玉米種子活力測(cè)定方法研究進(jìn)展

陳菁

摘要：概述種子活力概念的定義過程，論述國(guó)內(nèi)外種子活力的研究概況及玉米種子活力測(cè)定方法的研究現(xiàn)狀，介紹玉米種子活力測(cè)定常用方法的原理、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，為科學(xué)、準(zhǔn)確進(jìn)行玉米種子活力測(cè)定提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：活力測(cè)定；玉米種子；原理；出苗率

中圖分類號(hào)：S502 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2015）05-0019-03

我國(guó)是世界上玉米生產(chǎn)國(guó)之一，種植面積和總產(chǎn)量居世界第二位。因受成熟度、貯藏條件和遺傳特性等因素的影響，種子的活力大幅下降，對(duì)繁殖、制種、生產(chǎn)造成了一定影響，也給農(nóng)民帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)資料顯示，高活力種子可以增產(chǎn)20%～40%。雖然種子活力是種子質(zhì)量的重要指標(biāo)，但直接在田間進(jìn)行測(cè)定不僅麻煩，而且田間環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，同一時(shí)間不同地區(qū)或同一地區(qū)不同時(shí)間測(cè)定的結(jié)果往往不同。為此，研究室內(nèi)活力測(cè)定與田間生產(chǎn)性能的關(guān)系具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 種子活力的概念

種子活力問題一直備受爭(zhēng)議，早在1876年，種子學(xué)的創(chuàng)始人——德國(guó)的Noble博士在他的巨著《種子學(xué)手冊(cè)》中就指出，在同一批種子中，個(gè)體間存在發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)速率的差異，且不同種子批的平均值同樣也存在差異，這種差異來自種子本身所具有的一種“生長(zhǎng)力”（Triebkraft），其原意是幼苗生長(zhǎng)強(qiáng)度及推動(dòng)力，系指幼苗在種子萌發(fā)的基礎(chǔ)上具有一種迅速健壯生長(zhǎng)的能力。1936年，Stahl通過一系列的田間試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室發(fā)芽試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所進(jìn)行的發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果較田間試驗(yàn)的結(jié)果低，因而提出發(fā)芽的速率或速度應(yīng)該是一個(gè)值得注意的指標(biāo)。他提倡使用第一次幼苗數(shù)即所謂“發(fā)芽首次記錄”作為活力的指標(biāo)。這一見解受到了當(dāng)時(shí)種子學(xué)界的重視，并將“發(fā)芽第一讀數(shù)”列入國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程中。

20世紀(jì)50年代，國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)（ISTA）首次討論了種子活力（seed vigour）的概念，并在1976年將其定義為：種子在發(fā)芽和出苗期間的活性強(qiáng)度及特性的綜合表現(xiàn)。1980年，北美官方種子分析家協(xié)會(huì)（AOSA）把種子活力定義為：在廣泛的田間條件下，決定種子迅速整齊出苗正常生長(zhǎng)的潛力。

早在1950年，國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)（ISTA）提出種子活力的概念，并成立了生物化學(xué)和幼苗活力測(cè)定委員會(huì)，研究活力的定義和測(cè)定方法。如冷凍試驗(yàn)即是對(duì)早春播種的玉米種子活力進(jìn)行估價(jià)。我國(guó)的鄭光華于1980年首次提出種子活力的概念：種子活力系指種子健壯度，包括迅速、整齊萌發(fā)的發(fā)芽潛力及生長(zhǎng)潛力和生產(chǎn)潛力。近年來，活力定義日趨完善，測(cè)定方法不斷涌現(xiàn)。

2 種子活力研究概況

1957年，Iselly把活力測(cè)定方法分為直接測(cè)定和間接測(cè)定2種。直接測(cè)定法是在實(shí)驗(yàn)室可控制的條件下，模擬田間逆境條件并測(cè)定種子的發(fā)芽能力，如低溫試驗(yàn)、希爾特納試驗(yàn)；間接法是在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定與田間出苗率相關(guān)的種子特性。

1973年，Woodstock把種子活力測(cè)定劃分為生理測(cè)定法和生化測(cè)定法。生理測(cè)定法是測(cè)量種子發(fā)芽方面的特性和生長(zhǎng)指標(biāo)；生化測(cè)定法是測(cè)量與種子活力相關(guān)的特殊生化反應(yīng)，如酶系統(tǒng)活性等。

我國(guó)種子活力的研究及其應(yīng)用起步晚，但隨著種子相關(guān)研究的迅速開展，學(xué)者在國(guó)內(nèi)種子科技刊物《種子》和《種子世界》以及其他有關(guān)方面的科技刊物上發(fā)表的種子活力方面文章數(shù)量猛增，涉及面也較廣。

