不同成熟度對水稻種子萌發(fā)的影響

張睿佳 胡 杰 陸建忠 王唯逍 張亞靜（上海市浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 00，上海弘輝種業(yè)有限公司，上海市浦東新區(qū) 033）

不同成熟度對水稻種子萌發(fā)的影響

張睿佳1*胡 杰2陸建忠1王唯逍1張亞靜1（1上海市浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 201201，2上海弘輝種業(yè)有限公司，上海市浦東新區(qū) 201323）

通過對雜交稻“秋優(yōu)金豐”進行不同時間采收，采用傳統(tǒng)的幼苗生長速率測定方法和基于氧傳感技術(shù)的Q 2方法，測定了不同成熟度的水稻種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)氧代謝速率（O M R）和臨界氧分壓（CO P）。結(jié)果表明：授粉后25 d（10月5日）采收的“秋優(yōu)金豐”種子的百粒重顯著低于授粉后30 d（10月10日）、35 d（10月15日）和40 d（10月20日）采收的種子；隨著采收時間的推遲，“秋優(yōu)金豐”種子的成熟度越來越高，發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)均呈先增大后穩(wěn)定的趨勢，種子萌發(fā)時對外界氧氣的需求、有氧呼吸的強度和種子活力也呈類似的趨勢。因此，在實際制種過程中，適當(dāng)提前收獲不會影響種子的萌發(fā)。

秋優(yōu)金豐；種子成熟度；種子萌發(fā)

“秋優(yōu)金豐”是近幾年上海市浦東新區(qū)雜交稻主栽品種及糧食高產(chǎn)創(chuàng)建的亮點。2016年浦東新區(qū)“秋優(yōu)金豐”制種田面積為34.13 hm2，占全區(qū)雜交水稻制種面積的16.2%，是當(dāng)?shù)爻盎▋?yōu)14”外種植面積最大的雜交稻品種，故其種子質(zhì)量直接影響浦東新區(qū)春播的用種安全。種子的成熟度不僅會影響種子的發(fā)芽力和整齊度，還會影響幼苗的健壯度和生育狀況。前人的研究發(fā)現(xiàn)，不同作物甚至不同品種的種子的萌發(fā)能力隨成熟度的增加而表現(xiàn)出一定的差異性變化[1-3]。為此，筆者擬從“秋優(yōu)金豐”種子成熟度為切入點，采用傳統(tǒng)的幼苗生長速率測定方法和基于氧傳感技術(shù)的Q2方法，研究了種子成熟度與種子萌發(fā)之間的關(guān)系，以期為“秋優(yōu)金豐”制種生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻品種為“秋優(yōu)金豐”，該品種為上海市閔行區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所以不育系“秋豐A”為母本、恢復(fù)系“R44”為父本雜交而選育的晚粳組合，2006年通過上海市品種審定[編號：滬農(nóng)品審稻(2006)第002號]。該品種米質(zhì)達國標(biāo)優(yōu)質(zhì)米一級標(biāo)準，抗倒性強，田間病害輕，產(chǎn)量高。

1.2 試驗設(shè)計與方法

1.2.1 制種過程

“秋優(yōu)金豐”在上海市浦東新區(qū)弘輝種子有限公司五機口制種田進行制種。父本于2016年5月31日和6月7日分兩期播種，母本于5月31日播種，6月23日進行機械插秧，父母本比例均為2∶6；父本于9月4日始穗，母本于9月6日始穗，于10月21日采收。

