不同温度和时间干热处理对高粱种子萌发的影响

龙文靖，倪先林，刘天朋，赵甘霖，胡炯凌，汪小楷，丁国祥*

(1.四川省农业科学院水稻高粱研究所，四川德阳618000；2.国家高粱改良中心四川分中心，四川泸州646000)

不同温度和时间干热处理对高粱种子萌发的影响

龙文靖1,2，倪先林1,2，刘天朋1,2，赵甘霖1，胡炯凌1，汪小楷1，丁国祥1,2*

(1.四川省农业科学院水稻高粱研究所，四川德阳618000；2.国家高粱改良中心四川分中心，四川泸州646000)

以金糯粱1号高粱种子为材料，以30 ℃为对照，在40、50、60、70 ℃电热鼓风干燥箱中分别处理2、4、6、8 h，研究不同温度和时间干热处理对高粱种子萌发的影响。结果表明：60 ℃以下干热处理对高粱种子发芽率和发芽指数影响不大，当温度超过70 ℃，且处理时间越长，高粱种子发芽率和发芽势就降低越多，发芽势和活力指数存在随温度增加而表现出先增大后减小的趋势。60 ℃是高粱种子干热处理较为安全的温度，高粱种子40～50 ℃一定时间干热处理可有效提高种子发芽势和活力指数。

干热处理；高粱；金糯粱1号；发芽势；活力指数

随着我国种子产业的发展、种子加工设备的普及，特别是种子烘干设备、干热消毒设备的使用，干热处理已广泛应用于高附加值的种子上[1]。干热处理具有技术简单、投入成本低等特点[2]。已有研究表明，干热处理可增强种皮的通透性，提高种子发芽势、发芽率，有利于培育壮苗[3-5]，还可杀死种子表面及种子内部的病菌，减少植株发病率，促进种子后熟，打破休眠等[6-7]。不同的作物种子有不同的生物学特性，对其种子进行干热处理时，适宜的温度和时间各不相同[8]。目前，有关高粱种子干热处理的研究鲜有报道。为探索高粱种子干热处理的安全温度和时间，本试验以最新审定的高粱品种金糯粱1号种子为材料，针对温度与时间这2个因素，研究不同温度和时间干热处理对高粱种子萌发的影响，为高粱种子干热处理提供理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料及来源

供试材料为高粱种子金糯粱1号，由四川省农业科学院水稻高粱研究所提供，测定其水分含量为14.4%。

1.2 试验方法

挑选大小一致、籽粒饱满的种子，准确计数100粒置于牛皮纸袋中并密封。使用101-2A型电热鼓风干燥箱，设定30(CK)、40、50、60、70 ℃5个温度水平，待温度稳定后将牛皮纸袋放入，摊平种子，然后计时。分别于2、4、6、8 h从对照(30 ℃)以外的干燥箱中随机取3份种子置于对照干燥箱中，待全部处理完毕冷却至对照温度后，进行发芽试验。

发芽试验釆用人工气候箱对供试高粱种子进行培养。采用培养皿纸上发芽法，3次重复，每次为100粒。培养皿用滤纸铺好，分别标记，每个培养皿加水6 mL，种子放入后，盖上玻璃盖，以防止水分蒸发。设置发芽温度28/25 ℃(光照/黑暗)，发芽时间12 /12 h(光照/黑暗)[9]。

1.3 测定项目与方法

种子萌动后，每日观察种子的萌发情况，发芽以种子胚根达到种子的长度、胚芽达种子长的1/2为标准[10]，并按以下公式计算发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数[11]：

发芽势(%)=前4 d正常发芽的种子数/供试种子数×100

发芽率(%)=前7 d正常发芽的种子数/供试种子数×100

发芽指数(GI)=∑Gt/Dt，Gt为t时间内的发芽数，Dt为相应的发芽天数

活力指数(VI)=发芽指数×芽长

第5天测定芽长，随机选择最初萌发的种子幼苗3株进行测定，并求平均值。

采用Excel 2010和DPS 7.05软件进行试验数据的统计分析和数学模型拟合。

2 结果与分析

2.1 不同温度与时间干热处理对高粱种子发芽势和发芽率的影响

从表1可以看出，与对照相比，温度在60 ℃以内其发芽率差异不显著，当温度到达70 ℃时，发芽率显著降低，处理时间越长，降低越多。而随着温度的增加，种子发芽势呈现先增加后降低的趋势。由表2可知，不同温度和不同时间干热处理的高粱种子的发芽率和发芽势均存在显著差异(P<0.05)。

表1 不同温度与时间干热处理下高粱种子的发芽势和发芽率

注：表中同一数列后不同字母表示0.05水平差异显著，下同。

表2 不同温度与时间干热处理高粱种子的发芽势和发芽率F检验

注：*表示0.05显著水平；**表示0.01极显著水平。下同。

同时，研究发现二者具有显著的互作效应。在不同时间条件下，对温度与发芽势的数据拟合，得到数学模型如下：

Y2=-0.039 8X2+3.813X-9.752(R2=0.997 8**)

