CN106912216A - 一种提升玉米种子在低温胁迫环境下种子活力的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种作物种子播前预处理方法，具体指一种提升玉米种子在低温胁迫环境下种子活力的处理方法。包括以下步骤：（1）选择大小均匀、籽粒饱满且无病虫伤害的种子，用30%次氯酸钠对筛选后的玉米种子进行消毒处理30s，再用蒸馏水冲洗2～3次，晾干水分备用。（2）将步骤（1）所得种子置于稀释为1500倍水溶性离子硅酸Na2SiO3中搅拌1小时后用塑料袋密封保湿8小时；（3）将步骤（2）所得种子在25℃环境下鼓风干燥至26%—30%水含量。本发明通过通过控制合理的硅酸盐浓度指数和回干指数，有效提升种子活力，在本方案公开的数值范围外，体现不出该发明预期的效果。

Description

一种提升玉米种子在低温胁迫环境下种子活力的处理方法

技术领域

本发明涉及一种作物种子播前预处理方法，具体指一种提升玉米种子在低温胁迫环境下种子活力的处理方法。

背景技术

玉米是对低温敏感的喜温作物，种子发芽的最适温度为25～30℃。低温是影响玉米的生长及其产量的一个非常重要的非生物逆境胁迫因素，在早春播种，常会遇到低温逆境胁迫，低温逆境胁迫会造成出苗率降低、出苗延缓、成苗率低、幼苗生长缓慢，甚至会使玉米种子完全失去发芽力，从而造成大面积缺苗，造成严重的经济损失。因此找到各种方法来提高玉米的抗冷性是玉米抗逆性研究的一个重要方面。种子活力是指种子的健壮度，是一种能够使种子在田间快速、均匀发芽及出苗的潜在能力。高活力种子由于生命力较强，能够提高田间成苗率，节省播种费用，对于田间的逆境具有比较强的抵抗能力，可以避开或抵抗病虫危害，抗低温能力强，适合早播。对种子进行播前处理可以提高种子活力。所以，对玉米种子进行播前处理，来提高玉米种子在低温逆境胁迫下的种子活力，对于农作物的生产发展具有重要的积极意义。

就本发明所要公开的技术方案的所涉元素的背景技术来看，关于通过硅酸盐引发处理植物多种生理代谢来提高植物抗逆性的研究取得了一定的进展，但是，合理的浓度的硅酸盐引发处理能否缓解低温对玉米杂交种萌发胁迫的伤害，目前尚未见报道。

就本发明所要公开的技术方案所涉的处理方法的背景技术来看，虽然由研究指明通过浸种-脱干处理方法对于玉米种子出芽率有一定影响，但未有研究具体的脱干指数及浸泡要求对玉米种子抗低温能力提升的关联依据。

