精胺引發(fā)對(duì)提高烤煙種子抗寒性的影響研究

周向平，劉 卉，趙陽(yáng)陽(yáng)，彭曙光，肖欽之，周 立，麻 浩，胡日生

（1. 湖南省煙草公司永州市公司，永州 425000；2. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210095；3. 湖南省煙草公司，長(zhǎng)沙 410004）

煙草是喜溫作物，煙草生長(zhǎng)的適宜溫度為25～28℃，在10～13℃以下停止生長(zhǎng)[1]。早春低溫在南方煙區(qū)普遍存在。低溫冷害會(huì)引起煙苗的一系列生理變化，如引起細(xì)胞內(nèi)氧自由基的大量積累，造成氧化脅迫傷害[2-6]，導(dǎo)致出苗慢、出苗不整齊、成苗率及壯苗率低，影響移栽后大田煙株的正常生長(zhǎng)與發(fā)育，甚至導(dǎo)致煙株早花[7-8]，降低煙葉的質(zhì)量和產(chǎn)量，給煙葉生產(chǎn)造成不利影響。

多胺（PAs）是廣泛存在于植物體內(nèi)的一類低分子量脂肪族含氮堿的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，常見(jiàn)的多胺有腐胺（Put）、亞精胺（Spd）和精胺（Spm）等[9]。多胺作為一種與植物抗逆性有關(guān)的物質(zhì)，能夠緩解植物所受到的傷害，研究多胺與植物抗寒性的關(guān)系具有重要意義[10]。當(dāng)植物處于各種逆境條件下時(shí)，細(xì)胞內(nèi)常會(huì)積累大量的多胺，多胺可影響核酸酶和蛋白質(zhì)酶特別是與植物抗逆性有關(guān)的保護(hù)酶活性，保護(hù)質(zhì)膜和原生質(zhì)不受傷害，從而對(duì)組織起到保護(hù)的作用等，顯著調(diào)節(jié)植物對(duì)逆境的響應(yīng)[11]。近年來(lái)，對(duì)多胺在細(xì)胞分裂與分化、衰老、成花等方面作用有過(guò)許多報(bào)道[12-15]。例如有研究表明外源噴施多胺可緩解低溫脅迫對(duì)作物種子萌發(fā)和出苗的影響，提高幼苗體內(nèi)抗氧化酶活性，提高抗寒性[16-18]；鄭昀曄等[19]研究表明利用多胺引發(fā)種子可顯著提高玉米種子在低溫脅迫條件下的活力，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)；張彥萍[20]研究證明多胺引發(fā)能夠提高茄子種子活力及幼苗抗冷性。但各項(xiàng)報(bào)道對(duì)內(nèi)源多胺代謝研究較多，而對(duì)外源多胺作為引發(fā)劑提高植物抗寒性的研究較少。

種子的萌發(fā)是由種子活力和外界環(huán)境因素共同決定的，通過(guò)引發(fā)劑處理種子能有效增強(qiáng)植物溫度逆境耐性。但目前煙草種子引發(fā)劑多集中在改善種子的出苗率、整齊度和健壯性等方面，對(duì)能提高煙草種子抗寒性的引發(fā)劑的研究較少。試驗(yàn)中選用精胺作為提高煙草種子萌發(fā)期抗寒性的引發(fā)劑，揭示其在低溫脅迫下對(duì)種子萌發(fā)、大棚育苗煙苗素質(zhì)及大田生長(zhǎng)等方面的影響，以期為精胺引發(fā)技術(shù)在我國(guó)南方煙區(qū)冬春烤煙種子加工及大田生產(chǎn)上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試烤煙品種為湘煙5 號(hào)，由湖南省永州市煙葉生產(chǎn)技術(shù)中心提供。精胺（Spm，純度為97%），由上海麥克林生化科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)將風(fēng)選后的湘煙5 號(hào)二級(jí)裸種，經(jīng)10%的次氯酸鈉消毒30 min 后用水清洗干凈，加入100 g/L 的負(fù)離子粉溶液中，25℃黑暗條件下浸泡48 h，清水清洗干凈后將種子置于35℃回干至起始重量后分成4 份，每份10g。設(shè)置4 個(gè)處理（T1～T4），分別用100 mL 的0.01 mmol/L（T1）、0.05 mmol/L（T2）、0.25 mmol/L（T3）Spm 溶液和清水（CK）25℃黑暗條件下浸種24 h。引發(fā)處理結(jié)束后，將種子于35℃下回干至種子原始重量，密封于4℃冰箱備用。

