聚乙二醇对甜菜种子低温萌发的影响

中国糖料2013年Sugar Crops of China第3期文章编号:1007- -2624(2013)03- 0040-02聚乙二醇对甜菜种子低温萌发的影响沙红，高燕高卫时,王燕飞(新疆农业科学院经济作物研究所,乌鲁木齐830091)摘要:研究了聚 二醇(PEG)浸泡后,甜菜种子芽率、种子活力及生理生化的变化,对PEG浸种的最佳浓度和时间进行筛选。结果表明,PEG有助于提高甜莱种子活力和能缩短出苗时间.显著提高种子简化活力指数,以10%和20%浓度PEG浸种效果较好。处理后的种子浸泡液的电导率大幅度下降。低温培养下,适宜浓度PEG处理后甜菜幼苗的电解质外渗率(Electrolyte leakage rate ,ELR)和丙二醛(MDA)含量较对照有所下降。关键词:甜菜种子;聚乙二醇;活力指数中图分类号:S566.3文献标识码:A聚乙二醇(PEG)是一种高分子渗压剂,自身不能渗人种子活细胞内,但可参与细胞内许多生理代谢过程。近些年,关于PEG在多种作物和蔬菜种子上的引发作用研究已有报道。研究认为PEC对促进萌发缩短出苗时间,提高种子活力和抗逆性有一-定作用1-9。 其原理在于，用PEC对种子进行预处理时，通过渗透调节作用,控制种子引发时的水势,使种子细胞吸水缓慢,有利于细胞膜的修复,减少营养物质的渗漏,从而有效提前启动或加强种子萌发代谢过程。我国自育甜菜品种种子芽率大都在85%左右,难与国外进口品种相比,如何提高自育甜菜品种种子芽率已成为其占领市场的瓶颈之一-。本文对PEC提高甜菜种子活力的生理基础和最佳浸种浓度和时间进行了初步研究。1材料和方法1.1 试验材料甜菜种子品种为新甜14号、15号(由新疆农科院经济作物研究所提供),处理剂:聚乙二醇(PEG)。1.2 试验方法1.2.1甜菜种 子处理将甜菜分别浸没于10%、20%、30%、40%的PEG溶液中，浸种时间设12h、24h 48h,进行发芽试验和电导率、丙二醛测定。试验按浓度(A)和时间(B)二因素随机区组试验进行设计共15个处理(如表1),以PEG浓度0处理为试验对照。表1试验设计1.2.2电导率随机选取 50粒种子，流水冲洗2处理号123456789101112131415次,蒸馏水冲洗2次,用滤纸吸取多余的水,用PEG浓度/%010203040010203040010203040浸泡种子12h、24h、48h,分别测其电导率,重复3次。时间/ 1212121212242424242448484848481.2.3种子发芽 种子发芽 在种子发芽箱和光照培养箱中进行，发芽床为发芽盒加双层滤纸,每皿100粒种子,3次重复,16C发芽。第2天起开始统计芽率，共记录10天。1.2.4数据测定在发芽盒利用沙子为基质 播种,出芽后,光照500x, 10h培养,第15天后测量幼苗株高、干重,计算简化活力指数,每个处理随机取10株幼苗测量高度,随机取50株幼苗烘干测干重。测定幼苗的电解质外渗率4、丙二醛。除单株干重外，所有数据做Fos显著性分析。2结果与分析表2 PEG 对甜菜种子浸泡液电导率的影响2.1PEG对甜菜种子浸泡液电导辜的影响品种PEG12h24h48h种子浸泡液电导率，在--定程度上能反映种子细胞膜结构的完整性。从表2可以看出,在相同浸泡时间下,电导率随0.372bB 0.408bA 0.420bA着PEG浓度的增加,而不断下降,除了浓度在30%与40%之新甜14号20 0.231cB 0.287cA 0.310cA0 0.166dB 0.191dAB 0.217dA间,其他处理间差异显著;在同一浓度下,随着浸泡时间不断0 0.165dC 0.181 dB 0.200 dA增加,PEG浸泡处理液的电导率也在增加，处理12h和48h之0 0.808aA 0.806 aA0.850aA0 0.576bC 0.612bB 0.651 bA间差异显著。说明种子浸泡时间越长,对其细胞膜结构造成的新甜15号20 0.386cC 0.422cB 0.456cA30 0.261 dB 0.283dAB 0.304 dA损伤越大;试验结果也表明PEG能减少浸泡种子时对种子带40 0.250dB 0.277dAB 0.292 dA来的伤害,降低膜透性,延缓细胞内营养物质的渗出。注:导电率单位: ms/cm; 小写字母表示浓度差异，竖看:大写字母表示时间差异.横看中国煤化工收稿日期:2013-06- -03基金项目:国家甜菜产业技术体系西北区栽培岗位专家(CRS-210303)。