甲醇老化处理对棉花种子发芽和幼苗生长的影响

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(1.河南科技大学农学院， 河南 洛阳 471003； 2.洛阳理工学院环境工程与化学系， 河南 洛阳 471023)

甲醇老化处理对棉花种子发芽和幼苗生长的影响

孟超敏1，姬俊华2,邵丹阳1

(1.河南科技大学农学院， 河南 洛阳 471003； 2.洛阳理工学院环境工程与化学系， 河南 洛阳 471023)

以中棉所42为实验材料， 用50%甲醇人工老化处理棉花种子0(ck)，30，60 min和90 min，测定其发芽指标(发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数) 和生长指标(主根长度和幼苗鲜重)以及相对电导率。结果表明: 随着老化程度的加深，发芽指标均呈现下降趋势，各指标在老化处理后与对照相比分别降低6.00%～19.34%、4.00%～24.66%、0.36%～4.49%和5.04%～14.06%。老化过程中，幼苗主根长度和鲜重随着老化时间的延长总体均降低，而相对电导率随老化时间的延长总体逐渐升高。

棉花种子; 甲醇老化; 种子发芽; 幼苗生长

种子作为植物遗传资源的有效保存体以及重要的种质创新原料，其老化或者劣变将直接导致发芽率、活力、生活力降低，抑制种胚正常发育以及幼苗生长，由此造成植物生产水平及其品质大幅下降。一般来讲，具有正常生理活性的种子能够在干燥条件下保持一定时间的活力，但是随着贮存时间的延长、贮存条件的不当、内外环境的胁迫，种子劣变老化将不可逆、不可避免地发生[1]。种子老化是一个逐渐发生的缓慢过程，人工模拟加速老化方法代替种子的自然老化，有利于种子老化机理、老化修复等的深入研究。相比高温高湿人工加速老化处理等方法，用甲醇模拟老化种子实验，其方法简单，处理时间短，种子不易腐烂，能比较快速获得同一品种不同活力的种子[2]。本试验以中棉所42为材料，用50%的甲醇以不同的老化时间进行人工模拟老化，对其老化后的种子活力与生理性状的相关性进行了初步研究，分别测定其种子发芽指数、发芽势、发芽率和幼苗的主根长度、幼苗鲜重以及相对电导率，为探讨棉花种子衰老机制及其调控等提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

棉花种子(中棉所42)、50%甲醇、95%乙醇、石英砂等。

1.2 方 法

1.2.1 种子老化

采用50%甲醇老化处理的方法， 25 ℃条件下浸泡30，60，90 min。以蒸馏水浸泡60 min为对照(ck)，用0 min表示。老化处理结束后，用滤纸吸干残留液, 实验室自然条件下晾8～12 h至原始重量备用。

1.2.2 发芽试验

采用沙培法进行标准发芽试验[3]。在棉花种子培养过程中，培养4 d后，统计种子的发芽数(以芽长超过种子1/2为发芽标准)并记录数据。每处理和对照随机抽样10株进行各形态指标的测量，最后取3个重复的平均值。胚芽、胚根长用直尺量取。然后用天平称取棉花幼苗的鲜重。计算发芽势、发芽率、发芽指数。

1.2.3 相对电导率的测定

本试验采用浸泡法[4]测定棉花叶片的电导率。随机选取5株棉花幼苗，对叶片处理后，置于室温下浸泡24 h后，用电导率分析仪测定其电导率，然后将叶片沸水浴30 min后，再次测定叶片的电导率。

1.2.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 甲醇老化处理对棉花种子发芽的影

棉花种子的发芽率、 发芽势、 发芽指数和活力指数均随老化时间的增加呈下降趋势，且与对照相比差异达显著水平(plt;0.05)(表1)。上述各指标在各老化时间处理后与对照相比分别降低6.00%～19.34%、4.00%～24.66%、0.36～4.49% 和5.04%～14.06%。总体来看，各指标下降的情况是发芽势gt;发芽率gt;活力指数gt;发芽指数。

表1 甲醇老化处理对棉花种子发芽的影响

老化时间(min)发芽率(%)发芽势(%)发芽指数活力指数0(ck)77．34a78．00a95．66a45．82a3071．34ab74．00ab95．30a40．78ab6067．00b67．00b81．33ab37．02ab9058．00b53．34b68．27b31．76b

2.2 甲醇老化处理对棉花幼苗生长的影响

由图1可看出，甲醇老化处理后，棉花幼苗主根长度与ck相比显著降低，经甲醇老化处理60 min的棉花幼苗主根长度降低最大。由图2可看出，甲醇老化处理后，棉花幼苗的鲜重与对照相比呈显著下降趋势，鲜重随着老化时间的延长而降低。说明甲醇老化处理抑制了棉花幼苗的生长。

