樊 娟，龍海江，向曉龍，任明見(jiàn), ，吳傳璽，胡安龍，2*

（1.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴陽(yáng) 550025；2.貴州大學(xué)作物保護(hù)研究所，貴陽(yáng) 550025；3.國(guó)家小麥改良中心貴州分中心，貴陽(yáng) 550025；4.遵義市桐梓縣貴梁農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，貴州 遵義 563200）

高粱因抗旱性、耐貧瘠及耐高溫特性而廣泛種植，且生物學(xué)產(chǎn)量較高，是我國(guó)重要的資源作物之一[1]。在生產(chǎn)實(shí)踐中，春季高粱低溫冷害問(wèn)題頻發(fā)，當(dāng)環(huán)境溫度低于10 ℃時(shí)抑制高粱種子萌發(fā)、出苗及光合作用[2-3]。

近年來(lái)，種子包衣技術(shù)在農(nóng)業(yè)種植中應(yīng)用廣泛。戊唑醇作為三唑類廣譜殺菌劑，可包衣小麥種子以防治小麥赤霉病[4]，也可處理玉米種子以防治玉米瘤黑粉病及絲黑穗病[5]。但種衣劑不合理使用致植株產(chǎn)生藥害時(shí)有發(fā)生[6-7]。王雅玲等指出，在低溫脅迫下，戊唑醇包衣玉米種子促進(jìn)由低溫脅迫導(dǎo)致的過(guò)氧化作用及葉綠素分解，使植株低溫冷害加劇[8]。Wang 等研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫條件下，Hanyubaomu 和Miaoboshi 包衣對(duì)水稻種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)均無(wú)明顯促進(jìn)作用[9]。研究表明，合理使用抗寒種衣劑可減輕低溫脅迫對(duì)水稻[10]及棉花[11]的傷害。Guan 等研制一種含水楊酸可凝膠涂層，可用于玉米種子包衣以增強(qiáng)其抗寒性[12]。低溫脅迫對(duì)種衣劑處理高粱種子的影響研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，本文以適宜溫度為對(duì)照，研究低溫脅迫對(duì)戊唑醇包衣高粱種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響，以期對(duì)高粱種衣劑研制及安全合理使用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

高粱種子：紅纓子，由桐梓縣貴梁農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。

供試藥劑：60 g·L-1戊唑醇懸浮種衣劑，購(gòu)自拜耳作物科學(xué)（中國(guó)）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將經(jīng)蒸餾水分選的高粱種子在0.1%多菌靈中浸泡20 min 后用無(wú)菌水洗凈，自然晾干后包衣。戊唑醇種衣劑包衣設(shè)0.06 g ai·kg-1種子（A）、0.12 g ai·kg-1種子（B）、0.24 g ai·kg-1種子（C）、0.48 g ai·kg-1種子（D）4 個(gè)處理，以分選殺菌未包衣高粱種子為空白對(duì)照（CK）。同時(shí)設(shè)25 ℃/30 ℃（夜間/白天，下同）、15 ℃/20 ℃、5 ℃/10 ℃、0 ℃/5 ℃4 個(gè)不同溫度條件處理。每處理高粱種子10 粒，各3次重復(fù)，共60盆。種子播于塑料花盆（φ=8 cm、h=10 cm），播種土壤為市購(gòu)營(yíng)養(yǎng)黑土（購(gòu)自吉林省白山市撫松縣植源農(nóng)業(yè)科技有限公司）與貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)田土壤1∶1混合。

2019 年12 月20 日播種后置于人工培養(yǎng)箱內(nèi)（光照：L∶D=12∶12，相對(duì)濕度85%）。將所有處理置于25 ℃條件下培養(yǎng)2 d，種子吸脹萌發(fā)后將各處理分別于25 ℃/30 ℃、15 ℃/20 ℃、5 ℃/10 ℃、0 ℃/5 ℃條件培養(yǎng)15 d 后常溫（25 ℃/30 ℃）培養(yǎng)3 d恢復(fù)，2020年1月10日采集處理。

