根長測定法在常規(guī)水稻種子活力測定中的應(yīng)用

何龍生 俞兵橋 趙光武

摘要：為探討根長測定法在水稻種子活力檢測中的可行性，通過對不同品種的常規(guī)稻種子進行垂直板發(fā)芽試驗，測量種子萌發(fā)第2天至第7天的根長，同時進行基于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗和田間出苗試驗的常規(guī)活力指標(biāo)測定。相關(guān)分析表明：粳型常規(guī)稻和秈型常規(guī)稻種子皆以萌發(fā)第7天根長與發(fā)芽勢、發(fā)芽率、活力指數(shù)、田間出苗率等指標(biāo)之間的相關(guān)程度尤為顯著（P<0.01）。經(jīng)方差分析結(jié)果驗證，粳型常規(guī)稻和秈型常規(guī)稻種子萌發(fā)后根長顯著高的品種，其種子活力也高，反之亦然。以上研究表明，水稻的2個亞種的種子活力均可通過萌發(fā)第7天根長來評價。本研究結(jié)果對制定水稻種子活力測定標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：常規(guī)稻;種子活力;根長測定法;垂直板發(fā)芽試驗;發(fā)芽指標(biāo)

中圖分類號： S511.01? 文獻標(biāo)志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）11-0089-05

水稻是我國重要的糧食作物之一。在水稻生產(chǎn)中，種子為最基本的生產(chǎn)資料，其品質(zhì)直接影響水稻的產(chǎn)量與質(zhì)量，種子活力又是反映種子質(zhì)量的重要指標(biāo)。因此，測定種子活力，對種子活力進行評價并篩選出高活力種子，對于確保播種種子質(zhì)量、節(jié)約播種費用、提高種子抵御不良環(huán)境的能力和實際田間出苗率具有重大的生產(chǎn)意義[1]。

目前，國際種子檢驗協(xié)會（International Seed Testing Association，ISTA）制定的2014版《國際種子檢驗規(guī)程》規(guī)定了菜豌豆種子活力的電導(dǎo)率測定法、大豆種子活力的加速老化測定法、蕓薹屬種子活力的控制劣變測定法和玉米種子活力的胚根伸長測定法[2]，但是沒有涉及水稻種子活力測定的方法，近年來一些新技術(shù)如氧傳感技術(shù)[3-4]、近紅外、高光譜技術(shù)[5-6]在種子活力檢測中得到應(yīng)用。但是，目前水稻種子活力測定方法仍以標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗為主，結(jié)果固然可靠，但是試驗周期長，不能滿足人們想要迅速了解種子質(zhì)量特別是種子活力信息的要求[7]。所以，尋找快速準(zhǔn)確且試驗簡便的活力測定方法一直是種子科學(xué)界的研究方向。

本研究探討了根長測定法在水稻種子活力檢測中的可行性，借鑒2014版《國際種子檢驗規(guī)程》[2]中玉米胚根伸長計數(shù)法的試驗原理，筆者所在實驗室設(shè)計了垂直板發(fā)芽裝置，目前根長測定法在水稻種子活力測定中的應(yīng)用研究鮮見報道。因此，本研究以25份常規(guī)稻品種樣品為試驗材料，進行標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗、田間出苗試驗和基于垂直板發(fā)芽的根長測定，統(tǒng)計常規(guī)發(fā)芽指標(biāo)與根長指標(biāo)，進行方差分析和相關(guān)分析，確定水稻種子活力測定最佳時間。通過此研究以期為制定水稻種子活力測定標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 種子材料 選取2016年浙江省農(nóng)科種業(yè)有限公司余杭制種基地自繁的常規(guī)稻種子樣品25份，其中粳型常規(guī)稻15份（淮稻5號、南粳5055、沈稻18、淮稻10號、武運粳24號、嘉花1號、浙粳88、粳糯08-16、武運粳27號、寧88、沈農(nóng)265、富禾66、常農(nóng)粳7號、鎮(zhèn)稻99、金麥豐）、秈型常規(guī)稻10份（揚稻6號、甬秈15、紅優(yōu)4號、綠稻Q7、通粘一號、三江2號、贛晚秈37號、贛晚糯7號、紅稻6號、金早47）。

1.1.2 儀器耗材 藍色發(fā)芽紙（美國安科公司生產(chǎn)），發(fā)芽盒、塑料盒、鑷子、標(biāo)簽、針筒、噴壺、凹槽、PVC板（24 cm×26 cm）、橡皮筋（均由筆者所在實驗室提供），光照培養(yǎng)箱（寧波海曙賽福實驗儀器廠生產(chǎn)）。

