人工老化处理和H2O2的修复作用对小麦种子幼苗生长的影响

2020-10-09 08:13陈向东黄文硕李奉原刘景云袁帅坤冯静毅张自阳刘明久茹振钢
种子 2020年7期
关键词:扬麦老化人工

陈向东,黄文硕,李奉原, 刘景云, 袁帅坤,冯静毅,张自阳,刘明久,茹振钢

(河南科技学院小麦中心/现代生物育种河南省协同创新中心,河南 新乡 453003)

小麦是全球35%~40%人口的主食,也是人体所需能量、蛋白质和膳食纤维的主要来源之一,同时还是最重要的贸易粮食和国际援助粮食[1]。种子是农业生产的基础要素,优质种子也是确保农业增产增效的前提。

种子成熟后,活力便开始下降,变化趋势是从高到低,不可逆转,这些不可逆变化的综合效应称为劣变或老化现象。种子老化是种子贮藏中普遍存在的一种现象。随着储藏时间的延长,种子自身缓慢的代谢,不可避免的发生老化现象,不但影响种子的萌发、幼苗生长及后期种子质量[2],而且其物理性状、化学组成、生理性质都会发生不同程度的变化[3]。目前,对种子老化的研究比较多[5-16],近期的修复引发剂主要聚焦在MST、水杨酸、抗坏血酸、NaCl、PEG和GAs等[12-16],但是利用H2O2修复老化小麦种子的研究较少。

为了阐明H2O2对小麦老化种子的修复作用,本试验利用高温、高湿方法加速种子老化,模拟自然老化过程[4]。选用不同生态区的不同筋力类型小麦品种,于45 ℃、相对湿度(RH)85%条件下进行3个时间梯度(0 d、3 d、6 d)的人工老化处理,用蒸馏水(ck)和0.01%、0.1%、1%和3%等4种浓度的H2O2处理老化种子,研究老化对幼苗生长的影响及H2O2对老化小麦种子的修复作用。这将为提高小麦种子的耐储藏性以及为种质资源的保存、开发、利用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

本研究选用黄淮麦区和长江中下游麦区的7个主推小麦品种(强筋小麦品种:烟农19和郑麦9023;中筋小麦品种:矮抗58、济麦22、周麦18、扬麦16;弱筋小麦品种:浙丰2号),均由河南科技学院小麦中心提供。于2013—2014年种植于河南科技学院小麦中心校内试验地,收获种子用于试验。

1.2 方 法

1.2.1人工加速老化处理

试验采取完全随机区组设计。品种为A因素,老化天数为B因素,H2O2的浓度梯度(蒸馏水ck、0.01%、0.1%、1%和3%)为C因素。采用高温、高湿的方法对小麦种子进行老化处理,利用LH-15 0 S种子老化箱(浙江托普)在(45±1)℃和RH为85%的条件下处理,处理时间分别为3 d和6 d。老化处理后,取放在室温下风干到初始水分状态,以0 d(未老化处理)的种子为对照。

1.2.2人工加速老化处理

不同老化处理的种子分别加入2 mL不同浓度的 H2O2溶液拌种,晾干备用。然后每100粒置于12cm×12 cm×5 cm的发芽盒中,发芽盒底部放有2层含饱和水分的滤纸,种子放在滤纸上,腹沟朝下,种胚朝上,3次重复。将发芽盒置于GTOP-1000人工智能气候箱内培养,培养条件为19.8 ℃、RH 70%、12 h光照(5000 lx)条件下培养。要保持滤纸湿润,且要保证每个盒内添加的水量相等,7 d后将幼苗取出,称量每盒100粒种子幼苗的鲜重并记录。

1.2.3数据分析方法

采用SPSS statistics 17.0软件和Microsoft Excel 软件进行方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同小麦品种种子的抗老化能力

7个小麦品种在未老化条件下与人工老化3 d和6 d条件下的鲜重多重比较结果见表1。经过3 d和6 d老化处理后,与未老化的种子长成的幼苗相比,鲜重都呈降低趋势,但不同品种的降低程度不同。老化3 d处理后,郑麦9023、浙丰2号和扬麦16的鲜重无显著变化,其他品种均不同程度显著降低;老化6 d处理后,浙丰2号的鲜重降低不显著,而其他品种均不同程度显著降低。浙丰2号种子老化后幼苗生长鲜重影响比较小,表现较好的抗老化特性(表1)。