1.2.2 生理指標(biāo)測(cè)定

發(fā)芽率及出苗率測(cè)定參照文獻(xiàn)[13]試驗(yàn)；葉綠素、根系活力及滲透電導(dǎo)率（DDSJ-11A電導(dǎo)率測(cè)定儀）測(cè)定參照李小方等方法[14]；超氧化物歧化酶含量測(cè)定采用鄰苯三酚自氧化法[15]；過(guò)氧化氫酶活性測(cè)定采用紫外分光光度計(jì)吸收法[16]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)取3 次重復(fù)平均值，DPS 7.05 作方差分析和差異顯著性檢驗(yàn)，以α=0.05 為顯著性水平。Microsoft Excel 2010軟件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫對(duì)戊唑醇包衣高粱種子萌發(fā)及出苗的影響

結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，低溫脅迫使高粱種子發(fā)芽率顯著降低33%～46.67%，出苗率下降60%～80%，在15 ℃/30 ℃溫度條件下，戊唑醇包衣種子與裸種發(fā)芽率和出苗率均無(wú)顯著差異（α=0.05）。在0 ℃/10 ℃溫度條件下，戊唑醇包衣顯著抑制種子發(fā)芽及出苗，且隨包衣濃度升高種子發(fā)芽率降低，顯著降低76.67%；在同等包衣濃度處理?xiàng)l件下，隨溫度降低發(fā)芽率顯著降低，但出苗率未受包衣濃度影響。

表1 溫度和濃度對(duì)戊唑醇包衣高粱種子發(fā)芽率及出苗率的影響（7 d內(nèi)）Table 1 Effects of temperature and concentration on germination rate and seedling emergence rate of tebuconazole-coated sorghum seeds

2.2 低溫脅迫對(duì)戊唑醇包衣高粱幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由圖1～6可知，低溫脅迫對(duì)高粱幼苗根長(zhǎng)、株高及單株鮮重有較明顯的抑制作用，可使其活力指數(shù)顯著下降（α=0.05）。在25 ℃/30 ℃及15 ℃/20 ℃溫度條件下，戊唑醇包衣對(duì)高粱幼苗根長(zhǎng)、株高、單株鮮重和根重?zé)o顯著抑制作用，且當(dāng)戊唑醇包衣濃度為0.06 g ai·kg-1種子時(shí)，各項(xiàng)性狀較裸種均有提高。在脅迫溫度下（5 ℃/10 ℃及0 ℃/5 ℃），隨包衣濃度增加，低溫脅迫對(duì)其根長(zhǎng)、株高和單株鮮重抑制作用較顯著，可使高粱幼苗活力指數(shù)顯著下降（α=0.05）。在相同包衣濃度條件下，低溫脅迫顯著影響高粱幼苗生長(zhǎng)，其根長(zhǎng)、株高及單株鮮重顯著降低，從而使其根冠比和活力指數(shù)下降，但對(duì)高粱幼苗根重?zé)o顯著影響（α=0.05）。

圖1 溫度和濃度對(duì)戊唑醇包衣高粱根長(zhǎng)的影響Fig.1 Effects of temperature and concentration on root length of tebuconazole-coated sorghum

圖2 溫度和濃度對(duì)戊唑醇包衣高粱株高的影響Fig.2 Effects of temperature and concentration on plant height of tebuconazole-coated sorghum

圖3 溫度和濃度對(duì)戊唑醇包衣高粱單株鮮重的影響Fig.3 Effects of temperature and concentration on fresh weight per plant of tebuconazole-coated sorghum

圖4 溫度和濃度對(duì)戊唑醇包衣高粱單株根重的影響Fig.4 Effects of temperature and concentration on root weight per plant of tebuconazole-coated sorghum

圖5 溫度和劑量對(duì)戊唑醇包衣高粱根冠比的影響Fig.5 Effects of temperature and concentration on root-crown ratio of tebuconazole-coated sorghum

圖6 溫度和劑量對(duì)戊唑醇包衣高粱活力指數(shù)的影響Fig.6 Effects of temperature and concentration on dynamic index of tebuconazole-coated sorghum

