庫(kù)存年份對(duì)小麥和水稻種子發(fā)芽率及籽粒特性的影響

何進(jìn)尚 張維軍 王小亮 亢玲 陳東升 袁漢民

摘要：測(cè)定庫(kù)存1～10 a小麥、水稻種子的發(fā)芽率、水分以及粗蛋白質(zhì)等指標(biāo)，明確種質(zhì)資源庫(kù)（常溫）保存的種質(zhì)發(fā)芽率、籽粒特性與保存時(shí)間的關(guān)系。結(jié)果表明，庫(kù)存種質(zhì)發(fā)芽率隨著保存年份的增加而降低;籽粒水分隨保存年份的增加呈升高趨勢(shì)。品質(zhì)分析表明，隨保存年份的增加小麥硬度呈下降趨勢(shì)，粗蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)波浪式升高趨勢(shì)，濕面筋含量、沉降值均呈緩慢升高趨勢(shì);水稻隨保存年份的增加籽粒硬度、膠稠度呈下降趨勢(shì)，粗蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)波浪式升高趨勢(shì)，而直鏈淀粉無(wú)明顯規(guī)律。種質(zhì)更新周期小麥為8 a、水稻為5 a。

關(guān)鍵詞：庫(kù)存年份;資源;發(fā)芽率;籽粒特性

中圖分類(lèi)號(hào)：S512.1;S511? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號(hào)：1001-1463（2019）02-0028-05

Abstract：The germination rate， moisture and crude protein of wheat and rice seeds stored for 1 to 10 years were determined， and the relationship between germination rate， grain characteristics and preservation time of germplasm resources stored at normal temperature was clarified. The result showed that the germination rate of stock germplasm decreased with the increase of preservation years， and the moisture content of grain increased with the increase of preservation years. The quality analysis showed that the wheat hardness decreased with the increase of the preservation year，the crude protein content showed a wave-like increase trend，the wet gluten content and the sedimentation value showed a slow upward trend; The grain hardness and gel consistency of rice decreased with the increase of the preservation years. The crude protein content showed a wave-like increase trend，while the amylose had no obvious regularity. The germplasm renewal cycle analysis indicated that wheat was 8 years and rice was 5 years.

Key words：Year of inventory;Resource;Germination rate;Grain characteristics

小麥、水稻是我國(guó)的主要糧食作物，種植范圍幾乎遍布全國(guó)各地[1 - 2 ]。隨著氣候條件的變化和糧食產(chǎn)業(yè)發(fā)展，種質(zhì)資源的有效儲(chǔ)藏和高效利用成為關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，籽粒在一定程度上發(fā)生衰? ? ?老[3 ]，發(fā)芽能力及其籽粒外部特性隨之發(fā)生了變化[4 - 6 ]，品質(zhì)特性也有所變化[7 - 8 ]。因此，科學(xué)的儲(chǔ)藏和合理輪換更新有利于種質(zhì)的有效保存和高效利用。我們針對(duì)種質(zhì)資源庫(kù)（常溫庫(kù)）保存的小麥、水稻種質(zhì)資源發(fā)芽能力、品質(zhì)特性進(jìn)行檢測(cè)分析，初步探討庫(kù)存年份對(duì)籽粒發(fā)芽能力以及籽粒特性的影響，以期對(duì)小麥、水稻種質(zhì)資源有效保存和種質(zhì)更新周期提供參考。

1? ?材料與方法

1.1? ?材料

指示材料為種質(zhì)資源庫(kù)（常溫庫(kù)）保存1～10 a的小麥、水稻種質(zhì)資源，由寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所品種資源研究室種質(zhì)資源庫(kù)提供。

1.2? ?實(shí)驗(yàn)方法

取保存1～10 a、籽粒特性和農(nóng)藝性狀較為一致的小麥、水稻種質(zhì)資源樣品各6～9份，每個(gè)樣品重復(fù)3次，順序排列，取樣后及時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)種質(zhì)發(fā)芽率、水分、硬度及粗蛋白質(zhì)等性狀。

1.2.1? ? 發(fā)芽率測(cè)定? ? 采用水培法。取100粒飽滿(mǎn)度好、無(wú)破碎、籽粒大小均勻一致的樣品，3次重復(fù)。先用雙氧水浸泡30 min，后在培養(yǎng)皿中用純凈水進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，每天換水，保持7～15 d，觀察發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)。

1.2.2? ? 籽粒特性? ? 水分、硬度采用單籽粒谷物籽粒測(cè)試儀測(cè)定（每樣品取300粒，無(wú)破碎、無(wú)雜質(zhì)）;籽粒粗蛋白質(zhì)含量、濕面筋、吸水率、沉降值、水稻直鏈淀粉和膠稠度采用近紅外谷物品質(zhì)分析儀測(cè)定（每份材料選取150 g，無(wú)破碎、無(wú)雜質(zhì)的樣品），重復(fù)測(cè)定3次。

