高溫老化處理對陸兩優(yōu)996制種不同收獲時期種子活力的影響

曹文亮，肖層林*，付愛斌，雷東陽

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 植物科技系，湖南 長沙 410127)

隨著雜交水稻種植面積的不斷擴(kuò)大，對雜交水稻種子的需求量也不斷增加.由于雜交水稻種子生產(chǎn)的復(fù)雜性和市場的難以預(yù)測性，需要對雜交水稻種子進(jìn)行跨年儲存，以便年度間調(diào)劑.雜交水稻種子在儲存過程中常因老化而造成種子報(bào)廢，不僅給種子企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失，同時也影響整個水稻生產(chǎn)計(jì)劃[1-2].筆者以雜交水稻陸兩優(yōu)996種子為對象，采用高溫、高濕人工老化處理，研究陸兩優(yōu)996在制種母本群體終花期后不同時期收獲的種子的劣變過程及其生理生化變化，旨在探求其種子成熟度與耐藏性的關(guān)系.

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為陸兩優(yōu) 996，親本種子由湖南金色農(nóng)華種業(yè)有限公司提供.

1.2 方 法

1.2.1 種子處理

試驗(yàn)于 2008年在湖南洞口縣進(jìn)行.在母本陸18S群體終花后的第8～20天，每天收獲一批種子，種子收獲后當(dāng)天干燥至12%含水量，隨即每批取約200 g種子，置于40 ℃、相對濕度為100%條件下處理7 d[3]，備用.以不處理為對照.

1.2.2 發(fā)芽特性測定

在各批樣品中分別取100粒種子，30 ℃水中浸種24 h，洗凈后排列在墊有2層濾紙的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽盒中，重復(fù)3次，在光照培養(yǎng)箱中30 ℃培養(yǎng).每天對發(fā)芽種子計(jì)數(shù)，至第7天結(jié)束.計(jì)算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù).

1.2.3 電導(dǎo)率測定

從各批樣品中分別取90粒種子，分成3份，每份 30粒，去殼，稱重，用雙蒸水快速沖洗干凈后置于濾紙上吸干表面水分，分別放入50 mL燒杯中，加雙蒸水30 mL，(29±1)℃下放置0，8，16，24，32，40，48 h，分別振蕩搖勻后用DDS-307型電導(dǎo)率儀(溫度平衡至25 ℃)測定浸泡液的電導(dǎo)率[4].

1.2.4 種子淀粉含量、過氧化氫酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)含量測定

種子淀粉含量用蒽酮法[5]測定；過氧化氫酶(CAT)活性用紫外吸收法測定[6]；丙二醛含量用硫代巴比妥酸顯色法測定[7].

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)的方差分析采用 Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行比較.

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫老化處理對種子發(fā)芽特性的影響

從表1可以看出，高溫老化處理7 d后，供試種子的發(fā)芽特性受到明顯影響.母本群體終花后第8～12天收獲的種子，經(jīng)老化處理后，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)有不同程度的提高，第 8、9天收獲的種子，發(fā)芽率分別提高 16.3%、20.0%；第13～17天收獲的種子老化處理后，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)與對照比較變化不大；第 18天及以后收獲的種子經(jīng)老化處理后，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均明顯降低，失去了種用價(jià)值.由此表明，終花后第 13～16天收獲的種子因成熟度提高，抗老化能力強(qiáng)，耐貯藏，而第 18天及以后收獲的種子，因成熟過度，老化，不耐貯藏.母本終花后第8～12天收獲的未完全成熟的種子，經(jīng)老化處理后發(fā)芽特性雖有一定提高，但仍低于第 13～16天收獲的種子.

表1 不同收獲期的種子老化處理后的發(fā)芽特性Table 1 Germination characteristics of aging treatment seed at different harvest time

2.2 高溫老化處理對種子電導(dǎo)率的影響

不同收獲時期的種子浸泡8、16、24、32、40、48 h，老化處理和對照的電導(dǎo)率變化趨勢一致，母本群體終花后第 13～17天收獲的種子的電導(dǎo)率增加速率均不隨浸泡時間延長而差異顯著.浸泡24 h后，第 12天收獲的種子，老化處理和對照的電導(dǎo)率表現(xiàn)一致.但在浸泡32 h后，老化處理種子的電導(dǎo)率增加速率高于對照.第8～11天及第18天后收獲的種子老化處理后，其電導(dǎo)率的增長速率顯著高于對照.由此表明，第8～12天和第18天以后收獲的種子經(jīng)老化處理后，細(xì)胞膜受到傷害的程度大，尤其是未完全成熟的種子，細(xì)胞膜受到的傷害更大.第 13～17天收獲的種子細(xì)胞膜受到的影響較小(表 2).

