小麥種子活力測(cè)定方法的比較

鄭雅潞　薛小雁　仇永康

摘要：種子是生物繁衍循環(huán)的重要器官，為探究測(cè)定小麥種子活力的適宜方法，以5個(gè)小麥常規(guī)品種西農(nóng)889、小偃22、西農(nóng)2611、矮抗58、周麥18和1個(gè)雜交品系西雜13為材料，采用標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)、加速老化試驗(yàn)以及測(cè)定電導(dǎo)率、幼苗生長(zhǎng)情況、吸光度、模擬田間出苗率等6種方法，對(duì)小麥種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率，及幼苗干質(zhì)量、種子活力指數(shù)、根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)、電導(dǎo)率、吸光度等活力指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，并分析各活力指標(biāo)與模擬田間出苗率間的相關(guān)性。結(jié)果表明，矮抗58、西農(nóng)889、西農(nóng)2611種子活力較高，西雜13種子活力最低；標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率應(yīng)用具有局限性，不能作為評(píng)估小麥種子活力及其田間成苗能力的活力指標(biāo)；各小麥基因型間種子活力水平存在明顯差異；模擬田間出苗率與標(biāo)準(zhǔn)幼苗干質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化活力指數(shù)、苗長(zhǎng)、老化發(fā)芽勢(shì)呈顯著或極顯著正相關(guān)，與電導(dǎo)率、相對(duì)電導(dǎo)率、D260 nm呈顯著負(fù)相關(guān)。由結(jié)果可知，這些指標(biāo)是可以用來評(píng)估小麥種子的活力和田間成苗能力的。

關(guān)鍵詞：小麥；種子活力；老化；電導(dǎo)率；光密度

中圖分類號(hào)： S512.101文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）15-0061-03

小麥?zhǔn)侨祟惙N植較早的糧食作物之一，其總產(chǎn)量和總播種面積均居世界第一[1]。在我國(guó)，小麥?zhǔn)侵匾纳a(chǎn)資料和食物來源，在糧食安全中占有重要地位。同時(shí)，小麥還具有較好的耐儲(chǔ)藏性，是我國(guó)長(zhǎng)期儲(chǔ)備糧食之一。高活力種子成熟度好、顆粒飽滿、耐貯性高、分蘗強(qiáng)、生長(zhǎng)健壯、出苗整齊、抗逆性強(qiáng)[2-3]，且生物產(chǎn)量可以提高10%[4]，也可以減少播種量[5]，實(shí)現(xiàn)精量播種，而低活力種子易造成減產(chǎn)。隨著貯藏年限的延長(zhǎng)，小麥種子內(nèi)部會(huì)發(fā)生一系列變化，結(jié)構(gòu)與功能也會(huì)受到損害，種子生活力、活力等逐漸降低甚至失去活力[6-8]。種子老化不但影響幼苗生長(zhǎng)、發(fā)芽率，還不利于種質(zhì)資源保存、利用、開發(fā)[9]，因此研究小麥種子的活力和測(cè)定方法具有非常重要的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

種子活力受外界環(huán)境和遺傳因子影響，是綜合性狀[10-12]，其中遺傳因子起決定性作用[13]。測(cè)定種子活力的方法已有較多報(bào)道，但每種方法僅能反映種子活力的某些方面變化。種子在高溫高濕和自然條件下的老化機(jī)制一致，只是前者的老化速度較快[14-17]。因此，人工加速種子老化試驗(yàn)適用于多種作物的種子活力測(cè)定。發(fā)芽試驗(yàn)和幼苗生長(zhǎng)測(cè)定因其重復(fù)性好、簡(jiǎn)單易行等優(yōu)點(diǎn)已被列入美國(guó)官方種子分析協(xié)會(huì)（Association of Official Seed Analysts，簡(jiǎn)稱AOSA）和國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)（International Seed Testing Association，簡(jiǎn)稱ISTA）手冊(cè)。測(cè)定電導(dǎo)率也是檢測(cè)種子活力的有效方法之一，通常種子活力與浸出液電導(dǎo)率、相對(duì)電導(dǎo)率呈負(fù)相關(guān)，但也有研究表明，種子活力與電導(dǎo)率呈正相關(guān)[18]。迄今為止，這些種子活力的測(cè)定方法對(duì)小麥種子活力測(cè)定的適宜性并無報(bào)道。本試驗(yàn)以6個(gè)小麥品種（系）為材料，采用6種不同的種子活力測(cè)定方法，旨在比較不同品種（系）小麥種子活力的差異及其原因，探討小麥種子活力測(cè)定的適宜方法，為小麥種子的生產(chǎn)、貯藏和檢驗(yàn)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