发明内容

本发明公开一种一种提升玉米种子在低温胁迫环境下种子活力的处理方法，具体包括以下步骤：

（1）选择大小均匀、籽粒饱满且无病虫伤害的种子，用30%次氯酸钠对筛选后的玉米种子进行消毒处理30s，再用蒸馏水冲洗2～3次，晾干水分备用。

（2）将步骤（1）所得种子置于稀释为1500倍水溶性离子硅酸Na2SiO3中搅拌1小时后用塑料袋密封保湿8小时；

（3）将步骤（2）所得种子在25℃环境下鼓风干燥至26%—30%水含量。

具体实施方式

以下结合数据对本发明取得的技术效果进行详细说明，本发明公开一种一种提升玉米种子在低温胁迫环境下种子活力的处理方法，具体包括以下步骤：

（1）选择大小均匀、籽粒饱满且无病虫伤害的种子，用30%次氯酸钠对筛选后的玉米种子进行消毒处理30s，再用蒸馏水冲洗2～3次，晾干水分备用。

（2）将步骤（1）所得种子置于稀释为1500倍水溶性离子硅酸Na2SiO3中搅拌1小时后用塑料袋密封保湿8小时；

（3）将步骤（2）所得种子在25℃环境下鼓风干燥至26%—30%水含量。

为说明本发明整体技术方案带来的实质性效果，以下实施例提供多份不同基因玉米种在三种技术方案实施过程中的不同表现。

为确认本发明的技术效果及操作可行性，本申请人通过一系列实验数据进行说明，实验分两部分，第一部分为水溶性离子硅酸Na2SiO3引发处理后玉米杂交种对低温胁迫抗性的不同表现。第二部分为在水溶性离子硅酸Na2SiO3引发处理基础上，通过将湿玉米种回干至不同的含水量时玉米种对低温胁迫抗性的不同表现。通过上述两方面实验，申请人相信，玉米种子经过特定的水溶性离子硅酸Na2SiO3浓度浸泡和特定的回干处理后，有优于其他数据段的显著表现。

1 材料与方法

1.1实验材料

本实验用的水溶性离子硅酸Na2SiO3（生态宝水溶性离子硅酸矿物肥）由烟台高喜宝生物科技有限公司提供。

本实验用的玉米杂交种DH254、G1538、DH256由山东登海种业股份有限公司提供。

1.2第一部分实验方法

1.2.1 种子处理

（1）选择大小均匀、籽粒饱满且无病虫伤害的种子，用30%次氯酸钠对筛选后的玉米种子进行消毒处理30s，再用蒸馏水冲洗2～3次，晾干水分备用。

（2）将步骤（1）所得种子置于稀释500倍、1000倍、1500倍、2000倍水溶性离子硅酸Na2SiO3中搅拌1小时后用塑料袋密封保湿8小时。

1.2.2 发芽实验及测定指标

各品种每个处理设3次重复，每个重复100粒，采用纸床发芽法，在光照充足的10℃培养箱内进行发芽室验。

每日对发芽盒需水情况进行观察，定时补水。每隔24h观测记载种子的发芽情况，记载5%种子发芽时的置床天数。第14天的时候，记录发芽种子数、发芽势；第20天记录发芽种子数、发芽率，同时测其苗高、根长、根数、苗的干重以及根的干重。

2 结果与分析

2.1 不同硅酸盐浓度对低温胁迫下发芽势、发芽率影响的分析

由表1、表2可以看出，低温胁迫下，3个玉米品种的发芽势、发芽率均随硅酸盐引发处理浓度的升高呈先上升后下降的趋势，但是，无论何种浓度硅酸盐引发处理的玉米杂交种的发芽势、发芽率与对照组相比均有不同程度的提高。

与对照水处理相比，4种稀释程度的水溶性离子硅酸Na2SiO3引发处理的玉米杂交种的发芽势、发芽率均有提高，且在一定范围内，随着稀释程度的增加，发芽势、发芽率也相应提高。当稀释程度达到1500倍时，玉米杂交种的发芽势、发芽率达到最高。继续增加稀释程度，并不能进一步提高发芽势、发芽率。表明不同浓度引发处理的玉米杂交种在发芽势、发芽率上有明显阈值，过高的浓度会对发芽势、发芽率产生不利影响，因此，用最适浓度引发处理尤为重要。

表1 不同硅酸盐浓度对玉米杂交种发芽势（%）的影响

表2 不同硅酸盐浓度对玉米杂交种发芽率（%）的影响

2.2 不同硅酸盐浓度对低温胁迫下苗部性状影响的分析

由表3可以看出，低温胁迫20天后，对照组的苗高最低；用不同浓度的水溶性离子硅酸Na2SiO3引发处理后的玉米杂交种苗高均有不同程度的提高。在一定范围内，随着水溶性离子硅酸Na2SiO3浓度的提高，苗高也相应地随之增长，1500倍硅酸盐浓度处理后的种子幼苗生长最旺盛，再增加硅酸盐浓度，苗高有下降趋势。

大多品种在用同浓度硅酸盐处理后的苗高生长长度差异不大，但与对照组相比均有不同程度的提高，且在硅酸盐浓度为1500倍时的苗高最长。表明在低温胁迫下用硅酸盐引发处理玉米杂交种，可在一定程度上缓解低温胁迫对玉米杂交种苗部性状的影响，硅酸盐的适宜浓度为1500倍。