表1 不同品种种子不同老化处理时间幼苗鲜重比较分析 单位:g

为比较不同品种鲜重降低幅度,将未老化处理(0 d)的品种鲜重减去老化3 d后和老化6 d的鲜重,并做多重比较(表1)。周麦18和矮抗58鲜重降低量极显著高于其他品种;老化处理6 d后,扬麦16鲜重降低幅度最为明显,其次是矮抗58、郑麦9023和周麦18,极显著高于其他品种(表2)。

2.2 不同浓度的双氧水对老化3 d和6 d种子的修复性比较分析

7个品种种子在老化3 d和6 d后,分别用4种浓度的H2O2处理,然后在人工智能气候箱中培养,比较不同浓度的H2O2处理对幼苗鲜重的修复作用(表2)。除了扬麦16老化种子经H2O2处理后,幼苗鲜重变化不明显外,其他品种鲜重都有明显的修复作用。

表2 不同浓度双氧水对7个品种幼苗鲜重的影响

0.01%的H2O2对济麦22和周麦18老化种子的幼苗生长鲜重有明显的修复作用;0.10%的H2O2能显著提高矮抗58、烟农19、郑麦9023、浙丰2号老化种子的幼苗生长鲜重。尤其是对于浙丰2号,老化处理后变化不明显,但是经不同浓度的H2O2处理后,发现0.01%的H2O2有明显的抑制作用,而0.10%的H2O2又显著提高了幼苗的鲜重。扬麦16老化3 d的种子经0.01%的H2O2处理后也有显著的抑制作用。

3 讨 论

3.1 不同品种种子的抗老化能力

自然条件下小麦种子老化时间相对较长,研究种子老化特征较困难。研究表明,利用人工加速老化的方法模拟小麦种子的自然老化过程,提高小麦种子老化的速度是可行的[9-11]。人工老化可模拟自然状态下种子贮藏过程中的变化规律,老化时间影响种子活力的大小,种子发芽后幼苗的干重或鲜重可作为检验种子活力大小的重要指标[17]。本研究设置的老化3 d和6 d的处理,筛选出抗老化特性明显的品种浙丰2号,进一步试验需要更长时间的老化处理以发现其特殊的衰退老化规律,另外可利用人工老化的方法筛选更多抗老化的品种资源。种子经人工老化处理后能萌发生长的幼苗在长势上劣于未处理种子的幼苗[18];同时,小麦种子活力并不是以等速率递减,在老化初期0~4 d内下降较慢,4 d后开始快速下降[13]。小麦种子在人工老化0~4 d内,种子各项发芽指标均有小幅度下降,老化6 d小麦种子各项发芽指标开始迅速下降。本研究得到了相似的结果,发现品种老化3 d后鲜重开始显著降低,而郑麦9023、浙丰2号和扬麦16在老化3 d后鲜重无显著变化;除了浙丰2号,老化6 d后其余品种鲜重均显著降低,扬麦16和矮抗58降低幅度最为明显。

3.2 不同浓度的双氧水对老化种子的修复性

不同品种人工老化程度不同,修复效果也不同。对于老化影响严重的小麦品种(如扬麦16),H2O2无明显的修复作用。以小麦品种丰抗8号为材料,设置0.2%~3%的浓度梯度范围修复试验,发现外源H2O2浓度低于0.4%时,对小麦种子萌发有促进作用;H2O2浓度超过0.4%时,则抑制种子萌发,其抑制程度随着H2O2浓度的增大而加强[19]。李金亭等通过营养液水培方法研究了外源双氧水对盐胁迫下小麦幼苗生理指标的影响,发现外源H2O2能缓解盐胁迫对小麦幼苗生长的抑制效应[20]。本研究选用的当前生产上主推的不同生态类型的小麦品种,设置了更大范围(0.01%~3%)的浓度试验,发现0.01%~0.1%H2O2有较好的修复作用,尤其是0.1%H2O2表现出较好的修复或提升小麦幼苗生长作用。浙丰2号老化后幼苗鲜重没有显著降低,但是通过0.1% H2O2处理能显著增加幼苗生长量,这表明适当浓度的H2O2不仅能修复小麦种子因老化造成的幼苗生长量下降,而且可以显著提高正常生长状态幼苗的生物量。

猜你喜欢
扬麦老化人工
2021-2022年潢川县稻麦轮作区优质小麦品种展示试验
晚播对苏州南部地区小麦产量与品质的影响
人工3D脊髓能帮助瘫痪者重新行走?
扬麦系列小麦品种的饼干品质分析
人工“美颜”
Efficient and accurate online estimation algorithm for zero-effort-miss and time-to-go based on data driven method
考虑知识老化的知识网络演化模型
考虑知识老化的知识网络演化模型
人工制冷
杜绝初春老化肌