供試小麥品種（系）6個(gè)。其中5個(gè)常規(guī)品種：西農(nóng)889、小偃22、西農(nóng)2611、矮抗58、周麥18。1個(gè)雜交小麥品系：西雜13。種子均由陜西省作物雜種優(yōu)勢(shì)研究與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)

參照陳士林的發(fā)芽方法[19]進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。在發(fā)芽盒中鋪3層濾紙，加入適量蒸餾水，將種子置于濾紙上，移入培養(yǎng)箱中，在光照12 h/d、溫度20 ℃的條件下記錄種子的發(fā)芽情況。每個(gè)品種（系）取50粒，重復(fù)3次。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、標(biāo)準(zhǔn)幼苗干質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化種子活力指數(shù)。相關(guān)公式：發(fā)芽勢(shì)=（第3天正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%；發(fā)芽指數(shù)=∑（Gt/Dt），其中Dt為發(fā)芽時(shí)間，d；Gt為與Dt對(duì)應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)，粒；活力指數(shù)=7 d時(shí)正常幼苗鮮質(zhì)量×發(fā)芽指數(shù)。

1.2.2加速老化試驗(yàn)

參照顏啟傳的方法[20]進(jìn)行加速老化試驗(yàn)。在老化盒底部加入125 mL蒸餾水，安裝網(wǎng)架。每個(gè)小麥品種（系）取50粒，重復(fù)3次，分別均勻平鋪在網(wǎng)架上，蓋上盒蓋密封，放入老化箱中，在41 ℃、100%相對(duì)濕度下處理72 h，取出風(fēng)干后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)。計(jì)算老化發(fā)芽勢(shì)、老化發(fā)芽率、老化幼苗干質(zhì)量、老化簡(jiǎn)化活力指數(shù)。

1.2.3電導(dǎo)率測(cè)定

每個(gè)小麥品種（系）25粒，重復(fù)3次，稱其質(zhì)量（g）后用蒸餾水洗凈，濾紙吸干殘留水分。將種子放入 250 mL 燒杯中，加125 mL去離子水，測(cè)定初始電導(dǎo)率d1；在20 ℃光照培養(yǎng)箱中放置24 h，取出錐形瓶搖動(dòng)使溶液均勻一致，測(cè)定浸泡液電導(dǎo)率d2；然后將錐形瓶置于100 ℃水浴鍋中煮沸30 min，用電導(dǎo)率儀測(cè)定浸出液電導(dǎo)率d3。分別按以下公式計(jì)算電導(dǎo)率、相對(duì)電導(dǎo)率、絕對(duì)電導(dǎo)率：

1.2.4幼苗生長(zhǎng)測(cè)定

取3張濾紙，在其中1張紙上畫1條中心線，每隔1 cm標(biāo)注1個(gè)點(diǎn)，共25個(gè)點(diǎn)，在每個(gè)點(diǎn)上放1粒種子（用無毒膠水固定），胚根朝向紙卷底部，重復(fù)3次。上面蓋2層潤(rùn)濕的濾紙，將紙卷成筒狀，用皮筋扎住，豎直放在底部有水的大燒杯中，在20 ℃恒溫箱中黑暗培養(yǎng)7 d，統(tǒng)計(jì)根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)。

1.2.5吸光度測(cè)定

在250 mL燒杯中放入形態(tài)完整的50粒種子，25 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后混勻。從浸種燒杯中吸取1 mL浸出液注入比色杯，以蒸餾水作空白對(duì)照，在260 nm吸收波長(zhǎng)下用紫外分光光度計(jì)測(cè)定吸光度D260 nm。

1.2.6模擬田間出苗率測(cè)定

取大田中水分適宜的土壤，篩選后平鋪在發(fā)芽盒中，將種子均勻播于土壤上，每個(gè)品種（系）50粒種子，重復(fù)3次，蓋上1 cm厚的土并鋪平壓實(shí)。定期澆水，第7天記錄田間出苗率。endprint

