包衣对甘蔗单芽种茎低温保存的影响

徐林 杨慧敏 吴凯朝 邓智年 张荣华 庞天 黄成丰 李楠 黄海荣 王维赞

摘  要：以甘蔗单芽种茎为材料，研究甘蔗单芽种茎包衣处理对不同保存时间和温度的影响，为甘蔗种茎包衣技术推广应用提供参考。结果表明：包衣和未包衣处理甘蔗单芽种茎，其可溶性糖、氨基酸含量均从高到低排列依次为10 ℃> 13 ℃>15 ℃>常温，同处理比较，包衣甘蔗单芽种茎可溶性糖含量均高于未包衣处理。包衣甘蔗单芽种茎在不同保存温度和保存时间下，病菌感染率明显低于未包衣处理。其中，10 ℃、13 ℃、15 ℃和常温保存20 d，包衣比未包衣病菌感染率分别低189%、226%、256%和191%;10 ℃、13 ℃、15 ℃和常温保存30 d，包衣比未包衣病菌感染率分别低112%、106%、174%和94%;包衣保存30 d，13 ℃低温下甘蔗单芽种茎病菌感染率最低为27.35%。综合得知，甘蔗单芽种茎包衣处理可延长保存时间至30 d左右，并以13 ℃保存温度效果最佳，其能有效延缓营养物质的下降，减少病菌对甘蔗单芽种茎的侵染，增强蔗种抗逆性，较好的保持甘蔗种茎活力。

关键词：包衣;甘蔗;单芽;低温保存;病菌感染

中图分类号：S566.1      文献标识码：A

Abstract： In this study， the effect of preservation for coating agent on single bud of sugarcane seeds at different temperature was studied for sugarcane stem coating technology popularization and application to provide theoretical support. Results showed that under the condition of different temperature level， the content of soluble sugar and amino acids of coating and uncoating processing sugarcane single bud of stalk sets， were both arranged from high to low as 10 ℃ > 13 ℃ > 15 ℃ > normal temperature. For comparison of coating and uncoating processing sugarcane single bud of stalk sets， sugar content was higher in coating cane sets. Coating processing sugarcane single bud of stalk sets showed lower infection rate than uncoating processing， and the infection rate of coating under 10 ℃， 13 ℃， 15 ℃ and normal temperature was lower than that of the uncoating processing by 189%， 226%， 256% and 191% in 20 saving days， and was lower by 112%， 106%， 174% and 94% in 30 saving days， respectively. The infection rate in 13 ℃ was the lowest， 27.35%. Coating processing sugarcane single bud of stalk sets showed longer preservation time， about 30 days and 13 ℃ was the best preservation temperature. It meant that coating processing could delay the decline of nutrients， reduce infection rate， enhance anti-reversibility， and keep activation for sugarcane single bud of stalk seeds.

Keywords： coating; sugarcane; single bud; cryopreservation; infection rate

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.01.012

廣西是我国最大的糖料蔗生产基地，甘蔗种植面积、蔗糖产量已连续9年占全国60%以上，稳居全国第一，素有“糖都”之称[1-2]。广西全区共有93个县（市、区）种植糖料蔗，近年甘蔗种植面积约75万hm2，涉及蔗农2000多万;全区共有制糖企业集团23户、糖厂102间，相关产业工人10多万，年均贡献税收30多亿元[3]。甘蔗产业的发展不仅关系到广大蔗农或糖业产业工人的经济收益，也关系到广西乃至全国经济社会发展。然而，生产成本投入高、生产效率较低等问题已经成为制约蔗糖产业发展的重要因素[4-5]，因此，甘蔗新品种选育[6]、全程机械化种植以及配套高产高效栽培技术[7]等不断创新对甘蔗产业发展至关重要[8-9]。

优质种源是甘蔗生产的关键因素，蔗种质量在很大程度上决定了甘蔗生长发育状况及产量。近年来研究发现，甘蔗种茎包衣技术对于促进甘蔗生长、发育以及产量品质等具有重要的作用[10-11]，包衣技术能够提高甘蔗种茎的发芽力、甘蔗出苗率和分蘖率[12-13]，防治多种病虫灾害，减少枯心苗发生率，提高甘蔗抗逆能力，有利于甘蔗的增产增收，保证甘蔗产量的稳定性[14]。目前，甘蔗种茎包衣技术的应用还不是十分广泛[15-16]，关于甘蔗种茎包衣技术应用效果的研究报道大多集中在甘蔗种茎包衣技术对甘蔗萌芽、出苗、分蘖、产量、对病害的防治等影响的分析上[17-18]，而对于蔗种不同温度保存的影响分析研究鲜有报道。因此，本研究以甘蔗单芽种茎为材料，研究包衣对甘蔗单芽种茎不同温度保存的影响，旨为优化改善甘蔗单芽种茎低温保存环境，以试图保持甘蔗单芽种茎质量并尽可能延长保存期限，也可为今后生产实践中甘蔗单芽种茎蔗种采后保存技术的改进提供数据支撑和理论依据。