2.3 低溫脅迫對(duì)戊唑醇包衣高粱幼苗根系活力的影響

由表2可知，在相同戊唑醇包衣濃度下，低溫脅迫程度越深，幼苗根系活力差異越大。在25 ℃/30 ℃時(shí)，包衣濃度越大根系活力越大，且均與未包衣處理差異顯著（α=0.05）。15 ℃/20 ℃時(shí)，不同包衣濃度間根系活力差異顯著（α=0.05）；當(dāng)包衣濃度為0.06及0.12 g ai·kg-1種子時(shí)，幼苗根系活力上升且與裸種差異顯著（α=0.05）。脅迫溫度5 ℃/10 ℃下，包衣濃度上升，根系活力下降，但差異不顯著（α=0.05）。0 ℃/5 ℃時(shí)，包衣劑量增加，根系活力下降，但0.06 及0.12 g ai·kg-1種子戊唑醇包衣處理與裸種差異不顯著（α=0.05）；0.24 和0.48 g ai·kg-1種子戊唑醇包衣高粱根系活力下降，且達(dá)顯著水平（α=0.05）。

2.4 低溫脅迫對(duì)戊唑醇包衣高粱幼苗體內(nèi)葉綠素含量的影響

由圖7可知，低溫脅迫顯著降低高粱幼苗葉綠素含量，且在最低溫時(shí)達(dá)最低。25 ℃/30 ℃時(shí)，戊唑醇包衣處理下高粱幼苗葉綠素含量分別為21.30、21.73、21.55 及20.85 mg·g-1，與未包衣處理葉綠素含量19.99 mg·g-1無(wú)顯著差異（α=0.05），但稍有提高。15 ℃/20 ℃時(shí)，未包衣高粱幼苗葉綠素含量為17.37 mg·g-1；戊唑醇包衣處理高粱幼苗葉綠素含量隨包衣濃度增加而下降，且包衣濃度為0.24及0.48 g ai·kg-1種子時(shí)葉綠素含量與裸種差異顯著（α=0.05）。在5 ℃/10 ℃時(shí)，未包衣高粱幼苗葉綠素含量降至16.35 mg·g-1，戊唑醇包衣高粱幼苗葉綠素含量較未包衣處理稍降低，且隨包衣濃度增加葉綠素含量降低，但并未達(dá)顯著水平（α=0.05）。在0 ℃/5 ℃時(shí)，對(duì)照高粱幼苗葉綠素含量已下降至9.77 mg·g-1，戊唑醇包衣處理高粱葉綠素含量隨包衣濃度增加而降低，且在0.48 g ai·kg-1種子濃度下與未包衣處理差異顯著（α=0.05）。

表2 溫度和濃度對(duì)戊唑醇包衣高粱幼苗根系活力的影響Table 2 Effects of temperature and concentration on root activity of tebuconazolee-coated sorghum seedlings

圖7 溫度和濃度對(duì)戊唑醇包衣高粱幼苗葉綠素含量的影響Fig.7 Effects of temperature and concentration on chlorophyll content of tebuconazolee-coated sorghum seedlings

2.5 低溫脅迫對(duì)高粱幼苗葉片中電解質(zhì)外滲情況的影響

由圖8可知，在同等包衣濃度條件下，隨脅迫溫度降低，高粱幼苗相對(duì)電導(dǎo)率增加。25 ℃/30 ℃時(shí)，相對(duì)電導(dǎo)率較低，且未包衣處理高粱幼苗與戊唑醇包衣處理高粱幼苗相對(duì)電導(dǎo)率差異未達(dá)顯著水平（α=0.05）。15 ℃/20 ℃時(shí)，高粱幼苗相對(duì)電導(dǎo)率較25 ℃/30 ℃條件下增加，但戊唑醇包衣處理與未包衣高粱幼苗相對(duì)電導(dǎo)率差異均不顯著（α=0.05）。當(dāng)脅迫低溫為5 ℃/10 ℃時(shí)，隨包衣濃度增加，相對(duì)電導(dǎo)率先降后升。當(dāng)脅迫低溫為0 ℃/5 ℃時(shí)，隨包衣濃度增加，電導(dǎo)率增加；但包衣劑量為0.06 g ai·kg-1種子時(shí)，高粱幼苗電導(dǎo)率與未包衣處理高粱幼苗差異不顯著（α=0.05）；當(dāng)包衣劑量為0.12 及0.24 g ai·kg-1種子時(shí)，相對(duì)電導(dǎo)率顯著增加（α=0.05）。包衣濃度為0.48 g ai·kg-1種子時(shí)，相對(duì)電導(dǎo)率達(dá)18.68 ms·cm-1，與其余各處理間差異顯著（α=0.05）。