1.3數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0、Excel軟件整理分析數(shù)據(jù)。

2結(jié)果與分析

2.1不同品種（系）的小麥種子活力水平差異

由表1可知，6個(gè)品種（系）的小麥種子活力水平存在明顯差異。[JP2]西農(nóng)889、西農(nóng)2611的苗長(zhǎng)較長(zhǎng)、標(biāo)準(zhǔn)幼苗干質(zhì)量、模擬田間出苗率較高且2個(gè)品種間差異不顯著；西農(nóng)889、矮抗58的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率較高、根長(zhǎng)較長(zhǎng)且2個(gè)品種間差異不顯著；西農(nóng)889的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)極顯著高于矮抗58，而苗長(zhǎng)極顯著低于矮抗58。從3種活力測(cè)定方法7項(xiàng)指標(biāo)的總體變化趨勢(shì)來看，矮抗58、西農(nóng)889、西農(nóng)2611種子活力較高，西雜13種子活力最低。

2.2不同品種（系）的小麥種子生理生化指標(biāo)與種子活力的關(guān)系

由表2可知，6個(gè)小麥品種（系）的電導(dǎo)率、絕對(duì)電導(dǎo)率、相對(duì)電導(dǎo)率、D260 nm差異明顯。其中，6個(gè)小麥品種（系）間的電導(dǎo)率、相對(duì)電導(dǎo)率、D260 nm的變化趨勢(shì)基本一致，西農(nóng)2611的絕對(duì)電導(dǎo)率表現(xiàn)不同于其他指標(biāo)。進(jìn)一步的相關(guān)分析也表明，絕對(duì)電導(dǎo)率與模擬田間出苗率間相關(guān)性不顯著（r=-0.493）。從電導(dǎo)率、相對(duì)電導(dǎo)率和D260 nm的整體變化趨勢(shì)上來看，矮抗58、西農(nóng)889、西農(nóng)2611的種子活力較高，西雜13的種子活力最低。

2.3不同品種（系）小麥種子的耐貯性

由表3可知，6個(gè)小麥品種（系）的老化發(fā)芽勢(shì)、老化發(fā)芽率、老化幼苗干質(zhì)量、老化簡(jiǎn)化活力指數(shù)4個(gè)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)相比都有不同程度下降，表明不同小麥品種（系）的耐貯性能差異明顯。其中西雜13的老化發(fā)芽勢(shì)、老化發(fā)芽率、老化幼苗干質(zhì)量和老化簡(jiǎn)化活力指數(shù)下降的幅度最大，耐貯能力最弱，與對(duì)照相比分別下降79%、63%、80%、93%。西農(nóng)889、西農(nóng)2611在老化發(fā)芽勢(shì)、老化發(fā)芽率、老化幼苗干質(zhì)量、老化簡(jiǎn)化活力指數(shù)間差異不顯著，且指標(biāo)下降幅度均較小，表明其耐貯能力較強(qiáng)，活力較高。

2.4不同測(cè)定方法的小麥種子活力指標(biāo)與模擬田間出苗率的相關(guān)性

標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)、加速老化試驗(yàn)、電導(dǎo)率測(cè)定、幼苗生長(zhǎng)測(cè)定、吸光度測(cè)定等5種方法的14項(xiàng)種子活力指標(biāo)與模擬田間出苗率的相關(guān)分析表明，苗長(zhǎng)、老化發(fā)芽勢(shì)、標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化活力指數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)幼苗干質(zhì)量4個(gè)指標(biāo)與模擬田間出苗率呈顯著或極顯著正相關(guān)；電導(dǎo)率、相對(duì)電導(dǎo)率、D260 nm3個(gè)指標(biāo)與模擬田間出苗率呈顯著負(fù)相關(guān)（表4），表明這些指標(biāo)可以用來評(píng)估小麥種子活力和田間成苗能力。

3討論

種子活力是檢驗(yàn)小麥種子質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，在很大程度上是由基因決定的[11]。本研究結(jié)果表明，6個(gè)不同基因型的小麥種子各活力性狀間均存在明顯差異，說明基因型對(duì)種子活力起著主導(dǎo)作用。這與佟漢文等的研究結(jié)果[21]一致。周麥18的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率與苗長(zhǎng)、老化發(fā)芽勢(shì)、老化發(fā)芽率、電導(dǎo)率等指標(biāo)所反映的活力狀況不同，說明衡量種子活力的指標(biāo)不同，所反映的種子活力狀況也不完全一致。其原因一方面可能與種子活力指標(biāo)的靈敏性有關(guān)，另一方面還可能與種子生長(zhǎng)發(fā)育環(huán)境、貯藏條件等因素有關(guān)。

