聚乙二醇对甜菜种子低温萌发的影响

中国塘料2013Sugar Crops of China第3期文章编号:1007-2624(2013)03-004002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:研究了聚乙二醇(PEG)漫泡后,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处理后甜莱幼苗的电解质外渗奉( Electrolyte leakage rat,ELR)和丙二醛(MDA)含量较对照有所下降。关键词:甜莱种子:聚乙二醇:活力指数中图分类号:S5663文献标识码:A聚乙二醇(PEG)是一种高分子渗压剂,自身不能渗入种子活细胞内,但可参与细胞内许多生理代谢过程。近些年,关于PEC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习其原理在于,用PEG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PEG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11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)。12试验方法12.1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122电导率随机选取50粒种子,流水冲洗2处理号1234567891011213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h1212121212242424242448484848481.23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,16℃发芽。第2天起开始统计芽率,共记录10天。1.4数据测定在发芽盒利用沙子为基质播种,出芽后,光照500k,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叫丙二醛。除单株干重外,所有数据做Fos显著性分析。2结果与分析2.1PEG对甜菜种子浸泡液电导率的影响表2PEG对甜菜种子浸泡液电导率的影响PEG种子浸泡液电导率,在一定程度上能反映种子细胞膜结00476aB0.506aB0.545aA构的完整性。从表2可以看出,在相同浸泡时间下,电导率随100.372bB0408bA0420bA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200231cB0.287cA0310cA300.166dB0.19ldAB0.217dA间,其他处理间差异显著;在同一浓度下,随着浸泡时间不断400.165dC0.l81dB0200dA增加,PEG浸泡处理液的电导率也在增加,处理12h和48h之00808aA0806aA0850aA100.576bC0612bB0651bA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200356c0421046cA300.26ldB0.283dAB0.304dA损伤越大;试验结果也表明PEG能减少浸泡种子时对种子带400.250dB292dA来的伤害降低膜透性延缓细胞内营养物质的渗出。导电率单位:mscm;小写字母表示浓度差异竖看;大写字母表示时间差异,横看收稿日期:2013-0603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)。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:甜菜育种与栽培。E- mail: yanfeidjo@xas.accn第3期沙红,等:聚乙二醇对甜菜种子低温萌发的影响4122PEG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PEc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9033%,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3PEG对新甜14、15号种子发芽率、活力指数等指标的影响品种1%12h发芽率%幼苗株高单株干重/mg简化活力指数%Bh 12h08367bcA7900aA75.33aA31.5cA320cA330cA2730262259eAB23700bA19585bB109033aA8133aA8033aA42.2bA426abA43.3abA3.2292.528906bA235.86bB200.83bB新甜14号20833bA8400aA7467aA42.8bA42.8abA438ahA37383731942aA319.20aA28828aA308400bA81.33aA77.33aA50.3aA499aA519aA3.2423326880dB34159aA25519aB4083.67bcA7533aAB7400aB492aA47.8abA498abA343.03.026448cA22599cB25360aA07267aA7900aA7567aA369cB403bAB423aA23302016932dB237.00bA15134bB107467aA8000aA7167aA446bA448ahA425aA33404024865cB32000aA28668aA新甜15号20833aA8067aA7567aA523aA480bA493aA3537396805a295112B29436aB67aA73aA70.33aA42.7bA425abA458aA3.72740273.29cA283.80aA281.32注:简化活力指数单计7发率第,看号母表系时间异39①23102849追表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。用同一浓度PEG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。23PEG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:PEG浸泡处理种子后,两个甜菜品种的电解质外渗率(ELR),不表4PEG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。不同基因型甜菜幼苗ELR含量表现略有不同,新甜品种PEC电解质外渗率%内二醛/( mmol/g fw)12h12h 24h14号在PEG浸泡时间相同时,幼苗的ELR随0428aA468aA289cB1.52aB156aB180cA着PEG浓度的增加,整体表现为先下降而后新甜14号20378bA2865C3068167aB13LC203bA有所上升,各处理与对照有显著差异;在同30246cB230cB383bA1.89aA1.57aB1.78cA浓度下,处理24h时,用PEG浸泡处理后的幼4035.1bB292bC43.5aA187aB154aC2.34aA034.6aB39bA408cA1.30bB1.71aB222aA苗ELR相对较低。新甜15号种子在同一浓度新甜15号20327C392B55bA17b127aA12bAaA下,随着PEG浸泡时间的延长,幼苗的ELR显著增加;随着PEG浓度的增加,整体表现为先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PEC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;PEG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31用PCC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。32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对稳定甜菜种子细胞结构,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处理甜菜种子12h,促进了种子的萌发,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。但是浓度过大浸种时间过长会降低发芽率。(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22含糖率和产糖量分析2009年含糖率较高的品种是中单070和中单0702,块根平均含糖率分别达177%和17,8%,分别比巴士森高出23度和24度;单位面积产糖量较高的品种有中单0702、H0466、巴士森和中单0701,平均产糖量分别达到668uhm2、562/hm2、5.6Whm2和52/hm3。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168%和15.0%,分别比巴士森高出24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86hm2、8.10hm2、7.10hm2。23根腐病抗病性调查200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0702H0466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和巴土森对根腐病抗病性相对较强。在高发病率的200年,根产量和含糖率相对较为稳定;在低发病率的200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200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、H0466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0701KWs9145、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-shan2, FAN You-jun", HUANG Cai-yun, SONG Bai-quan 23, YANG Ji 23(1. Key Laboratory of Sugarbeet Genetic Breedin, Harbin 150080, China; 2.Key Laboratory of North Sugar Crop Resource andUtilization, Chinese Academy of A gricultural Sciences, Harbin 150080, China; 3. Sugarbeet Research Institute, Chinese Academy ofAgricultural Sciences/Crop Academy of Heilongjiang University, Harbin 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, Zhodan0702H10466 and bashsen in hailun areaKey words: sugarbeet; varieties; density trial(上接第41页)33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:[]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云南农业大学学报,2004,19(1):36-402}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门中山大学学报,1990,29(1):63-693]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,20002(2):26-304]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门河北农业科学,2008,12(1):33-345高俊风植物生理学实验技术M西安:世界图书出版公司,2000Effects of PEg on Seed vigor of SugarbeetSHA Hong, GAO Yan, GAO Wei-shi, WANG Yan-feiAbstract: 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 PEG 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 conductivity sharply fall. Under low temperature,electrolyte exosmosis rate and MDA content of seedling decreased (lower than the control)under appropriateconcentration of peKey wordsarbeit seeed: PEGVigor index