表3 不同硅酸盐浓度对玉米杂交种苗高（cm）的影响

2.3 不同硅酸盐浓度对低温胁迫下根部性状影响的分析

由表4可以看出，低温胁迫下，不同浓度硅酸盐引发处理可以显著提高玉米杂交种的根长，其中，用浓度为1500倍的硅酸盐处理玉米杂交种，其根长最长。但均随着硅酸盐浓度的增加，根长生长呈现先升后降的趋势，使用硅酸盐处理后的根长生长量较对照大。

表4 不同硅酸盐浓度对玉米杂交种根长（cm）的影响

2.4 不同硅酸盐浓度对低温胁迫下干物质积累影响的分析

由表5、表6可以看出，与对照组相比，各硅酸盐引发处理玉米杂交种幼苗的干物质积累量均有不同程度的增加，玉米杂交种的苗部干物质与根部干物质呈同向增减规律。玉米杂交种萌发后干物质在根部的积累量高于苗部。

比较表5可以看出，在硅酸盐浓度相同的情况下，G1538的苗部干物质积累最多，最高可达0.008g；1500倍浓度的硅酸盐处理对玉米杂交种苗部干物质积累最有效。对单个品种来讲，使用硅酸盐处理的玉米杂交种的苗部干物质积累与对照组相比差异最显著

由表6可以看出，在硅酸盐浓度相同的情况下，G1538的根部干物质积累最多，随着硅酸盐浓度的增加，根部干物质的积累也是呈先上升后下降的趋势，在硅酸盐浓度为1500倍时的根部干物质积累量最大，可达0.012g。

随着硅酸盐浓度的增加，玉米杂交种的苗、根干物质积累均呈先升后降的趋势，即随硅酸盐浓度的增加，根和苗的干物质积累呈上升趋势，且在硅酸盐浓度1500倍时，效果最显著，在硅酸盐浓度为1500倍～500倍范围内，随硅酸盐浓度的增加，各部分干物质积累有所下降。表明用硅酸盐处理玉米杂交种可以有效提高幼苗和根部干物质的积累量，但是超过一定量后，提升效果不显著，这与硅酸盐引发处理后的玉米杂交种在低温胁迫下载发芽和生长方面表现出来的抗性研究结果一致。

表5 不同硅酸盐浓度对玉米杂交种苗部（g）干物质的影响

表6 不同硅酸盐浓度对玉米杂交种根部（g）干物质的影响

3 结论与讨论

在一定范围内，随着硅酸盐浓度的增加，发芽势、发芽率、生长指标及干物质积累量也相应提高，当硅酸盐浓度在1500倍时，此时的处理效果最好。

第二部分实验材料与方法

1.1材料

3份不同基因型的玉米杂交种DH254、DH256、G1538，由山东登海种业股份有限公司提供。将第一部分实验材料所得种子在25℃环境下鼓风干燥至31%—35%、26%—30%和20%—25%三个不同含水量范围。

1.2方法

采用砂床标准发芽法，分别在低温（10℃）、适温（25℃）条件下进行发芽试验。每日对发芽盒需水情况进行观察，定时补水。每隔24h观测记载种子的发芽情况，记载5%种子发芽时的置床天数。第14天的时候，记录发芽种子数、发芽势；第20天记录发芽种子数、发芽率，同时测其苗高、根长、根数、苗的干重以及根的干重。每发芽盒放置100粒种子，3次重复。

2.1 25℃条件下经过1500倍水溶性离子硅酸Na2SiO3引发处理后不同含水量种子的发芽力及相关生理状况。

在25℃条件下，不同杂交种吸水后脱水至不同的含水量范围与没有经过处理的干燥种子相比，干燥种子发芽势以及发芽率最高，经过处理后稍有下降，但没有明显的差异（表7）。这表明，常温下玉米种子吸水后再脱水至不同含水量对种子的发芽力指标（发芽势和发芽率）影响不大。

表7 25℃条件下不同杂交种不同含水量种子的发芽力的影响

品种	含水量（%）	发芽率（%）	发芽势（%）
				DH256	干燥	98.34	98.34
DH256	20-25	100.00	96.67
				DH256	26-30	96.67	95.00
DH256	31-35	91.67	88.88
				DH254	干燥	98.34	98.34
DH254	20-25	98.34	96.67
				DH254	26-30	95.00	91.67
DH254	31-35	96.67	95.00
				G1538	干燥	100.00	98.34
G1538	20-25	98.34	98.34
				G1538	26-30	98.34	95.00
G1538	31-35	91.67	91.67

