程度提高，相比CK 产量增加25.60～146.60 kg/hm2、产值增加了1 086.30～5 998.40 元/hm2、均价增加了0.18～0.90元/kg、上等烟率增加了7.85%～11.53%、上中等烟率增加了0.09%～1.83%。其中以100g/L 负离子粉+0.25 mmol/L Spm 处理烟叶经济性状最优，产量、产值极显著高于CK，上等烟率显著高于CK，其次为100 g/L负离子粉+0.25 mmol/L Spm 处理，产量极显著高于CK，产值显著高于CK。综合分析，一定浓度的Spm引发种子后，能够有效提升烟株经济性状，可有效增加烟农收入。

表4 精胺引发对湘烟5 号烤后烟叶经济性状的影响

3 讨 论

研究结果表明，施用精胺能加快低温胁迫下湘烟5 号种子发芽速率，提高发芽势、发芽指数和种子活力指数，改善早冬大棚育苗烟苗素质，提高田间农艺性状和烤后烟叶经济性状。0.05～0.25 mmol/L Spm 处理湘烟5 号种子可以减轻烤烟育苗和大田生产期间低温冷害的不利影响，获得更高产值。因此，外源精胺引发处理这项技术的应用对南方烟区早冬播种和大田生产都具有重要的意义。试验仅研究了施用精胺对提高烤烟种子活力、烟苗素质和大田生产的影响，对烤后烟叶的品质、香气、余味等烟叶内在质量的影响有待进一步探讨。