加速老化法在常規(guī)水稻種子活力測(cè)定中的應(yīng)用

何龍生 李嘯天 趙光武

摘要：為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)水稻（Oryza sativa L.）種子活力的高低，對(duì)2016年生產(chǎn)的14個(gè)品種的常規(guī)稻種子樣品進(jìn)行不同梯度的加速老化試驗(yàn)，并測(cè)定它們的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)、平均發(fā)芽天數(shù)、田間出苗率等活力指標(biāo)。相關(guān)分析表明，45 ℃老化48 h后發(fā)芽率是測(cè)定常規(guī)粳稻種子活力的最佳指標(biāo)，41 ℃老化96 h后發(fā)芽率是評(píng)價(jià)常規(guī)秈稻種子活力的理想指標(biāo)。方差分析表明，富禾66、秀水134等粳稻品種種子的老化發(fā)芽率和各活力指標(biāo)均較高，而鎮(zhèn)糯19、遼粳9等品種種子以上指標(biāo)均較低;珍珠糯、綠稻Q7和揚(yáng)稻6號(hào)等秈稻品種種子的老化發(fā)芽率和各活力指標(biāo)均較高，金香糯等品種種子的各指標(biāo)均較低。

關(guān)鍵詞：常規(guī)稻;加速老化法;種子活力;發(fā)芽率;發(fā)芽勢(shì);田間出苗率;活力指數(shù)

中圖分類號(hào)： S330.2 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）07-0061-04

種子活力是指在廣泛的田間條件下種子發(fā)芽并長成正常植株的潛在能力，是種子生命活動(dòng)中極為重要的特征之一，也是決定種子或種子批在發(fā)芽和出苗期間活性水平和行為的那些種子特性的綜合表現(xiàn)[1]。種子活力的高低不僅影響種子的貯藏及萌發(fā)，還嚴(yán)重影響農(nóng)作物的質(zhì)量與產(chǎn)量。種子活力的準(zhǔn)確測(cè)定在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中顯得尤為重要。目前，國際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)（ISTA）制定的《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定了菜豌豆種子活力的電導(dǎo)率測(cè)定法，大豆種子活力的加速老化測(cè)定法，蕓薹屬種子活力的控制劣變測(cè)定法和玉米種子活力的胚根伸長測(cè)定法。加速老化測(cè)定法作為推薦方法也寫進(jìn)了ISTA手冊(cè)中，加速老化測(cè)定法對(duì)玉米、小麥、棉花等12種作物種子加速老化的時(shí)間與溫度進(jìn)行了明確規(guī)定[2]，但未涉及水稻。

人工加速老化法是模擬種子在高溫、高濕條件下快速老化，使種子間活力的差異在較短的時(shí)間內(nèi)就能體現(xiàn)出來的一種方法，相比于自然老化，此法操作簡便、周期短，是目前最常用的人工加速老化方法[3]。張瑛等在對(duì)水稻種子的加速老化研究中發(fā)現(xiàn)，人工加速老化的結(jié)果與自然老化的結(jié)果相似，在種子活力的研究中可以用人工加速老化法代替自然老化[4-5]。毛培勝等對(duì)紫花苜蓿種子進(jìn)行了人工加速老化法研究，發(fā)現(xiàn)45 ℃老化處理后，種子發(fā)芽率顯著降低，而且老化溫度與老化時(shí)間的互作因素對(duì)種子的發(fā)芽率有顯著性影響[6]。閆慧芳等分別對(duì)老芒麥種子、青海甜燕麥種子進(jìn)行了加速老化的研究，結(jié)果表明，種子的休眠程度影響老化溫度與老化時(shí)間的互作效應(yīng)，老芒麥種子、燕麥種子加速老化處理的適宜條件分別是45 ℃老化48 h、42 ℃老化36 h[7-8]。此外，還有一些研究者對(duì)大豆、玉米、黑麥草等作物的最適加速老化條件進(jìn)行了研究。但許惠濱等在對(duì)水稻種子老化試驗(yàn)的研究中發(fā)現(xiàn)，人工環(huán)境與自然環(huán)境下的老化有很大差異，兩者的結(jié)果并不完全一致[9]。

