低温胁迫对烟草种子活力和理化特性的影响

卢军　钱宇　杨柳　王勇　陈玉蓝

摘要：为探明低温对烟草种子萌发的影响，以烟草品种云烟85裸种为试验材料，设置不同的萌发温度，检测种子萌 发的活力和理化特性。结果表明，种子在25 P条件下发芽率最高，达到95.9%， 10 P条件下发芽率只有78.5% ; 萌发温度越低，种子达到最大发芽率的时间越长;种子发芽势、发芽指数、活力指数均随着萌发温度的升高而 升高;低温能有效促进种子幼苗的脯氨酸和可溶糖的积累;随着萌发温度的降低，种子幼苗丙二醛（MDA）和 相对电导率越高。由此可见，低温胁迫导致种子萌发活力下降，出苗整齐度差，幼苗细胞膜受到伤害。

关键词：烟草;低温;种子活力;理化特性

文章编号：1005-2690（2022）10-0004-03         中国图书分类号：S572            文献标志码：B

低温胁迫是主要的胁迫因子之一。许多国家和地 区的作物生长和发育都受到低温限制，特别是作物苗 期对于低温更为敏感，低温伤害能影响作物后续生长 发育。烟草是一种重要的经济作物，在我国广泛推广种 植，主要分布在西南、黄淮海等地区。作为喜温作物，烟 草对于外界低温环境条件较为敏感，最适宜的生长温 度为25乞左右田。

我国大部分地区气候比较适宜种植烟草，但仍存 在某些时期遭遇低温极端气候的情况。在实际生产种 植过程中，云南、贵州、四川等西南烟区每年2—4月烟 草苗期常遭遇低温天气胁迫。从外部形态来说，低温胁 迫导致种子发芽时间延长、出苗整齐度差、幼苗叶片产 生黄化、光合速率下降和根系生长缓慢等，甚至出现 “死苗”现象，严重制约烟草植株后期生长与发育，对烟 叶产量和质量造成不利影响㈣，极大限制了西南烟区烟 草种植的全面推广。

近年来，关于低温对烟草生长影响研究的报道较 多。杜鑫宇等（2020）可以6份烟草品种为试材，对烟苗 进行10 Y低温胁迫处理，发现干物质积累、叶绿素含 量均不同程度下降，SOD和POD活性均呈先升后降的 趋势，MDA含量均不同程度上升。李秀梅等（2020）〔嗷 为，低温引发可显著改善烟草种子的发芽状况，但不同 品种最佳引发温度和时间存在一定程度差异。蒋宇仙 等（2021）回指出，在低温胁迫下，施用适宜浓度（1.25 - 3.75 g/株）液态有机碳肥，能有效促进烟苗地上部分和 根系干物质积累，提高烟苗叶片的叶绿素含量和硝酸 还原酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶的 活性，增强烟株对氮素的同化能力，提升烟苗的总体抗 寒能力，从而减轻低温环境对烟苗的伤害。

目前，关于低温胁迫下烟草种子活力及生理生化 特性变化规律的研究尚未见报道。本试验以烟草种子 为试验材料，测定不同低温胁迫下的种子发芽率、发芽 指数、活力指数、MDA含量、相对电导率、脯氨酸含量 和可溶性糖含量等指标，探讨烟草种子对低温胁迫响 应机理，对不同低温胁迫下的种子萌发活力和生理特 性进行初步研究，不仅能够指导烟草播种作业，解决生 产实际问题，还能进一步完善烟草低温胁迫生理响应 机制，为后续抗寒机制研究提考依据。

1材料与方法

1.1材料

供试材料为烟草品种云烟85种子，当年9月采 收，1]月进行试验。

1.2方法

挑选成熟、饱满的种子，使用0.5%硫酸铜溶液消 毒25 min，清水冲洗4次，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，将培养皿 置于GZ-500-GSI型人工气候箱内培养。分别设置萌 发温度为10乞、15乞、20乞和25 T（CK），共4个处理， 每个处理设3次重复。每天进行12 h光照和12 h黑暗 处理，相对湿度保持在60%。

播种后第二天嗾记录发獄，第七天测定发芽势。 发芽势（%）=第七天种子发芽数/种子总数x 100%   （1）

第十六天测定发芽率。

发芽率（%）=第十六天种子发芽数/种子总数x 100% （2）

计算发芽指数和活力指数。

发芽指数 GI=∑（Gt/Dt） （3）

式中：Gt为t时间内发芽的种子数，Dt为相应发芽 日数。

活力指数VI=GIxS （4）

式中：S为平均苗高。

播种21 d后对各处理幼苗进行生理生化指标测 定。参照李合生（2000）回的方法，测定MDA含量、相对 电导率。参照张志良（1990）啊的方法，测定脯氨酸含量 和可溶性糖含量。

1.3数据处理

试验数据利用Excel软件进行初步处理，然后利用 SPSS 22.0进行数据统计分析，显著水平为0.05

2结果与分析

2.1不同温度对烟草种子发芽的影响

由图1可看出，在25 r（CK）条件下，种子第四天 开始发芽，第八天达到最大发芽率95.9%;在20乞条 件下，第四天开始发芽，第十天达到最大发芽率 92.6%;在15 Y条件下，第六天开始发芽，第十二天達 到最大发芽率87.5%;在10 T条件下，第十二天开始 发芽，第十六天达到最大发芽率78.5%。这说明在低温 条件下，烟草种子的发芽时间会延迟，温度越低，发芽 率越低，且达到最大发芽率的时间越长。

