干热处理对甜瓜种子活力和细菌性果斑病抑制能力的影响.pdf

西北植物学报 ，（）： 文章编号 ：（） ：收稿日期 ：；修改稿收到日期 ：基金项目 ：上海市瓜果产业技术体系 （沪农科产字 第 号 ）；上海市科委重点攻关项目 （）作者简介 ：张永平 （），女 ，副研究员 ，硕士 ，主要从事甜瓜育种栽培工作 。：通信作者 ：陈幼源 ，研究员 ，主要从事甜瓜育种和栽培研究工作 。：干热处理对甜瓜种子活力和细菌性果斑病抑制能力的影响张永平，张文献，许爽，杨少军，陆世钧，陈幼源（上海市农业科学院园艺研究所，上海市设施园艺技术重点实验室 ，上海；上海市农业技术推广服务中心，上海）摘要 ：以厚皮甜瓜品种 哈密绿 种子为材料 ，在 、和 温度下分别处理 、和 ，研究不同干热处理对甜瓜种子活力萌发和生理生化指标变化及细菌性果斑病的防治效果 。结果显示 ：（）随着处理温度的升高和时间的延长 ，干热处理甜瓜种子发芽指标和成苗率显著下降 ，而 处理 和 对种子发芽指标 （活力指数除外 ）和成苗率无显著影响 。（）与对照相比 ，干热处理种子胚芽中的 活性 、可溶性糖和脯氨酸含量升高 ，在同一温度处理下 ，活性和可溶性糖含量随着处理时间的延长基本呈增长趋势 ，脯氨酸含量则随着处理时间的延长呈下降趋势 ，和 活性以及可溶性蛋白含量变化随着温度的升高和处理时间的延长呈下降趋势 ；与对照相比 ，胚芽中 活性在 处理下降低 ，而在 和 处理下升高 ，但其随着处理时间的延长呈下降趋势 ；胚芽中 产生速率在 和 处理下与对照接近 ，而在 处理下随着处理时间的延长呈上升趋势 ，且均显著高于对照 。（）随着处理温度的升高和时间的延长 ，甜瓜接菌种子幼苗细菌性果斑病发病率较对照显著降低 。研究表明 ，适宜干热处理温度和时间诱导甜瓜种子中抗氧化酶活性增强 ，渗透调节物质含量增加 ，超氧阴离子产生速率降低 ，种子活力和出苗率有效提高 ，哈密绿 种子有效 、安全的干热处理组合为 、。关键词 ：甜瓜 ；干热处理 ；种子活力 ；细菌性果斑病中图分类号 ： 文献标志码 ： ， ， ， ， ， （ ， ， ， ，； ， ，）： ， ， ， ， （：，；：，） ：（） ， （ ） （） ， ， ， ， ； ， ， ， ， ， ， （） ， ， ， ， ：； ； ； 甜瓜 （ ）属于葫芦科甜瓜属一年生蔓性草本植物 ，目前随着其规模化 、产业化种植 ，病害问题已成为严重威胁甜瓜生产的重要因素之一 。在甜瓜的主要病害中 ，很多病原物主要依靠种带传播 ，从种子源头去防治病害是非常高效的办法 。种子处理有物理 、化学和生物种方法 ，种子干热处理属于物理方法之一 ，是目前农业上应用于种子生产加工的一种经济有效方法 ，它不仅可以杀死种子表面附着的病菌 ，还可以杀死潜伏在种子内部的病菌。李明等报道高温干热处理黄瓜种子，达到一次性处理去除种子内外携带的病原菌及病毒的效果 ，且不影响种子的发芽和生活力 。干热处理能起到其他消毒方法 （如药剂处理 、热水烫种等 ）所达不到的效果 ，并且操作工序简单 ，对种子活力及外观伤害性也较小。白鹤扬以南瓜种子为材料的研究发现 ，干热处理对其发芽 、幼苗生长状况具有促进作用 ，而且对其性器官的形成 、蔓生长量及果实的生长发育均有较好的效果 。种子活力是衡量种子质量的最重要指标之一 ，其高低不仅决定种子的萌发和出苗率 ，而且还影响苗期的生长量和对逆境的抵抗力 ，直至影响到后期的生长 、产量和品质等。酶是维持细胞正常运转的基础 ，细胞的新陈代谢反应需要酶的催化才能正常运行 。研究表明 ，超氧化物歧化酶 （）、过氧化物酶 （）、过氧化氢酶 （）和抗坏血酸过氧化物酶 （）和脱氢酶及酯酶活力与种子活力呈正相关。