1.3? ?數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和作圖。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?庫(kù)存年份對(duì)種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率表明種子在適宜條件下發(fā)芽的能力，是評(píng)價(jià)種質(zhì)資源有效保存的重要指標(biāo)，也是衡量種子質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)[9 ]。從圖1 A可以看出，庫(kù)存的小麥、水稻種子發(fā)芽率在設(shè)計(jì)的時(shí)間范圍內(nèi)隨著保存年份的增加而降低。小麥保存7 a時(shí)發(fā)芽率降至50%左右，保存8 a時(shí)發(fā)芽率降至25%左右。從保存第2年開(kāi)始，春小麥發(fā)芽率高于冬小麥發(fā)芽率，隨時(shí)間的延長(zhǎng)差距逐年增大，保存10 a時(shí)春小麥發(fā)芽率降至20%左右，而冬小麥基本沒(méi)有發(fā)芽能力，說(shuō)明春小麥保存時(shí)間較冬小麥長(zhǎng)。庫(kù)存水稻種子發(fā)芽率普遍低于小麥，保存4 a時(shí)發(fā)芽率降至50%左右，保存5 a時(shí)發(fā)芽率在25%左右，6 a后發(fā)芽率降至20%以下，保存10 a時(shí)基本沒(méi)有發(fā)芽能力，即保存10 a時(shí)種子已喪失了活力。

2.2? ?庫(kù)存年份對(duì)籽粒水分的影響

從圖1 B可以看出，庫(kù)存的小麥、水稻種質(zhì)資源籽粒水分在設(shè)計(jì)的時(shí)間范圍內(nèi)隨著保存年份的增加而升高。籽粒含水量為10%～13%，屬于安全儲(chǔ)藏水分范圍。隨著保存年份的增加籽粒水分呈升高趨勢(shì)，說(shuō)明庫(kù)存種質(zhì)資源受環(huán)境條件的影響，受潮程度逐年增加。相同保存年份下，小麥籽粒水分高于水稻籽粒水分，隨保存年份的增加差異變大，說(shuō)明庫(kù)存水稻籽粒受潮影響較小。

2.3? ?庫(kù)存年份對(duì)籽粒特性的影響

2.3.1? ?籽粒硬度? ?從圖2 A可以看出，庫(kù)存籽粒的硬度在設(shè)計(jì)的時(shí)間范圍內(nèi)呈下降趨勢(shì)，水稻籽粒硬度普遍高于小麥。保存1～5 a，春小麥硬度大于冬小麥，保存第6年時(shí)水稻、小麥籽粒硬度均明顯下降，可能是由于當(dāng)年降水量大使種質(zhì)資源庫(kù)受潮引起的。冬春小麥最終籽粒硬度相近。水稻籽粒硬度普遍高于小麥籽粒硬度，硬度變化呈先升高后下降趨勢(shì)，保存5 a后下降趨勢(shì)較為明顯。

2.3.2? ? 粗蛋白質(zhì)含量? ? ?從圖2 B可以看出，庫(kù)存種子的粗蛋白質(zhì)含量在所設(shè)計(jì)的保存時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)波浪變化趨勢(shì)。庫(kù)存8 a內(nèi)，冬、春小麥粗蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)相反變化趨勢(shì)，8～10 a趨于一致;春小麥保存前3 a呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，第4年出現(xiàn)明顯的高峰值;冬小麥保存第2、5、7年時(shí)分別出現(xiàn)小高峰。水稻籽粒粗蛋白質(zhì)含量變化較小，保存第3年出現(xiàn)小高峰，接著緩慢下降后上升，保存第6年出現(xiàn)第2個(gè)小高峰，之后緩慢下降至平穩(wěn)。

2.3.3? ? 小麥濕面筋、沉降值? ? ?圖3 A表明，庫(kù)存小麥種質(zhì)籽粒濕面筋含量在設(shè)計(jì)的保存時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)波浪式升高趨勢(shì)。其中，春小麥保存前2 a濕面筋含量下降，接著緩慢上升，第4年出現(xiàn)第1個(gè)高峰，接著下降后上升，第7年出現(xiàn)第2個(gè)高峰后波浪式變化;冬小麥保存1～5 a內(nèi)濕面筋含量保持緩慢上升，第6年出現(xiàn)小幅下降，第7年出現(xiàn)小高峰后波浪式變化?？傮w上庫(kù)存小麥濕面筋含量隨著保存年份的增加呈升高趨勢(shì)。

