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低温胁迫对油菜种子发芽及成苗的影响

2020-03-25王瑞森姚祥坦

上海农业学报 2020年1期
关键词:成苗出苗率品系

王瑞森,沈 盟,姚祥坦

(嘉兴市农业科学研究院,嘉兴314000)

油菜是世界上重要的油料作物之一,我国油菜种植面积和产量均居世界第一[1]。油菜也是我国重要的越冬油料作物,可以与水稻等作物实行复种轮作,对冬闲田特别是长江流域稻茬田的利用发挥着重要作用。近年来,油菜产区晚稻成熟期推迟,低温对稻茬直播油菜影响较大,常常导致播种后缺苗等现象。

种子萌发正常与否以及萌发后是否能长成幼苗,受水分、氧气、温度等因素影响[2]。有研究表明,低温对油菜种子发芽率、发芽速度产生较大影响,会引起种子吸胀损伤,影响田间出苗率和幼苗的健壮生长[3];花生[4]、番茄[5]、小麦[6]在低温胁迫下种子萌发成苗时间延长,发芽率、发芽势和种子活力指数均有不同程度的下降;陶群等[7]认为随着胁迫温度的降低,花生幼苗根长会受到极大影响,同时导致根系活力降低,出苗率降低;张泽全等[8]认为低温使小麦发芽速度降低,幼苗生长受到影响,根长苗长降低;低温处理时间越早,对番茄种子萌发影响越大[9]。油菜种子萌发的适宜温度为20—25℃,该温度下,一般24 h即可出芽,2—3d出苗;15—20℃条件下,3—5d出苗;5℃左右条件下,20 d以上才能出苗,低于3—4℃则不利于种子萌发[10-12]。杭嘉湖平原地处长江中下游,油菜是本地区主要越冬农作物之一,本研究结合实际生产,从产量、抗性等方面选择9份油菜稳定品系进行低温种子萌发试验,以期为本地区耐低温油菜育种和生产奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

综合产量、抗性指标,经多代自交,选择出稳定品系9份(表1)。

表1 材料类型

1.2 试验方法

优选大小均一、饱满无病虫侵蚀的油菜种子,取质量分数为1%的生理盐水浸泡消毒后,蒸馏水清洗数遍,风干备用。取各品系处理后的种子100粒,放入铺有两层滤纸的培养皿(培养皿事先消毒烘干)中,加入25 ml蒸馏水,以滤纸湿润出水、种子全部覆盖水分为宜,盖上玻璃盖,放入光照培养箱(博讯BSG-400型)。培养箱模式设置为光照12 h、黑暗12 h,光照黑暗温度设3种处理:(1)25 ℃20 ℃;(2)15 ℃10 ℃;(3)10 ℃5 ℃,每个处理3次重复。每天统计出芽率和成苗数,芽长大于2 mm认为发芽,幼茎直立、子叶铺展、子叶由黄变绿认为成苗。第7天统计25℃20℃和15 ℃10 ℃条件下各品系最终发芽率,第10天统计最终苗数。第14天统计10 ℃5 ℃条件下最终发芽率和成苗数,并分别测量各温度条件下最终成苗的苗高和根长。

1.3 测定方法

幼苗活力指数(SVI)= 发芽率× 总苗长

种子活力测定方法参照颜启传等[14]编著的《种子活力测定的原理和方法》。

1.4 统计方法

运用Excel 2013软件和SPSS 19.0软件对数据进行处理和分析。

2 结果与分析

2.1 低温对油菜种子萌发的影响

由图1(A—C)可以看出,随着温度降低发芽速度随之减缓。25 ℃20 ℃处理条件下,各品系第1天均有不同程度的萌发,在第3—4天趋于稳定;15 ℃10 ℃处理条件下,在第5—6天萌发趋于稳定;10 ℃5 ℃温度条件下,萌发进程明显受到影响,第3—4天各品系陆续开始萌发,第11—12天趋于稳定。

2.2 低温对油菜种子活力的影响

各品系随着温度的降低,其GI逐渐降低,说明低温对发芽指数有较大影响,但不同品系在不同温度条件下差异较大。与25 ℃20 ℃处理条件下相比,10 ℃5 ℃条件下,153010、154001和153013的GI数值降幅较大,分别是82.5%、77.5%和74.7%,144026降幅最小,为65.9%;15 ℃10 ℃温度条件下,144001和153010的GI降幅分别是42.3%和39.8%;153013和153003的GI降幅分别是16.0%和15.7%。

2.3 低温对油菜种子成苗的影响

由图2A—C看出,随着温度的降低,出苗进程有所延缓。25 ℃20 ℃处理条件下,4—5 d出苗开始稳定;10 ℃5 ℃条件下,12—13 d出苗趋于稳定;15 ℃10 ℃处理条件下7—8 d出苗稳定。153001和153013总体出苗较好,受温度影响较小,154001和153010受温度影响较大。

表2 温度对种子活力的影响

注:MGT,平均发芽时间;GI,发芽指数;SVI,幼苗活力指数。 表中同列数据后无相同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同

结合图1D和图2D可知,随着温度的降低,各品系发芽率、出苗率均有不同程度的降低,25 ℃20 ℃处理条件下各品系的发芽率、出苗率均高于94%,品系间差异不大。与25 ℃20 ℃条件下相比,15 ℃10 ℃条件下,各品系出苗率在75.0%—95.0%,154001和153010下降最多,分别为22.5%和16.2%,其他各品系也分别有不同程度降低,幅度在4.4%—10.1%;10 ℃5 ℃条件下,各品系发芽率和出苗率降幅分别是0%—20.1%和8.2%—68.2%,其中153001和153013出苗率在90%以上,其余均低于90%,144001、154001和153010较低,分别是35.0%、31.1%和41.0%。

2.4 低温对油菜幼苗形态的影响

表3 温度对油菜出苗形态的影响

3 结论与讨论

油菜种子萌发期和成苗期对低温胁迫敏感,不同品系抗低温程度不同,遗传背景的差异对种子低温发芽能力起决定作用[17]。本研究中,153001和153013在低温下萌发速度较快,出苗率较高,适合作为迟直播和低温地区种植品种,154001和153010受温度影响较大,萌发出苗缓慢,出苗率较低,应避免低温及迟直播种植。

本研究表明,低温降低了种子活力、幼苗活力指数和发芽指数,这与低温胁迫下油菜[14]、玉米[15]、小麦[8]和番茄[5]等发芽指数和活力指数降低的结论一致。随着温度的降低,各品系苗高、根长、和总长均有不同程度的降低,10 ℃5 ℃处理对油菜根苗的影响显著大于15 ℃10 ℃处理,这与鲜孟筑等[18]、杨德光等[19]分别在油菜和玉米上得出的结论一致。本研究表明,低温对根长的影响要大于对苗长的影响,这与张泽全等[8]和张海艳[20]结论不同,可能与作物种类以及本研究所采用的萌发措施、光照强度和时间有关。

已有研究表明,种子萌发期耐低温水平与苗期抗低温能力显著相关[21]。在油菜生长发育的起点进行耐低温性评价,筛选耐低温品种对本地区迟播油菜具有重要参考价值。下一步将结合大田中油菜耐低温的具体表现做进一步分析。

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