1  材料与方法

1.1  材料

供试甘蔗品种为‘桂糖46号，该品种由广西农业科学院甘蔗研究所选育，品种来源：‘粤糖85-177‘新台糖25号;选取‘桂糖46号健康种苗第一代种茎，采用高效可控精准气动甘蔗切种机切种[19]，单芽种茎长度均为3 cm。

1.2  方法

1.2.1  试验设计  试验采用三因素随机区组设计，因子一为甘蔗单芽种茎包衣和對照（未包衣处理），2个处理;因子二为保存温度10 ℃、13 ℃、15 ℃和常温，4个处理;因子三为保存时间10 d、20 d和30 d，3个处理。每个处理设3次重复，30芽/处理。包衣方法：根据包衣剂配方配制适量包衣剂[20]，包衣剂：咪鲜胺、多菌灵、纤维素、噻虫嗪按一定浓度比列混合，将混合液与108胶水和清水按1∶1∶1混合制成;将已切好甘蔗单芽种茎浸入包衣剂中10～15 min，取出通风晾干后即可装袋密封保存。

1.2.2  指标测定  测定甘蔗单芽种茎不同处理下可溶性糖含量（蒽酮比色法[21]）和氨基酸含量[22];甘蔗单芽种茎剖面观察，对甘蔗单芽剖面进行拍照对比;计算病菌感染率，感染率=切面感染面积/切面总面积100%。

1.3  数据处理

所有数据均为3次重复取均值，数据采用Excel、CAD和SPSS统计软件进行分析。

2  结果与分析

2.1  甘蔗单芽种茎不同处理下可溶性糖含量变化分析

由表1可知，未包衣甘蔗单芽种茎在不同温度保存下可溶性糖含量具有一定差异，其中10 d取样时，10 ℃与常温保存达到显著差异;20 d取样时，10 ℃、13 ℃与15 ℃、常温达到显著差异;30 d取样时，4个温度处理下可溶性糖含量均达到显著和极显著差异。不同温度处理下，除10 ℃下30 d取样比20 d取样稍有升高，其他处理下甘蔗单芽种茎可溶性糖含量均随取样时间变长而减少;3个取样时间下，不同温度处理甘蔗单芽种茎可溶性糖含量均逐渐下降，表现为常温<15 ℃< 13 ℃<10 ℃。

由表2可知，在整个保存期间，不同保存温度之间包衣甘蔗单芽种茎可溶性糖含量均有差异，且均呈10 ℃保存下可溶性糖含量最高，13 ℃保存次之，常温保存下最低，可溶性糖含量从高到低依次为10 ℃>13 ℃>15 ℃>常温。各处理之间，保存10 d时，各保存温度之间可溶性糖含量差异不显著;保存20 d时，10 ℃、13 ℃分别于常温保存之间差异显著，低温处理各温度之间可溶性糖含量差异不显著;保存30 d时，各低温处理可溶性糖含量与常温之间达到差异显著，10 ℃、13 ℃与15 ℃保存可溶性糖含量差异显著，10 ℃和13 ℃之间可溶性糖含量接近，差异不显著。随着保存时间的延长，不同保存温度间可溶性糖含量差异显著性也有所改变。

由表1、表2综合得知，不同保存温度条件下，包衣和未包衣处理甘蔗单芽种茎可溶性糖含量均有差异，且均为可溶性糖含量从高到低依次为10 ℃>13 ℃>15 ℃>常温，随保存时间的延长，未包衣和包衣的甘蔗单芽可溶性糖含量均呈下降趋势，未包衣甘蔗单芽种茎可溶性糖含量比包衣处理的可溶性糖含量下降幅度大;同一保存时期、同一保存温度比较，包衣甘蔗单芽种茎可溶性糖含量均高于未包衣处理，且达到显著或极显著差异。

2.2  甘蔗单芽种茎不同处理下氨基酸含量变化分析

由表3可知，未包衣甘蔗单芽种茎在不同温度保存下氨基酸含量均有差异变化，其中10 d、20 d取样时，各低温处理与常温相比存在显著或极显著差异;30 d取样时，10 ℃、13 ℃与15 ℃、常温达到显著差异，未达到极显著。除30 d取样时，13 ℃与10 ℃、15 ℃与常温氨基酸含量接近，未达显著外，其他各温度处理下氨基酸含量均呈现出10 ℃>13 ℃>15 ℃>常温;除13 ℃处理下，氨基酸含量呈现小幅升高后下降外，其他各低温处理下氨基酸含量随保存时间越长而逐渐下降，其含量表现为10 d>20 d>30 d。