CNMHG作者简介:沙红(1974-), 女,江苏省启东县人,助理研究员，主要从事植物生物技术与分子生物学研究。通讯作者:王燕飞(1955-),女.江苏省启东县人,研究员,研究方向:甜菜育种与粮培。E- milyanfeidj@xas acn第3期沙红,等:聚乙二醇对甜菜种子低温萌发的影响412.2PEG对甜菜种子发芽率、活力指数、幼苗株高的影响从表3中可以看出,同一浓度下,随着种子浸泡时间延长,种子发芽率略有降低,当PEG浓度为40%时,浸泡时间差异显著,即说明浓度越大浸泡时间越长对发芽率影响越大。同一浸泡时间,随着PEG浓度的增加,种子发芽率整体表现为先略有上升而后下降的趋势。浸泡12h下,不同浓度的PEG处理的甜菜种子发芽率较对照都有所提高,当PEG浓度为10% ,发芽率达90.33%,与各处理之间差异显著。其他处理间差异不显著。PEG处理在提高种子发芽率上有促进,就其直接提高种子发芽率来说,方差分析认为效果不显著。表3_ PEG 对新甜14、15 号种子发芽率、活力指数等指标的影响PEG发芽率/%幼苗株高/mm单株干重/mg简化活力指数/%品种1%12h24h8h 12h48h 12h 24h 48h 12H8h83.67 beA 79.00aA 75.33aA 31.5cA 32.0cA 33.0cA 2.3.0 2.6 225.91 eAB 237.00bcA 195.85 bB新甜14号20 86.33bA 84.00aA 74.67aA42.8bA42.8abA43.8abA3.83.7 319.42aA 319.202A 288.28aA) 84.00bA 81.33aA 77.33aA 50.3aA 49.9aA 51.9aA4.2 3.3 268.80dB 341.59aA 255.19 aB0 83.67beA 75.33aAB 74.00aB 49.2aA 47.8abA 49.8abA 3.4 3.0 3.0 264.48cA 25.99cB 253.60aA0 72.67aA 79.00aA 75.67aA 36.9cB 40.3bAB 42.3aA 2.3 3.0 2.0 169.32dB 237.00bA 151.34bB0 74.67aA 80.00aA 71.67aA 44.6bA 44.8abA 42.5 aA4.04.0 248.65cB 320.00aA 286.68 aA新甜15号) 81.33aA 80.67aA 75.67aA 52.3aA 48.0bA 49.3 aA688.05aA 295.11 aB 294.36 aB30 74.67aA 77.33aA 70.33aA 42.7bA 42.5 ab45.8 aA283.80 aA281.32aA .40 79.00aA_ 77.00aAB 67.67aB 47.7abA 46.2aA 49.2 aA3.09 342.07bA 231.00bB 264.59 aB注:简化活力指数=单株干重x发芽率;小写字母表示浓度差异，竖看;大写字母表示时间差异，横看表3的数据表明,PEG浸泡时间和浓度会影响幼苗的干重,有利干物质的积累,对种子简化活力指数也有不可忽视的影响作用。同一浸泡时间,浓度对简化活力指数影响有显著差异。3种不同时间下,PEG浓度为20%,,其简化活力指数明显高于其他浓度的，差异显著。在特定的浓度下,浸泡时间会显著影响甜菜种子的简化活力指数。通过测定幼苗株高,发现同一浸泡时间,随着PEG浓度的不断增加，幼苗株高也不断增加,PEG浓度为30%时,达到最大值,方差分析表明PEG浓度对幼苗株高的影响显著。用同--浓度PEC处理，浸泡时间的长短对幼苗株高影响差异不显著。适宜浓度的PEG能促进早发,提高幼苗株高。2.3 PEG 对甜菜幼苗电解质外渗率、丙二醛含量的影响植物在受到不利环境危害时,细胞膜的结构和功能最先会受到伤害,细胞膜透性增大,植物细胞受损。电解质外渗率的大小丙二醛含量的多少能反应细胞膜损伤程度。试验结果(表4)表明:PEC浸泡处理种子后,两个甜菜品种的电解质外渗率(ELR),不表4 PEG 对甜菜幼苗电解质外渗率、丙二醛含量的影响同浓度及不同处理时间均有显著差异。