棉花学报 ›› 2021, Vol. 33 ›› Issue (1): 75-85.doi: 10.11963/1002-7807.xmwzs.20200111
徐敏1(),李憬霖2,叶福民1,朱鹤1,金路路1,单莹1,王子胜1,*(
)
收稿日期:
2019-12-06
出版日期:
2021-01-15
发布日期:
2021-02-26
通讯作者:
王子胜
E-mail:shumin690101@163.com;wangzisheng6666@126.comcn
作者简介:
徐敏,女(1969―), 基金资助:
Xu Min1(),Li Jinglin2,Ye Fumin1,Zhu He1,Jin Lulu1,Shan Ying1,Wang Zisheng1,*(
)
Received:
2019-12-06
Online:
2021-01-15
Published:
2021-02-26
Contact:
Wang Zisheng
E-mail:shumin690101@163.com;wangzisheng6666@126.comcn
摘要:
【目的】 探讨种子植株停留期间的气象条件对棉花种子活力的影响。【方法】 本试验选择辽棉31和辽棉25两个棉花品种,利用开花当日挂花的方法,获得不同成熟度的棉花种子群体。通过研究比较群体中各样本的百粒重、7 d发芽率、主要营养成分含量以及发芽期间丙二醛(Malondialdehyde, MDA)浓度及过氧化物酶(Peroxidase, POD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)活性。【结果】 棉花种子的百粒重与植株停留时间显著相关,与开花时间关系不大。辽棉31种子的粗脂肪含量显著高于辽棉25。两个品种间可溶性糖含量和淀粉含量差异不显著,且可溶性糖含量与种子的植株停留时间显著相关。种子发芽期间MDA浓度呈先升高后下降趋势,辽棉25的MDA浓度稍低于辽棉31,但两个品种间差异不显著。种子发芽期间POD活性呈先升高后下降趋势,下降较明显;CAT活性呈先下降再升高趋势,下降明显,但升高有限;SOD活性呈逐渐下降趋势,下降明显。辽棉25种子中上述3种酶的活性都稍高于辽棉31,但差异不显著。通过气象因子与种子生理生化指标的相关分析,发现降水量、≥12 ℃积温、日温差和日照时间等4个气象因子与种子的百粒重、可溶性糖含量、MDA浓度以及CAT活性等4个特征指标显著或极显著相关。以4个气象因子为自变量、4个种子特征指标为因变量,利用逐步回归的方法获得了25个模拟模型,对其中13个模型利用边缘分析的方法,得出4个气象因子的边际效应。【结论】 种子植株停留期间的降水量、≥12 ℃积温、日温差和日照时间4个气象因子通过影响种子的百粒重、可溶性糖含量、MDA浓度以及CAT活性4个特征指标,进而影响到种子的总体活力,其中日温差和日照时间对种子特征指标的影响较大。辽河流域棉区棉花种子的植株停留时间以65~70 d为宜,这部分种子主要来自早伏桃及部分伏前桃。
徐敏,李憬霖,叶福民,朱鹤,金路路,单莹,王子胜. 棉花种子活力与其植株停留期间气象因子的关系研究[J]. 棉花学报, 2021, 33(1): 75-85.
Xu Min,Li Jinglin,Ye Fumin,Zhu He,Jin Lulu,Shan Ying,Wang Zisheng. Relationship between cotton seeds vigor and meteorological factor during plant residence[J]. Cotton Science, 2021, 33(1): 75-85.
表1
不同成熟度棉花种子群体"
辽棉31 Liaomian 31 | 棉铃生长发育期 Dates | 时间 Time /d | 辽棉25 Liaomian 25 | 棉铃生长发育期 Dates | 时间 Time /d | |
1 | 08-02-09-19 | 48 | 7 | 08-02-09-29 | 58 | |
2 | 07-26-09-19 | 55 | 8 | 07-26-09-29 | 65 | |
3 | 08-02-09-29 | 58 | 9 | 08-02-10-12 | 71 | |
4 | 07-19-09-19 | 62 | 10 | 07-19-09-29 | 72 | |
5 | 07-12-09-19 | 69 | 11 | 07-26-10-12 | 78 | |
6 | 08-02-10-12 | 71 | 12 | 07-12-09-29 | 79 | |
13 | 07-19-10-12 | 85 |
表2
种子植株停留期间的主要气象因子"
种子在植株上的停留时间 Resident time /d | 降水量 Precipitation /mm (X1) | 相对湿度 Relative Humidity /% (X2) | 气温 | 日照时间 Sunshine duration /h (X8) | ||||
日均气温 Average temperature /℃ (X3) | ≥12 ℃积温 Accumulated temperature ≥12℃ /℃(X4) | 最高气温 Highest temperature /℃ (X5) | 最低气温 Lowest temperature /℃ (X6) | 日温差 Diurnal range /℃ (X7) | ||||
69 | 465.01 | 70.2 | 24.5 | 876.8 | 28.7 | 21.0 | 7.7 | 457.8 |
79 | 497.82 | 68.9 | 23.8 | 943.5 | 28.1 | 20.1 | 7.9 | 526.1 |
62 | 399.36 | 70.6 | 24.5 | 786.0 | 28.7 | 21.0 | 7.7 | 415.2 |
72 | 432.17 | 69.1 | 23.7 | 852.7 | 28.0 | 20.0 | 7.9 | 483.5 |
85 | 497.69 | 67.3 | 22.2 | 873.3 | 26.5 | 18.4 | 8.1 | 563.9 |
55 | 365.71 | 70.1 | 24.2 | 680.4 | 28.5 | 20.6 | 7.8 | 381.8 |