1.2.2 取樣方法

自母本抽穗開始，每5 d取樣1次，即分別于10月5、10、15、20日取樣。采用5點法取樣，每點取5穗，共取25穗。

1.2.3 百粒重測定

從除去雜質(zhì)的凈種子中，隨機數(shù)100粒種子，稱取重量，重復(fù)4次。

1.2.4 發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)測定

采用紙培法，將100粒種子均勻置于鋪有濕潤發(fā)芽紙的發(fā)芽盒內(nèi)，放入恒溫培養(yǎng)箱，發(fā)芽期間晝夜溫度設(shè)為3 0℃/20 ℃，光照時間為16 h，每2天給發(fā)芽紙噴1次純凈水，使發(fā)芽紙保持濕潤狀態(tài)。從第2天開始計數(shù)，每天將發(fā)芽的正常幼苗挑出，并記錄每天新增發(fā)芽數(shù)（Gt）。重復(fù)4次。發(fā)芽勢=∑Gt（t=1～5）；發(fā)芽率=∑Gt/100；發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/Dt），Dt是發(fā)芽天數(shù)，Gt是Dt對應(yīng)的新增發(fā)芽數(shù)。

1.2.5 Q2方法測定

配制0.5%的瓊脂溶液，加熱至完全溶解呈澄清狀態(tài)。參考趙光武[4]的方法，向1.5 mL的試管中添加1 mL瓊脂溶液，靜置冷卻凝固后放置1粒種子，使用48孔板，每板為1個重復(fù)，重復(fù)3次。待所有樣品全部放入試管后，統(tǒng)一蓋上蓋子，最后將托板放在Q2儀上進行檢測。檢測過程中設(shè)置檢測周期為30min，檢測時間為90 h后開始運行。Q2軟件（由荷蘭ASTECGlobal種子技術(shù)公司提供）會根據(jù)測量的氧氣濃度和時間自動繪制成耗氧曲線，通過軟件分析獲得萌發(fā)氧氣消耗速率（O MR）、萌發(fā)臨界氧分壓（C O P）兩項指標(biāo)。

1.2.6 圖表制作

圖表均采用Microsoft Excel2010制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 百粒重

圖1表明，10月5日采收的“秋優(yōu)金豐”種子的百粒重為2.36 g，顯著低于其他時間采收的種子，10月10、15、20日采收的“秋優(yōu)金豐”種子的百粒重分別為2.67、2.71和2.65 g。通過差異性分析可知，10月15日采收的種子百粒重顯著大于10月5、20日采收的種子。

2.2 發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)

圖1 不同成熟度對水稻種子百粒重的影響

圖2、3表明，自發(fā)芽試驗的第3天起，不同采收時間的“秋優(yōu)金豐”種子均開始萌發(fā)，10月15、20日采收的“秋優(yōu)金豐”種子在第3天出現(xiàn)發(fā)芽數(shù)峰值，發(fā)芽率達50%以上，而10月5、10日采收的“秋優(yōu)金豐”種子發(fā)芽數(shù)峰值出現(xiàn)在第4天，平均發(fā)芽數(shù)分別為58、73個。發(fā)芽試驗第4天，10月5、10、15、20日采收的種子累計發(fā)芽率分別達65%、82%、96%、96%。發(fā)芽試驗進行了5 d后，不同采收時間的種子發(fā)芽率都超過85%，但10月5日采收的種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢均顯著低于其他采收時間的種子，且試驗進行14 d后，10月5日采收的種子發(fā)芽率也顯著低于其他采收時間的種子。

圖2 不同成熟度對水稻種子發(fā)芽趨勢的影響

圖3 不同成熟度對水稻種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響

發(fā)芽指數(shù)越大，說明種子活力越大；反之則說明種子活力越小。圖4表明，10月5日采收的種子發(fā)芽指數(shù)為22.83，顯著低于10月10、15、20日采收的種子（發(fā)芽指數(shù)分別為33、33.25、33.25），且發(fā)芽指數(shù)與發(fā)芽率和發(fā)芽勢的趨勢一致。由此可知，10月10日之后采收的“秋優(yōu)金豐”種子的活力更強。

圖4 不同成熟度對水稻種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.3 Q2方法測定

OM R是表示種子胚根突破種皮后到氧氣消耗速率變慢之間的呼吸速率，反映了種子萌發(fā)過程中代謝活動的強弱。高活力的種子經(jīng)吸脹萌動后，生物酶活性強，細胞代謝旺盛，O M R值高。C O P是表示呼吸速率開始減速時的氧氣濃度，反映了種子耐低氧脅迫的能力，COP值越大，說明種子耐氧脅迫的能力越弱。