不同基电解质外渗率1%丙二醛/ ( mmo/g fw )因型甜菜幼苗ELR含量表现略有不同,新甜12h_ 24h 48h12h_ 24h48h14号在PEG浸泡时间相同时,幼苗的ELR随0 42.8aA 46.8aA 28.9cB 1.52aB 1.56 aB 1.80cA42.0aA 30.4bB 31.6cB 0.82bA 1.54aA 1.81 cA着PEG浓度的增加，整体表现为先下降而后新甜14号20 37.8bA 28.6bC 30.6cB 1.67aB 1.33bC 2.03bA有所上升,各处理与对照有显著差异;在同-3(24.6cB 23.0cB 38.3 bA 1.89aA1.57aB 1.78cA4435.1bB 29.2bC 43.5aA 1.87aB 1.54aC 2.34aA浓度下,处理24h时,用PEG浸泡处理后的幼34.6aB 39.6bA 40.8cA 1.30bB 1.71 aB 2.22aA苗ELR相对较低。新甜15号种子在同- -浓度10 36.7aB 42.4bA 46.2dA 0.92cA 1.85aA 1.74 abA下,随着PEG浸泡时间的延长，幼苗的ELR显新甜15号20 32.7aC 39.2cB 55.7bA 1.27bA 1.27aA 1.12bA33.5bC 40.8bB 59.3aA 1.69aA 1.07aA 1.92 abA著增加;随着PEG浓度的增加,整体表现为先40 36.6aC. 50.7aB_ 60.7aA 1.77aB 1.51 aB_ 2.57aA_上升再下降而后有所上升的趋势。丙二醛注:小写字母表示浓度差异，竖看;大写字母表示时间差异，横看(MDA)含量变化与ELR相似,两品种表现先下降再上升趋势,除新甜15号24h处理外,不同浓度处理MDA差异显著。两品种在PEG处理浓度最大40%处理时间最长48h时,ELR和MDA含量最大。初步认为在PEG低浓度10%~30%时,浸泡时间≤24h内，甜菜种子和幼苗能更好地忍耐低温,有利于生长;PEC浓度40%浸泡时间≥48h会降低植物抗逆性;不同品种存在差异。3结论3.1用PGC浸泡甜菜种子,其浓度和浸泡时间对甜菜种子萌发和幼苗生长有影响。在本次试验中,综合比较认为用10%和20%浓度PEG浸泡12h处理甜菜种子效果相对较好。3.2处理后的种子浸泡液的电导率大幅度下降,表明用低浓度PEG对稳定升苎种子知胸结均降低膜透性有促进作用,从而提高幼苗成活率。在用10%和20%浓度PEG处理甜菜中国煤化I消发,显著提高种子简化活力指数,增加幼苗株高和干重，缩短出苗时间。但是浓度TH.CNMH E发芽率。(下转第43页)第3期闫志山,等:甜菜品种不同密度大区对比试验432.2含糖率和产糖量分析2009年含糖率较高的品种是中单0701和中单0702,块根平均含糖率分别达17.7%和17.8%,分别比巴士森高出2.3度和2.4度;单位面积产糖量较高的品种有中单0702、HI0466、巴士森和中单0701,平均产糖量分别达到6.68Uhm2.5.62vhm2.61/hm2和52thm2。2010年块根含糖率较高的品种是中单0701和Beta807,块根平均含糖率分别达16.8%和15.0%,分别比巴士森高出2.4度和0.6度;单位面积产糖量较高的品种有中单0701、阿西罗和Beta807,平均产糖量分别达到8.16thm2 .8.10t/hm2 7.10/hm2。2.3根腐 病抗病性调查2009年,对块根根腐病发病率调查(表1)发现:对根腐病抗病性较高的品种有中单0701、中单0702、HI0466和巴士森。Beta807 和KWS4121当年发病率相对较高。3结论与讨论中单0701、中单0702、HI0466和巴士森对根腐病抗病性相对较强。在高发病率的2009年,根产量和含糖率相对较为稳定;在低发病率的2010年,中单0701和巴士森块根产量仍然处于较高水平。阿西罗、Beta807和KWS4121等品种对根腐病抗病性相对弱些。在高发病率的2009年,产量受到较大影响;但在低发病率的2010年,阿西罗和Beta807块根产量都达到较高水平。综合考虑块根产量、含糖率、根腐病抗病性等因素,认为:阿西罗、中单0701中单0702、H10466和巴士森较适合海伦甜菜产区种植。在夏秋降雨量不是过于集中的年份,Beta807和KWS8522等品种也适合选择种植。阿西罗在当地可以适当稀植,巴士森在当地可以适当密植;在试验密度条件下,中单0701、KWS9145、KWS9522等品种对密度条件差异似乎不是太敏感。