65 | 398.52 | 68.5 | 23.3 | 747.1 | 27.7 | 19.6 | 8.1 | 450.1 |
78 | 464.04 | 66.7 | 21.7 | 767.7 | 26.1 | 17.9 | 8.3 | 530.5 |
48 | 299.50 | 68.9 | 23.8 | 580.3 | 28.1 | 20.3 | 7.9 | 347.1 |
58 | 332.31 | 67.3 | 23.0 | 647.0 | 27.3 | 19.2 | 8.1 | 415.4 |
71 | 397.83 | 65.5 | 21.3 | 667.6 | 25.7 | 17.4 | 8.3 | 495.8 |
表3
种子百粒重和发芽率统计表"
样本编号 Samples | 百粒重 100-seed weight /g | 7 d发芽率 7 d germination rate /% |
1 | 9.68±0.20 bcd | 81.33±2.08 abc |
2 | 10.30±0.10 a | 79.33±3.51 abc |
3 | 10.27±0.21 a | 82.00±3.60 abc |
4 | 10.20±0.00 ab | 83.67±2.52 ab |
5 | 10.30±0.26 a | 83.00±5.29 abc |
6 | 9.32±0.58 d | 84.33±4.16 a |
7 | 10.33±0.23 a | 78.67±3.21 abc |
8 | 10.27±0.25 a | 82.67±3.78 abc |
9 | 10.13±0.15 abc | 80.33±3.51 abc |
10 | 9.61±0.53 cd | 76.67±5.69 bc |
11 | 9.70±0.42 bcd | 76.00±1.00 c |
12 | 9.88±0.08 abc | 83.33±2.89 ab |
13 | 8.62±0.13 e | 83.67±2.89 ab |
表4
棉花种子特征指标与气象因素的相关系数"
降水量 Precipitation /mm (X1) | 相对湿度 Relative humidity /% (X2) | 气温 Temperature | 日照时间 Sunshine duration /h(X8) | |||||
平均气温 Average temperature /℃ (X3) | ≥12 ℃积温 Accumulated temperature ≥12℃ /℃ (X4) | 最高温 Daily highest temperature /℃ (X5) | 最低温 Daily lowerest temperature /℃ (X6) | 日温差 Diurnal range /℃ (X7) | ||||
百粒重 100-seeds weight | -0.437 | 0.353 | 0.450 | -0.264 | 0.460 | 0.439 | -0.300 | -0.593* |
发芽率 Germination rate | 0.120 | 0.088 | 0.112 | 0.155 | 0.102 | 0.116 | 0.2629 | 0.040 |
粗脂肪含量 Crude fat content | -0.184 | -0.17 | -0.158 | -0.268 | -0.159 | -0.171 | -0.206 | -0.119 |
可溶性糖含量 Soluble sugar content | 0.727** | 0.036 | -0.042 | 0.683* | -0.05 | -0.031 | 0.717** | 0.601* |
淀粉含量 Starch content | 0.154 | 0.232 | 0.181 | 0.241 | 0.205 | 0.18 | 0.246 | 0.068 |
MDA浓度 MDA content | -0.592* | 0.065 | 0.103 | -0.585* | 0.117 | 0.111 | -0.553* | -0.603* |
POD活性 POD activity | 0.417 | -0.284 | -0.273 | 0.372 | -0.278 | -0.285 | 0.290 | 0.526 |
CAT活性 CAT activity | 0.867** | -0.116 | -0.195 | 0.786** | -0.192 | -0.206 | 0.788** | 0.842** |
SOD活性 SOD activity | 0.299 | -0.502 | -0.519 | 0.168 | -0.529 | -0.533 | 0.068 | 0.552 |
表5
种子生理生化指标与气象因子的二次多项式逐步回归模型"
气象因子 Meteorological factors | 性状指标 Index | 品种 Variety | 模型 Simulation equation | 决定系数 r2 | 显著性 P |
降水量Precipitation (X1) | 可溶性糖含量 | 平均Ave. | Y=0.003 8X1+3.694 7 | 0.528 2 | 0.004 9** |
Soluble sugar content | L 25 | Y=-0.000 052 X12+0.05X1-5.056 7 | 0.801 7 | 0.039 3* | |
MDA浓度 MDA content | 平均Ave. | Y=-0.000 2 X12+0.15 X1-5.296 5 | 0.638 7 | 0.006 2** | |
CAT活性 CAT activity | 平均Ave. | Y=0.005X12-3.006X1+693.029 4 | 0.795 4 | 0.000 4** | |
L 31 | Y=0.000 8 X12+182.782 6 | 0.822 7 | 0.012 6* | ||
L 25 | Y=0.001 7 X12+112.287 3 | 0.875 0 | 0.002 0** | ||
≥12 ℃ 积温 Accumulated temperature ≥12 ℃(X4) | 可溶性糖含量 | L31 | Y=0.000 002 X42+4.103 2 | 0.681 8 | 0.042 9* |
