不同消毒方式对小麦种子消毒效果及萌发生长的影响

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

姓       名           朱昕曜            

指 导 教 师           安婷婷            

学       校 _______徐州市第一中学_______

日       期       2021年10月30日    

 

 

 

不同消毒方式对小麦种子消毒效果及萌发生长的影响

徐州市第一中学 朱昕曜 蒋欣彤 武彧涵 米思琦

张佳宁 张小刚 方浩泽 杜明萱 李尚璇 甘柏宇

指导教师  安婷婷

【摘要】本文探讨了1%硫酸铜，4%氯化钠和热水三种不同的消毒方法对小麦种子萌发的影响，并与空白组做了对照。实验表明三种消毒方法对种子表皮均有一定的杀菌效果，其中硫酸铜的杀菌率达到50%，是三种方法中最高的，而空白组的所有种子均带菌。但是对小麦种子萌发和生长的影响研究却表明，硫酸铜消毒后的种子发芽率、出土率以及生长指标上，均远远低于空白组，氯化钠和热水消毒的种子则与空白组相差不大，综合比较之后可知，对于本批次的小麦种子，消毒不当反而会降低了种子的生长活性，对于来源较清洁的种子，可以不用消毒或者采用对种子损伤较小的方式消毒。

【关键词】小麦种子；消毒；杀菌效果；发芽率；出土率 

 

1 研究背景

小麦是世界范围内广泛种植的禾本科单子叶植物，也是我国主要粮食作物之一，年种植面积约3000万公顷，以冬麦为主，约占80%。小麦种子是人们的主食之一，磨成面粉后可制成面包、馒头、饼干、面条等食物，发酵后可制成啤酒、酒精、白酒或生物质燃料。

小麦主要在我国北方种植。小麦产业发展直接关系到国家粮食安全和社会稳定，而病害一直是影响小麦的产量和品质的重要因素之一。全世界正式记载的小麦病害约200种，我国发生较重的麦作病害有20多种。因此，小麦病害的研究和控制具有重要经济和社会意义。

小麦病害中最常见的真菌病害有纹枯病、全蚀病、根腐病、赤霉病和白粉病等。种子带菌率越高，幼苗发病率和病情指数就越大。小麦病害的初侵染源，以土壤带菌传播为主，种子带菌次之。种子处理可以有效降低真菌病害的发病率，防治范围最为广泛，可防治种传、土传病害；兼治植株地上部病害、虫害。

种子消毒处理是综合防治作物种苗病害的最简单易行而经济有效的方法，其目的是减少种子带菌、增强抗逆性，保证种子的健康，增强种子活力，提高小麦产量，种子经药剂处理后除了可以直接杀死、抑制或破坏病原物与种子之间的联系外，还有刺激种子发芽，减少幼苗受侵害，增强生长势，提高作物产量的作用。种子消毒常用的方法有化学法、物理法和生物法。化学法是用化学药剂杀死种子携带的病原物的方法，包括浸种法，拌种法和闷种法等，常用的化学药剂有次氯酸钠，硫酸铜，氯化钠，醋酸等。物理法应用热力、冷冻、干燥、电磁波、超声波、微波、激光等处理种子，其中热力消毒法利用种子与病原体抵抗高温能力的差异，选择既不伤害种子活力，又能杀死病原体的温度和处理时间对种子消毒，常见的方法包括太阳晒种法和热水浸种法。生物法则是用生物菌剂处理种子。

本文采用两种化学法（1%硫酸铜溶液，4%氯化钠溶液）和一种物理法（45-55 ℃热水）对小麦种子进行消毒，并与空白组进行对照，目的是找出对小麦种子最佳的消毒方法。

2 实验材料

1. 实验材料：小麦种子，育种块

2. 实验仪器：电子天平、电子温度计、培养皿、烧杯等

3. 实验试剂：琼脂粉，硫酸铜，氯化钠，蒸馏水

以上材料均由徐州市第一中学提供。

3 研究过程

3.1不同消毒方式对小麦种子表皮真菌杀菌效果的影响

3.1.1 消毒试剂的配制

用电子天平分别称取1 g无水硫酸铜和4 g氯化钠至两个250 mL烧杯中，各加入100 mL清水，搅拌至完全溶解，得到1%的硫酸铜溶液和4%的氯化钠溶液；另取两只烧杯，一只烧杯中加入100 mL热水，并调节水温在45-55 ℃之间，另一只加入100 mL常温清水，作为空白组。