图1 甲醇老化处理对棉花主根长度的影响

图2 甲醇老化处理对棉花幼苗鲜重的影响

2.3 甲醇老化处理对棉花种子电导率的影响

由图3可知，经甲醇老化处理的棉花种子与对照相比，总体呈升高趋势，老化处理30 min与对照有显著的差异变化。老化处理30，60 min与90 min之间无显著差异。相对电导率总的变化趋势是随老化时间的延长而升高。说明甲醇老化处理一段时间后，随老化时间的延长，种子细胞膜完整性受破坏加剧，透性增大，浸出液中内含物质外渗量增多，导致电导率增加。

图3 甲醇老化处理对棉花种子相对电导率的影响

3 讨 论

人工加速老化处理的研究中，玉米[5]、花生[6]、大豆[7]、芝麻[8]等作物的结果一致表明，老化种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等均随老化时间的延长，整体呈下降趋势；种子浸出液电导率等含量均随老化时间的延长而升高，与种子的各项活力指标呈负相关。本研究以中棉所42为研究对象，以正常培养(蒸馏水处理)为对照，以50%甲醇溶液作为棉花品种的老化处理物质，并对棉花种子进行沙土培养，在发芽过程中测定了棉花种子每天的发芽总数，在棉花发芽到第10天，对棉花的胚芽长、胚根长、鲜重进行了测定，同时测定了棉花叶片的电导率，对人工老化处理的棉花种子的萌发和棉花叶片相对电导率的影响进行了研究。结果表明，棉花种子老化过程中，种子的发芽率、 发芽势、 发芽指数和活力指数均随老化时间的增加呈下降趋势，且发芽势gt;发芽率gt;活力指数gt;发芽指数(表1)。由此可知，伴随老化程度的加深(甲醇处理)，种子内部涉及复杂的物质能量代谢变化以及生理生化劣变，而这些代谢产物有可能进一步作用于老化种子，加速其劣变，由此导致其活力的降低并直接抑制发芽。研究结果也同时证明，甲醇老化处理抑制了棉花幼苗的生长(图1和图2)，电导率增加(图3)。

[1]Murthy U M N,Kumar P P,Sun W Q.Mechanisms of seed ageing under different storage conditions forVignaradiata(L.) Wilczek:lipid peroxidation,sugar hydrolysis,Maillard reactions and their relationship to glass state transition[J].Journal of Experimental Botany,2003,54(384):1 057-1 067.

[2]徐本美,顾增辉.用甲醇进行人工老化种子实验[J].种子,1985,4(5):14-15.

[3]杜鸣銮.种子生产原理和方法[M].北京:农业出版社,1993:124-126.

[4]陈爱葵,韩瑞宏,李东洋,等.植物叶片相对电导率测定方法比较研究[J].广东教育学院学报,2010,30(5)：88-91.

[5]刘明久,王铁固,陈士林,等.玉米种子人工老化过程中生理特性与种子活力的变化[J].核农学报,2008,22(4):510-513.

[6]陈志德,王州飞,刘永惠,等.花生种子人工老化对萌发期种子活力的影响[J].江苏农业学报,2011,27(6):1 411-1 413.

[7]吴聚兰,周小梅,范玲娟,等.人工老化对大豆种子活力和生理生化特性的影响[J].中国油料作物学报,2011,33(6):582-587.

[8]梅鸿献,刘艳阳,武轲,等.芝麻种子老化处理生理特性变化及种子活力适宜检测方法研究[J].华北农学报,2013,28(5):169-174.

Effect of Aging Treatment with Methanol on Cotton SeedGermination and Seedling Growth

MENGChaomin1,JIJunhua2,SHAODanyang1

(1.College of Agronomy,He’nan University of Science and Technology,Luoyang He’nan 471003，China；2.Department of Environment Engineering and Chemistry,Luoyang Institute of Science and Technology，Luoyang He’nan 471023，China)

Cotton seed，Zhongmian 42 were treated with 50% methanol of different time 0(ck)、30、60 and 90 min.The germination parameters ( germination rate，germination potential， germination index and vigor index)，physical and chemical parameters were measured．The result showed that the germination parameters were reduced in aged seeds.The above four germination parameters of Zhongmian 42 decreased by 6.00%-19.34%、4.00%-24.66%、0.36-4.49% and 5.04%-14.06%，respectively;The activity of seedling growth including root length and shoot height in aged seeds also significantly decreased,while the relative conductivity increased markedly.

cotton seeds; aging with methanol; seed germination; seedling growth

2016-10-13

国家自然科学基金项目和河南科技大学人才基金项目。

孟超敏(1977—),男,博士,副教授,硕士生导师，主要从事作物遗传育种和应用植物基因组研究;E-mail:chaominm@mail.haust.edu.cn。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.03.010

S 562

A

1001-4705(2017)03-0010-03