1.2.2 室內(nèi)低溫脅迫發(fā)芽試驗(yàn)及活力測(cè)定取兩層濾紙平展在直徑為9 cm 的玻璃培養(yǎng)皿中并充分吸水，將各處理的種子均勻擺放在濾紙上，每皿100 粒，4次重復(fù)。先在25℃光照8 h/黑暗16 h 條件下培育2 d，待種子萌動(dòng)露白，然后移至低溫12℃，光照8 h/黑暗16 h 條件培育5 d，再于25℃光照8 h/黑暗16 h 條件下培育9 d。每天計(jì)數(shù)發(fā)芽種子數(shù)，在第7 天計(jì)算發(fā)芽勢(shì)（GE），第16 d 計(jì)算發(fā)芽率（GP）、平均發(fā)芽時(shí)間（MGT）、發(fā)芽指數(shù)（GI）和活力指數(shù)（VI）。發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后，選擇有代表性幼苗10 株，在80℃高溫干燥24 h 后測(cè)定幼苗干重。計(jì)算公式如下：

式中，Gt為發(fā)芽試驗(yàn)終期內(nèi)每日新發(fā)芽數(shù)量，Dt為發(fā)芽日數(shù)，GI為發(fā)芽指數(shù)，S為幼苗干重（mg/10 株）。

1.2.3 早冬大棚漂浮育苗發(fā)芽及煙苗素質(zhì)測(cè)定試驗(yàn)在湖南省永州市煙葉生產(chǎn)技術(shù)中心育苗大棚內(nèi)進(jìn)行。在2020 年12 月20 日，將種子播種在標(biāo)準(zhǔn)漂浮育苗盤內(nèi)（漂浮育苗盤規(guī)格為68 cm×34 cm，200 孔），每盤播種200 粒，重復(fù)3 次，將播種后的育苗盤漂浮在含有一定營(yíng)養(yǎng)液的水池中，常規(guī)管理。在播種后90 d，每個(gè)處理分別選擇有代表性煙苗10株，分別測(cè)定株高、莖直徑，根系形態(tài)參數(shù)采用MICROTEK 根系掃描儀（型號(hào)MRS-9600TFU2L）采集，通過(guò)WSEEN 2.6.5.0根系分析軟件測(cè)定一級(jí)側(cè)根數(shù)、二級(jí)側(cè)根數(shù)、三級(jí)側(cè)根數(shù)、總根數(shù)等指標(biāo)，用吸水紙吸干表面水分后立即使用分析天平測(cè)定鮮重，在80℃高溫干燥24 h 后使用分析天平測(cè)定幼苗干重。

1.2.4 大田試驗(yàn)試驗(yàn)在湖南省永州市煙葉生產(chǎn)技術(shù)中心基地進(jìn)行，試驗(yàn)田地勢(shì)平坦，質(zhì)地較粘重，排灌方便，土壤肥力中等。耕作層土壤理化性質(zhì)如下：pH值5.31，全氮1.23 g/kg，全磷0.5 g/kg，堿解氮149.9 mg/kg，有效磷32.5 mg/kg，速效鉀295 mg/kg。

2021 年3 月5 日，將煙苗移栽到大田，每個(gè)處理3 次重復(fù)，共12 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)不少于50 株煙。按《2021 年永州市煙葉標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)方案》要求進(jìn)行大田管理，保持各小區(qū)農(nóng)事操作的一致性，降低人為因素帶來(lái)的試驗(yàn)誤差。

