低温对辣椒种子萌发的影响及其抗寒性分析

刘 伟,黄 勇,胡展育,陈 云

(文山学院 环境与资源学院,云南 文山 663099)

辣椒生长最适温度为24～28 ℃，低于10 ℃时生长发育缓慢，5 ℃时生长就完全停止。云南文山州早春时常有倒春寒发生[1]，低温造成文山州第二大生物产业——辣椒受冷害，造成辣椒植株的生长受到严重伤害，甚至引起整株死亡，给生产带来严重的损失。有研究表明低温会引起辣椒种子的发芽势、发芽率和根系活力、MDA、可溶性糖含量、POD、SOD活性的改变及植株内细胞膜的透性、结构和组成的变化等等[2]。张茹等[3]通过低温胁迫对14个辣椒品种的发芽率、发芽势及苗期的6个生理指标进行了研究，结果表明，辣椒的发芽率、发芽势及其苗期的6个生理指标与建立的抗寒指数具有一定的吻合性，可快速有效地筛选出抗寒性强的辣椒品种。朱晨曦等[4]研究表明随着处理温度的下降，各品种种子萌发的时间延长，发芽率下降，耐冷性好的品种发芽率降低幅度小，辣椒种子发芽势和发芽指数均随处理温度的降低而下降，18 ℃下相对发芽势和相对发芽指数、14 ℃下的相对发芽率可作为辣椒种子萌发期耐低温性鉴定的指标，18 ℃可作为筛选耐低温品种的压力条件[5]。低温胁迫对辣椒植株生长发育的伤害，至今还未找到根本的解决方法，但可以通过育种和化学调控等技术来提高辣椒的抗寒性[6-7]。目前，关于低温胁迫对辣椒种子萌发及幼苗生长的影响的报道很多，对文山栽培的辣椒种子品种研究较少，因此我们以低温胁迫对辣椒种子的萌发特性及幼苗生长特性为切入点，分析了不同辣椒品种的抗寒性，以期为文山地区辣椒种子育苗及栽培提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以文山常见栽培的紫杆美早佳、强龙、长辣香妃3个辣椒品种为试验材料。

1.2 实验方法

种子萌发实验用培养皿滤纸法在人工气候箱进行，设置5、10、15 ℃ 3个低温，以25 ℃培养作对照，每处理30粒健康种子，3次重复。以发芽率(GP)、发芽势(GE)和发芽指数(GI)评价萌发特性，计算方法参照文献[8]；以根长(RL)、芽长(SL)、鲜重(Fw)和干重(Tw)评价幼苗生长状况。用隶属函数法[9]评价各品种的耐寒性。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫对种子萌发的影响

2.1.1 不同温度对紫杆美早佳种子萌发的影响 从表1可以看出，不同温度培养，种子的发芽率不同，15 ℃为96.67%，25 ℃为93.33%，对其进行方差分析，4个温度之间无显著差异；低温处理发芽势较低，25 ℃培养发芽势最高，方差分析显示，5～15 ℃低温处理的发芽势明显低于25 ℃；发芽指数表现出来的趋势同发芽势一致。以上数据显示低温虽然不影响种子出苗，但出苗的整齐度和整体出苗时间受影响。

2.1.2 不同温度对强龙种子萌发的影响 表1显示，随着温度的降低，发芽率从96.67%逐渐降低到86.67%，方差分析显示，25 ℃培养下发芽率明显高于另外3个温度，说明低温抑制了种子的萌发；发芽势从53.33%逐渐降低到43.33%，方差分析表明，25 ℃培养下发芽势明显高于另外3个温度，说明低温对种子的发芽速度产生了明显的影响；发芽指数从4.35降低到1.22，方差分析显示，25 ℃培养下发芽指数极显著高于另外3个温度，说明低温对种子的活力具有非常大的抑制作用。

2.1.3 不同温度对长辣香妃种子萌发的影响 从表1可看出，发芽率随着温度的降低逐渐降低，5 ℃时只有50.00%，方差分析显示5 ℃时的发芽率明显低于其它温度，其它温度之间无显著差异；发芽势在15 ℃时为61.67%，5 ℃时最低，为45.00%，进行方差分析，结果为5 ℃时的发芽势明显低于其它温度，其它温度之间无显著差异；发芽指数也是在5 ℃时最低，只有0.63，显著低于10 ℃和15 ℃，极显著低于25 ℃。以上数据说明，长辣香妃对5 ℃低温较敏感，而10～15 ℃低温对种子萌发的影响不大。

表1 不同温度对发芽率、发芽势、发芽指数的影响

综合比较3个品种，紫杆美早佳在低温胁迫下的发芽率、发芽势、发芽指数都优于其他两个品种，强龙又优于长辣香妃。

2.2 低温胁迫对幼苗的影响

2.2.1 低温胁迫对紫杆美早佳幼苗的影响 由表2可看出，紫杆美早佳在低温胁迫下的幼苗根长与对照组之间存在极显著差异，3个低温处理之间的根长无显著差异，但都明显高于对照组，说明低温促进根的生长；10 ℃时茎长达到最大值(1.70 cm)，15 ℃及以下温度之间的茎长无差异，但又明显比25 ℃培养下的更长；侧根数表现出与根长相同的趋势，低温处理与对照组存在显著差异，但3个低温下的侧根数之间不存在显著差异；幼苗的鲜重变化趋势同根长的变化趋势相似，也是25 ℃培养的幼苗最轻；各处理之间的干重无显著差异。

