玉米種子超干貯藏最適含水量研究

嚴(yán) 敏

(山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與植物保護(hù)學(xué)院，青島 266109)

種子貯藏作為保護(hù)植物種質(zhì)資源的最佳方法已被人們廣泛利用。玉米是我國重要的作物，如何使貯藏的玉米種子保持較高的生活力和活力，一直是育種工作者和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者關(guān)注的問題。種子超干貯藏(ultra－dry storage)是將種子水分降至5%以下(一般認(rèn)為5%是種子安全含水量下限)，密封后在室溫下貯藏種子的技術(shù)和方法［1］。作為一項(xiàng)簡(jiǎn)便易行、高效低耗的新興種子保存技術(shù)，超干貯藏技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。研究表明，不同類型、不同品種的種子耐干特性差異很大［2］。因此，超干貯藏技術(shù)要想得以大范圍的推廣應(yīng)用，關(guān)鍵的問題是確定不同類型、不同品種種子干燥的下限含水量。本研究以玉米種子為材料，對(duì)它們進(jìn)行超干和人工老化處理，探討超干處理對(duì)玉米種子活力和生活力的影響，確定不同品種玉米種子超干貯藏最適含水量，為玉米種子安全、有效的貯藏提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試玉米(Zea mays L.)種子為農(nóng)大108和金海5號(hào)。原始水分農(nóng)大108為13%，金海5號(hào)為12.8%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子超干燥方法

采用室溫硅膠干燥法，將種子置于尼龍網(wǎng)袋中，埋入干燥器干燥硅膠中，硅膠與種子的質(zhì)量比為10∶1，25℃恒溫下脫水干燥，每天更換經(jīng)120℃充分干燥冷卻后的硅膠。每隔一定時(shí)間稱重，以制備不同含水量的超干種子，得到不同含水量的種子后，用雙層鋁箔袋密封，－20℃保存。其中種子含水量測(cè)定根據(jù)《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》［3］(ISTA，2007)，重復(fù) 3次，種子含水量以干基表示。

1.2.2 人工老化處理

將超干的種子置于65℃恒溫箱中1個(gè)月。

1.2.3 回濕處理

采用逐級(jí)回濕平衡水分法，對(duì)種子進(jìn)行逐級(jí)回水處理。將不同含水量的種子順序放入裝有飽和CaCl2溶液(20℃相對(duì)濕度為35%)、飽和氯化銨溶液(20℃相對(duì)濕度為70%)及水(相對(duì)濕度為100%)的干燥器中，密封，每個(gè)相對(duì)濕度各平衡24 h［4］，使種子含水量逐步提高。

1.2.4 種子發(fā)芽率及活力測(cè)定

發(fā)芽試驗(yàn)按照《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》［3］，重復(fù)4次，活力指數(shù)(VI)按下式計(jì)算:

式中:GI為發(fā)芽指數(shù)Gt為t日后發(fā)芽數(shù);Dt為發(fā)芽時(shí)間/d;Sx為發(fā)芽X天后小苗的平均質(zhì)量。

1.2.5 20℃不同濕度下的平衡水分

將玉米種子分別與飽和氯化鋰溶液(空氣相對(duì)濕度13%)、飽和醋酸鉀溶液(空氣相對(duì)濕度23%)同置于20℃密閉容器中，保持一段時(shí)間，使種子重量保持恒定，此時(shí)，種子的含水量即為20℃下，13%和23%相對(duì)濕度的平衡水分。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，用最小字母標(biāo)記法(Least significant different，LSD)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)大108玉米種子超干貯藏最適含水量

農(nóng)大108種子人工老化后發(fā)芽率及活力指數(shù)的變化見表1。農(nóng)大108種子經(jīng)人工老化后，對(duì)照種子(含水量為0.149 4 gH2O/gDW)的生活力已經(jīng)喪失，含水量為0.055 3 gH2O/gDW的種子仍然保持較高活力和生活力，與對(duì)照種子(CK)(－20℃貯藏的未脫水種子)相比，差異不明顯。高于0.055 3 gH2O/gDW(0.067 2 gH2O/gDW)或低于 0.055 3 gH2O/gDW(0.041 7 gH2O/gDW)含水量的種子與對(duì)照種子(－20℃貯藏的未脫水種子)相比，種子生活力和活力下降明顯。結(jié)果表明，農(nóng)大108玉米種子超干貯藏的最適含水量為0.055 3 gH2O/gDW。