由表4可知，包衣甘蔗单芽种茎在不同温度保存下氨基酸含量均有差异变化，其中10 d取样时，各低温处理与常温相比未达到显著差异;10 ℃、13 ℃与15 ℃、常温在20 d取样时氨基酸含量达到显著差异，在30 d取样时氨基酸含量达到极显著差异。除15 ℃条件下20 d取样时甘蔗单芽种茎氨基酸含量稍低于常温，其他各处理氨基酸含量均表现为10 ℃>13 ℃>15 ℃>常温;各低温处理下氨基酸含量随保存时间延长而逐渐下降，其含量表现为10 d>20 d>30 d。

由表3、表4综合得知，不同保存温度条件下，包衣和未包衣处理甘蔗单芽种茎氨基酸含量均有差异，且均为氨基酸含量从高到低排列依次为：10 ℃>13 ℃>15 ℃>常温;随保存时间的延长，未包衣和包衣的甘蔗单芽氨基酸含量均呈下降趋势，未包衣甘蔗单芽种茎氨基酸含量除常温一直较低水平外，其他低温处理20 d的氨基酸下降幅度明显增大，而包衣甘蔗单芽种茎氨基酸含量在10 ℃和13 ℃处理下下降幅度小，15 ℃和常温在20 d后氨基酸含量下降呈现差异显著。

2.3  甘蔗单芽种茎剖面对比分析

由图1、表5得知，未包衣甘蔗单芽种茎在保存10 d剖面观察，10 ℃、13 ℃甘蔗单芽种茎保存完好，病菌感染为0，15 ℃保存条件下受感染较轻，病菌感染率为15.76%，常温保存下病菌感染严重，达到52.17%;20 d观察对比分析，10 ℃和13 ℃条件下单芽种茎感染均加重，分别达到35.70%和55.77%，15 ℃条件下种茎感染率达到79.51%，常温保存单芽种茎感染率达到100%;保存30 d甘蔗单芽种茎剖面观察，10 ℃和13 ℃条件下单芽种茎感染约为1/2，分别为58.81%和56.35%，15 ℃和常温保存下甘蔗单芽种茎病菌感染率均达到100%，常温下甘蔗单芽种茎已完全坏死。

由图2和表6可知，包衣甘蔗单芽种茎在保存10 d后剖面观察，10 ℃、13 ℃和15 ℃条件下甘蔗单芽种茎完好，与新鲜种茎无差别，病菌感染率均为0，常温保存单芽种茎轻微感染，病菌感染率为12.51%;20 d甘蔗剖面观察对比，10 ℃和13 ℃保存下种茎仅近两头切面处微红，病菌感染率均低于20%，15 ℃条件种茎轻微感染，达到23.31%，3个保存温度下种茎均较新鲜，常温保存单芽种茎感染略严重，达到34.39%;30 d后剖面观察，10 ℃和13 ℃條件下单芽种茎仍保持轻度感染，蔗茎较新鲜，病菌感染率仍未达到1/3，15 ℃条件下种茎感染加重，病菌感染率达到36.54%，常温保存单芽种茎感染较严重，达到51.28%。

由图1、图2、表5、表6综合得知，包衣甘蔗单芽种茎在不同保存温度和保存时间下，病菌感染率明显低于未包衣处理，10 ℃和13 ℃条件下保存20 d时，包衣比未包衣病菌感染率分别低189%和226%，15 ℃条件下其感染率低256%，常温下其感染率低191%;10 ℃和13 ℃条件下保存30 d时，包衣比未包衣病菌感染率分别低112%和106%，15 ℃条件下其感染率低174%，常温下其感染率低94%，包衣保存至30 d时，13 ℃低温下甘蔗单芽种茎病菌感染率最低为27.35%;随着保存时间达到30 d时，10 ℃病菌感染率略高于13 ℃，可能为10 ℃保存时间达到一定期限后甘蔗单芽种茎受冷害，抗病性减弱。

