亞硒酸鈉浸種對春小麥種子萌發(fā)特性的研究

馮 魁，馬艷明，田新年，賈永紅，張金汕，迪里夏提·爾肯，劉 俊，石書兵

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊830052； 2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，烏魯木齊830091；3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院奇臺麥類試驗站，新疆 奇臺831800）

硒是人和動物所必須的營養(yǎng)元素，也是植物體內(nèi)非常重要的微量元素之一，在增強抗癌能力、艾滋病預(yù)防、提高人體免疫力等方面對人體有益，被稱作“生命的火種”［1］。我國大部分地區(qū)均屬低硒、缺硒帶，新疆地區(qū)準(zhǔn)噶爾盆地和塔里木盆地的邊緣地區(qū)均屬嚴重缺硒帶［2］。一般來說，通過自然狀態(tài)下富硒、土壤施硒肥、硒浸種、葉面噴硒等措施均能通過食物鏈系統(tǒng)和植物自身的吸收轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)變成有利于人體健康的營養(yǎng)指標(biāo)［35］。另有研究表明，適量濃度亞硒酸鈉溶液浸種，可以提高種子 發(fā) 芽 率和 種 子 活 力［67］。 王 玉 鳳 等［8］的研究表明，低濃度的硒處理（0～4.0 mg／L）對番茄種子的萌發(fā)有促進作用，高濃度的硒處理（＞4.0 mg／L）則表現(xiàn)為一定的抑制作用。張馳等［9］的研究表明，花生種子在低濃度的硒處理（10～100μg／m L）下有利于提高種子的發(fā)芽率，在高濃度的硒處理（＞250μg／m L）下則效果相反?？姌湟日J為，硒酸鹽＜8 mg／L，亞硒酸鹽＜20 mg／L）均能促進幼苗期冬小麥的生長，且同等硒濃度下，硒酸鹽的毒害大于亞硒酸鹽［10］。林匡飛等［11］通過盆栽試驗研究硒對小麥促進和抑制生長的臨界指標(biāo)，也印證了相同的規(guī)律。但是國內(nèi)對硒浸種春小麥的文獻報道較少，作物對硒的敏感程度受外部環(huán)境、基因型、品種、地區(qū)等影響較大，新春31號是近年來北疆主栽的春小麥品種，具有適應(yīng)性強、抗病較強、產(chǎn)量突出等優(yōu)勢，但對于該品種適應(yīng)亞硒酸鈉的毒理效應(yīng)和臨界指標(biāo)尚不明確。本研究通過亞硒酸鈉浸種處理，研究不同濃度硒浸種對新疆春小麥種子萌發(fā)和幼苗生長的敏感程度和毒害濃度，進一步篩選出硒浸種的最佳濃度，為新疆春小麥生產(chǎn)與加工產(chǎn)品中抗硒脅迫工作的開展和春小麥種子活力生理生化研究提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為新春31號春小麥種子，由新疆農(nóng)科院奇臺麥類試驗站提供，亞硒酸鈉（Na2SeO3）為分析純試劑，試驗時配制成相應(yīng)濃度。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置8個不同濃度浸種液處理，分別為0，0.5，1.0，2.5，3.5，5.0，10.0 mg／L 和 50.0 mg／L。 先用1%的NaCl O消毒種子后，選取大小均勻一致、健康飽滿的春小麥種子放在相應(yīng)濃度的Na2SeO3溶液中浸種，浸種時間為12 h，溫度為20℃。隨后放入消毒過的發(fā)芽盒中，每個發(fā)芽盒鋪2層含飽和水分的濾紙，各均勻放入100粒春小麥種子，腹溝向下，種胚朝上。在25℃下模擬黑白交替發(fā)芽，共設(shè)3個重復(fù)試驗，每天噴灑相應(yīng)濃度的Na2SeO3溶液，使種子保持較濕潤的狀態(tài)。

1.2.2 測定項目與方法

參照農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程的方法［12］，在小麥發(fā)芽期間，第4天計算發(fā)芽勢，第7天統(tǒng)計發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)，并隨機測量10株幼苗的苗長、根長、稱量單株幼苗根鮮重、苗鮮重、根干重、苗干重，取平均值，計算活力指數(shù)和抑制率。