2.2不同温度对烟草种子萌发指标的影响

从表1可知，烟草种子发芽势、发芽指数、活力指 数均随着萌发温度的升高而升高。发芽势在各温度处理 间的差异达显著水平。在15 Y和20 T条件下，种子发 赫球达斯显著水平（P>0.05），10无和25 丁（CK） 处理之间达显著水平。在15 Y和20无条件下，种子活 力指数差异不显著，10乞和25 Y（CK）处理之间达显 著水平（PV0.01）。

2.3不同温度对烟草种子幼苗渗透调节物质的影响

从表2可知，在15 T、20弋和25 Y（CK）条件下， 烟翰加苗脯氨酸含量较低，三者之间耕不显著（P> 0.05）;在10乞条件下，烟草种子幼苗脯氨酸含量显著 升高。在20P和25T（CK）条件下，烟草种子幼苗可 溶糖含量差异不显著，均处于较低水平;在15 T条件 下，烟草种子幼苗可溶糖含量显著升高;在10 Y和15 r 条件下，烟草种子幼苗可溶糖含量差异不显著（P>0.05）。 这说明低温可有效促进种子幼苗渗透调节物质的积累。

2.4不同处理对烟草幼苗MDA和相对电导率的影响

从表3可以看出，在10 T条件下，烟草幼苗相对 电导率最高，与其他几个处理之间达差异显著水平;在 25T（CK）条件下，烟草幼苗相对电导率最低。在 15龙、20 Y和25 T（CK）条件下，烟草幼苗MDA含量 较低，三者之间差异不显著（P>0.05）;10 Y条件下，烟 草幼苗MDA含量显著升高。这说明低温对烟草种子幼 苗细胞膜造成伤害效应。

3讨论

种子是作物最基本的生产和繁殖材料，在整个生 长周期内都占据非常重要的地位。种子活力的高低不 仅代表种子发芽和幼苗生长的能力，而且直接影响苗 期的生长量和后期外界非生物胁迫的抵抗能力。一般 情况下，种子活力主要体现在发芽率、发芽势、发芽指 数和活力指数等重要指标叫发芽率反映种子发芽和时 间的动态变化规律。发芽势主要反映种子发芽的快慢 程度，其缺点是无法体现种子发芽的整齐度。发芽指数 和活力指数体现种子发芽的整齐度，如果其数值越低 则种子发芽速度越慢，幼苗整齐度就越差。本研究中， 在低温胁迫条件下，关于烟草种子活力的评价主要集 中在发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数等变化情 况。种子活力主要由种子贮藏条件、遗传基因和萌发期 间外界环境条件3方面因素决定。在种子萌发阶段，机 体内生理代谢非常旺盛，对外界非生物胁迫最为敏感， 强度较低的低温胁迫都会使种子的活力受到非常大的 影响。在低温胁迫条件下，烟草种子的萌发和生长都要 受到抑制，过低的温度会导致其生长缓慢甚至处于停 滞状态。

本研究发现，随着温度降低，烟草种子发芽率逐渐 降低洞时种子发掘齐度逐渐降低。类似结果在水稻电、 棉花㈣、花生皿辱作物上也被证实。

渗透调节是作物遭遇外界逆境胁迫时的一种响应 调节方式。当植物遭遇逆境胁迫时，机体内随即启动渗 透调节方式，主要通过吸收外界某些物质和自身细胞 生物代谢合成来完成调节过程，从而达到保持细胞内 外渗透平衡的目的凹。脯氨酸和可溶性糖是主要的渗 透调节物质。植物机体内脯氨酸有利于蛋白质的水合 作用，使蛋白质亲水基有效面积增大，为生理代谢过程 提供充足的活性物质，从而保护细胞结构和功能的完 整性。可溶性糖作为细胞生理代谢的重要产物之一，能 够为细胞代谢过程提供稳定的碳源支持，也是调节植 物生长发育的信号吧

本研究结果表明，在正常生长环境中，烟草体内脯 氨酸和可溶性糖含量都很低，萌发温度越低，以上两种 物质的含量就越高，以抵御低温胁迫环境，保护细胞正 常生理代谢功能这与李任任等（2020）關的研究结论 一致。

低温胁迫下，植物细胞膜是最初感受器官，同时是 衡量植物抗逆性的重要指标之一回。相对电导率大小 能代表植物细胞膜受伤害程度。顾开元等（2021）岡以 红花大金元和K326为材料进行盆栽试验，相较于室温 环境条件，4龙低温下烟草叶片细胞膜透性大幅度上 升，其中抗寒性弱的品種K326上升68.67%，抗寒性强 的品种红花大金元上升45.10% o

本试验研究发现，在低温胁迫下，细胞内电解质液 会逐渐往外渗漏，温度越低，渗漏量越大，细胞膜受伤 害程度越高。MDA是植物体内脂膜过氧化的最终分解 产物，能够降低膜的流动性能，导致细胞膜遭受损伤， 是膜脂过氧化的一个重要指标，用于表示体内细胞膜 脂过氧化程度大小和植物对逆境胁迫反映的强弱。研 究结果显示，萌发温度越低，MDA积累量就越高，印证 T常博文等（2019广啲研究结论。

4结论

在25龙萌发条件下，烟草种子达到95.9%的最大 发芽率，发芽整齐度最好。在10龙萌发条件下，烟草种 物苗细獭受到显著伤害，不利于其生长和发育。

参考文献：

[11 ]薛晓梦，吴洁，王欣，等.低温胁迫对普通和高油酸花生种子萌发的影响[J].作物学报，2021，47（9 ）：1768-1778.

（编辑：郭瑞）