CN112425604A - 提高甜高粱种子活力及发芽期抗旱性的种子引发剂及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高甜高粱种子活力及抗旱性的种子引发剂，该种子引发剂是由水杨酸、脱落酸和赤霉素中任意一种与聚乙二醇的组合。种子引发剂中，聚乙二醇的质量分数为5～25％，水杨酸的浓度为50～250mg·L‑1，脱落酸的浓度为10～50mg·L‑1，赤霉素的浓度为5～25mg·L‑1。本发明的种子引发剂处理后种子发芽指数、活力指数得到不同程度提高。本发明的引发剂通过处理高粱种子，可提高高粱种子萌发活力及抗旱性，为甜高粱干旱逆境的栽培种植提供一种方法。

Description

提高甜高粱种子活力及发芽期抗旱性的种子引发剂及方法
技术领域
本发明涉及一种种子引发剂，具体涉及一种提高甜高粱种子活力及发芽期抗旱性的种子引发剂。
背景技术
甜高粱(Sorghum dochna(Forssk.)Snowden)是禾本科一年生植物，秆粗壮，高2-4米，多汁液，味甜。甜高粱应用价值较大，其茎秆含糖量高，可用于糖提取材料成为潜在的食品工业原料来源，还可用作家禽饲料，生物燃料、纤维提取材料。但甜高粱植株中糖的含量易受其栽培条件的影响。目前非生物逆境干旱造成全世界至少50％的作物生产损失。因此，增加甜高粱的发芽活力及抗性，有利于其逆境条件下的栽培应用。
种子在贮藏过程中，由于其自身生理代谢与贮藏环境的影响，会导致种子活力下降，萌发率、出苗率过低，该过程可称之为种子老化。种子老化会降低甜高粱种子活力及田间成苗率，导致幼苗生长缓慢，并最终影响产量。
种子引发是指在特定条件下控制种子缓慢吸水，使种子进入萌动而胚根不突破种皮的阶段后再缓慢回干的种子处理技术。引发期间，种子内部发生复杂的生理生化反应和物质代谢，使种子处于预萌发代谢状态，又防止胚根伸长，是修复及提高种子活力的一种有效方法。此外，引发处理还能提升种子在低温、渍水、干旱、盐碱等非生物逆境下的抗逆性。引发处理因其操作简便，生产成本低，目前已在多种园艺作物、药用植物、粮食作物和经济作物中广泛应用，但在提高甜高粱干旱逆境中的研究与应用较少。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高甜高粱种子活力及抗旱性的种子引发剂，解决了现有甜高粱种子在干旱逆境中成苗率低的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种提高甜高粱种子活力及抗旱性的种子引发剂，该引发剂是由水杨酸、脱落酸和赤霉素中任意一种与聚乙二醇的组合。
优选地，所述聚乙二醇的质量分数为5～25％，所述水杨酸的浓度为50～250mg·L-1，所述脱落酸的浓度为10～50mg·L-1，所述赤霉素的浓度为5～25mg·L-1。
优选地，所述聚乙二醇的质量分数为15％，所述水杨酸的浓度为150mg·L-1，所述脱落酸的浓度为20mg·L-1，所述赤霉素的浓度为15mg·L-1。
优选地，该引发剂由质量分数为15％的聚乙二醇与150mg·L-1水杨酸组成。
优选地，该引发剂由质量分数为15％的聚乙二醇与20mg·L-1脱落酸组成。
优选地，该引发剂由质量分数为15％的聚乙二醇与15mg·L-1赤霉素组成。
优选地，所述种子引发剂提高了种子发芽活力、种子发芽指数、种子活力指数和种子发芽期抗旱性。
本发明的另一目的是提供一种提高甜高粱种子活力及苗期抗旱性的方法，该方法采用所述的种子引发剂浸泡甜高粱种子。
优选地，所述浸泡在22℃条件下进行。
优选地，所述浸泡在22℃条件下进行24h。
本发明的提高甜高粱种子活力及苗期抗旱性的种子引发剂，解决了现有甜高粱种子在干旱逆境中成苗率低的问题，具有以下优点：
本发明的种子引发剂，采用聚乙二醇、水杨酸、脱落酸和赤霉素，对高粱种子进行引发处理，表明15％PEG与150mg·L-1SA引发剂、20mg·L-1ABA引发剂或15mg·L-1GA组合引发效果最好，引发处理后种子发芽指数、活力指数得到不同程度提高。本发明的引发剂可提高甜高粱种子的萌发活力及抗旱性，有利于甜高粱干旱逆境的栽培种植。
附图说明
图1是不同引发剂及引发浓度对牧乐8000种子相对发芽指数的影响。
图2是不同引发剂及引发浓度对牧乐8000种子相对活力指数的影响。
图3是不同组分引发剂对牧乐8000种子相对发芽指数及相对活力指数的影响。
图4是不同复合引发剂对牧乐8000种子相对发芽指数的影响。
图5是不同复合引发剂对牧乐8000种子相对活力指数的影响。
图6是不同复合引发剂对牧乐8000发芽期种子引发示意图。