發(fā)芽率（%）＝第7天發(fā)芽種子粒數(shù)／供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽勢（%）＝第4天發(fā)芽種子粒數(shù)／供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)（GI）＝∑（Gt／Dt）（式中，Gt為在時間t內(nèi)的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）；

簡化活力指數(shù)＝發(fā)芽率×第7天幼苗長；

抑制率＝（對照－處理）／對照［10］。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 21.0軟件進行數(shù)據(jù)處理及相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 亞硒酸鈉浸種對春小麥種子萌發(fā)的影響

由表1可知，不同濃度亞硒酸鈉溶液對春小麥種子的萌發(fā)有顯著影響。隨著亞硒酸鈉溶液濃度的增加，春小麥種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均呈先增高后降低的趨勢。其中，亞硒酸鈉溶液濃度為1.0 mg／L時，發(fā)芽率和發(fā)芽勢均達到最高，分別達100%和98.33%，與對照相比提高了5.26%和8.45%。亞硒酸鈉濃度大于1.0 mg／L時，隨著亞硒酸鈉濃度的增加，發(fā)芽率呈顯著下降趨勢。5.0，10.0，50.0 mg／L處理之間發(fā)芽率差異顯著，且濃度越大，發(fā)芽率和發(fā)芽勢越低。說明低濃度的亞硒酸鈉浸種對春小麥種子萌發(fā)有促進作用，而高濃度亞硒酸鈉浸種對種子萌發(fā)具有抑制作用。以亞硒酸鈉濃度為橫坐標(biāo)，發(fā)芽率為縱坐標(biāo)對其進行二次回歸擬合，方程為Y＝0.023X2－1.541X＋98.906（R2＝0.927），該方程能較好地模擬發(fā)芽率的變化規(guī)律。

表1 不同濃度亞硒酸鈉溶液對春小麥種子發(fā)芽的影響

表2 不同濃度亞硒酸鈉溶液對春小麥種子根長和苗長的影響

2.2 亞硒酸鈉浸種對春小麥種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)是反映種子活力大小的重要指標(biāo)，研究表明，適宜濃度的亞硒酸鈉溶液對春小麥種子的發(fā)芽指數(shù)和種子活力有促進作用。由表1可知，亞硒酸鈉濃度為1.0 mg／L時，發(fā)芽指數(shù)最高，與對照相比，提高了59.69%，其次是0.5 mg／L，與對照相比，提高了52.00%，差異均達到顯著水平（p＜0.05）；在亞硒酸鈉濃度為0.5～2.5 mg／L時，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于對照，亞硒酸鈉濃度為2.5，3.5，5.0，10.0，50.0 mg／L時，與對照相比，發(fā)芽指數(shù)分別提高了50.52%、41.45%、40.83% 、33.73%、21.35%，且與各處理相比差異顯著（p＜0.05）。在1.0 mg／L濃度下活力指數(shù)最高，達到了13.31，與對照相比，提高了37.93%，且各處理與1.0 mg／L濃度相比均存在顯著性差異（p＜0.05）。

2.3 亞硒酸鈉浸種對春小麥根長和苗長的影響

從表2可知，低濃度的硒處理時，幼苗表現(xiàn)出對根生長的刺激作用。根在亞硒酸鈉濃度為0.5～3.5 mg／L時出現(xiàn)顯著的刺激生長作用，且在亞硒酸鈉濃度為1.0 mg／L時，春小麥的根長達到最大，當(dāng)濃度大于1.0 mg／L時對春小麥根的生長轉(zhuǎn)為抑制并逐漸加強，ck，3.5，5.0，10.0，50.0 mg／L和1.0 mg／L 相比，均達到顯著差異水平（p＜0.05）。ck，5.0，10.0，50.0 mg／L 和1.0 mg／L相比，均達到極顯著差異水平（p＜0.01），與0.5、2.5 mg／L相比，差異不顯著，當(dāng)亞硒酸鈉濃度在50.0 mg／L時，根部極其脆弱，且出現(xiàn)畸形。

從發(fā)芽后7 d所測幼苗第1片真葉長度可知，春小麥幼苗生長在0.5～2.5 mg／L時出現(xiàn)促進作用，硒濃度在1.0 mg／L時苗長最大，隨著亞硒酸鈉濃度增加，對幼苗逐漸產(chǎn)生毒害，抑制幼苗生長。當(dāng)濃度大于2.5 mg／L，苗長受到明顯抑制，與1.0 mg／L相比，苗長分 別 降 低 了 17.01%、27.01%、25.97%、30.75%、34.03%，差異均達到極顯著水平（p＜0.01）。