2.2.2 低温胁迫对强龙幼苗的影响 由表2可看出，强龙在低温胁迫下的幼苗根长与对照组之间存在显著差异，低温处理下的根长均大于对照组，并在15 ℃时达到最大值(3.93 cm)，说明低温胁迫对强龙的根长具有促进作用，这种促进作用在15 ℃时较明显；茎长与对照组不存在显著差异，表现出随温度的升高而逐渐增高的趋势；在10 ℃时侧根数达到最大值(2.60)，明显多于5 ℃，但是与其他温度无显著差异；随着温度升高，鲜重先增加后降低，其中10 ℃和15 ℃之间无明显差异，但显著高于另两个温度；干重之间差异不明显。

2.2.3 低温胁迫对长辣香妃幼苗的影响 由表2可看出，长辣香妃随着温度的升高根长值逐渐增大，5、10 ℃与15、25 ℃的根长存在显著差异，说明低温抑制了幼苗的根系生长；茎长随温度的升高而逐渐增高，在 5、10 ℃与15、25 ℃的茎长存在显著差异；随着温度的升高侧根数逐渐增多，5 ℃时侧根数最少，25 ℃时侧根数最多；鲜重随着温度的升高而增加，表现出与根长一样的趋势；干重之间差异不明显。

表2 不同温度对辣椒幼苗的影响

综合来看，在低温下紫杆美早佳的幼苗生长比其他两个品种更好；强龙的幼苗生长比长辣香妃要好。

2.3 耐寒性评价

采用隶属函数法，对3个品种进行耐寒性分析，结果见表3。紫杆美早佳在各低温胁迫下均表现出较好的耐寒性，但在5 ℃的低温胁迫下，平均隶属函数值最高，耐寒性最好。强龙在10 ℃的低温胁迫下，平均隶属函数值最高，但在15 ℃的低温胁迫下，平均隶属函数值最低，耐寒性最差。长辣香妃在15 ℃的低温胁迫下，平均隶属函数值最高，但在5、10 ℃的低温胁迫下，平均隶属函数值都最低，其耐寒性最差。综合比较各个温度阶段的表现，耐寒性强弱依次为紫杆美早佳>强龙>长辣香妃。

表3 低温胁迫下辣椒幼苗各单项指标的隶属函数值

3 结论与讨论

本研究发现，低温胁迫对辣椒种子萌发都存在一定的影响，大多数指标都是随着温度的降低而降低，表明低温对种子萌发的影响是负面的[10-11]。不同品种对低温的反应不同，紫杆美早佳在各温度培养下都能保持90%以上的发芽率，发芽势均保持在60%以上，发芽指数也比其它两个品种高，说明该品种耐低温的能力比其它两个品种强，萌发能力好。但是在幼苗的表现方面存在一定的差异，紫杆美早佳各指标也均与温度不完全呈负相关，在15 ℃及以下温度培养，各指标值之间无显著差异，25 ℃培养明显好转；强龙各指标反而是10 ℃和15 ℃时表现较好，温度太低和太高均不利于幼苗的生长；长辣香妃则是在10 ℃及以下幼苗生长差，15 ℃以上表现较好。通过隶属函数法计算各指标的隶属函数值，并进行综合比较，得出3个品种在低温下的表现依次为紫杆美早佳>强龙>长辣香妃。

植物抗冷性的机理十分复杂，研究表明，抗冷性受多基因控制，有复杂的数量特征[12-13]。所以不能以单一的生理指标进行抗冷性鉴定，目前主要观察低温下种子的发芽率、发芽势、萌发指数及植株苗期和芽期的抗冷性反应[14-16]。

张茹等[3]研究表明抗寒性不同的品种发芽势、发芽率随着胁迫温度的降低，各指标均呈现下降趋势。李杰等[17]研究表明低温下幼苗生长受到抑制，根系形态指标降低，干鲜重均低于对照。柴文臣等[18]研究显示，随着温度的降低，各参试辣椒品种的各项生长指标及干物质重逐渐减小。本研究结果大致与上述结果相符。但是强龙各级指标反而是10 ℃和15 ℃时表现较好，温度太低和太高均不利于幼苗的生长，这可能与种子在萌发初期尚未利用外界营养，营养跟不上幼苗生长的需要有关。

植物抗寒性是多种指标综合作用的结果，因此采用隶属函数法综合评价植物的抗寒性，目前这种方法已经在石榴[19]、酢浆草属植物[20]、花生[21]等其他种类中广泛应用。通过隶属函数值的计算和综合比较，发现结果与各指标之间单独比较的结果基本一致。综合来看，紫杆美早佳相对于其他两个品种来说耐寒性表现较好，较适合在文山低温条件下种植。