1.2 試驗方法

室內(nèi)試驗包括種子處理、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗和基于垂直板發(fā)芽試驗，于2017年3—5月在浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院種子實驗室進行。

1.2.1 種子處理 試驗種子水分須保持在10%～14%之間。種子經(jīng)0.2%三氯異氰尿酸水溶液（起到消毒和打破種子休眠的作用）浸種24 h。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗 從每個品種樣品中隨機數(shù)出100粒種子，重復(fù)3次。將發(fā)芽紙用水浸濕鋪于發(fā)芽盒（15 cm×15 cm×6 cm）內(nèi)，將種子撈出用鑷子均勻鋪在發(fā)芽紙上。將已置床的種子發(fā)芽盒貼上標(biāo)簽置于恒溫光照培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)條件為30 ℃光照8 h（光照度為8 000 lx），20 ℃黑暗16 h。適時加水。第14天進行幼苗觀察鑒定和統(tǒng)計并計算發(fā)芽率。隨機取30棵幼苗，在80 ℃條件下烘干24 h稱量幼苗干質(zhì)量[8]。

1.2.3 基于垂直板發(fā)芽試驗 首先將藍色發(fā)芽紙裁成 24 cm×26 cm規(guī)格若干份，即與PVC板規(guī)格相同，用鉛筆在藍色發(fā)芽紙上每隔1 cm畫1條直線，利于種子的擺放和胚根長度的觀測。將畫好線的藍色發(fā)芽紙進行消毒，事先清洗好塑料盒、PVC板，凹槽和鑷子，用乙醇消毒。每個水稻樣品隨機數(shù)取30粒，3次重復(fù)。準(zhǔn)備好48塊干凈的PVC板，將塑料盒貼上標(biāo)簽，注明品種編號和重復(fù)序號，記錄試驗開始的日期。將凹槽放進塑料盒內(nèi)，倒入將近2 000 mL的水，使水剛好沒過凹槽的凹陷處。先取1塊PVC板置于試驗臺上，將藍色發(fā)芽紙充分浸濕后鋪在PVC板上與其充分貼合，將種子按10粒×3排整齊均勻地鋪在藍色發(fā)芽紙上，讓種子的根部緊貼第3條線、第10條線、第17條線，擺放時應(yīng)注意區(qū)分種子胚根生長的方向。30粒完全鋪好后，再取1塊PVC板覆蓋在藍色發(fā)芽紙上，用橡皮筋將2塊PVC板夾緊。將鋪好種子的PVC板置于85°的凹槽內(nèi)，放入光照培養(yǎng)箱中，溫度為20～30 ℃ 的變溫（20 ℃黑暗條件下培養(yǎng)16 h，30 ℃光照條件下培養(yǎng)8 h）。從第2天開始每天測量根長、芽長及苗長（根長和芽長之和），直至第10天。根長長勢的分析是將每個品種第2天和第7 天的根長與相應(yīng)時間所有品種根長均值相比，品種根長在這 2 個時間節(jié)點都高于均值，則根長長勢快;反之，則根長長勢慢。

1.2.4 田間出苗試驗 試驗于2017年4—5月在浙江農(nóng)林大學(xué)官塘試驗站和湖州試驗基地進行，統(tǒng)計結(jié)果為2個試驗點數(shù)據(jù)的平均值。將田塊整理出若干小區(qū)，每小區(qū)（0.2 m×0.8 m）設(shè)置3個重復(fù)，每個重復(fù)均勻撒播經(jīng)浸種處理后的水稻種子100粒，再將小區(qū)抹平，插上該品種標(biāo)簽，覆蓋防鳥網(wǎng)，注意田間保持適量的水分。14 d后統(tǒng)計出苗數(shù)并計算出田間出苗率。

1.2.5 試驗指標(biāo) 試驗指標(biāo)的算法參考趙光武等的方法[8]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 19.0、Excel 2010軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析，多重比較采用Duncans多重比較法，相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 粳型常規(guī)稻不同品種室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽和田間出苗指標(biāo)的多重比較