Y4=-0.037 9X2+3.289X+4.962(R2=0.984 8*)

Y6=-0.050 2X2+4.394X-18.381(R2=0.951 5*)

Y8=-0.058 6X2+5.084X-30.981(R2=0.829 0)

注：X表示温度；Yn表示发芽势；*表示0.05显著水平；**表示0.01极显著水平。

由拟合数学模型，可得出任意温度4个时间条件下高粱干热处理的发芽势。经计算可知48 ℃干热处理2 h高粱的发芽势最高，为81.65。

2.2 不同温度与时间干热处理对高粱种子发芽指数和活力指数的影响

从表3可以看出，与对照相比，40、50、60 ℃处理的种子发芽指数几无显著差异，70 ℃ 4 h以后处理的种子发芽指数显著降低。种子活力指数变化趋势和发芽势相同，随温度升高，先增大后减小。由表4可知，不同温度和不同时间干热处理的高粱种子的发芽指数和活力指数均存在显著差异(P<0.05)，同时二者也具有显著的互作效应。

表3 不同温度与时间干热处理下高粱种子发芽指数和活力指数

表4 不同温度与时间干热处理高粱种子的发芽指数和活力指数F检验

因子F值发芽率发芽势温度40.59**54.11**时间2.86*6.80**温度×时间2.44*2.96*

不同时间条件下，活力指数与温度的数学模型如下：

Z2=-0.060 3X2+5.388X-18.491(R2=0.968 4*)

Z4=-0.059 2X2+4.907X-2.360(R2=0.968 6*)

Z6=-0.077 1X2+6.428X-34.219(R2=0.926 0)

Z8=-0.077 0X2+6.275X-28.346(R2=0.949 2)

注：X表示温度；Zn表示活力指数；*表示0.05显著水平。

由拟合数学模型，可得出任意温度4个时间条件下高粱干热处理的活力指数。经计算可知，45 ℃处理2 h条件下高粱活力指数最高，为101.88。

3 讨论

3.1 高粱种子干热处理安全温度

种子发芽率是指在规定的条件和时间内长成的正常幼苗数占供检种子数的百分率。种子发芽势是指种子发芽初期正常发芽种子数占供试种子数的百分率。种子发芽势是种子活力的重要指标，能够代表种子的健壮度[12]。有研究表明，不同的干热处理条件对不同作物种子萌发的影响不同。黄瓜、甜瓜和芹菜种子干热处理温度均可达80 ℃，而番茄种子的干热处理温度达80℃后就会影响种子的发芽势[8]。本试验结果表明，60 ℃以内温度处理对金糯粱1号高粱种子发芽率和发芽指数无显著影响，60 ℃较长时间处理，种子活力指数有所降低，但未达到显著水平；而温度高于70 ℃，处理时间越长，高粱种子发芽率和发芽指数越小。因此60 ℃是高粱干热处理较为安全温度，超过70 ℃则显著影响种子的生活力。

3.2 干热处理提高植物种子发芽率的机制

根据报道，早在1863年就有关于种子干热处理的应用，各种针叶树的种子，加温到55、60、70 ℃，较不加温发芽提速[13]。其后关于干热处理加速瓜类[13]、油菜[14]、西葫芦[5]、辣椒[15]等种子发芽的报道也较多。本研究也发现，一定温度干热处理虽然不能显著提高高粱种子的发芽率，但可有效提高种子的发芽势，特别是在40 ℃处理8 h，发芽势与对照相比提高20%左右。虽然干热处理对于提高种子发芽势效果明显，但其作用机制尚不清楚。刘珂等对热激处理下大豆吸水率及豆芽生长的研究表明，热处理可明显提高大豆种子的吸水率[13]。种子吸水力的增加，有助于种子在土壤水分不足及土壤溶液浓度较高的环境下吸取其发芽所需的水分，这可能是干热处理提高发芽势的重要原因。熊黎黎等研究也证明了辣椒种子在40、50、60、70、80 ℃烘干后直接置床可明显提高种子发芽势，烘干后浸种8h再置床处理，却不能提高种子发芽势[1]。另外，一定温度的干热处理可能与晒种具有等效作用，魏党振等报道，晒种能促进种子的后熟作用，增强种皮的通透性和淀粉酶的活性，使淀粉分解为可溶性糖，用来供给胚呼吸和形成幼根、幼芽的新细胞[16]；同时又能降低水分，使种子干燥一致，播种后吸水均匀，出苗齐。总之，干热处理对于种子萌发生理及其分子生物学机制还有待于进一步研究。

[1]熊黎黎,廉英杰,谭 军.不同温度干热处理对陈辣椒种子发芽势和发芽率的影响[J].新疆农业科技,2013(2):47-48.