不同种类的种子对温度的敏感性不同 ，都有各自适宜的处理温度和时间 ，如果处理不当会严重影响种子活力 。瓜类细菌性果斑病是一种典型的种传病害 ，种子带菌是主要的侵染源 ，对带菌种子进行灭菌处理是有效控制该病发生发展的主要措施之一。目前 ，不同温度 、时间干热处理对甜瓜种子发芽指标 、成苗率及幼苗的生理活性和抑制细菌性果斑病的研究鲜有报道 。因此 ，本试验以厚皮甜瓜 哈密绿 种子为材料 ，通过不同温度和时间干热处理 ，研究其种子活力指标和生理生化指标变化 ，以及对细菌性果斑病的抑制程度 ，筛选出甜瓜种子干热处理最佳温度和时间 。 材料和方法 材料及处理试验材料为厚皮甜瓜品种 哈密绿 种子 ，由上海市农业科学院园艺研究所提供 。试验选用不经人工接种和人工接种的种类型甜瓜种子 。不经人工接种的甜瓜种子直接进行干热处理 。干热处理温度（因素）设（）、（）和（）个水平 ，处理持续时间 （因素）设（）、（）和（）个水平 ，组成个 （）处理组合 ，以未进行干热处理的甜瓜种子为对照 （），共计个处理 。每处理设次重复 ，每重复粒种子 。干热处理结束后将种子样品放到干燥器中保存 ，用于种子发芽及相关指标的测定 。种子人工接种的方法是先用浓度为 细菌性果斑病菌悬浮液浸泡，自然晾干后 ，进行干热处理 ，处理温度及时间如上 ，同样组成个处理组合 ，以经人工接种而未经干热处理为对照 （），共计个处理 。人工接种种子经干热处理后 ，采用幼苗生长检测发病情况 ，每处理株 ，重复次 。 测定指标与方法 发芽指标参照标准发芽方法 ，将经过干热期张永平 ，等 ：干热处理对甜瓜种子活力和细菌性果斑病抑制能力的影响处理的甜瓜种子置于发芽盒中 ，每个发芽盒内铺层定性滤纸 ，摆放粒种子 ，然后置于光照培养箱中发芽 。培养箱光暗周期为，昼夜温度为。从第天开始 ，每天：记录每个发芽盒中萌发的种子数 ，第天测量发芽种子根长 。统计发芽率 、发芽受损率 、发芽指数 、活力指数和成苗率 ，具体测定方法参考文献。发 芽 率 （）发 芽 种 子 数 处 理 种 子 数发芽受损率 （）（对照发芽数处理发芽数 ）对照发芽数发芽指数 （）（），（为天的发芽个数 ；为相应的发芽天数 ）活力指数 （），（为平均根长 ）成苗率 （）第天正常苗数 供试种子数 生理生化指标将经过干热处理的种子发芽后的胚芽称取置于预冷的研钵中 ，分次加入（）预冷的磷酸缓冲液 （ ）后 ，在冰浴上研磨成浆 ，转入离心管并在、 下离心，上清液即为酶粗提液 ，用于测定抗氧化酶活性。超氧化物歧化酶 （）、过氧化物酶 （）、过氧化氢酶（）和抗坏血酸过氧化物酶 （）活性的测定按照张永平等方法 。可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝法 ，脯氨酸含量的测定采用磺基水杨 酸 法 ，可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法。超氧阴离子 （）产生速率的测定参照王爱国等的方法 。 幼苗生长鉴定幼苗生长鉴定在孔的穴盘内进行 ，基质为经高压灭菌的蛭石 ，经处理后的种子进行催芽 ，每一孔播一粒发芽的种子 ，放置于光照培养箱中进行幼苗培养 ，温度和光照设置同发芽培养条件 ，子叶展开后 ，观察叶片上有无油浸状或水浸状病斑出现 ，统计发病株数 。发病率 （）发 病 植 株 总 数 供 试 植 株 总 数灭菌效果 （）（对照发病率处理发病率 ）对照发病率 统计分析每个指标测定重复次 ，取平均值 。试验数据用和统计软件进行计算和统计分析 ，采用软件绘图 。 