水稻（Oryza sativa L.）是我國重要的糧食作物[10-11]，如何準(zhǔn)確測(cè)定其種子活力水平直接關(guān)系田間出苗和幼苗的長勢(shì)。但水稻類型眾多，不同類型種子的老化條件可能存在差異。而且鑒于常規(guī)水稻可以自繁獲得環(huán)境條件一致的試驗(yàn)材料，本研究通過測(cè)定14個(gè)常規(guī)稻樣品在不同老化條件下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)、平均發(fā)芽時(shí)間（天數(shù)）、田間出苗率等活力指標(biāo)，并通過統(tǒng)計(jì)分析，確定不同類型水稻種子最適合的老化條件，為制定水稻種子活力測(cè)定方法提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 種子準(zhǔn)備 本試驗(yàn)選取浙江省14個(gè)自繁品種的常規(guī)稻種子樣品為試驗(yàn)材料，其中粳型常規(guī)稻品種樣品7份（富禾66、秀水134、遼粳9、秀水05、寧81、鎮(zhèn)糯19、三江2號(hào)），秈型常規(guī)稻品種樣品7份（珍珠糯、綠稻Q7、揚(yáng)稻6號(hào)、柳豐香占、農(nóng)樂1號(hào)、甬秈15、金香糯）。種子樣品儲(chǔ)存在 4 ℃ 下備用。

1.1.2 儀器耗材 發(fā)芽紙、發(fā)芽盒、網(wǎng)架盤、老化盒、光照培養(yǎng)箱、烘箱、電子天平、水分測(cè)定儀和種子老化箱。

1.2 試驗(yàn)方法

室內(nèi)試驗(yàn)包括標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)和加速老化試驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn) 從每個(gè)品種樣品中隨機(jī)數(shù)出100粒種子，重復(fù)3次。用0.2%三氯異氰尿酸溶液浸種24 h。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)條件為溫度30 ℃、光照8 h（光照度為8 000 lx），溫度20 ℃、黑暗16 h，適時(shí)加水。第14天進(jìn)行幼苗觀察鑒定和統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算發(fā)芽率。隨機(jī)取30棵幼苗，在80 ℃條件下烘干24 h稱幼苗干質(zhì)量。

1.2.2 加速老化試驗(yàn) （1）種子水分測(cè)定。種子含水量的高低直接影響加速老化的程度和效果。取每份試驗(yàn)樣品的適量種子放入經(jīng)校準(zhǔn)過的水分測(cè)定儀中，測(cè)量種子的含水量。要求水分含量在10%～14%，水分若高于此區(qū)間值，種子需進(jìn)行烘干處理;水分若低于此區(qū)間值需將種子晾于陰涼的室內(nèi)，自然吸濕，直至種子含水量維持在10%～14%。（2）種子老化試驗(yàn)。老化前將老化箱用乙醇消毒。從每個(gè)品種樣品中隨機(jī)數(shù)出100粒種子，重復(fù)3次。將100粒種子均勻鋪撒在網(wǎng)架盤上，再將網(wǎng)架盤置于老化盒內(nèi)，老化盒內(nèi)裝有水，水面高度低于網(wǎng)架盤，接著將老化盒放置在老化箱內(nèi)，將老化箱的相對(duì)濕度（RH）設(shè)置為95%。老化處理的條件為41、43、45 ℃ 和48、72、96 h相互組合的9個(gè)處理。（3）標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)。種子樣品經(jīng)老化處理后取出，置于鋪墊有發(fā)芽紙的發(fā)芽盒中，再噴適量的水，整個(gè)過程確保在1 h內(nèi)完成。最后發(fā)芽盒外貼上樣品標(biāo)簽放入培養(yǎng)箱中。培養(yǎng)條件為溫度30 ℃、光照8 h（光照度為8 000 lx），溫度20 ℃、黑暗16 h。14 d進(jìn)行幼苗觀察鑒定和統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算發(fā)芽率。

1.2.3 田間出苗試驗(yàn) 本試驗(yàn)于2017年4—5月份在浙江農(nóng)林大學(xué)官塘試驗(yàn)站和湖州試驗(yàn)基地進(jìn)行，統(tǒng)計(jì)結(jié)果為2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值。根據(jù)試驗(yàn)需求，每個(gè)小區(qū)設(shè)計(jì)為 0.2 m×0.8 m，每個(gè)小區(qū)均設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)均勻撒播水稻種子100粒，之后將小區(qū)抹平。每個(gè)品種播種后在對(duì)應(yīng)地塊插上該品種對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽。播種后田間保持適量的水分。14 d 后數(shù)出其苗數(shù)并計(jì)算田間出苗率。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 利用SPSS 19.0、Excel 2010軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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)稻老化發(fā)芽率與各活力指標(biāo)的相關(guān)分析

從表1 結(jié)果來看，不同梯度老化處理后的粳型常規(guī)稻種子發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、活力指數(shù)以及田間出苗率都呈正相關(guān)關(guān)系。41 ℃老化48 h后的發(fā)芽率只與活力指數(shù)的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，與其他活力指標(biāo)相關(guān)性都不顯著或極顯著，雖然41 ℃老化72 h、43 ℃老化48 h、45 ℃老化48 h、45 ℃老化 96 h 后的發(fā)芽率與田間出苗率之間相關(guān)性達(dá)到顯著水平，但其中只有45 ℃老化48 h后的種子發(fā)芽率與以上指標(biāo)間相關(guān)性均達(dá)到了顯著或極顯著水平，雖然與平均發(fā)芽時(shí)間沒有達(dá)到顯著負(fù)相關(guān)水平，但可以看出不同品種的平均發(fā)芽時(shí)間并沒有很大差別，所以45 ℃老化48 h后的種子發(fā)芽率可以作為常規(guī)粳稻種子活力的測(cè)定指標(biāo)。