（1）農(nóng)藝性狀調(diào)查。按照YC/T 142—2010，每小區(qū)選取具代表性的煙株10 株，在旺長(zhǎng)期（移栽后50 d）和圓頂期（移栽后80 d）分別調(diào)查記載株高、葉數(shù)、莖直徑、最大葉長(zhǎng)與寬、最大葉面積等農(nóng)藝性狀指標(biāo)。

（2）經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查。煙葉成熟采收時(shí)各小區(qū)分開掛牌編竿，統(tǒng)一條件下烘烤，烘烤后按照國(guó)家烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB 2635—1992 進(jìn)行分級(jí)，調(diào)查各處理的原煙外觀質(zhì)量，同時(shí)調(diào)查各小區(qū)產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙率、上中等煙率。

（3）煙葉化學(xué)成分分析。各處理取C3F、B2F 煙葉0.5 kg，其中還原糖含量按照YC/T159—2002 規(guī)定的方法測(cè)定；煙堿、總氮、鉀和氯含量分別按YC/T161—2002、YC/T173—2003、YC/T162—2002 等所示方法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)用DPS 軟件（18.10 版）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，多重比較采用LSD 法。

2 結(jié)果與分析

2.1 精胺處理對(duì)低溫脅迫下煙草種子發(fā)芽及活力的影響

相比于100 g/L 負(fù)離子粉單獨(dú)催芽的種子（CK），100 g/L 負(fù)離子粉催芽后再經(jīng)精胺引發(fā)，湘煙5 號(hào)裸種在低溫下的種子發(fā)芽速度明顯加快，平均發(fā)芽天數(shù)顯著降低，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和種子活力顯著提升（表1），種子發(fā)芽勢(shì)提高5.33%～7.67%，平均發(fā)芽時(shí)間縮短2.36～2.53 d，發(fā)芽指數(shù)提高了62.49%～62.59%，種子活力指數(shù)提高了50.11%～75.44%。方差分析結(jié)果表明，100 g/L 負(fù)離子粉催芽再經(jīng)精胺引發(fā)后3 個(gè)處理的種子，其平均發(fā)芽天數(shù)顯著低于CK，發(fā)芽指數(shù)和種子活力極顯著高于CK，發(fā)芽勢(shì)顯著高于CK。表明一定濃度的Spm 引發(fā)處理能顯著提高低溫脅迫下烤煙種子活力，加快烤煙種子的發(fā)芽速率。

表1 精胺引發(fā)對(duì)低溫脅迫下湘煙5 號(hào)種子發(fā)芽及活力的影響

2.2 精胺處理對(duì)早冬大棚漂浮育苗煙苗素質(zhì)的影響

結(jié)果表明，相比于100 g/L 負(fù)離子粉單獨(dú)催芽的種子（CK），100 g/L 負(fù)離子粉催芽后再經(jīng)0.01～0.25 mmol/L 精胺引發(fā)，一級(jí)側(cè)根數(shù)、二級(jí)側(cè)根數(shù)、三級(jí)側(cè)根數(shù)、總根數(shù)、株高、莖圍、鮮重和干重等指標(biāo)明顯提升，一級(jí)側(cè)根數(shù)、二級(jí)側(cè)根數(shù)、三級(jí)側(cè)根數(shù)、總根數(shù)較CK 分別提高了21.08%～48.72%、14.04%～29.77%、6.81%～22.74%、9.12%～25.29%，株高、莖直徑較CK 分別提高了5.87%～16.70%、1.33%～20.93%，鮮重、干重較CK 分別提高了5.78%～15.98%、0.94%～12.74%。隨著精胺濃度的提高，湘煙5 號(hào)煙苗素質(zhì)也有所提高，以100 g/L 負(fù)離子粉催芽+0.25 mmol/L精胺引發(fā)煙苗素質(zhì)最好（表2），方差分析結(jié)果表明，100 g/L 負(fù)離子粉催芽再經(jīng)0.05 和0.25 mmol/L 精胺引發(fā)后2 個(gè)處理的種子，其一級(jí)側(cè)根數(shù)、三級(jí)側(cè)根數(shù)、總根數(shù)、株高、莖直徑等指標(biāo)顯著高于CK。表明一定濃度的Spm 引發(fā)處理能提高煙苗抗寒性，顯著提高早冬大棚育苗煙苗素質(zhì)，有效解決早冬低溫環(huán)境下煙草育苗壯苗率偏低等問(wèn)題。