结果与分析 不同干热处理对甜瓜种子萌发特性的影响表显示 ，经过干热处理后 ，和处理甜瓜种子的发芽率与同期对照差异不显著 ，表 不同干热处理下甜瓜种子萌发状况 处理发芽率 注 ：分别表示 、的高温处理 ，而 则分别表示高温处理持续 、和 ，表示未经高温处理的对照 。同列数值不同字母表示处理间差异达到 显著水平 ；下同： ， ， ， ； 西北植物学报卷表 干热处理下甜瓜种子发芽指标和成苗率的变化 处理发芽率 发芽受损率 发芽指数 活力指数 成苗率 而其他处理均比同期显著降低 ，且温度越高 ，处理时间越长 ，种子发芽率下降幅度越大 ，同一温度处理下 ，大多差异达到显著水平 。可见 ，干热处理在一定程度上延缓了甜瓜种子的萌发时间 ，降低了种子的发芽率 ，萌发的整齐度也随之下降 。同时 ，如表所示 ，和处理甜瓜种子的发芽率 、发芽受损率 、发芽指数和成苗率也与对照接近 （），而活力指数则比显著降低 （），说明活力指数对种子活力变化的敏感性更高 ；其他干热处理的甜瓜种子发芽指标和成苗率均比对照显著降低 。其他处理温度 （和）相同时 ，甜瓜种子发芽率 、发芽指数 、活力指数和成苗率均随处理时间的延长而显著降低 ，发芽受损率逐渐显著升高 ，且不同处理时间之间差异显著 。当处理时间相同时 ，随处理温度的升高 ，甜瓜种子发芽指标和成苗率逐渐降低 ，发芽受损率逐渐升高 。说明干热处理中温度和时间两个因子对甜瓜种子发芽指标都有影响 ，且二者有明显的交互作用 ，即处理时间和对种子活力影响较小 ，而处理时间短 （）效果好 ，时间越长种子活力 越 差 ，成 苗 率 迅 速 下 降 ；另 外 ，在和处理下 ，虽然发芽试验初期胚根冲出了种皮 ，但大部分未能形成幼苗 ，胚根根尖处逐渐腐烂 ，子叶变黄 ，幼苗逐渐死亡 。 不同干热处理对甜瓜胚芽中抗氧化酶活性的影响图，显示 ，甜瓜种子经干热处理后 ，除处理外 ，各处理胚芽中活性与对照相比均不同程度升高 ，且大多达到显著水平 （）；在同一温度处理下 ，活性均随着处理时间的延长呈显著增 长 趋 势 （除 外 ）；各 温 度 处 理 胚 芽 中活性在内无显著差异 ，在处理和时分别以和最低 。其中 ，胚芽中活性在、和处理下比对照分别显著升高了、和，在和处理下与对照无显著差异 ，但在处理下比对照 显 著 降 低 了。同 时 ，甜 瓜 胚 芽 中和活性变化趋势一致 （图，、）。各干热处理和活性随着处理时间的延长和处理温度的升高均呈逐渐下降趋势 ，并以活性降幅更大 。与对照相比较 ，各干热处理的活性和大多数处理的活性降幅均达到显著水平 ，其中 ，甜瓜胚芽中和活性分别降低了和。另外 ，甜瓜种子经不同干热处理后 ，胚芽中活性变化较为复杂 （图，）。与对照相比 ，胚芽中活性在处理下降低 ，且随着处理时间的延长呈下降趋势 ，和分别显著降低了和；在处理下 ，活性均比对照不同程度升高 ，也有随处理时间的延长而降低的趋势 ，但仅处理与差异显著 ，升幅为；在处理 下 ，处 理 比 对 照 显 著 升 高 ，升 高 了，且显著高于其余处理 ，而和处理却 比 对 照 显 著 降 低 ，分 别 降 低 了和。以上结果说明 ，甜瓜种子受到干热处理后 ，体内活性增强 ，能够降低活性氧对种子的伤害 ，而只在下发挥其功能 ；随着处理时间的延长和温度的升高 ，抗氧化酶处于长期消耗状态 ，和活性逐渐降低 ，导致其抗氧化能期张永平 ，等 ：干热处理对甜瓜种子活力和细菌性果斑病抑制能力的影响图 不同干热处理下甜瓜胚芽中抗氧化酶活性的变化 图 不同干热处理下甜瓜胚芽中可溶性蛋白 、可溶性糖和脯氨酸含量以及 产生速率的变化 ， ， 力减弱 ，种子活力下降 。 不同干热处理对甜瓜胚芽中渗透调节物质含量和产生速率的影响从图，可知 ，各干热处理甜瓜胚芽中可溶性蛋白含量均比对照显著降低 ，降幅为；甜瓜胚芽中可溶性蛋白含量随着处理时间的延长和温度的升高均呈逐渐下降趋势 ，且在同一温度时间段之间和相同处理时间的温度间差异均达到显著水平 。