表1 農(nóng)大108種子人工老化后發(fā)芽率及活力指數(shù)的變化

2.2 金海5號(hào)玉米種子超干貯藏最適含水量

金海5號(hào)種子人工老化后發(fā)芽率及活力指數(shù)的變化見表2。金海5號(hào)種子經(jīng)人工老化后，對(duì)照種子(含水量為0.147 2 gH2O/gDW)的生活力已經(jīng)喪失，含水量為0.062 7 gH2O/gDW的種子仍然保持較高活力和生活力，與對(duì)照種子(－20℃貯藏的未脫水種子)相比，差異不明顯。高于0.0627gH2O/gDW(0.076 2 gH2O/gDW)，或低于0.0627gH2O/gDW(0.052 6 和0.041 9 gH2O/gDW)含水量的種子與對(duì)照種子(－20℃貯藏的未脫水種子)相比，種子生活力和活力下降明顯。結(jié)果表明，金海5號(hào)玉米種子超干貯藏的最適含水量為0.062 7 gH2O/gDW。

表2 金海5號(hào)種子人工老化后發(fā)芽率及活力指數(shù)的變化

2.3 農(nóng)大108和金海5號(hào)玉米種子20℃不同相對(duì)濕度的平衡水分

經(jīng)測(cè)定，農(nóng)大108玉米種子在20℃條件下，13%和23%相對(duì)濕度的平衡水分分別為0.065 9和0.087 6 gH2O/gDW。而金海5號(hào)的分別為0.066 4和0.085 9 gH2O/gDW。農(nóng)大108和金海5號(hào)種子超干貯藏最適含水量均低于13%空氣相對(duì)濕度的平衡水分。

3 討論

目前，超干貯藏對(duì)種質(zhì)資源的保存效果已得到各國科學(xué)家的認(rèn)可［1，5］。但種子貯藏最適含水量隨種子種類、品種不同而有所不同。同時(shí)不同科學(xué)家對(duì)種子超干貯藏的最適含水量及其與貯藏溫度之間的關(guān)系問題上還存在著分歧［1，6］。Ellis 等［4－5］認(rèn)為種子超干貯藏的最適含水量不受溫度的影響，種子貯藏的最適含水量為相對(duì)濕度在10%～13%(20 ℃)時(shí)的種子平衡水分。而 Vertucci等［6］、高平平等［7］、呂金海等［8］認(rèn)為種子超干貯藏的最適含水量受溫度影響，并認(rèn)為種子超干貯藏的最適含水量為相對(duì)濕度在19% ～27%(20℃)時(shí)的種子平衡水分。已有研究表明，玉米種子適合超干貯藏，胡偉民等［9］采用硅膠干燥將蘇玉1號(hào)玉米種子水分降至1.69%，在常溫儲(chǔ)藏7年后認(rèn)為玉米(蘇玉1號(hào))超干貯藏的最佳水分為4.05%左右。本試驗(yàn)將農(nóng)大108和金海5號(hào)超干種子在65℃下老化處理1個(gè)月后，測(cè)定種子的發(fā)芽率和活力指數(shù)，結(jié)果表明，農(nóng)大108和金海5號(hào)玉米種子超干貯藏的最適含水量分別為0.055 3 gH2O/gDW 和 0.062 7 gH2O/gDW，都低于13%相對(duì)濕度的平衡水分，符合Ellis等［4－5］的觀點(diǎn)，說明這2個(gè)品種的種子適合超干貯藏。

4 結(jié)論

玉米種子適合超干貯藏，農(nóng)大108和金海5號(hào)玉米種子超干貯藏最適含水量分別為0.055 3 gH2O/gDW和0.062 7 gH2O/gDW。因此，在利用超干技術(shù)貯藏種子時(shí)，必須注意不同品種種子最適含水量可能不同的問題。

［1］Zheng G H，Jing X M，Tao K L.Ultradry seed storage cuts cost of gene bank［J］.Nautre，1998，393:223 －224

［2］程紅焱.種子超干貯藏技術(shù)應(yīng)用面臨的問題和研究方向［J］.云南植物研究，2006，28(1):59 －68

［3］ISTA.International Rules for Seed Testing Edition 2007，1st edition［M］，International Seed Testing Association，Bassersdorf，Switzerland.2007

［4］Ellis R H，Hong T D.Temperature sensitivity of the low －moisture－content limit to negative seed longevity－moisture content relations in hermetic storage［J］.2006，97(5):785 －791

［5］Ellis R H，Hong T D，Roberts E H.The low －moisture－content limit to the negative logarithmic relation between seed longevity and moisture content in three subspecies of rice［J］.Annals of Botany，1992，69(1):53 －58

［6］Vertucci C W，Roos E E，Crane J.Theoretical basis of protocols for seed storageⅢ.Optimum moisture contents for pea seeds stored at different temperatures［J］.Annals of Botany，1994，74，531 －540

［7］高平平，喬燕祥，周建萍，等.超干燥處理對(duì)高粱、玉米種子活力的影響［J］.作物品種資源，1998(3):42－44

［8］呂金海，伍賢進(jìn).超干貯藏對(duì)玉米種子活力的影響［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2004，20(1):60 －62

［9］胡偉民，段憲明，阮松林.超干水分長(zhǎng)期貯藏對(duì)玉米、西瓜種子生活力和活力的影響［J］.浙江大學(xué)學(xué)報(bào):農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版，2002，28(1):37 －41.