3  讨论

可溶性糖在植物生长和发育、环境胁迫、碳代谢、氮代谢以及能量代谢等起着举足轻重的作用，在逆境胁迫中主要通过调节渗透势来影响植物对逆境胁迫的耐受力[23-26]，一般可溶糖含量高的种子，其活力或萌发能力强[27-28]。本研究发现，随保存时间的延长，各温度保存下甘蔗单芽种茎中可溶性糖含量均不断降低。不同保存温度间可溶性糖含量存在显著差异，低温各处理（10 ℃、13 ℃和15 ℃）保存其可溶性糖含量均大于常温保存，且温度越低，可溶性糖含量越高，说明低温可以提高保存期间甘蔗单芽种茎可溶性糖含量，这与前人研究的结果相似[29]。其中，低温10 ℃下保存的甘蔗单芽种茎可溶性糖含量在整个保存期间最高，保存效果最最佳。包衣甘蔗单芽种茎不同保存温度和时间处理下可溶性糖含量存在显著差异，低温各处理（10 ℃、13 ℃和15 ℃）保存其可溶性糖含量均大于常温保存，10 ℃和13 ℃保存下包衣甘蔗单芽种茎可溶性糖含量在整个保存期间相对最高，保存效果最好，保存至30 d时可溶性糖含量仍达到124 mg/g，高于除10 ℃保存10 d外未包衣甘蔗单芽种茎所有不同保存温度和时间处理下的可溶性糖含量，可见，包衣能够延缓甘蔗单芽种茎中可溶性糖含量的下降，提高并保持可溶性糖含量，增强甘蔗单芽种茎的抗逆性。

氨基酸在植物代谢和非生物胁迫中也具有非常重要的作用[30]，氨基酸是植物在逆境胁迫下累积的化合物，植物在逆境胁迫下可以通过氨基酸代谢合成渗透物质，充当渗透调节剂来提高植物对胁迫的耐受力，维持和保护细胞正常生长发育[31]。本研究发现，随保存时间的延长，各温度保存下甘蔗单芽种茎中氨基酸含量大多呈下降趋势。不同保存温度间氨基酸含量存在显著差异，说明不同保存温度在不同程度上影响着甘蔗单芽种茎的氨基酸含量。在整个保存期间，低温10 ℃和13 ℃保存其氨基酸含量均显著大于常温保存，这说明低温可以提高保存期间甘蔗单芽种茎氨基酸含量，这与袁贝等[32]对花生保存条件方面的研究结论相似。在整个保存期间，低温15 ℃和常温保存的氨基酸含量整体相对较低，而低温10 ℃和13 ℃保存的氨基酸含量相对较高，保存效果较好。包衣甘蔗单芽种茎中氨基酸含量变化趋势与未包衣处理一致，但整个保存时期，相同保存时间和温度下，包衣甘蔗单芽种茎氨基酸含量均大于不包衣，可见，包衣能够延缓甘蔗单芽种茎中氨基酸含量的下降，提高并保持氨基酸含量，增强甘蔗单芽种茎的抗逆性。

植物在保存过程中极易遭受病菌的侵染而腐烂变质[33]。王娜等[34]研究认为造成植物种子活力急剧下降的重要原因可能是由于病菌的侵染。研究报道指出，低温可以抑制菌类的生长，降低病菌的侵害、繁殖和传播，延缓植物腐败变质[35-37]。甘蔗单芽种茎的保存对标准化甘蔗种茎生产和运输起到关键影响作用，有效降低病菌侵染率，延长保存时间能保证种茎的质量，才能有效提高甘蔗生产效率。本研究发现，随着保存时间的延长，低温各处理（10 ℃、13 ℃和15 ℃）保存的种茎病菌感染率均小于常温保存，常温保存下甘蔗单芽种茎的病菌感染率最高，增加幅度最快，保存效果最差;与常温保存相比，低温保存显著降低了病菌感染率，未包衣甘蔗单芽种茎最佳保存温度为10 ℃，保存时间不宜超过20 d，此结果与周长艳在马铃薯贮藏方面的研究结论一致[33]。然而，低温保存虽能一定程度上减少病菌对甘蔗单芽种茎的感染，但具有一定保存时间限制，10 ℃和13 ℃保存至20 d时，病菌感染率已经达到35.70%和55.77%，保存至30 d时均已超过50%。而包衣处理甘蔗单芽种茎保存30 d后，10 ℃和13 ℃条件下病菌感染率为27.69%、27.35%，远低于不包衣甘蔗单芽种茎最优保存温度10 ℃和最佳保存时间20 d时的病菌感染率35.70%，除此之外，在整个保存时期，相同保存时间和温度下，包衣甘蔗单芽种茎病菌感染率均小于不包衣处理;包衣后甘蔗单芽种茎保存时间能延长至30 d左右，13 ℃保存温度效果最佳。因此，包衣可以有效降低胁迫对甘蔗单芽种茎的损害，减缓其劣变的速度，但这种保护效果仍具有时效性，随保存时间延长，其保护效果逐渐减弱。

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