表2 不同收獲時期的種子浸泡不同時間后電導(dǎo)率的變化Table 2 Comparison of seed electro-conductivity between aging treatment and CK at different harvest time

2.3 高溫老化處理對種子淀粉含量的影響

對照的淀粉含量隨著種子成熟度的提高而逐步提高，第 14天時最高，隨后開始緩慢降低，第18天后下降較快.經(jīng)老化處理后的種子，其淀粉含量較對照普遍降低.母本群體終花期后第8～13天收獲的種子淀粉含量降低幅度在7.5%～15.7%，第14天以后收獲的種子淀粉含量降低幅度在15.5%～26.4%(圖 1).

圖1 老化處理對不同收獲期種子淀粉含量的影響Fig.1 Starch contents of aging treatment seed at different harvest time

2.4 高溫老化處理對種子中CAT活性的影響

CAT能維護(hù)膜的穩(wěn)定性及完整性，對細(xì)胞膜起著保護(hù)作用[8].本研究結(jié)果表明，老化處理種子CAT活性變化趨勢同對照相似，隨著種子成熟度的增加而提高，但老化處理種子的 CAT活性低于正常種子，尤其是第19、20天收獲的種子，CAT活性只有 0.18 mg/(g·min)和 0.10 mg/(g·min).第 13～17天收獲的種子CAT活性降低最多，最高降低了2.15 mg/(g·min).而第8～12天及第18天后收獲的種子降低相對較少(圖2).

圖2 不同收獲時期老化處理種子和對照的CAT活性Fig.2 Comparison of CAT activity between aging treatment and CK at different harvest time

2.5 高溫老化處理對種子中MDA含量的影響

MDA對植物細(xì)胞具有明顯的毒害作用[9].本研究結(jié)果表明，未經(jīng)老化處理的種子，其MDA含量從第8天收獲的種子開始逐步降低，第11天后收獲的種子，其MDA含量又緩慢增加，第20天收獲的種子MDA含量最高，達(dá)到0.90 μmol/L.老化處理種子的MDA含量變化趨勢與對照相似，但變幅較大.第11～17天收獲的種子在老化處理后MDA含量差異不大，而第8～10天以及第18天后收獲的種子MDA含量顯著高于第11～17天收獲的種子的MDA含量，且含量上升較快(圖3).

圖3 不同收獲時期老化處理種子和對照的MDA含量Fig.3 Comparison of MDA contents between aging treatment and CK at different harvest time

3 小結(jié)與討論

陸兩優(yōu)996制種母本群體終花期后不同時期收獲的種子，采用40 ℃、相對濕度100%條件下老化處理7天后，種子活力變化隨種子收獲的不同天數(shù)而異.在母本群體終花期后第8～12天收獲的種子經(jīng)高溫高濕老化處理后其發(fā)芽勢、發(fā)芽率較對照有所提高，表明在該時段收獲的種子批內(nèi)含有未充分成熟種子，經(jīng)老化處理促進(jìn)了內(nèi)含物轉(zhuǎn)化，加速了后熟作用.但是其電導(dǎo)率顯著高于未老化處理的種子，高溫、高濕條件又促進(jìn)了種子批內(nèi)成熟度較高的種子老化.母本群體終花期后第 18天以后收獲的種子，經(jīng)老化處理后種子浸泡液電導(dǎo)率顯著高于未老化處理種子，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢降低，種子劣變較快，表明母本群體終花期后第 18天以后收獲的種子批內(nèi)，成熟過度的種子比例大，老化后易產(chǎn)生劣變.母本群體終花期后第 13～17天收獲的種子經(jīng)老化處理后，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率與未對照相比變化不大，表明該時段收獲的種子批的成熟度最為適宜，抗老化能力強(qiáng).老化處理種子的CAT活性低于對照，尤其以第8～12天和第18天以后收獲的種子較低，這與前人[10]研究結(jié)果一致.經(jīng)老化處理種子的MDA含量高于對照，且以第8～11天及第18天后收獲的種子MDA含量較高，這可能是導(dǎo)致這一時期收獲的種子不耐貯藏的重要原因.

由本試驗(yàn)結(jié)果表明，雜交水稻種子在貯藏期間的老化劣變速度與種子批適宜成熟度的整齊性有關(guān)，種子批適宜成熟度的整齊性由制種母本群體終花期(即授粉結(jié)束之日)后適宜收獲期決定.從本試驗(yàn)結(jié)果看出，陸兩優(yōu)996制種在母本群體經(jīng)終花期后第 13～17天收獲的種子批，其成熟度適宜，且成熟度的整齊性高，表現(xiàn)抗老化能力強(qiáng)，活力較高.在雜交水稻制種過程中，應(yīng)對母本采用定向培養(yǎng)技術(shù)提高群體生長發(fā)育整齊度，縮短母本群體開花受粉期，使種子批成熟整齊，并在成熟度最為適宜時期收獲種子.

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