2.4 亞硒酸鈉浸種對春小麥幼苗鮮重和干重的影響

由表3可知，隨著亞硒酸鈉溶液濃度的增加，春小麥幼苗根鮮重、苗鮮重、根干重和苗干重整體表現(xiàn)為先逐漸增加再緩慢下降的趨勢，且均在硒濃度1.0 mg／L處理下達到最大值，在2.5 mg／L處理下開始下降。在不同亞硒酸鈉濃度處理下，春小麥幼苗根鮮重表現(xiàn)為1.0 mg／L＞2.5 mg／L＞3.5 mg／L＞0.5 mg／L＞5.0 mg／L＞10 mg／L＞0 mg／L＞50 mg／L，依次高于對照53%、35%、26%、21%、17%、8%，其中0，10，50 mg／L處理下與1.0 mg／L相比，幼苗根鮮重差異顯著（p＜0.05），其余處理間差異均不顯著；春小麥幼苗鮮重表現(xiàn)為1.0 mg／L＞0.5 mg／L＞2.5 mg／L＞0 mg／L＞3.5 mg／L＞5.0 mg／L＞10 mg／L＞50 mg／L。1.0，0.5，2.5 mg／L 處理下苗鮮重依次高于對照67%、22%、19%，1.0 mg／L處理與其他處理苗鮮重差異顯著（p＜0.05），這說明適宜硒濃度浸種有利于幼苗鮮重積累。

表3 不同濃度亞硒酸鈉溶液對春小麥幼苗干鮮重的影響

表4 不同濃度亞硒酸鈉溶液對春小麥幼苗生長的抑制率

表5 春小麥種子生長抑制率的相關(guān)性

在不同亞硒酸鈉濃度處理下，春小麥幼苗根干重表現(xiàn)為1.0 mg／L＞2.5 mg／L＞3.5 mg／L＞0.5 mg／L＞0 mg／L＞10.0 mg／L＞5.0 mg／L＞50.0 mg／L。1.0，2.5，3.5，0.5 mg／L 處 理 下 根 干 重 依 次 高 于 對 照47.5%、21.38%、10.93%、8.91%，50.0 mg／L 與 其他處理幼苗根干重差異顯著（p＜0.05），其余處理間差異均不顯著；小麥幼苗苗干重表現(xiàn)為1.0 mg／L＞0 mg／L＞0.5 mg／L＞2.5 mg／L＞3.5 mg／L＞5.0 mg／L＞10.0 mg／L＞50.0 mg／L，1.0 mg／L 處理下苗干重達到最大，高于對照33.23%，1.0 mg／L 與10.0 mg／L、50.0 mg／L處理間差異顯著（p＜0.05），與其他處理相比較差異不顯著。由此發(fā)現(xiàn)硒浸種在一定濃度范圍內(nèi)有利于幼苗的生長發(fā)育，增加幼苗的干物質(zhì)積累，過量的硒濃度不但不能使幼苗干鮮重繼續(xù)增加，還會抑制幼苗正常生長發(fā)育。以亞硒酸鈉濃度為橫坐標(biāo)，根干重和苗干重為縱坐標(biāo)分別擬合方程，得出Y＝0.001X2－0.153X＋9.468（R2＝0.704）和Y＝0.006X2－0.366X＋9.915（R2＝0.639），在0～50 mg／L范圍內(nèi)該方程能較好的表現(xiàn)亞硒酸鈉浸種對幼苗干物質(zhì)積累的變化規(guī)律。

2.5 亞硒酸鈉浸種對春小麥芽期性狀抑制率的影響以及相關(guān)分析

抑制率反映了種子活力和幼苗抑制情況，抑制率值越小，抑制作用越弱，越利于生長，反之則阻礙生長。通過表4中不同濃度亞硒酸鈉溶液對春小麥種子生長的抑制率可知，隨著亞硒酸鈉濃度增大，春小麥種子各生長量的抑制率均呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，在0～1.0 mg／L范圍內(nèi)，各生長量的抑制率逐漸下降，在1.0 mg／L時均達到最低值，此時春小麥種子活力最大，干物質(zhì)積累最多；當(dāng)濃度大于1.0 mg／L時抑制作用逐漸增強，具體表現(xiàn)在各生長指標(biāo)降低，不利于種子形成壯苗。苗干重、苗鮮重、根干重和根鮮重分別在2.5，3.5，10，50 mg／L時抑制率為正，說明幼苗開始出現(xiàn)明顯抑制生長的情況。根據(jù)硒浸種最佳濃度下春小麥芽期性狀的抑制率比較，得出其大小順序為：對苗干重的抑制率＞對苗鮮重的抑制率＞對苗長的抑制率＞對發(fā)芽率的抑制率＞對根長的抑制率＞對根干重的抑制率＞對根鮮重的抑制率。