表2 精胺引發(fā)對(duì)早冬湘煙5 號(hào)大棚漂浮育苗煙苗素質(zhì)的影響

2.3 精胺處理對(duì)大田煙葉農(nóng)藝性狀的影響

由表3 可知，除圓頂期T3 處理的葉數(shù)外，旺長(zhǎng)期和圓頂期100 g/L 負(fù)離子粉催芽再經(jīng)3 個(gè)濃度精胺處理的株高、葉數(shù)、莖圍和最大葉面積等指標(biāo)較CK 均有不同程度提高，其中以100 g/L 負(fù)離子粉+0.25 mmol/L Spm 處理煙葉農(nóng)藝性狀最優(yōu)，旺長(zhǎng)期株高、葉數(shù)、莖直徑和最大葉面積分別比對(duì)照增加了15.44%、3.69%、4.12%、16.59%，株高、葉寬和最大葉面積極顯著高于CK，葉數(shù)顯著高于CK；圓頂期株高、莖直徑和最大葉面積比CK 分別增加了7.30%、1.63%、11.04%，株高顯著高于CK。可見(jiàn)，一定濃度的Spm引發(fā)種子后，可促進(jìn)大田煙株早生快發(fā)，有效提升大田煙株農(nóng)藝性狀。

2.4 精胺處理對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

從表4 看，3 個(gè)濃度精胺處理對(duì)產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)、煙葉等級(jí)比例等烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)均有不同程度提高，相比CK 產(chǎn)量增加25.60～146.60 kg/hm2、產(chǎn)值增加了1 086.30～5 998.40 元/hm2、均價(jià)增加了0.18～0.90元/kg、上等煙率增加了7.85%～11.53%、上中等煙率增加了0.09%～1.83%。其中以100g/L 負(fù)離子粉+0.25 mmol/L Spm 處理煙葉經(jīng)濟(jì)性狀最優(yōu)，產(chǎn)量、產(chǎn)值極顯著高于CK，上等煙率顯著高于CK，其次為100 g/L負(fù)離子粉+0.25 mmol/L Spm 處理，產(chǎn)量極顯著高于CK，產(chǎn)值顯著高于CK。綜合分析，一定濃度的Spm引發(fā)種子后，能夠有效提升煙株經(jīng)濟(jì)性狀，可有效增加煙農(nóng)收入。

表4 精胺引發(fā)對(duì)湘煙5 號(hào)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

3 討 論

研究結(jié)果表明，施用精胺能加快低溫脅迫下湘煙5 號(hào)種子發(fā)芽速率，提高發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和種子活力指數(shù)，改善早冬大棚育苗煙苗素質(zhì)，提高田間農(nóng)藝性狀和烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀。0.05～0.25 mmol/L Spm 處理湘煙5 號(hào)種子可以減輕烤煙育苗和大田生產(chǎn)期間低溫冷害的不利影響，獲得更高產(chǎn)值。因此，外源精胺引發(fā)處理這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)南方煙區(qū)早冬播種和大田生產(chǎn)都具有重要的意義。試驗(yàn)僅研究了施用精胺對(duì)提高烤煙種子活力、煙苗素質(zhì)和大田生產(chǎn)的影響，對(duì)烤后煙葉的品質(zhì)、香氣、余味等煙葉內(nèi)在質(zhì)量的影響有待進(jìn)一步探討。