北方粳稻南繁不同收獲期種子粒重及發(fā)芽率研究

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(1.遼寧省水稻研究所, 沈陽 110101； 2.連云港市農(nóng)業(yè)科學院, 江蘇 連云港 222006；3.遼寧省農(nóng)業(yè)科學院海南育種中心, 海南 樂東 572500)

種子是糧食作物生產(chǎn)不可或缺的生產(chǎn)資料，較強種子活力是種子質(zhì)量的基本要求，對各作物種子活力也多有研究，成熟度與種子活力密切相關(guān)，過早或過晚收獲種子，種子活力都會受到影響[1]。因此，在最合適的時期收獲種子，有利于保持最佳的種子活力，提高種子發(fā)芽率。種子成熟包括兩方面：一方面是生理成熟，即種子成熟過程中，種胚具有發(fā)芽能力時，達到生理成熟；另一方面是形態(tài)成熟，指種子具有成熟的特征，如粒重、殼色等[2]。目前，學者們針對不同作物不同收獲期的種子活力做了大量研究，發(fā)現(xiàn)不同作物品種、同一作物不同品系種子完成發(fā)育的時間長短不一[3-7]。周建明等[8]研究了雜交粳稻常優(yōu)3號種子不同收獲時期的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和種子活力，發(fā)現(xiàn)各處理間差異明顯。石德奎[9]測定了不同成熟度玉米種子的千粒重和水分含量以及發(fā)芽率，各個成熟度均呈現(xiàn)出顯著差異。蘭劍等[10]研究了不同時期收獲的黑麥草種子的發(fā)芽特性，后期收獲的種子各個性狀均優(yōu)于前期，且千粒重大的種子其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、出苗率、成苗率均高于千粒重小的種子。盡管在該領(lǐng)域研究取得了顯著進展，但目前針對同一品種在不同生態(tài)區(qū)及不同收獲期的種子發(fā)芽率研究較少。1960年以來，北方粳稻育種家為加快育種進程，冬季均選擇在海南加代種植[11]，但為了促進與本地區(qū)下一個生長季的高效銜接，往往會選擇適時早收，但對于收獲日期目前尚缺乏系統(tǒng)的研究。本試驗以北方粳稻品種及雜交粳稻骨干親本為材料，研究授粉后不同日期種子的發(fā)芽率及千粒重等，以期為北方粳稻南繁北育工作提供參考。

1 材料與方法

選用遼寧省主栽品種遼粳9號和骨干恢復系C 418為試驗材料(品種，因素A)，分別于2016年5月(夏季)、11月(冬季)種植于海南基地，2016年4月種植于沈陽(種植環(huán)境，因素B)。在抽穗開花期，分別標記各品種當天開花的穎花3 000粒左右，于開花后10，15，20，25，30，35 d(開花至取樣天數(shù)即灌漿日數(shù)，成熟度，因素C)各取標記谷粒3個100粒(即3次重復)，各因素及水平設置如表1。將谷粒樣本充分晾曬后，測定各樣品粒重，折算成千粒重，并將樣品放置于陰涼通風處保存，于2017年4月對各品種不同灌漿日數(shù)的谷粒樣品做發(fā)芽率試驗。認定灌漿35 d的種子為正常種子，計算各樣品相對粒重和相對發(fā)芽率。

相對粒重=(粒重/灌漿35d粒重)×100%;

相對發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽率/灌漿35 d發(fā)芽率)×100%。

試驗數(shù)據(jù)用DPS軟件和Excel軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理的發(fā)芽率及粒重差異

方差分析表明，種子發(fā)芽率在品種間、不同成熟度間以及品種與成熟度互作、種植環(huán)境與成熟度互作差異均達極顯著水平。表明種子活力因品種而異，受成熟度影響較大。在粒重方面，品種間、種植環(huán)境間、成熟度間以及各因子互作間差異均達極顯著水平(表2)。表明粒重因品種而異，且受產(chǎn)地和成熟度影響較大。