圖8 溫度和濃度對(duì)戊唑醇包衣高粱幼苗相對(duì)電導(dǎo)率的影響Fig.8 Effects of temperature and concentration on the relative conductivity of tebuconazolee-coated sorghum seedlings

2.6 低溫脅迫對(duì)高粱幼苗過(guò)氧化氫酶含量的影響

由圖9可知，低溫脅迫明顯增加高粱幼苗體內(nèi)CAT 含量。25 ℃/30 ℃時(shí)，高粱幼苗CAT 含量較低，未包衣處理高粱幼苗CAT 含量為24.86 U·g-1，戊唑醇包衣高粱幼苗CAT 含量較未包衣處理差異不顯著（α=0.05）。15 ℃/20 ℃時(shí)，未包衣處理高粱幼苗CAT 含量為40.68 U·g-1，戊唑醇包衣濃度為0.06、0.12 g ai·kg-1種子時(shí)高粱幼苗體內(nèi)CAT含量分別為27.12 及36.16 U·g-1，較裸種差異顯著（α=0.05）。5 ℃/10 ℃時(shí)，高粱幼苗CAT含量明顯增加。戊唑醇包衣濃度為0.06、0.12及0.24 g ai·kg-1種子時(shí)，CAT 含量較裸種稍降低，但差異不顯著（α=0.05）；隨包衣濃度增加至0.48 g ai·kg-1種子，CAT含量最高，且與未包衣處理高粱幼苗CAT 含量差異達(dá)顯著（α=0.05）。0 ℃/5 ℃時(shí)，未包衣處理高粱幼苗體CAT 含量高達(dá)198.88 U·g-1，戊唑醇包衣高粱幼苗CAT 含量變化規(guī)律與5 ℃/10 ℃時(shí)一致，且含量最高。

圖9 溫度和濃度對(duì)戊唑醇包衣高粱幼苗過(guò)氧化氫酶含量的影響Fig.9 Effects of temperature and concentration on catalase contents of tebuconazolee-coated sorghum seedlings

2.7 低溫脅迫對(duì)高粱幼苗超氧化物歧化酶含量的影響

由圖10可知，在25 ℃/30 ℃時(shí)，植物組織內(nèi)SOD含量最低，各處理間差異不顯著。15 ℃/20 ℃時(shí)，較25 ℃/30 ℃SOD含量明顯增加，未包衣與戊唑醇包衣處理相比，幼苗體內(nèi)SOD 含量差異不顯著（α=0.05）。5 ℃/10 ℃時(shí)，SOD含量增加，高粱幼苗體內(nèi)SOD 含量與未包衣處理高粱差異不顯著（α=0.05）。0 ℃/5 ℃時(shí)，高粱幼苗內(nèi)SOD含量最高，經(jīng)0.06和0.12 g ai·kg-1種子戊唑醇包衣幼苗SOD含量低于未包衣處理，且差異不顯著（α=0.05）；在0.24 g ai·kg-1種子包衣濃度下SOD 含量升高，0.48 g ai·kg-1種子戊唑醇包衣處理下高粱幼苗體內(nèi)SOD 含量較未包衣處理顯著升高（α=0.05）。

圖10 溫度和濃度對(duì)戊唑醇包衣高粱幼超氧化物歧化酶含量的影響Fig.10 Effects of temperature and concentration on superoxide dismutase content of tebuconazolee-coated sorghum seedlings