Soluble sugar content | L25 | Y=-0.000 008 8 X42+26.520 0 | 0.720 8 | 0.015 7* | |
MDA浓度 MDA content | 平均Ave. | Y=0.000 5X42-0.079 4X4+140.042 1 | 0.621 0 | 0.007 8** | |
CAT活性 CAT activity | L31 | Y=0.322 6X4+74.361 9 | 0.727 1 | 0.030 9* | |
L 25 | Y=0.726 6X4-132.798 0 | 0.719 6 | 0.015 8* | ||
日温差 Diurnal range (X7) | 可溶性糖含量 | 平均Ave. | Y=1.102 2X7 -3.600 7 | 0.513 6 | 0.005 8** |
Soluble sugar content | L 31 | Y=0.090 8 X72-0.602 3 | 0.661 5 | 0.049 0* | |
MDA浓度 MDA content | L 25 | Y= -19.671 3X72+308.148 1X7-1 183.875 9 | 0.929 2 | 0.005 0** | |
CAT活性 CAT activity | 平均Ave. | Y=257.114 8X72-3 752.639 7X7+13 924.449 | 0.630 5 | 0.006 9** | |
L 31 | Y=159.246 80X7-963.792 1 | 0.730 8 | 0.030 1* | ||
L 25 | Y=25.864 2 X72-1248.057 0 | 0.891 4 | 0.001 4** | ||
日照时间 Sunshine duration (X8) | 百粒重 100-see weight | 平均Ave. | Y=-0.000 076 X82+0.064 X8-3.470 | 0.716 1 | 0.002 0** |
L 31 | Y=-0.000 14 X82+0.121 4 X8-14.820 4 | 0.890 0 | 0.036 0** | ||
L 25 | Y=-0.000 093 X82+0.081 80 X8-7.663 1 | 0.783 5 | 0.046 9* | ||
可溶性糖含量 | L 25 | Y=-0.000 089 X82+0.090 3 X8 -17.437 0 | 0.970 8 | 0.000 9** | |
Soluble sugar content | 平均Ave. | Y=-0.000 17 X82+0.138 4 X8 -6.513 4 | 0.585 6 | 0.012 2* | |
MDA浓度 MDA content | L 25 | Y=-0.000 26 X82+0.223 0 X8-25.553 3 | 0.801 3 | 0.039 5* | |
CAT活性 CAT activity | 平均Ave. | Y=0.003 5 X82-1.843 5 X8+475.305 6 | 0.727 7 | 0.001 5** | |
L 25 | Y=1.487 5 X8-298.431 7 | 0.647 1 | 0.029 2* |
表6
种子特征指标与气象因子的边际效应模型"
气象因子 Meteorological factors | 特征指标 Index | 品种 Variety | 边际效应模型 Marginal effect model | 各指标的最适值 Optimum value of index | y'变化率 y' changing rate |
降水量Precipitation (X1) | 可溶性糖含量Soluble sugar content MDA浓度 MDA content CAT活性 CAT activity | L25 | y'=-0.000 104(X1-480.77) | 480.76 | -0. 000 104 |
平均Ave. | y'=-0.000 4(X1-375.00) | 375.00 | -0. 000 4 | ||
平均Ave. | y'=0.01(X1-305.00) | 305.00 | 0. 01 | ||
≥12 ℃ 积温 ≥12 ℃Accumulated temperature (X4) | 可溶性糖含量Soluble sugar content MDA浓度 MDA content CAT活性 CAT activity | 平均Ave. | y'=0.001(X4-79.41) | 79.41 | 0.001 |
日温差 Diurnal range (X7) | 可溶性糖含量Soluble sugar content MDA浓度 MDA content CAT活性 CAT activity | L25 | y'=-39.342 6(X7-7.83) | 7.83 | -39.342 6 |
平均Ave. | y'=514.229 6(X7-7.30) | 7.30 | 514.229 6 | ||
日照时间 Sunshine duration(X8) | 百粒重g 100-seeds weight | 平均 Ave. | y'=-0.000 152(X8-421.05) | 421.05 | -0.000 152 |
L31 | y'=-0.000 28(X8-433.57) | 433.57 | -0.000 28 | ||
L25 | y'=-0.000 186(X8-439.78) | 439.78 | -0.000 186 | ||
可溶性糖含量Soluble sugar content MDA浓度 MDA content CAT活性 CAT activity | L25 | y'=-0.000 178(X8 -507.30) | 507.30 | -0.000 178 | |
平均Ave. | y'=-0.000 34(X8-407.06) | 407.06 | -0.000 34 | ||
L25 | y'=-0.000 52(X8-428.85) | 428.85 | -0.000 52 | ||
平均Ave. | y'=0.007(X8-263.36) | 263.36 | 0.007 |
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