Comparative Experiment between Different Sugarbeet Varietiesunder Different DensitiesYAN Zhi-shan123, FAN You-jun123, HUANG Cai-yun' , SONG Bai- quanl23, YANG Ji1223(I.Key Laboratory of Sugarbeet Genetic Breedin, Harbin 150080, China; 2.Key Laboratory of North Sugar Crop Resource andUilization ,Chinese Academy of Agriculural Sciences, Harbin 150080 ,China; 3.Sugarbeet Research Instiue, Chinese Academy ofAgricultural Sciences/Crop Academy of Heilongjiang University ,Habin 150080, China)Abstract: The experiment between different sugarbeet varieties was conducted under three densities in 2009and 2010. The results showed that appropriately plant sugarbeet varieties were Acero, Zhodan0701, Zhodan0702,HI0466 and Bashsen in Hailun area.Key words: sugarbeet; varieties; density trial(上接第41页)3.3甜菜幼苗在低温下培养,适宜浓度PEG处理后甜菜幼苗电解质外渗率和丙二醛含量低于对照,说明有助于提高甜菜幼苗抗低温伤害的能力,不同品种存在差异。参考文献:[1]张燕,方力,李天飞,等.聚乙二醇对烟草种子活力及幼苗保护酶活性的影响[J]云南农业大学学报,2004, 19(1):36 -40.[2]吕小红,傅家瑞聚乙二醇渗调处理提高花生种子活力和抗寒性[]中山大学学报, 1990,29(1);63- 69.[3]顾龚平,吴国荣,陆长梅,等.PEG处理对大豆种子幼苗活力及活性氧代谢的影响[]中国油料作物学报,2000,22(2):26--30.[4]刘铁铮，赵习平.电导法测定杏叶片细胞质膜相对透性的研究[].河北农业科学,2008,12(1):33-34.[5]高俊凤.植物生理学实验技术[M].西安:世界图书出版公司,2000.Effects of PEG on Seed Vigor of SugarbeetSHA Hong, CAO Yan, GAO Wei-shi, WANG Yan-fei(Institute of Industrial Crops, Xinjiang Acadermy of A griculure Sciences, Urumchi 830091, China)Abstract: The sugarbeet seed soaking polyethylene glycol (PEG) was tested to determine the physiological andbiochemical changes of germination and seed vigor, and to screen optimal concentrations and time of PEG seedtreatments. The results showed that PEC can improve the germination rate, simplified vigor index and vigor ofsugarbeet seed, or shorten the emergence time. The good result was under concentration at 10% and 20% PEGfor treating seeds 12 h. After processing of seed soaking liquid conducti中国煤化工W temperature,electrolyte exosmosis rate and MDA content of seedling decreased (oMHCNMH Ger apropriateconcentration of PEG.Key words: sugarbeet seed; PEG; vigor index