3 討 論

種子吸脹期溫度對(duì)萌發(fā)有重要影響[17]。種子萌發(fā)是植株生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中代謝較為旺盛的階段，也最易受外界逆境影響。杜堯東等研究表明，低溫脅迫降低番茄種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)[18]。較低濃度戊唑醇包衣使小麥種子發(fā)芽率升高，但高濃度戊唑醇包衣抑制其萌發(fā)[19]。這與本研究結(jié)果一致，低溫脅迫顯著抑制高粱種子萌發(fā)率。在同等低溫脅迫條件下，戊唑醇包衣濃度升高，高粱種子萌發(fā)率下降，說(shuō)明高濃度戊唑醇包衣加劇低溫脅迫對(duì)高粱種子的影響，使其萌發(fā)受抑。

田體偉等研究指出，高濃度戊唑醇處理顯著抑制小麥幼苗生長(zhǎng)發(fā)育，而低濃度戊唑醇處理增加小麥苗高、根長(zhǎng)和根數(shù)[20]。楊德光等研究表明，低溫脅迫抑制玉米種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)，降低幼苗株高、根長(zhǎng)、葉綠素含量，提高SOD活性[21]。與本研究結(jié)果一致，在適宜溫度條件下，較高濃度戊唑醇處理對(duì)其高粱種子生長(zhǎng)發(fā)育無(wú)抑制作用，其根長(zhǎng)、株高、單株鮮重較未包衣處理提高。但在低溫脅迫條件下，較高濃度戊唑醇處理高粱種子的生長(zhǎng)發(fā)育受到顯著抑制，根長(zhǎng)、株高、單株鮮重及活力指數(shù)明顯下降。

根系是植株吸收水分及礦物元素的重要器官。根系活力即根的生長(zhǎng)情況和代謝水平，其活力反映根系使地下部分營(yíng)養(yǎng)元素或農(nóng)藥等物質(zhì)向上輸導(dǎo)的能力，直接影響植物地上部生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)狀況[22]。本試驗(yàn)中，影響高粱幼苗根系活力的原因主要來(lái)自兩方面：一是低溫脅迫對(duì)植株地上部分的破壞，使其生長(zhǎng)狀態(tài)變差，從而降低根系活力；二是由于戊唑醇包衣劑量過(guò)大，導(dǎo)致其產(chǎn)生部分藥害，與低溫逆境協(xié)同增強(qiáng)對(duì)高粱幼苗根系發(fā)育的抑制作用。低溫脅迫下，高濃度戊唑醇包衣的高粱種子幼苗體根系活力降低，使其地上部分受到直接影響，生長(zhǎng)發(fā)育變差。

植物體內(nèi)葉綠素是一類與光合作用有關(guān)的重要色素，葉綠素含量與光合作用能力相關(guān)。葉綠素含量是評(píng)定逆境因素對(duì)光合作用器官造成嚴(yán)重傷害的重要指標(biāo)[23]。低溫脅迫使植株葉綠素含量下降，最終導(dǎo)致光合速率下降[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，在適宜生長(zhǎng)溫度下，戊唑醇包衣對(duì)高粱幼苗葉綠素生成并未表現(xiàn)抑制作用，相反，戊唑醇包衣高粱種子幼苗較未包衣裸種幼苗體葉綠素含量增加，光合作用能力增強(qiáng)。在脅迫低溫條件下，適量戊唑醇包衣并未增強(qiáng)低溫逆境的破壞作用，當(dāng)戊唑醇包衣濃度達(dá)0.24及0.48 g ai·kg-1種子時(shí)，戊唑醇對(duì)高粱幼苗的藥劑反應(yīng)與低溫逆境脅迫共同作用于高粱幼苗，使其葉綠素含量急劇降低，影響高粱正常光合作用。