图7是不同复合引发剂对牧乐8000水稻土中出苗示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实验例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实验例仅仅是本发明一部分实验例，而不是全部的实验例。基于本发明中的实验例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实验例，都属于本发明保护的范围。
下述实验例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到；下述实验例中的定量试验，均设置四次重复实验，结果取平均值。
下述实验例中，供试的牧乐种子来源于商品种。2019年采收，低温贮藏(4℃)1年后用于试验。
下述实验例中所使用的化学引发剂聚乙二醇(PEG-6000)、水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)均为分析纯。
下述实验例中的数据分析处理采用SPSS统计分析软件对数据进行方差分析，采用LSD法进行显著性分析。
实验例1不同引发剂对牧乐8000种子活力的影响
实验组1：PEG处理组：将不同质量的PEG与水混合，得到5种聚乙二醇引发剂，质量分数为分别为5％、10％、15％、20％、25％；选取大小一致、健康的牧乐种子，经引发溶液于22℃黑暗条件下浸泡24h，得到引发处理后种子，同时以未引发处理种子为对照。引发结束后，取出种子，流动水清洗干净，吸干种子表面水分后置于室温下恢复至原始重量，之后进行发芽试验。
实验组2：SA处理组：将不同质量的SA与水混合，得到5种水杨酸引发剂，浓度分别为50mg·L-1、100mg·L-1、150mg·L-1、200mg·L-1、250mg·L-1；其它与实验组1相同。
实验组3：ABA处理组：将不同质量的ABA与水混合，得到5种脱落酸引发剂，浓度分别为10mg·L-1、20mg·L-1、30mg·L-1、40mg·L-1、50mg·L-1；其它与实验组1相同。
实验组4：GA处理组：将不同质量的GA与水混合，得到5种赤霉素引发剂，浓度分别为5mg·L-1、10mg·L-1、15mg·L-1、20mg·L-1、25mg·L-1。其它与实验组1相同。
对照组：选取大小一致、健康的牧乐种子，经引发溶液于22℃黑暗条件下浸泡24h，得到引发处理后种子，同时以未引发处理种子为对照。引发结束后，取出种子，流动水清洗干净，吸干种子表面水分后置于室温下恢复至原始重量，之后进行发芽试验。
将引发处理后的种子进行种子发芽试验，选取引发处理后的高粱种子各80粒种子，3％H2O2溶液消毒3min，采用纸上发芽法，将准备好的种子20粒为一重复摆放至铺有两层滤纸的培养皿，共四个重复。最后将培养皿全部放入培养箱中。设置培养箱条件为光照25℃/黑暗22℃条件下进行。每日用去离子水清洗种子，防止种子发霉。每日观察种子发芽情况，每隔24h观察。并记录发芽数，直至发芽完成，共计7天，第4天计算种子发芽势，第7天测量胚芽长、胚根长，计算简易活力指数、平均发芽速度、相对发芽指数和相对活力指数。
发芽率＝Gt/G×100％
发芽势＝G4/G×100％
简易活力指数＝S×Gt/G
平均发芽时间＝∑(D×n)/∑n
发芽指数＝∑Gt/Dt
活力指数＝∑Gi×w
相对指标＝各处理指标测定值/对照组测定值
其中，Gt为在t天的发芽种子数，G指供试发芽总数。S为第七天胚根长(cm)，D指发芽天数，n为相应各天的发芽数，Dt为相应种子发芽天数，w为苗干重。
不同引发剂处理对种子活力的影响，参见表1，显示种子发芽各指标。其中，发芽率、发芽势是检测种子质量的重要指标。发芽率高、发芽势强表示种子出苗快而整齐。平均发芽速度衡量种子发芽快慢的指标。速度快指该批种子发芽能力好。简易活力指数同样表征种子发芽活力大小。结果显示：不同引发剂处理均可提高种子发芽率同时对其它指标产生影响。其中对引发效果较优的处理为15％/20％PEG、100/150mg L-1SA、10/20mg·L-1ABA、10/15/20mg·L-1GA引发剂。
表1不同引发剂处理对牧乐8000种子发芽指数的影响
Figure BDA0002802566860000051
注：表中小写字母代表各处理不同浓度间发芽率的显著性差异(P<0.05)。