同时 ，与对照相比 ，甜瓜种子经干热处理后 ，其胚芽中的可溶性糖含量除处理外均不西北植物学报卷表 干热处理对甜瓜种子细菌性果斑病的灭菌效果 处理 发病率 防治效果 同程度显著升高 ，升幅为；在同一温度处理下 ，可溶性糖含量随着处理时间的延长呈上升趋势 ，且不同处理时间之间均差异显著 ；在相同处理时间内 ，可溶性糖含量也随着处理温度升高呈上升趋势 （图，）。另外 ，甜瓜种子经干热处理后 ，各处理的脯氨酸含量也均比对照显著升高 ，增幅为；脯氨酸含量在温度处理下随处理时间延长先上升后下降 ，在和温度下则呈下降趋势 ，但各温度下均表现为处理和显著高于处理，而处理和之间无显著差异 ；在同一处理时间下 ，脯氨酸含量随着温度的升高均呈逐渐上升趋势 （图，）。此外 ，由图，可 见 ，胚 芽 中产 生 速 率 在、和干热处理下与对照接近 ，变化不明显 ，在处理比对照显著下降 ，而在各处理下比对照显著上升 ，、和处理分别显著升高、和。以上结果说明 ，干热处理后 ，甜瓜种子中蛋白质发生了降解 ，导致种子活力降低 ；另一方面 ，随着处理时间的延长和温度的升高 ，抗氧化酶活性的降低导致甜瓜种子中产生速率增加 ，发生过氧化作用 ，膜透性增大 ，造成可溶性糖和脯氨酸含量的上升 。 不同干热处理对甜瓜种子细菌性果斑病的灭菌效果接菌种子经各干热处理后的幼苗发病率统计结果 （表）表明 ，未经干热处理的带菌种子 （）幼苗细菌性果斑病的发病率最高 （），各干热处理的发病率均比对照显著降低 ；在同一温度处理下 ，幼苗发病率随着处理时间的延长而呈下降趋势 ，防治效果则逐渐提高 ；在相同处理时间内 ，幼苗发病率又随着处理温度的升高而降低 ，防治效果也逐渐显著大幅提高 。其中 ，和处理的种子幼苗虽然发病率很低 ，但所生长的幼苗弱小 ，成苗率很低 。 讨论瓜类细菌性果斑病是一种典型的种传病害 ，种子带菌是主要的侵染源 。因此生产健康的种子 ，防止种子带菌和对带菌种子进行灭菌处理是有效控制该病发生发展的主要措施之一。本研究通过育苗检测表明 ，甜瓜种子经干热处理后 ，果斑病的发病率与对照相比都有显著性下降 ，各处理对抑制细菌性果斑病有显著效果 ，且随着处理温度的升高和时间的延长抑制效果更加明显 ，这与唐炎英等在处理西瓜种子上的研究结果一致 。种子的发芽率 、发芽指数和活力指数是评价种子活力变化的常用指标，但成苗率能最准确反映种子活力的变化。本研究中 ，干热处理温度和时间对甜瓜种子活力均有一定的影响 。其中 ，甜瓜种子经处理和（和）的发芽指标和成苗率与对照相比变化不明显 ，表明温度下短时间处理对甜瓜种子活力影响较小 ，但随着处理时间的延长和温度的升高 ，甜瓜种子发芽率 、发芽指数 、活力指数和成苗率显著降低 。表明干热处理时间与温度存在交互作用 ，生产实际中进行甜瓜种子干热处理应考虑两个因素的相互作用 。因此 ，综合干热处理对甜瓜种子抑制发病效果及种子活力的影响 ，认为、（处理 ）为此甜瓜品种种子有效 、安全的干热处理温度与时间 ，对于不同的甜瓜品种具体影响尚需进一步研究 。同时 ，、和等抗氧化酶类在植物体内具有协同作用 ，统称为细胞保护酶 ，在植物体内可以清除过量的活性氧 ，维持其代谢平衡 。其中作为生产的催化酶 ，而和又是和其他过氧化物的清除剂。植物在衰老过程中 ，因细胞正常机能被破坏而有利于自由基的产生 ，过剩自由基的毒害引发或加剧膜脂过 氧 化 ，造 成 膜 系 统 的 损 伤 ，甚至导致细胞死亡。本研究表明 ，与对照相比 ，甜瓜种子胚芽中活性在和处理下随着处理时间的延长而升高 。