表1 試驗各因子及水平

因素水平品種(A)A1遼粳9號,常規(guī)品種A2C418,雜交粳稻恢復系種植環(huán)境(B)B12016年春季、沈陽B22016年夏季、海南三亞B32016年冬季、海南樂東灌漿日數(shù)(C)C110dC215dC320dC425dC530dC635d

表2 方差分析

變異來源df發(fā)芽率粒重F值p值F值p值區(qū)組20.84630.43340.47530.6237A×127.18180.0001299.95790.0001B×21.86760.162178.17950.0001C×5270.24120.0001572.720.0001A×B×25.91970.004218.61530.0001A×C×58.34960.000114.2140.0001B×C×107.2560.000123.91840.0001A×B×C×101.61790.11943.23160.0018誤差70總和107

2.2 不同生長環(huán)境對北方水稻發(fā)芽率和粒重的影響

對同一地點不同品種及不同處理的發(fā)芽率及粒重均值進行方差分析，結(jié)果(表3)表明，海南樂東冬季生產(chǎn)的種子發(fā)芽率略高于在沈陽春季和海南三亞夏季生產(chǎn)的種子，但差異均未達到顯著水平。水稻粒重方面，以種植于冬季樂東的為最大，其次是春季沈陽，二者沒達到顯著水平，但均極顯著高于種植于夏季三亞的粒重。表明種子發(fā)芽率受生長環(huán)境影響較小，但水稻粒重受生長環(huán)境的影響較大。

表3 不同生長環(huán)境水稻種子發(fā)芽率及粒重均值比較

種植環(huán)境發(fā)芽率(%)粒重(g)B369.0321.32aAB165.8420.88aAB265.1418.83bB

注：小寫字母表示5%顯著水平，大寫字母表示1%極顯著水平。下同。

2.3 不同成熟度的水稻種子活力比較

計算同一成熟度不同地區(qū)、不同品種的水稻種子發(fā)芽率及粒重均值并進行方差分析結(jié)果(表4)表明，灌漿10 d的籽粒已經(jīng)有一定發(fā)芽率，約為5%，灌漿15 d的發(fā)芽率已大幅度提高，達到43%左右，極顯著高于灌漿10 d的發(fā)芽率；灌漿20，25，30，35 d間籽粒發(fā)芽率差異不顯著，均已經(jīng)達到80%以上，以25 d最高，為91%，但4個成熟度種子的發(fā)芽率均比灌漿15 d及10 d的極顯著增加。表明水稻穎花從開花日起，灌漿20 d后籽粒發(fā)芽率已經(jīng)基本達到正常種子水平。

表4 不同成熟度水稻種子發(fā)芽率及粒重比較

成熟度發(fā)芽率粒重(g)C689.39aA24.22aAC589.25aA23.76aAC490.84aA23.56aAC382.52aA21.75bBC242.96bB17.69cCC15.06cC11.19dD

水稻粒重隨成熟度的提高而不斷增加，但開花后25，30，35 d間差異不顯著，而三者的粒重均比開花后20，15，10 d的粒重顯著增加，同時開花后20，15，10 d 3個成熟度間的粒重差異達極顯著水平。表明水稻籽粒自開花起灌漿25 d粒重基本達到正常水平。

2.4 兩個品種在不同地區(qū)種子活力的變化動態(tài)

2.4.1 粒 重

由圖1和圖2可見，總體上2個品種的相對粒重均隨灌漿日數(shù)的增加而提高，且均在灌漿10，15，20 d增加幅度較大。但C 418在海南夏季灌漿后15 d的粒重已接近正常水平，在海南冬季及沈陽地區(qū)的粒重也于灌漿后20 d趨于穩(wěn)定，其中在海南夏季的粒重在整個灌漿期內(nèi)一直高于其它地區(qū)。而遼粳9號的粒重在灌漿后25 d才接近正常水平，與C 418相似，其在海南夏季的粒重也一直高于其它地區(qū)。