3.1.2 种子消毒

向以上四个烧杯中分别加入30粒种子进行浸泡，时间为10 min。浸泡完毕后取出全部种子，用蒸馏水清洗三次。期间注意观测水温，必要时补充热水以维持水温在45-55 ℃之间。

3.1.3 菌落培养及统计

取4个营养琼脂培养基，用酒精棉球消毒过的镊子分别从4组种子中随机挑选10粒，均匀放置在培养基上，用封口膜包裹，室温放置7天。7天后统计每个培养皿中长出的菌落数量，计算种子带菌率。

3.2 不同消毒方式对小麦种子萌发和生长的影响

3.2.1 种子发芽实验

取4个培养皿标号1-4，分别在培养皿中放置两层滤纸，并用滴管少量多次滴加相同量的蒸馏水，浸湿至用力压滤纸无水渗出。用酒精棉消毒过的镊子分别取20粒以上方法处理过的小麦种子均匀放入对应的培养皿中，放置于室内阴凉处培养4天。期间保持滤纸湿润。4天后统计种子发芽数，并按下式计算发芽率：

发芽率= (发芽数/种子总数)×100%

3.2.2 种子出土实验

取12个育种块放入育苗盒内，每格放一块育种块。用量筒取200 mL清水缓慢均匀的倒入与育种块配套的外壳内，使育种块均匀吸收水分，充分发开，膨胀时间大约为5 min。用标签纸对12个育种格的种子消毒方式做出标记，三种消毒方式和空白分别设置3个育种块，共4组实验。

随机挑选5粒发芽长度一致的种子，用镊子种植在标记的育种盒内，用手指轻轻按压将种子全部种好。每天定时浇水约50 mL，培养7天后统计种子出土数，并计算出土率。

3.2.3 种子生长指标测定

将小麦从土中小心取出，用清水冲洗干净，吸干表面水分，用电子天平称量五株植株的总鲜重并取平均值。将小麦平放在桌面上，捋直小麦，用直尺测定根颈部到顶部之间的距离，即为株高；测定根部至根最长部位的长度即为根长。计算株高和根长的平均值。

4 结果与分析

4.1 不同消毒方式对小麦种子表皮真菌杀菌效果的影响

不同消毒方式下小麦种子表皮真菌的杀菌效果如表1所示。

表1 不同消毒方式下小麦种子表皮真菌杀菌效果

由表1可知，1%硫酸铜的消毒效果最好，7天杀菌率达到了50%，热水和4%氯化钠消毒则分别为30 %和10 %。而对照组则全部长出了菌落。对比4天杀菌率可以看出，对于三种消毒方式，即使没有完全灭菌的种子，其菌落生长也要慢于空白组的种子，因此各消毒方式均对细菌的生长有一定的抑制作用。

比较三种消毒方式，可知硫酸铜消毒效果好于热水，而氯化钠消毒效果则弱于热水，是三种方法里效果最差的，说明化学法消毒效果和所用试剂有很大关系，选择合适的试剂对杀菌效果至关重要。而物理法消毒的条件较为温和，效果一般。如需增大杀菌效果，可能需要增加消毒时间或提高热水温度。但条件过于严苛可能会导致种子组织破坏，是否有利于后续的生长，还需要进一步设计实验验证。

4.2 不同消毒方式对种子萌发和生长的影响

为了研究消毒效果和种子生长的关系，进一步研究了不同消毒方式下种子的萌发情况。不同的消毒方式对小麦种子发芽率的影响如表2所示。

表2 不同消毒方式对小麦种子4天发芽率的影响

消毒方式	种子总数	发芽数	发芽率(%)
1%硫酸铜	20	3	15
4%氯化钠	20	19	95
热水(45-55℃)	20	18	90
空白	20	18	90

从结果可以看出，硫酸铜消毒后的种子活性最差，4天发芽率只有15%。其余三种方法相差不大，均达到90%或更高。说明硫酸铜在杀灭了种子表皮细菌的同时，也破坏了小麦的细胞活性，从而导致发芽率的显著降低。而氯化钠消毒和热水消毒条件相对温和，虽然杀菌率略低，但种子的生物活性得到了较好的保留，发芽率保持了较高的水平。而空白组虽然未经消毒，发芽率并没有受到影响，也达到了90%的发芽率。