種子發(fā)芽率是國(guó)家種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的4項(xiàng)指標(biāo)之一，影響著小麥田間出苗率。研究指出，即使發(fā)芽率很高，種子活力也不一定高[22]。本研究結(jié)果表明，種子的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率與模擬田間出苗率間存在正相關(guān)，但不顯著，說明標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽勢(shì)、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率不能用來評(píng)估小麥種子活力及其田間成苗能力，其應(yīng)用有局限性。主要原因可能是標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)的最適溫度、水、光等萌發(fā)條件并不能反映復(fù)雜的田間條件變化。但也有研究結(jié)果表明，楓楊種子和草坪草種子的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率與田間出苗率呈極顯著正相關(guān)[23-24]。由此可見，適合評(píng)價(jià)這些作物種子活力的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率指標(biāo)并不適合評(píng)價(jià)小麥種子的活力。幼苗干質(zhì)量、簡(jiǎn)化活力指數(shù)是種子發(fā)芽率指標(biāo)的深化，能更好地衡量種子活力水平，本研究的標(biāo)準(zhǔn)幼苗干質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化活力指數(shù)與模擬田間出苗率呈顯著正相關(guān)，適合評(píng)估小麥種子活力的變化。

加速老化試驗(yàn)用于預(yù)測(cè)種子忍受逆境（高溫、高濕）的能力和耐貯藏潛力，被國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)（ISTA）、美國(guó)官方種子分析協(xié)會(huì)（AOSA）推薦用于評(píng)價(jià)各類作物種子的活力，研究表明，老化后的種子發(fā)芽率與田間出苗率呈顯著正相關(guān)[24]。本研究老化發(fā)芽勢(shì)與模擬田間出苗率呈極顯著正相關(guān)（r=0.928），與前人在甜玉米中的研究結(jié)果[25]一致。本研究參試小麥種子中，矮抗58、西農(nóng)2611、西農(nóng)889在41 ℃、100%相對(duì)濕度的老化條件下種子活力相對(duì)穩(wěn)定，表現(xiàn)出較好的耐貯性能。

種子浸出液的電導(dǎo)率，可間接反映膜系統(tǒng)的完整性，能夠間接地評(píng)價(jià)種子質(zhì)量和耐貯性，并且是一種簡(jiǎn)易、快速的活力測(cè)定方法，適用于大豆、煙草、玉米等種子[26-28]的活力測(cè)定。電導(dǎo)率與種子田間出苗率之間呈極顯著負(fù)相關(guān)[29]。本研究結(jié)果表明，電導(dǎo)率、相對(duì)電導(dǎo)率與模擬田間出苗率呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.899、-0.841），與上述結(jié)果一致。種子浸出液的電解質(zhì)（如氨基酸、有機(jī)酸、糖及其他離子）的濃度也可以利用吸光度來體現(xiàn)，因此該方法也能反映膜系統(tǒng)的完整性。D260 nm、電導(dǎo)率、相對(duì)電導(dǎo)率3個(gè)指標(biāo)與模擬田間出苗率呈顯著負(fù)相關(guān)，說明電導(dǎo)率測(cè)定和吸光度測(cè)定對(duì)小麥種子活力評(píng)價(jià)的結(jié)果。

總之，標(biāo)準(zhǔn)幼苗干質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)種子活力指數(shù)、苗長(zhǎng)、老化發(fā)芽勢(shì)、電導(dǎo)率、相對(duì)電導(dǎo)率、D260 nm均可用于評(píng)估小麥種子活力及其田間成苗能力，但選用的種子活力指標(biāo)還應(yīng)根據(jù)具體試驗(yàn)條件而定。結(jié)果表明，采用老化發(fā)芽勢(shì)、電導(dǎo)率或相對(duì)電導(dǎo)率單一指標(biāo)或2種指標(biāo)相結(jié)合來評(píng)估小麥種子的活力可能更準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單易行。

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