2.4.2 發(fā)芽率

由圖3、圖4可見，2個品種的相對發(fā)芽率隨灌漿日數(shù)的增加而不斷增加，灌漿后10，15，20 d增加幅度較大；遼粳9號于海南冬季在灌漿20 d后發(fā)芽率趨于穩(wěn)定，而在海南夏季和沈陽春季種植時，于灌漿后25 d的發(fā)芽率方能接近正常水平。與粒重的趨勢相似，C 418在海南夏季種植時在灌漿后15 d的發(fā)芽率即穩(wěn)定在正常水平，在海南冬季及沈陽春季種植時，種子發(fā)芽率也于灌漿后20 d達到正常種子水平。

圖1 不同成熟度遼粳9號粒重

圖2 不同成熟度C 418粒重

圖3 不同成熟度遼粳9號種子發(fā)芽率

圖4 不同成熟度C 418種子發(fā)芽率

2.4.3 粒重與發(fā)芽率的關(guān)系

種子發(fā)芽率和粒重都隨灌漿日數(shù)的增加而增加，對二者進行線性擬合，得出回歸方程X2=-77.361 6+1.802 3X1，r=0.919 5，二者正相關(guān)關(guān)系達極顯著水平；通徑分析結(jié)果，粒重對發(fā)芽率的直接作用大于灌漿日數(shù)(表5)。表明粒重直接影響種子發(fā)芽率。

表5 水稻種子發(fā)芽率相關(guān)通徑系數(shù)

因子直接作用間接作用→灌漿日數(shù)→粒重灌漿日數(shù)0.39080粒重0.840812.6116

3 結(jié)論與討論

對于不同收獲期水稻種子的發(fā)芽能力，國內(nèi)很多學者做過相關(guān)研究，王秀萍等對不同成熟度的水稻種子發(fā)芽率測定結(jié)果表明，成熟度越高，種子的發(fā)芽能力越強；種子的發(fā)芽率在開花授粉后20 d可達到70%，25 d可達到80%以上[12]。張連科等研究表明，水稻授粉受精后15 d以下的種子在自然情況下不具有發(fā)芽能力，而授粉受精25 d后的種子已具有正常發(fā)芽能力[13]。本研究結(jié)果表明，水稻自穎花開花授粉日起10 d水稻即有5%左右的發(fā)芽率，隨著灌漿日數(shù)的增加種子發(fā)芽率不斷提高。同時，不同品種在海南夏季、海南冬季及沈陽春季種植時灌漿20 d后種子發(fā)芽率均基本達到正常種子水平，粒重已經(jīng)達到正常粒重的80%以上，灌漿25 d，種子發(fā)芽率和粒重均已達到正常種子水平，因此開花后20～25 d可作為多數(shù)材料適當早收時間指標。同時，品種間的灌漿速度差異較大，同等條件下雜交粳稻恢復系比常規(guī)粳稻品種粒重及發(fā)芽率趨于穩(wěn)定的日期早，且同一品種，在溫度偏高的海南夏季種植時可比在海南冬季種植時提早收獲。

本研究表明，種子發(fā)芽率和粒重均隨成熟度的增加而增加，前期增加幅度較大，25 d后二者均趨于穩(wěn)定；粒重對發(fā)芽率有直接作用，正相關(guān)達極顯著水平。張桂蓮等對不同成熟度的水稻種子的萌發(fā)情況及其生理特性進行了研究，結(jié)果表明, 隨著種子成熟度增加，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)逐漸提高，成熟度較低的種子都有一定的發(fā)芽能力, 不同作物其發(fā)芽能力隨著成熟度提高而表現(xiàn)出不同的變化趨勢[14]。張睿佳等研究指出，隨著采收時間的推遲，水稻品種“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[15]。因此，在實際制種過程中,適當提前收獲不會影響種子的萌發(fā)。周建明等研究結(jié)果表明，千粒重與種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率等呈負相關(guān)關(guān)系，隨著收獲時間的延遲，種子的發(fā)芽率和活力會逐漸下降，千粒重達到最大值，種子完熟，種子的發(fā)芽率和活力下降程度均達到極顯著水平[8]。由于試驗材料和取樣時期不同導致結(jié)果與本研究結(jié)果不一致。