圖5表明，10月15、20日采收的種子的OMR值最高，分別為2.12%、2.15%，兩者間無顯著差異，但均顯著高于10月10日采收的種子（OMR值為1.83%），10月5日采收的種子的OMR值最低，僅為1.67%；由此說明10月5、10日采收的種子經(jīng)吸脹萌動后，生物酶活性和細胞代謝沒有10月15、20日采收的種子強。圖6表明，10月5日采收的種子的COP值最低，為7.12%；10月10日采收的種子的COP值居中，為8.7%；10月15、20日采收的種子的COP值分別為11.56%、11.43%，顯著高于前兩個采收時間的種子。經(jīng)綜合分析，隨著采收時間的推遲，種子成熟度增大，OMR值和COP值的變化均為先增加后保持不變。

圖5 不同成熟度對水稻種子萌發(fā)氧氣消耗速率(O M R)的影響

圖6 不同成熟度對水稻種子萌發(fā)臨界氧分壓(COP)的影響

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明：隨著“秋優(yōu)金豐”種子采收時間的推遲，種子成熟度增大，發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)均呈先增大后穩(wěn)定的趨勢。隨著種子成熟度增大，種子萌發(fā)時對外界氧氣的需求、有氧呼吸的強度和種子活力也呈現(xiàn)類似的趨勢。因此，在“秋優(yōu)金豐”實際制種過程中，適當(dāng)提前采收期并不會影響其種子的發(fā)芽能力和種子活力。

在常規(guī)的種子質(zhì)量檢測中，通常采用發(fā)芽試驗來檢測種子的最大發(fā)芽潛力，但這種方法耗時長且對種子有損傷，不能再利用到田間生產(chǎn)。通過基于氧傳感技術(shù)的Q2方法，可做到快速無損地檢測種子活力。前人有關(guān)Q2方法檢測種子活力的研究多數(shù)側(cè)重于不同品種間活力的比較，或通過對種子進行不同人工處理后檢測種子活力，且理論上種子活力與COP呈負相關(guān)性、與OMR呈正相關(guān)性[4-9]。但在本試驗中，隨著種子成熟度的增大，COP也增大，與理論相悖，說明COP并不適合作為評價不同成熟度種子活力的指標(biāo)。

[1]高維恒,山田英一.不同成熟度茄種子的發(fā)芽率和幾種打破種子休眠方法的比較[J].植物生理學(xué)報,1991(3):32-34.

[2]周海寧,雷志剛,韓登旭,等.玉米雜交種種子活力與成熟度的關(guān)系[J].玉米科學(xué)，2016,24(3）：110-116.

[3]張建成,王輝.不同成熟度花生種子發(fā)芽率及活力差異性研究[J].種子,2005,24(1):3-4.

[4]趙光武,許芳忠,鐘泰林.基于氧傳感技術(shù)測定杉木種子活力的初步研究[J].種子,2011,30(4):4-7.

[5]趙光武,阮關(guān)海,陳合云,等.氧傳感技術(shù)及其在水稻活力檢測中的應(yīng)用與展望[J].種子,2011,17(6）:44-46.

[6]陳榮俊,趙光武,曹棟棟,等.氧傳感技術(shù)在處理后常規(guī)稻種子活力快速檢測中的應(yīng)用[J].種子,2013,32(5):8-11.

[7]陳能阜,趙光武,何勇,等.測定種子活力的新技術(shù)—Q2技術(shù)[J].種子,2009,28(12):112-114.

[8]魏述英.利用Q2快速檢測番茄包衣種子質(zhì)量[J].種子,2014,33(9):110-113.

[9]陳能阜,朱祝軍,何勇,等.利用Q2技術(shù)快速檢測番茄種子引發(fā)后的活力[J].中國蔬菜,2010,1(20):47-51.

2017-05-19

*為通訊作者