由表1可知，發(fā)芽勢均值為74.31%，發(fā)芽勢較高的品種有寧88、富禾66、嘉花1號，發(fā)芽勢較低的品種有沈農(nóng)265、淮稻10號、鎮(zhèn)稻99、武運粳27號。發(fā)芽率最高值為96.00%，最低值為 55.33%，均值為81.42%，發(fā)芽率較高的品種有嘉花1號、浙粳88、寧88，發(fā)芽率較低的品種有沈農(nóng)265、淮稻10號、鎮(zhèn)稻99。發(fā)芽指數(shù)均值為11.42，發(fā)芽指數(shù)較高的品種有富禾66、寧88、粳糯08-16，發(fā)芽指數(shù)較低的品種有沈農(nóng)265、淮稻10號、鎮(zhèn)稻99?；盍χ笖?shù)均值為2.85，活力指數(shù)較高的品種有富禾66、金麥豐、寧88，較低的品種有沈農(nóng)265、淮稻10號、武運粳27號。簡易活力指數(shù)均值為20.41，簡易活力指數(shù)較高的品種有金麥豐、鎮(zhèn)稻99、寧88，較低的品種有沈農(nóng)265、淮稻10號、粳糯08-16。平均發(fā)芽時間為1.97 d，平均發(fā)芽時間較短的品種有金麥豐、鎮(zhèn)稻99、常農(nóng)粳7號，較長的品種有淮稻5號、南粳5055、沈稻18。田間出苗率最高值為 90.67%，最低值為37.00%，均值為63.22%，其中出苗率較高的品種有富禾66、粳糯08-16、金麥豐，出苗率較低的品種有鎮(zhèn)稻99、嘉花1號、沈農(nóng)265、浙粳88。

2.2 粳型常規(guī)稻不同品種基于垂直板發(fā)芽試驗的根長多重比較

通過7 d的根長測定可知，每天根長的均值為0.48、1.51、2.78、4.12、5.01、5.68 cm，每個品種第2、第7天的根長與相應(yīng)時間的根長均值（表2）相比可知，粳型常規(guī)稻品種富禾66、沈稻18、武運粳24號、常農(nóng)粳7號、南粳5055根長長勢較快，其中富禾66根長長勢平均每天達1.05 cm;品種浙粳88、武運粳27號、淮稻10號、沈農(nóng)265根長長勢較慢，其中浙粳88根長長勢平均每天僅0.49 cm。

2.3 粳型常規(guī)稻不同品種根長與各發(fā)芽指標(biāo)的相關(guān)分析

由表3可知，粳型常規(guī)稻的根長與發(fā)芽勢、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡易活力指數(shù)、田間出苗率呈正相關(guān)關(guān)系，與平均發(fā)芽時間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系?？傮w來看，隨著測定時間的延長，根長與各活力指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)變大，相關(guān)程度提升。第6天至第7天的根長與發(fā)芽勢、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、田間出苗率的相關(guān)程度達到了顯著或極顯著水平，為了更快速準(zhǔn)確地測定種子活力，認(rèn)為第7天根長可以作為種子活力測定的較好評價指標(biāo)。

2.4 秈型常規(guī)稻室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽和田間出苗指標(biāo)的多重比較

由表4可知，發(fā)芽勢均值為79.20%，發(fā)芽勢較高的品種有金早47、通粘一號，發(fā)芽勢較低的品種有三江2號、贛晚糯7號、甬秈15。發(fā)芽率最高值為93.33%，最低值為68.00%，均值為83.13%，發(fā)芽率較高的品種有金早47、通粘一號、揚稻6號，發(fā)芽率較低的品種有三江2號、甬秈15。發(fā)芽指數(shù)均值為15.18，發(fā)芽指數(shù)較高的品種有金早47、贛晚秈37號、揚稻6號，發(fā)芽指數(shù)較低的品種有贛晚糯7號、三江2號、甬秈15?；盍χ笖?shù)均值為3.10，活力指數(shù)較高的品種有揚稻6號、紅優(yōu)4號、紅稻6號，較低的品種有三江2號、通粘一號、贛晚糯7號。簡易活力指數(shù)均值為17.15，簡易活力指數(shù)較高的品種有揚稻6號、 紅稻6號、 紅優(yōu)4號，較低的品種有三江2號、通粘一號、金早47。平均發(fā)芽時間均值為1.60 d，平均發(fā)芽時間較短的品種有金早47、紅稻6號、贛晚糯7號，較長的品種有揚稻6號、甬秈15、紅優(yōu)4號。田間出苗率最高值為85.67%，最低值為51.33%，均值為69.43%，其中出苗率較高的品種有金早47、通粘一號，出苗率較低的品種有三江2號、贛晚秈37號、甬秈15。

2.5 秈型常規(guī)稻不同品種基于垂直板發(fā)芽試驗的根長多重比較

通過7 d的根長測定可知，第2天至第7天每天根長的平均值為0.90、2.45、3.83、5.07、5.75、6.47 cm，每個品種第2天和第7天的根長與相應(yīng)時間的根長均值相比發(fā)現(xiàn)，秈型常規(guī)稻品種揚稻6號、通粘一號、紅稻6號根長長勢較快，其中通粘一號根長長勢平均每天達1.27 cm。品種紅優(yōu)4號、贛晚秈37號、贛晚糯7號根長長勢較慢，其中紅優(yōu)4號根長長勢平均每天僅0.47 cm（表5）。