1990年，陶嘉齡、鄭光華按測(cè)定方法的性質(zhì)劃分，把種子活力測(cè)定分為生理測(cè)定法、生化測(cè)定法、物理測(cè)定法、組織化學(xué)法和形態(tài)解剖鑒別法。陳禪友于1992年研究了豇豆種子成熟度與出苗率及產(chǎn)量的關(guān)系，認(rèn)為幼苗生長(zhǎng)測(cè)定預(yù)測(cè)田間出苗的效果較好。1994年，梁軍等發(fā)現(xiàn)這種相關(guān)性同樣存在于山杏、沙棘等林木種子以及大豆、谷子等作物種子中。同年，徐本美等通過研究發(fā)現(xiàn)，電導(dǎo)率與活力之間不一定呈負(fù)相關(guān)，如白菜、小麥、大麥、雜交水稻等種子的電導(dǎo)率與活力之間無相關(guān)，甚至出現(xiàn)負(fù)相關(guān)。李穩(wěn)香、顏啟傳等對(duì)水稻種子活力與田間生產(chǎn)性能的相關(guān)性進(jìn)行分析，認(rèn)為活力指數(shù)、電導(dǎo)率、低溫出苗率、淀粉酶活性和過氧化物酶活性等指標(biāo)能較好地預(yù)測(cè)田間生長(zhǎng)性能。

3 玉米種子活力測(cè)定方法研究現(xiàn)狀

對(duì)于玉米活力測(cè)定的適宜方法，各學(xué)者在探索中有了一定的成果。發(fā)芽試驗(yàn)可用于評(píng)估種子的播種質(zhì)量，劉萍等將其用于玉米種子活力測(cè)定及預(yù)測(cè)其田間出苗率。周雷通過測(cè)定玉米種子不同日期播種的指標(biāo)認(rèn)為，活力指數(shù)、鹽浸、電導(dǎo)率測(cè)定在生產(chǎn)上并不適用。此外，限水測(cè)定、穿紙測(cè)定、四唑染色及發(fā)芽指數(shù)等測(cè)定結(jié)果與田間出苗率都有一定相關(guān)，但均未與各播期出苗率達(dá)到穩(wěn)定的顯著相關(guān)程度，故不宜用于玉米種子活力測(cè)定。同時(shí)，其根據(jù)顯著相關(guān)性分析認(rèn)為，低溫測(cè)定是玉米活力測(cè)定的較好方法。

石海春等指出電導(dǎo)率測(cè)定種子活力不僅與種子成熟度有關(guān)，還與種子浸泡時(shí)間有關(guān)。同一玉米品種，體積較大或千粒質(zhì)量較高的種子活力較高；不同玉米品種的體積和千粒質(zhì)量與其種子活力間無明顯的關(guān)系。杜清福等通過分析比較普通玉米、糯玉米、甜玉米3個(gè)類型6個(gè)品種，認(rèn)為普通玉米種子活力檢測(cè)的適宜方法為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)和電導(dǎo)率測(cè)定試驗(yàn)；糯玉米種子活力檢測(cè)的適宜方法為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)和丙二醛含量測(cè)定試驗(yàn)；甜玉米種子活力檢測(cè)的適宜方法為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)和電導(dǎo)率測(cè)定試驗(yàn)。

4 玉米種子活力測(cè)定常用方法

4.1 抗冷測(cè)定（Cold Test）

抗冷試驗(yàn)適用于春播喜溫作物種子，如玉米、棉花、大豆、豌豆等。秋播作物如大麥、小麥、油菜等的種子在發(fā)芽時(shí)具有忍耐低溫的能力，故不宜應(yīng)用此法測(cè)定活力?？估錅y(cè)定是將種子置于低溫和潮濕的土壤中經(jīng)一定時(shí)間處理后移至適宜溫度下生長(zhǎng)，模擬早春田間逆境條件，觀察種子發(fā)芽成苗的能力。

張本華等認(rèn)為，冷凍試驗(yàn)比較適合玉米種子活力測(cè)定，但土壤因素導(dǎo)致試驗(yàn)無法取得一致結(jié)果。而王景升在研究中采用砂床代替田間土壤，取消了種子消毒處理程序，較好地解決了這一方法的重現(xiàn)性；由于采用了與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)相似的發(fā)芽床，也簡(jiǎn)化了試材的準(zhǔn)備。采用毛巾卷進(jìn)行發(fā)芽，也可得到相似的結(jié)果。他指出低溫測(cè)定是玉米種子活力測(cè)定的較好方法。