[2]陈修斌.黄瓜种子干热处理对生长发育及产量影响[J].北方园艺,2002(2):33.

[3]刘晓虹,周书栋.干热处理对不同黄瓜品种发芽率的影响[J].湖南农业科学,2008(5):49-50.

[4]秦立金,刘亚亚,赵雪梅,等.干热处理对茴香种子萌发的影响[J].北方园艺,2015(3):41-43.

[5]张百俊,杨和连,陈碧华,等.干热处理对西葫芦种子发芽及幼苗生长的影响[J].甘肃农业大学学报,2006,41(3):132-134.

[6]唐炎英.干热处理对西瓜种子活力及细菌性果斑病灭菌效果影响的研究[D].长沙:湖南农业大学,2014.

[7]侯冬花,萨拉木·艾尼瓦尔,海利力·库尔班.种子休眠与休眠解除的研究进展[J].新疆农业科学,2007,44(3):349-354.

[8]李瑞云,杨 琳,常 华,等.不同温度干热处理对几种蔬菜种子萌发的影响[J].中国蔬菜,2011(16):67-71.

[9]孙 璐,周宇飞,汪 澈,等.高粱品种萌发期耐盐性筛选与鉴定[J].中国农业科学,2012,45(9):1714-1722.

[10]段 冰,梁 笃,郭 琦,等.不同碱胁迫对高粱种子萌发的影响[J].农业科技通讯,2015(3):56-59.

[11]崔永行,范仲学,杜瑞雪,等.镉胁迫对甜高粱种子萌发的影响[J].华北农学报,2008,23(增刊1):140-143.

[12]颜启传.种子学[M].北京:中国农业出版社,2005:112,420.

[13]刘 珂,许 娜,郭 娜,等.热击处理对大豆吸水率及豆芽生长的影响[J].大豆科学,2014,33(1):58-61.

[14]刘永胜,黄启梅,云兴福.干热处理对油菜种子发芽及幼苗生长的影响[J].北方农业学报,2016,44(1):56-60.

[15]熊黎黎.相同温度不同处理方式对辣椒种子萌发的影响[J].新疆农业科技,2013(6):35-36.

[16]魏党振,田兰荣,周卫学.几种农作物种子的晒种技术[J].现代种业,2002(2):42.

Effects of Different Temperatures and Time of Dry-Heat Treatment on the Germination of Sorghum Seeds

LONG Wen-jing,NI Xian-lin,LIU Tian-peng,ZHAO Gan-lin,HU Jiong-ling,WANG Xiao-kai,DING Guo-xiang

(1.Institute of Rice and Sorghum Research,Sichuan Academy of Agricultural Sciences,Deyang, 618000,China;2.Sichuan Branch of National Sorghum Improvement Center,Luzhou 646000,China)

The current research evaluated the effects of different temperatures and time of dry-heat treatment on the germination of sorghum seeds, using seeds of the sorghum variety Jinnuoliang1 as the tested material. They were treated under four different temperatures-40, 50, 60, and 70 ℃-while 30 ℃ served as a non-treated control. Seeds were heated for 2, 4, 6, and 8 h at each test temperature in separate ovens. A germination test was conducted after all seeds cooled. Results showed that the dry-heat treatments under 60℃ had no significant effect on the germination percentage and germination index of sorghum seeds. By contrast, their germination rate and germination potential decreased with the temperature over 70 ℃; this inhibitory effect of the high temperature was enhanced by extending the treatment time. The germination and vigor index of sorghum seeds initially rose with increasing temperature, but then declined with it. Therefore, 60 ℃ is a safe drying temperature. Overall, dry-heat treatment at 40-50 ℃ for a certain length of time can effective improve the germination potential and vigor index of sorghum seeds.

Dry-heat treatment;Sorghum;Jinnuoliang1;Germination potential; Vigor index

2016-06-24

国家科技支撑计划(2014BAD07B02-2-2)；国家高粱产业技术体系(CARS-06-01-05)；“十三五”四川省财政提升工程专项资金项目(2016ZYPZ-035)。

龙文靖(1990—)，男，硕士，主要从事高粱栽培育种研究。E-mail:longjing9012@163.com。

*通讯作者：丁国祥(1962—)，男，副研究员，主要从事高粱遗传育种研究。E-mail:dgx6132@163.com。

S514

A

1673-6486-20160216

龙文靖,倪先林,刘天朋,赵甘霖,胡炯凌,汪小楷,丁国祥.不同温度和时间干热处理对高粱种子萌发的影响[J/OL].大麦与谷类科学,2016,33(4):15-18[2016-12-19].http://www.cnki.net/kcms/detail/32.1769.S.20161219.1740.009.html