2.6 秈型常規(guī)稻不同品種根長與各發(fā)芽指標(biāo)的相關(guān)分析

由表6可知，秈型常規(guī)稻的根長與發(fā)芽勢、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、簡易活力指數(shù)、田間出苗率呈正相關(guān)關(guān)系，與平均發(fā)芽時間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系?？傮w來看，隨著測定時間的延長，根長與各活力指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)在增大，相關(guān)程度在提升。第6、第7天的根長與發(fā)芽勢、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、田間出苗率的相關(guān)程度達到了顯著或極顯著水平。綜合以上結(jié)果可得出，根長測定法可以作為種子活力測定的評價方法，為了可以更快速簡便地測定種子活力，所以第7天根長是作為種子活力測定的較好評價指標(biāo)。

3 結(jié)論與討論

本研究以常規(guī)稻的2個亞種秈型常規(guī)稻和粳型常規(guī)稻開展試驗，2個亞種在生理特性、種植區(qū)域、栽培特點、形態(tài)特征上均有明顯區(qū)別。然而，通過根長計數(shù)法測定2個亞種的樣品種子，經(jīng)相關(guān)分析第6天至第7天的根長與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽指標(biāo)和田間出苗指標(biāo)基本達到顯著水平（P<0.05），特別地是，根長與活力指數(shù)這一指標(biāo)都達到了極顯著水平（P<0.01），在第6天至第7天中尤以第7天的根長與相關(guān)指標(biāo)的顯著性最強（P<0.01），經(jīng)方差分析結(jié)果驗證，根長顯著高的品種，其種子活力水平也高，反之亦然。因此，根長測定法可以作為常規(guī)水稻種子活力測定的評價方法，但是為了更快速、準(zhǔn)確、簡便地測定常規(guī)稻種子活力，所以推薦第7天的根長是作為常規(guī)稻種子活力測定的較好評價指標(biāo)。

種子的萌發(fā)和幼苗生長都是源于胚的生長，而胚的生長則是種子內(nèi)部所有生理、生化系統(tǒng)協(xié)調(diào)作用的結(jié)果，因此對幼苗生長的生理測定比任何生化系統(tǒng)的測定更能反映種子活力的全貌[9]。正常種子萌發(fā)時，胚根長勢強于胚芽[10]，并且就筆者所在實驗室前期對水稻種子萌發(fā)時的根長、芽長、苗長等指標(biāo)與常規(guī)活力指標(biāo)的分析結(jié)果來說，根長與活力指標(biāo)的相關(guān)度最高（P<0.01）。顧增輝等對白菜、蘿卜等蔬菜種子進行了基于幼根伸長指標(biāo)的幼苗生長勢的測定，結(jié)果證實幼根生長速率（生長勢、伸長度）是較為敏感的活力指標(biāo)，可以用來評估一些小粒種子的活力水平[9]。玉米在萌發(fā)初期的胚根伸長計數(shù)這一指標(biāo)密切反映了種子的活力水平，張皖秋等對12個玉米品種進行了胚根伸長計數(shù)測定，結(jié)果表明，20 ℃、66 h 伸長胚根數(shù)可以作為雜交玉米種子的活力測定指標(biāo)，同時也證明了“胚根伸長計數(shù)高預(yù)示種子活力高、計數(shù)低表明種子活力低”這一結(jié)論[11]。

溫度是根長計數(shù)測定中最關(guān)鍵的潛在變異因素，測定時間也取決于溫度的設(shè)置[12-13]。2014版《國際種子檢驗規(guī)程》中玉米胚根伸長計數(shù)法的溫度設(shè)置為20 ℃試驗66 h±15 min 后計數(shù)和13 ℃下試驗（144±1） h后計數(shù)2種處理。本試驗所采用的溫度為20～30 ℃的變溫（20 ℃、16 h、光照度為0，30 ℃、8 h、光照度為8 000 lx），這樣可以更好地模擬田間的溫度條件。

本試驗所選用的材料是常規(guī)稻種子，常規(guī)稻是純系并且又是自繁的，獲得的環(huán)境條件一致，是理想的試驗材料，但是對于在不同生態(tài)區(qū)市場收集的常規(guī)稻種子材料，根長測定法的應(yīng)用還須進一步驗證。

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