4.2 加速老化試驗(yàn)（Accelerated Ageing Test）

根據(jù)高溫高濕會(huì)加速種子老化的普遍規(guī)律，20世紀(jì)60年代開始應(yīng)用人工加速老化的方法（高溫高濕處理）來預(yù)測(cè)種子的耐貯藏性。隨著種子活力研究的興起，進(jìn)而應(yīng)用到種子預(yù)測(cè)上。

此法適用于多種作物種子，不需要昂貴的儀器和藥品，操作簡(jiǎn)便易行。經(jīng)研究證明，該法的可靠性很好，應(yīng)用的局限性也小，因此應(yīng)用非常廣泛。AOSA和ITSA均將此法列為預(yù)測(cè)種子的主要方法。

自然老化種子活力能持續(xù)地影響到田間整個(gè)生育過程的生產(chǎn)性能，最終影響到產(chǎn)量，而人工老化種子活力只影響植株早期生產(chǎn)性能，隨著生長(zhǎng)發(fā)育而逐漸修復(fù)，對(duì)后期生產(chǎn)性幾乎沒有影響。但據(jù)Z.Jiahua等對(duì)大豆和玉米的RAPD分析，自然老化和人工老化種子的RAPD未發(fā)現(xiàn)存在差異。

4.3 幼苗生長(zhǎng)測(cè)定（Seedling Grpwth Test）

幼苗生長(zhǎng)測(cè)定法適用于具有直立胚芽和胚根的禾谷類和蔬菜類作物種子。生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)的幼苗多表現(xiàn)為幼根或幼芽生長(zhǎng)迅速，與田間出苗率趨勢(shì)相一致，因此應(yīng)用較普遍。但該法也存在一些缺點(diǎn)：僅限于品種內(nèi)相同基因型的種子，幼苗生長(zhǎng)對(duì)溫、濕度極敏感，易引起結(jié)果變異。

4.4 四唑染色法（TTC Test）

四唑法的全名是2，3，5-氯化三苯基四氮唑（2，3，5-triphenyl tetrazolium chloride），簡(jiǎn)稱TTC。TTC法廣泛應(yīng)用于種子檢驗(yàn)中的生活力快速測(cè)定，因其簡(jiǎn)單易行、準(zhǔn)確可靠，已列入《國(guó)際組織檢驗(yàn)規(guī)程》和我國(guó)的《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程》，應(yīng)用范圍包括農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝植物種子。隨著活力研究的興起，TTC法已被引入活力測(cè)定的范疇。

TTC法測(cè)定種子活力，除具有快速、簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)之外，還適用于各類休眠種子的活力測(cè)定。D.F.格雷勃、Perry、白寶璋等認(rèn)為，采用TTC法進(jìn)行玉米種子生活力快速測(cè)定的效果較好。但張春山等認(rèn)為，該法不能反映出有生活力種子的發(fā)芽速率和幼苗生長(zhǎng)勢(shì)。此外，某些受生理?yè)p傷的種子脫氫酶活性有加強(qiáng)現(xiàn)象，種子組織中的微生物也會(huì)被染色，干擾測(cè)定結(jié)果。

4.5 電導(dǎo)率測(cè)定（Electrical Conductivity Test）

電導(dǎo)率測(cè)定法的原理是種子吸脹初期，細(xì)胞膜重建和損傷修復(fù)的能力影響電解質(zhì)和可溶性物質(zhì)外滲的程度，重建膜完整性的速度越快，外滲物越少。高活力的種子，重建膜的速度和修復(fù)損傷的程度好于低活力種子。因此，高活力種子浸泡液的電導(dǎo)率低于低活力的種子。電導(dǎo)率與田間出苗率呈明顯的負(fù)相關(guān)。據(jù)此，可通過測(cè)定種子浸出液的電導(dǎo)率預(yù)測(cè)種子活力水平。

電導(dǎo)率測(cè)定對(duì)豌豆和許多大粒種子的豆科作物具有快速、客觀和重演型好的特點(diǎn)。目前歐美各國(guó)普遍將電導(dǎo)率測(cè)定應(yīng)用于一些早春播種的作物種子上，如豌豆、菜豆、玉米、大豆、棉花等。

4.6 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)（The Germination Test）

標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)種子樣品發(fā)芽能力的過程。種子發(fā)芽能力是種子的重要品質(zhì)之一，它決定作為特殊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料——種子在適宜條件下萌發(fā)、生長(zhǎng)和繁殖后代的能力，以及作物的產(chǎn)量，同時(shí)又受加工、貯藏技術(shù)和環(huán)境條件的影響而發(fā)生變化。因此，通過標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)，及時(shí)、準(zhǔn)確地了解種子發(fā)芽能力，對(duì)種子應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)作用。

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