选择部分发芽的种子进行种植，统计7天出土率结果如表3所示。

表3 不同消毒方式对小麦种子7天出土率的影响

消毒方式	种子总数	7天出土数	7天出土率(%)
1%硫酸铜	5*	3	60
4%氯化钠	5	5	100
热水(45-55℃)	5	5	100
空白	5	5	100

注：每种消毒方式均选择5粒发芽种子进行培植，但硫酸铜消毒的种子只有3粒发芽，因此在育种时选择了这3粒发芽的种子和2粒未发芽的种子。

 

由表3可以看出，所有发芽的种子都顺利出土。硫酸铜消毒的两粒未发芽的种子没有出土，证明了其生物活性在消毒过程中遭到破坏，进一步说明消毒效果并不是越强越好，要在杀菌的同时尽可能保存种子的生物活性。

种子的生长指标测定如表4所示。鲜重、株高和根长的比较图如图1和图2所示。

表4 不同消毒方式下小麦种子生长指标数据记录

生长指标	1%硫酸铜	4%氯化钠	热水(45-55 ℃)	空白
鲜重(g)	0.23	0.32	0.30	0.34
株高(cm)	15.5	15	15.2	20.5
	12	14	13.7	21
	12	16	19.5	20
	/	14.3	15.2	15.2
	/	21.5	15.2	16
平均株高(cm)	13.2±1.6	16.2±2.8	15.8±2.0	18.5±2.4
根长(cm)	6.5	6	4.8	6.5
	2	4.5	6.5	6.7
	2.3	8.5	5	4.7
	/	7.3	5.7	6.2
	/	7.3	4.5	8.7
平均根长(cm)	3.6±2.1	6.7±1.4	5.3±0.7	6.6±1.3

 

图1 不同消毒方式对种子鲜重的影响

 

图2 不同消毒方式对种子株高和根长的影响

 

由表4数据可以看出，空白组的种子的鲜重和株长都是所有种子中最好的，根长也仅略低于氯化钠消毒的种子，而且空白组中，种子平均株长和根长的标准偏差值也要小于氯化钠消毒的种子，说明空白组种子的生长情况更均一。氯化钠消毒种子和热水消毒种子，生长情况略差于未消毒的空白组，而硫酸铜消毒的种子生长情况最差。这和之前的消毒效果恰好相反。这一方面可能是因为实验材料提供的种子来源于较洁净的环境，质量较好，并没有携带足够多的病菌，因此即使不消毒也不影响存活率和生长质量。另一方面说明，消毒处理对种子本身的组织有一定的破坏，从而影响了其发芽率，出土率以及生长指标。其中尤其以硫酸铜处理的种子影响最为明显。硫酸铜溶液浸泡过后，菌落的生长明显受到了抑制，然而对种子本身的伤害也最明显，无论是发芽率还是出土率都在一个很低的水平。相对而言，氯化钠和热水处理较为温和，对种子本身组织的破坏较小，发芽率，出土率以及各生长指标都与未消毒种子差别不大。

5 结论

本文探讨了1%硫酸铜，4%氯化钠和热水三种不同的消毒方法对小麦种子消毒效果和萌发的影响，并与空白组做了对照。得到如下结论：

(1）物理法消毒条件温和，杀菌效果一般。而化学法消毒效果和选用的试剂有关。1%硫酸铜溶液对小麦种子有最好的杀菌效果。

(2）杀菌效果越好，对种子组织本身的破坏作用可能就越强，反而有可能导致种子的生长活性下降。因此，不能盲目追求最高的杀菌率，要有针对性地选择能满足种子生长要求的最合适的消毒方法。对于来源较清洁的种子，可以不消毒，或者采用温和的消毒方法。氯化钠消毒和热水消毒是对种子损伤比较小的消毒方式。

结合本文的实验结论，未来尚需从以下几个方面进一步研究：

(1) 选择带菌率较高的种子进行实验，将空白组的种子生长情况控制在一个较低的水平上，从而体现出消毒方法的必要性。

(2) 试验更多的消毒试剂，如次氯酸钠，高锰酸钾，醋酸等，并选择不同的浓度和浸泡时间，统计其杀菌率，发芽率、出土率、生长指标等，筛选出最优的消毒试剂和条件。

6 参考文献

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