由表5可知，有20對性狀達極顯著正相關(guān)，根鮮重和發(fā)芽率達顯著正相關(guān)，其中根長與各生長量之間的相關(guān)性在0.91～0.96之間，根干重、苗干重與其對應(yīng)的鮮重都能達到0.96的極顯著水平，說明亞硒酸鈉濃度對這7個主要春小麥芽期性狀都存在顯著相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

硒作為人體所必須的微量元素，能夠預(yù)防疾病和增強體質(zhì)［13］，對植物而言，也是必不可少的，硒在植物體生命活動中參與重要的生理活動。有研究表明，低濃度的亞硒酸鈉能提高萌發(fā)小麥種子中α淀粉酶的活力和根系活力，可以促進種子萌發(fā)及萌發(fā)后的生長［1415］。前人研究認為標(biāo)準(zhǔn)幼苗干重、標(biāo)準(zhǔn)活力指數(shù)、苗長、老化發(fā)芽勢都是評估小麥種子活力和田間成苗能力的較好方法［1617］，有關(guān)硒促進種子萌發(fā)和生長的研究報道很多，李會芳等研究表明，適宜的硒濃度處理提高了大豆種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，提高了活力指數(shù)、根的鮮重［18］；孫志玲等通過研究亞硒酸鈉浸種和冷鍛煉對水稻種子出苗率的影響，得出0.06～0.08 mg／L硒能明顯提高水稻的出苗率［19］；唐巧玉等研究表明，適宜的硒濃度能促進大豆根系生長發(fā)育［20］。林匡飛等采用水培試驗研究了硒對小麥發(fā)芽和根莖伸長的毒理效應(yīng)，結(jié)果表明，硒在適量范圍內(nèi)（＜0.5 mg／L）對種子萌發(fā)過程中各指標(biāo)均有促進作用，高劑量（＞0.5 mg／L）時，對種子活力、幼苗和根生長具有脅迫效應(yīng)，對硒濃度與種子發(fā)芽各項指標(biāo)抑制率相關(guān)分析，呈顯著正相關(guān)［21］，這與本試驗研究結(jié)果基本一致。

本研究結(jié)果表明，不同硒濃度浸種對春小麥種子萌發(fā)和生長產(chǎn)生差異，低濃度的硒對種子萌發(fā)和生長具有促進作用，高濃度的硒對種子萌發(fā)和生長具有抑制作用，這與前人研究硒浸種小麥［22］、水稻［23］、蕓豆［24］、豌豆［25］得出的結(jié)論相一致。由本試驗結(jié)果可知，硒浸種濃度在1.0 mg／L時，對春小麥種子萌發(fā)生長最有利，發(fā)芽率和發(fā)芽勢均達到最高，分別為100%和98.33%，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別為48.77和13.31，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)較對照處理均有顯著提高，且濃度越高，抑制作用越強，對小麥種子產(chǎn)生的毒害越大，發(fā)芽率和硒濃度滿足二次回歸方程：Y＝0.023X2－1.541X＋98.906（R2＝0.927）；在硒濃度為1.0 mg／L時，根鮮重和苗鮮重分別高于對照處理53%、67%，達到差異顯著水平，根干重和苗干重分別高于對照50%、33%；硒對農(nóng)藝指標(biāo)的抑制率大小為：苗干重抑制率＞苗鮮重抑制率＞苗長抑制率＞發(fā)芽率抑制率＞根長抑制率＞根干重抑制率＞根鮮重抑制率。本試驗只針對新春31號小麥篩選最適宜的硒濃度，不同地區(qū)、不同小麥品種以及不同作物等對于硒的最適濃度均會產(chǎn)生較大的影響，還需進一步研究論證。

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