经过处理后，与干燥种子相比3个品种发芽后幼苗相关生理指标存在较明显的差异。通过对各品种不同含水量处理后幼苗的表现比较，当种子吸水后再脱水至20%-25%的含水量范围时，幼苗的生理指标较其他含水量范围及干燥状态时表现优越，主要表现在根长、苗均干种、根均干重均表现为增加（表8）。

表8 25℃条件下不同杂交种不同含水量种子发芽后幼苗相关生理状况

品种	含水量（%）	苗高(cm)	根长(cm)	苗均干重(g)	根均干重(g)
						DH256	干燥	13.51	17.10	0.0357	0.0252
DH256	20-25	12.82	20.30	0.0505	0.0460
						DH256	26-30	14.64	18.07	0.0487	0.0443
DH256	31-35	13.52	18.76	0.0455	0.0460
						DH254	干燥	13.58	13.40	0.0403	0.0183
DH254	20-25	13.25	15.41	0.0508	0.0321
						DH254	26-30	13.77	15.10	0.0550	0.0420
DH254	31-35	13.30	15.64	0.0533	0.0445
						G1538	干燥	13.22	13.82	0.0409	0.0338
G1538	20-25	14.76	17.28	0.0530	0.0460
						G1538	26-30	12.87	16.25	0.0419	0.0383
G1538	31-35	16.82	17.00	0.0585	0.0475

2.2 10℃条件下经过1500倍水溶性离子硅酸Na2SiO3引发处理后不同含水量种子的发芽力及相关生理状况。

10℃条件下，不同品种吸水再脱水至不同的含水量范围后，发芽势以及发芽率表现差异，DH256、DH254、G1538三个品种发芽势和发芽率均有提高，特别是发芽势有了大幅度地提高（表9）。这表明，低温胁迫下，玉米种子吸水后再脱水至不同含水量范围时种子的发芽力变强，种子活力得到了提高。

表9 10℃条件下不同杂交种不同含水量种子的发芽力的影响

品种	含水量（%）	发芽率（%）	发芽势（%）
				DH256	干燥	93.34	0.00
DH256	20-25	96.67	33.34
				DH256	26-30	100.00	91.67
DH256	31-35	98.34	73.34
				DH254	干燥	95.00	0.00
DH254	20-25	96.67	36.67
				DH254	26-30	95.34	64.34
DH254	31-35	96.67	56.67
				G1538	干燥	93.34	0.00
G1538	20-25	100.00	33.34
				G1538	26-30	100.00	90.00
G1538	31-35	100.00	43.34

经过处理后，与干燥种子相比3个品种在不同脱水情况下，发芽后幼苗相关生理指标均表现增高现象。通过对各品种不同含水量处理后幼苗的表现比较，当种子吸水后再脱水至26%-30%的含水量范围时，幼苗的生理指标较其他含水量范围及干燥状态时表现优越，主要表现在根长、苗均干种、根均干重均表现为显著增加（表10）。

表10 10℃条件下不同杂交种不同含水量种子发芽后幼苗相关生理状况

通过实验可得到如下结论：

在低温条件下，当干燥种子经水溶性离子硅酸Na2SiO3引发处理后再脱水至26%-30%的含水量范围时，萌发指标和生理指标最好。当低于或者高于本发明公开的阙值时，种子活力反而降低。

Claims (1)

1.一种提升玉米种子在低温胁迫环境下种子活力的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）选择大小均匀、籽粒饱满且无病虫伤害的种子，用30%次氯酸钠对筛选后的玉米种子进行消毒处理30s，再用蒸馏水冲洗2～3次，晾干水分备用；

（2）将步骤（1）所得种子置于稀释为1500倍水溶性离子硅酸Na2SiO3中搅拌1小时后用塑料袋密封保湿8小时；

（3）将步骤（2）所得种子在25℃环境下鼓风干燥至26%—30%水含量。