这是由于甜瓜种子受到高温的影响 ，脂质过氧化作用逐渐增强 ，种子内部生理机能为了抵抗高温对种子的伤害 ，通过提高自身的活性来催化超氧化物阴离子自由基发生的歧化反应 ，生成和，从而消除，降低其对种子的伤害；在处理下 ，种子胚芽中和活性随着时间的延长出现先升高后降低的现象 ，这可期张永平 ，等 ：干热处理对甜瓜种子活力和细菌性果斑病抑制能力的影响能是由于植物细胞在高温胁迫下因处理时间较长而产生的应急反应 。适度的环境胁迫往往会引发细胞的应急反应 ，以保护细胞和生物体免受伤害并恢复细胞活性和生理生化过程 ，促使产生较高水平的耐性 。本研究中甜瓜种子胚芽中活性在处理和（和）后与对照差异不大 ，此处理下的种子发芽指标与对照相比也是差异不显著 ；随着处理温度的升高和时间的延长 ，胚芽和活性逐渐降低 ，从而导致种子的抗氧化作用减弱 ，种子活力下降 。因此 ，可以推测膜脂过氧化作用是引起或加剧甜瓜种子活力降低的重要原因之一。此外 ，渗透调节是植物在逆境胁迫下降低渗透势 、抵抗胁迫的一种重要方式 ，可溶性蛋白 、可溶性糖和游离脯氨酸都是重要的渗透调节物质 ，可溶性糖含量的高低也可作为衡量种子活力的一项指标 。本研究发现 ，随着干热处理温度升高和时间延长 ，甜瓜中胚芽可溶性蛋白含量显著下降 ，这可能是因为过氧化作用使种子细胞内的溶酶体受到破坏 ，从而加强了可溶性蛋白的降解速度。种子经过干热处理后 ，甜瓜胚芽中可溶性糖含量和脯氨酸含量与对照相比升高 ，可能是逆境下植物体内由于大分子糖类和蛋白质的分解加强而合成受抑制 ，蔗糖的合成加快而导致大量可溶性糖的积累。植物体内脯氨酸合成酶有反馈抑制作用 ，正常情况下植物体内脯氨酸含量不高 ，当经受胁迫后 ，反馈抑制作用减弱 ，导致体内脯氨酸含量上升 。种子干热处理过程中产生的自由基和过氧化物具有很强的毒害作用 ，可以启动膜脂中不饱和脂肪酸的过氧化作用 ，产生，使细胞膜受到损伤 ，导致种子组织衰老，。另外 ，本研究中甜瓜种子胚芽中产生速率在和处理下变化不大 ，但在处理温度为时随着处理时间的延长逐渐增大 ，使种子的活力迅速下降 。综上所述 ，适宜的干热处理温度和时间导致甜瓜种子中抗氧化酶活性增强 ，渗透调节物质含量增加 ，超氧阴离子产生速率降低 ，种子活力和出苗率有效提高 ，显著抑制甜瓜接菌种子幼苗细菌性果斑病发病率 。综合干热处理对甜瓜种子抑制发病效果 、种子活力及生理生化等指标的表现 ，可以认为、是此甜瓜品种种子有效 、安全的干热处理温度与时间 ，对于不同的甜瓜品种具体影响需进一步研究 。参考文献 ：唐炎英 干热处理对西瓜种子活力及细菌性果斑病灭菌效果影响的研究 长沙 ：湖南农业大学 ，李明 ，姚勇 ，郭春莲 干热处理对黄瓜种带真 、细菌的防治效果 山西农业科学 ，（）： ， ， ，（）：张百俊 ，杨和连 ，陈碧华 ，等 干热处理对西葫芦种子发芽及幼苗生长 的 影 响 甘 肃 农 业 大 学 学 报 ，（）： ， ， ， ，（）：白鹤扬 南瓜种子干热处理对生长发育的影响 园艺学报 ，： ，： （ ） （），：；吴汉花 ，蒋芳玲 ，曹雪 ，等 不同老化程度的不结球白菜种子活力指标变化及其相关分析 西北植物学报 ，（）： ， ， ， ，（）： 杨淑慎 ，高俊凤 活性氧 ，自由基与植物的衰老 西北植物学报 ，（）： ， ，（）：张洁 ，郭数进 ，马金虎 高温老化处理对棉花种子抗逆酶活性的影响 山西农业科学 ，（）： ， ， ，（）：宋顺华 ，吴萍 ，孟淑春 ，等 种子处理对西瓜细菌性果斑病的防治效果 中国瓜菜 ，（）： ， ， ， 西北植物学报卷 ，（）：李俊阁 ，王惠林 ，张亮 ，等 种子接种果斑病菌对不同甜瓜幼苗生长的影响 北方园艺 ，： ， ， ，