圖3 B表明，庫(kù)存的小麥種質(zhì)籽粒沉降值在設(shè)計(jì)的保存時(shí)間內(nèi)呈波浪式升高趨勢(shì)。保存8 a內(nèi)，冬、春小麥沉降值變化曲線(xiàn)呈現(xiàn)相反趨勢(shì)，之后變化趨勢(shì)趨于一致。其中，保存3 a時(shí)春小麥沉降值緩慢下降，而冬小麥沉降值緩慢上升;保存3～8 a時(shí)春小麥偶數(shù)年份、冬小麥奇數(shù)年份沉降值均達(dá)到了高峰值，春小麥高峰值總體高于冬小麥;9 a之后變化趨勢(shì)一致，但春小麥沉降值一直較高?？傮w上庫(kù)存小麥種質(zhì)沉降值變化隨著保存年份的增加趨于升高趨勢(shì)。

2.3.4? ? 水稻直鏈淀粉、膠稠度? ? 從圖4 A可以看出，水稻種質(zhì)的直鏈淀粉在設(shè)計(jì)的年份內(nèi)呈現(xiàn)雙峰曲線(xiàn)，保存前3 a緩慢上升，第5年達(dá)到第1峰值，之后快速下降，第7年呈現(xiàn)最低值;接著快速增長(zhǎng)出現(xiàn)了第2個(gè)高峰，之后緩慢下降。圖4 B顯示，膠稠度在設(shè)計(jì)的年份內(nèi)呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)，保存第1年快速下降，2～3年趨于平穩(wěn)，之后緩慢下降到第5年達(dá)最低值，接著開(kāi)始上升到第7年出現(xiàn)小高峰。綜合分析，認(rèn)為水稻膠稠度隨著保存年份的增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而直鏈淀粉無(wú)明顯規(guī)律。

3? ?結(jié)論與討論

庫(kù)存小麥、水稻的發(fā)芽率在設(shè)計(jì)的考察時(shí)間范圍內(nèi)隨著保存年份的增加而降低，與趙丹等[4 ]、汪海峰等[10 ]研究相一致。本研究發(fā)現(xiàn)庫(kù)存小麥7 a時(shí)發(fā)芽率為50%左右，8 a時(shí)為25%左右，10 a時(shí)春小麥發(fā)芽率在20%左右，而冬小麥基本喪失了發(fā)芽能力（喪失了種子活力）。庫(kù)存水稻發(fā)芽率與小麥相比普遍較低，保存4 a時(shí)發(fā)芽率為50%左右，5 a后發(fā)芽率減至20%以下，10 a基本喪失了發(fā)芽能力。辛霞等[2 ]和盧新雄等[11 ]認(rèn)為更新種質(zhì)保持在75%的發(fā)芽率，結(jié)合本研究結(jié)果，建議本種質(zhì)資源庫(kù)種質(zhì)更新周期小麥為8 a，水稻為5 a。

庫(kù)存小麥、水稻籽粒含水量在考察的時(shí)間范圍內(nèi)隨著保存年份的增加而升高，原因在于庫(kù)存種質(zhì)資源隨保存年份的增加受潮程度逐年增大造成。同一保存年份小麥籽粒水分高于水稻籽粒水分，隨保存年份的增加差異變大，說(shuō)明種質(zhì)庫(kù)中水稻受潮程度小于小麥籽。發(fā)芽率隨著含水量的降低而升高，這與宋超等[12 ]的研究一致。隨保存年份的增加籽粒硬度呈下降趨勢(shì)，粗蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)波浪式升高趨勢(shì)，濕面筋含量、沉降值均呈緩慢升高趨勢(shì)，這與韋志彥等人[13 - 14 ]強(qiáng)筋小麥的蛋白質(zhì)、濕面筋含量和面筋吸水率變化幅度較小，中筋小麥蛋白質(zhì)和濕面筋含量基本不變有所不同，而與姜建枝等[15 ]認(rèn)為隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，吸水率和發(fā)芽率呈下降趨勢(shì)，沉降值呈升高趨勢(shì)的結(jié)論相一致。水稻種質(zhì)隨保存年份的增加籽粒硬度呈下降趨勢(shì)，粗蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)波浪式升高趨勢(shì)，水稻膠稠度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而直鏈淀粉無(wú)明顯規(guī)律。

種質(zhì)資源在儲(chǔ)藏過(guò)程中受儲(chǔ)藏條件的影響，其理化性狀發(fā)生了一定程度的變化。長(zhǎng)時(shí)間保存由于種質(zhì)資源庫(kù)受降雨、高溫等不良條件的影響籽粒會(huì)發(fā)生劣變或霉變，失去一定活力，致使發(fā)芽率降低和籽粒特性發(fā)生變化。深入了解和掌握種質(zhì)資源庫(kù)保存的種子狀況，對(duì)資源的有效保存和適時(shí)更新具有主要參考意義。

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（本文責(zé)編：陳? ? ?偉）