2.2 秈型常規(guī)稻老化發(fā)芽率與各活力指標(biāo)的相關(guān)分析

從表2相關(guān)分析中可以看出，不同梯度老化處理后的秈型常規(guī)稻種子發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、活力指數(shù)都呈正相關(guān)關(guān)系。其中41 ℃老化72 h和41 ℃老化96 h后的發(fā)芽率與田間出苗率呈顯著正相關(guān)關(guān)系，但是41 ℃老化96 h后的發(fā)芽率與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)以及活力指數(shù)都呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，而41 ℃老化 72 h 后的發(fā)芽率與各常規(guī)活力指標(biāo)相關(guān)性未達(dá)到顯著水平，所以認(rèn)為在常規(guī)秈稻中41 ℃老化96 h后的發(fā)芽率可以作為常規(guī)秈稻種子活力的測(cè)定指標(biāo)。

2.3 粳型常規(guī)稻品種間老化發(fā)芽率的比較

從表3方差分析可以看出，在粳型常規(guī)稻各品種間，經(jīng)加速老化處理后的發(fā)芽率明顯低于老化前發(fā)芽率。41 ℃老化48 h后，發(fā)芽率明顯高的品種有富禾66、秀水134，明顯低的品種有三江2號(hào)。41 ℃老化72 h后，發(fā)芽率明顯高的品種有富禾66、秀水134、秀水05等，明顯低的品種有寧81和鎮(zhèn)糯19。41 ℃老化96 h后，發(fā)芽率明顯高的品種有富禾66、秀水05等，明顯低的品種有遼粳9。43 ℃老化48 h后，發(fā)芽率明顯高的品種有富禾66、秀水134、遼粳9等，較低的品種有鎮(zhèn)糯19和三江2號(hào)。43 ℃老化72 h后，發(fā)芽率較高的品種有富禾66、秀水134等，較低的品種有鎮(zhèn)糯19、遼粳9等。43 ℃ 老化96 h后，發(fā)芽率沒有顯著性差異。45 ℃老化48 h后，發(fā)芽率較高的品種有富禾66、秀水134等，較低的品種有寧81等。45 ℃老化72 h后，發(fā)芽率較高的品種有秀水134、富禾66等，較低的品種有鎮(zhèn)糯19、遼粳9。45 ℃老化96 h后，發(fā)芽率較高的品種有秀水134、富禾66和秀水05，較低的品種有鎮(zhèn)糯19和三江2號(hào)。綜上所述，發(fā)芽率較高的品種有富禾66、秀水134，發(fā)芽率較低的品種為鎮(zhèn)糯19和遼粳9。

2.4 秈型常規(guī)稻品種間老化發(fā)芽率的比較

由表4可知，在秈型常規(guī)稻各品種間，經(jīng)加速老化處理后的發(fā)芽率明顯低于老化前發(fā)芽率。41 ℃老化48 h后，發(fā)芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚(yáng)稻6號(hào)，較低的品種有金香糯。41 ℃老化72 h后，發(fā)芽率較高的品種是珍珠糯，較低的品種有金香糯、甬秈15。41 ℃老化96 h后，發(fā)芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚(yáng)稻6號(hào)，較低的品種有金香糯、甬秈15。43 ℃老化48 h后，發(fā)芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚(yáng)稻6號(hào)等，較低的品種有金香糯。43 ℃老化72 h后，發(fā)芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚(yáng)稻6號(hào)，較低的品種有柳豐香占和金香糯。43 ℃老化96 h后，發(fā)芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚(yáng)稻6號(hào)，較低的品種有農(nóng)樂1號(hào)和金香糯。45 ℃老化48 h后，發(fā)芽率較高的品種有珍珠糯和綠稻Q7，較低的品種有柳豐香占和甬秈15。45 ℃老化 72 h 后，發(fā)芽率較高的品種有珍珠糯，較低的品種有農(nóng)樂1號(hào)和金香糯。45 ℃老化96 h后，發(fā)芽率較高的品種有珍珠糯和揚(yáng)稻6號(hào)，較低的品種有綠稻Q7。綜上所述，發(fā)芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚(yáng)稻6號(hào)，發(fā)芽率較低的品種為金香糯。