植物細(xì)胞對(duì)維持細(xì)胞的微環(huán)境和正常代謝發(fā)揮重要作用。正常情況下，細(xì)胞膜對(duì)物質(zhì)具有選擇透性作用。當(dāng)植物受逆境環(huán)境影響時(shí)，細(xì)胞膜遭到破壞，膜透性增大，使細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，以至植物細(xì)胞浸提液電導(dǎo)率提高[25]。因此，高粱幼苗浸提液電導(dǎo)率可反映高粱細(xì)胞膜遭受破壞程度。研究證實(shí)，電導(dǎo)率代表植株對(duì)抗冷害能力[26]。本研究中，電導(dǎo)率隨溫度降低而增加，說(shuō)明細(xì)胞膜由于脅迫低溫逆境被破壞，且溫度越低電導(dǎo)率越大。在同等低溫脅迫條件下，適量戊唑醇包衣高粱與對(duì)照并無(wú)明顯差異，但當(dāng)戊唑醇包衣濃度較大時(shí)，電導(dǎo)率增幅較大，與對(duì)照相比增長(zhǎng)近66.9%。說(shuō)明較高濃度戊唑醇包衣可增強(qiáng)低溫逆境產(chǎn)生的滲透作用。

過(guò)氧化氫酶（CAT）是催化過(guò)氧化氫分解成氧和水的酶，在植物體內(nèi)廣泛存在于葉綠體、線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，以清除植物體內(nèi)因氧化而產(chǎn)生的過(guò)氧化氫，使細(xì)胞免于遭受其毒害，是生物防御體系的關(guān)鍵酶之一。超氧化物歧化酶（SOD），是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，廣泛分布于各種生物體內(nèi)，可消除生物體在新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)。超氧化物歧化酶清除生物體內(nèi)自由基，對(duì)抗與阻斷氧自由基對(duì)細(xì)胞造成的損害，并及時(shí)修復(fù)受損細(xì)胞[27]。研究指出，冬季低溫脅迫下，油菜CAT活性在日均溫降至5 ℃左右時(shí)明顯升高并出現(xiàn)最大值，SOD 活性則在3 ℃左右達(dá)到最高[28]；本研究也證實(shí)這一點(diǎn)，高粱幼苗在0 ℃/5 ℃下CAT及SOD酶活性較常溫下顯著升高，且達(dá)最大值。在低溫脅迫下，SOD 及CAT 酶活性隨溫度降低而增高，與趙宏偉等研究結(jié)果一致[29]。在同等低溫脅迫條件下，戊唑醇包衣濃度為0.06 及0.12 g ai·kg-1種子時(shí)，高粱幼苗體內(nèi)CAT 及SOD 酶含量與未包衣高粱幼苗之間差異較??；當(dāng)戊唑醇包衣濃度達(dá)0.24及0.48 g ai·kg-1種子時(shí)，高粱幼苗體內(nèi)CAT及SOD酶含量顯著增加，說(shuō)明逆境脅迫帶來(lái)的破壞在較高濃度戊唑醇作用下增強(qiáng)。

4 結(jié) 論

在適宜生長(zhǎng)條件下（15～30 ℃），戊唑醇包衣高粱種子對(duì)高粱發(fā)芽及出苗有促進(jìn)作用，且對(duì)高粱幼苗根長(zhǎng)、株高、單株鮮重和根重?zé)o抑制作用；此外，戊唑醇包衣下高粱幼苗根系活力未受抑制。戊唑醇包衣高粱種子提高幼苗葉綠素含量，使其光合作用增強(qiáng)，促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育。

低溫脅迫條件下（0～10 ℃），0.06和0.12 g ai·kg-1種子戊唑醇包衣對(duì)高粱幼苗無(wú)顯著影響。0.24 與0.48 g ai·kg-1種子戊唑醇包衣加劇低溫脅迫導(dǎo)致的葉綠素含量降低、細(xì)胞電解質(zhì)外滲、過(guò)氧化氫積累及氧自由基增加。

綜上，推薦使用濃度（0.06～0.12 g ai·kg-1種子）戊唑醇包衣不會(huì)導(dǎo)致高粱產(chǎn)生低溫藥害，超過(guò)推薦濃度（0.24～0.48 g ai·kg-1種子），則加劇低溫脅迫，產(chǎn)生藥害。