如图1所示，为不同引发剂处理对牧乐种子的相对发芽指数结果图，发芽指数是指示种子活力的重要指标。综合分析发现：15％/20％的PEG引发液、100mg/150mg·L-1的SA引发液、10/20mg·L-1的ABA引发液、15/20mg·L-1的GA引发液效果分别优于其它浓度处理，且处理间存在显著差异。
如图2所示，为不同引发剂处理对种子的相对活力指数结果图，活力指数是种子发芽速率和生长量的综合反映，可更好地反映种子活力。结果表明：不同引发处理可牧乐8000的活力指数。其中，15％/20％的PEG、100/150mg·L-1的SA、10/20mg·L-1的ABA及15/20mg·L-1的GA引发剂效果分别优于其它浓度处理，且处理间存在显著差异。
实验例2不同组分引发剂对牧乐8000发芽期抗旱性的影响
以实验例1中筛选到的PEG(即PEG-6000)、SA、ABA、GA最优浓度混合作为种子引发剂，以不引发、质量分数为15％的PEG引发剂、浓度为150mg·L-1SA、20mg·L-1ABA、15mg·L- 1GA单一组分引发剂作为对照，各组处理具体如下：
实验组1：PEG+SA处理组：将150g的PEG与150mg的SA共同溶于1000mL水中，配制成PEG与SA的复合引发剂(PEG质量分数为15％，SA浓度为150mg·L-1)；
实验组2：PEG+ABA处理组：将150g的PEG与20mg的ABA共同溶于1000mL水中，配制成PEG与ABA的复合引发剂(PEG质量分数为15％，ABA浓度为20mg·L-1)。
实验组3：PEG+GA处理组：将150g的PEG与15mg的GA共同溶于1000mL水中，配制成PEG与GA的复合引发剂(PEG质量分数为15％，GA浓度为15mg·L-1)。
对照组1：种子不进行引发处理，在正常水分条件下发芽。
对照组2：将150g的PEG溶于1000mL水中，配制成质量分数为15％的PEG引发剂处理种子，其它过程与对照1相同。
对照组3：将150mg的SA溶于1000mL水中，配制成浓度为150mg·L-1SA引发剂；其它过程与对照1相同。
对照组4：将20mg的ABA溶于1000mL水中，配制成浓度为20mg·L-1ABA的引发剂；其它过程与对照1相同。
对照组4：将15mg的GA溶于1000mL水中，配制成浓度为15mg·L-1GA的引发剂；其它过程与对照1相同。
种子引发处理同实验例1。
种子发芽试验及发芽情况统计同实验例1。
不同引发剂处理对种子的影响的计算过程同实验例1。
不同引发剂处理对种子活力的影响，参见表2，显示种子发芽各指标相对值结果。数值高于1则指相应处理该指标实际值高于对照实际值。结果显示：复合引发剂对种子活力、发芽质量效果优于单一引发剂。
表2不同引发剂处理对种子发芽期相对指标的影响
Figure BDA0002802566860000071
注：表中字母含义同表1。
如图3所示，7种引发剂效果均优于未引发处理，且处理间存在显著差异。其中复合引发剂对种子发芽指数、活力指数存在显著积极影响。
实验例3复合引发剂对牧乐8000发芽期抗旱性的影响
实施例3选择实例2中效果较好的复合引发剂进行。
实验组1：选取大小一致、健康的牧乐种子进行发芽实验。发芽期用15％的PEG溶液模拟干旱，使种子在PEG溶液中发芽。
对照组1：选取大小一致、健康的牧乐种子，直接用于发芽试验，发芽期用去离子水保证正常发芽。
实验组2：牧乐种子经混合溶液(15％PEG与150mg·L-1SA)引发后进行发芽试验。具体配置方法是将150g的PEG与150mg的SA共同溶于1000mL水中，配制成PEG与SA的复合引发剂(PEG质量分数为15％，SA浓度为150mg·L-1)。其它与实验组1相同。
对照组2：牧乐种子经混合溶液(15％PEG与150mg·L-1SA)引发后进行发芽试验，其它与对照组1相同。
实验组3：牧乐种子经混合溶液(15％PEG与20mg·L-1ABA)引发后进行发芽试验，其它与实验组1相同。具体配置方法是将150g的PEG与20mg的ABA共同溶于1000mL水中，配制成PEG与ABA的复合引发剂(PEG质量分数为15％，ABA浓度为20mg·L-1)。
对照组3：牧乐种子经混合溶液(15％PEG与20mg·L-1ABA)引发后进行发芽试验，其它与对照组1相同。
实验组4：牧乐种子经混合溶液(15％PEG与15mg·L-1GA)引发后进行发芽试验，其它与实验组1相同。具体配置方法是将150g的PEG与15mg的GA共同溶于1000mL水中，配制成PEG与GA的复合引发剂(PEG质量分数为15％，GA浓度为15mg·L-1)。
对照组4：牧乐种子经混合溶液(15％PEG与15mg·L-1GA)引发后进行发芽试验，其它与对照组1相同。