2.5 粳型常規(guī)稻品種間各活力指標(biāo)的比較

從表5可看出，發(fā)芽勢(shì)較高的品種有富禾66、遼粳9、秀水134，較低的有寧81、三江2號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率較高的品種有富禾66、秀水134等，較低的有三江2號(hào)、鎮(zhèn)糯19?；盍χ笖?shù)較高的品種有富禾66，較低的有三江2號(hào)。平均發(fā)芽時(shí)間較高的是秀水05、寧81，較低的是富禾66和鎮(zhèn)糯19。田間出苗率較高的品種有富禾66和秀水134，較低的有鎮(zhèn)糯19和三江2號(hào)。

2.6 秈型常規(guī)稻品種間各活力指標(biāo)的比較

從表6可以看出，發(fā)芽勢(shì)較高的品種有綠稻Q7、揚(yáng)稻6號(hào)和珍珠糯，較低的有金香糯、甬秈15。標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率較高的有珍珠糯、綠稻Q7、揚(yáng)稻6號(hào)， 較低的有金香糯、甬秈15?；盍χ笖?shù)較高的品種有揚(yáng)稻6號(hào)、珍珠糯，較低的有金香糯和農(nóng)樂1號(hào)。平均發(fā)芽天數(shù)較高的品種是珍珠糯、綠稻Q7和揚(yáng)稻6號(hào)。除了金香糯，其他品種間田間出苗率沒有顯著性差別。

3 結(jié)論與討論

由表3、表4可知，老化發(fā)芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7、揚(yáng)稻6號(hào)。與表6、表7中各常規(guī)活力指標(biāo)較一致，這與智慧等的研究結(jié)果[12-13]一致，說明加速老化的發(fā)芽率可以推薦作為一項(xiàng)水稻種子活力測(cè)定指標(biāo)。任淦等發(fā)現(xiàn)，加速老化和自然老化分別受不同基因控制[14]，因此人工老化后的發(fā)芽率與田間出苗率的相關(guān)程度是本研究的關(guān)鍵。但是43 ℃老化96 h后的發(fā)芽率之間沒有明顯差別，也有研究結(jié)果表明，老化箱的層數(shù)或種子布置對(duì)老化結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生不小的影響，所以該老化后的發(fā)芽率有可能是試驗(yàn)過程中受外界環(huán)境或老化箱內(nèi)網(wǎng)架層數(shù)的影響。

由表3、表4可知，在相同的老化時(shí)間或相同的老化溫度下，并不是老化溫度越高或老化時(shí)間越長，種子的發(fā)芽率就越低。例如，富禾66在41 ℃老化72 h和老化96 h后的發(fā)芽率均高于老化48 h的發(fā)芽率， 農(nóng)樂1號(hào)45 ℃老化48 h的發(fā)芽率高于41 ℃老化48 h的發(fā)芽率。這與毛培勝等研究老化溫度與老化時(shí)間的互作因素對(duì)種子的發(fā)芽率有顯著影響的結(jié)論[6]一致。曹棟棟等將雜交水稻種子經(jīng)過高溫催芽后，發(fā)芽率有了一定的提高[15]，這里可以推測(cè)某種程度的老化可能有助于打破種子休眠，提高種子發(fā)芽率。

《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》中對(duì)加速老化測(cè)定大豆種子活力方法的溫度設(shè)置是（41±0.3） ℃，時(shí)間是72 h±15 min。Deng等利用加速老化法分別測(cè)定玉米、甘藍(lán)種子活力時(shí)得出，將種子放置于高溫（41～45 ℃）、高濕（100% 相對(duì)濕度）的極端環(huán)境下經(jīng)過48～144 h再進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，是一種測(cè)定種子活力的有效方法[16-17]。在水稻方面，張文明等利用加速老化法測(cè)定雜交稻種子活力的研究中，將溫度設(shè)置為40 ℃、濕度100% 相對(duì)濕度、時(shí)間70 h，其老化發(fā)芽率與種子田間成苗率存在顯著正相關(guān)關(guān)系[13]。但該方法在常規(guī)稻種子活力測(cè)定中的應(yīng)用研究卻鮮見報(bào)道。無論是雜交稻與常規(guī)稻之間還是粳稻與秈稻之間，不同類型的水稻種子生理生化特征都具有較大差別，因此，對(duì)于不同類型的水稻，在進(jìn)行活力測(cè)定時(shí)都要采用不同的測(cè)定指標(biāo)。本研究對(duì)常規(guī)水稻種子進(jìn)行了加速老化試驗(yàn)，結(jié)果表明45 ℃、48 h的老化發(fā)芽率可以作為常規(guī)粳稻種子活力的測(cè)定指標(biāo)，而41 ℃、96 h的老化發(fā)芽率可以作為測(cè)定常規(guī)秈稻種子活力的理想指標(biāo)。但本研究所涉及的水稻樣品有限，該方法在常規(guī)稻種子活力測(cè)定中的應(yīng)用還有待進(jìn)一步研究與分析。

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