引发过程及发芽统计过程同实验例1。
不同引发剂处理对种子抗旱的影响，参见表3，显示模拟干旱条件下复合引发剂对种子发芽各指标影响结果。结果显示：模拟干旱条件下，不同复合引发剂对种子活力、发芽质量的影响优于对照。结合发芽率及发芽势结果分析经复合引发剂处理后较对照种子活力高且出苗整齐。
表3不同复合引发剂处理对牧乐8000种子发芽期抗旱的影响
Figure BDA0002802566860000081
注：表中字母含义同表1。
如图4所示，为复合引发剂处理对种子的发芽指数结果图，综合分析发现：正常或干旱发芽条件下，复合引发剂较对照均可显著提高种子发芽指数。同时，干旱虽降低种子发芽指数，但引发处理后遇到干旱其发芽指数均显著高于对照。
如图5所示，为复合引发剂处理对种子的活力指数结果图，活力指数结果表明：正常或干旱发芽条件下，复合引发剂较对照均可显著提高种子活力指数。同时，干旱虽降低种子活力指数，但复合引发处理后遇到干旱其发芽指数均高于对照。
图6是不同复合引发剂处理后牧乐8000种子发芽示意图，图中显示正常剂干旱条件下，引发剂处理后的幼苗长势均优于对照。
实验例4复合引发剂对牧乐8000稻田土发芽力的影响
实施例4选择实例2中的复合引发剂进行。验证引发处理在田间对牧乐8000种子的引发效果。
采集田间水稻土进行盆栽播种实验。实验设置CK、PEG+SA、PEG+ABA、PEG+GA四个处理，每个处理三个重复，每盆播种10粒种子，播种深度约2cm。在28℃光照12h，25℃黑暗12h条件下发芽。记录四天内发芽率。
不同复合引发剂处理对种子盆栽发芽情况的影响，参见表4，经发芽处理后种子在水稻土中的发芽统计结果，结果显示：不同处理4天发芽率分别为40％、70％、40％、30％。经PEG与SA复合引发剂处理后，牧乐8000种子4天内发芽率最高。
表4不同引发处理种子在稻田土中的发芽情况
Figure BDA0002802566860000091
图7是盆栽发芽情况。图中显示经PEG与SA复合引发剂处理后长势最好。
综合分析得，上述引发剂对牧乐8000发芽期活力以及抗旱性效果最好的是PEG15％和SA 150mg·L-1复合引发剂。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实验例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种提高甜高粱种子活力及抗旱性的种子引发剂，其特征在于，该引发剂是由水杨酸、脱落酸和赤霉素中任意一种与聚乙二醇的组合。
2.根据权利要求1所述的提高甜高粱种子活力及抗旱性的种子引发剂，其特征在于，所述聚乙二醇的质量分数为5～25％，所述水杨酸的浓度为50～250mg·L-1，所述脱落酸的浓度为10～50mg·L-1，所述赤霉素的浓度为5～25mg·L-1。
3.根据权利要求2所述的提高甜高粱种子活力及抗旱性的种子引发剂，其特征在于，所述聚乙二醇的质量分数为15％，所述水杨酸的浓度为150mg·L-1，所述脱落酸的浓度为20mg·L-1，所述赤霉素的浓度为15mg·L-1。
4.根据权利要求3所述的提高甜高粱种子活力及抗旱性的种子引发剂，其特征在于，该引发剂由质量分数为15％的聚乙二醇与150mg·L-1水杨酸组成。
5.根据权利要求3所述的提高甜高粱种子活力及抗旱性的种子引发剂，其特征在于，该引发剂由质量分数为15％的聚乙二醇与20mg·L-1脱落酸组成。
6.根据权利要求3所述的提高甜高粱种子活力及抗旱性的种子引发剂，其特征在于，该引发剂由质量分数为15％的聚乙二醇与15mg·L-1赤霉素组成。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的提高甜高粱种子活力及抗旱性的种子引发剂，其特征在于，所述种子引发剂提高了种子发芽活力、种子发芽指数、种子活力指数和种子发芽期抗旱性。
8.一种提高甜高粱种子活力及苗期抗旱性的方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1-7中任意一项所述的种子引发剂浸泡甜高粱种子。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述浸泡在22℃条件下进行。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述浸泡在22℃条件下进行24h。
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