小麥品種內(nèi)種子大小分級與種子質(zhì)量的關(guān)系

陳思曉，賈俊娟，傅兆麟，李桂萍

(淮北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 安徽省資源植物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 淮北 235000)

小麥?zhǔn)俏覈饕Z食作物，其種子是重要的生產(chǎn)資料及食品加工原料，優(yōu)質(zhì)種子能提高優(yōu)良品種的種用價值或食用加工品質(zhì)。研究表明，品種內(nèi)種子大小對其后代產(chǎn)量有顯著影響，而且大粒種子比小粒種子生活力高，幼苗健壯，增產(chǎn)幅度顯著[1-5]。為了解小麥品種內(nèi)種子大小形成的原因，研究對小麥穗部不同粒位籽粒大小的差異現(xiàn)象、形成原因、粒重和品質(zhì)變化分布規(guī)律進(jìn)行了探究[6-19]。傅兆麟[3]通過對多個小麥品種穗部不同粒位籽粒重量差異及對后代產(chǎn)量的影響研究，于1993提出小麥定位選種技術(shù)。盡管已對小麥品種內(nèi)種子大小差異現(xiàn)象及相關(guān)問題做了大量研究，但因小麥品種基因型的多樣性和栽培環(huán)境條件的復(fù)雜性，造成品種內(nèi)種子的差異性更加復(fù)雜。對于種子的分級研究多以大、中、小粒進(jìn)行比較研究，很少有更細(xì)的系統(tǒng)分級分析，而種子分級后品質(zhì)性狀的變化也鮮見報道。本文以2個小麥品種的8個分級處理測定不同粒級種子的質(zhì)量差異，旨在更深入系統(tǒng)了解品種內(nèi)種子的大小、質(zhì)量性狀、幼苗特性的差異，為小麥種子分級精選和應(yīng)用提供合理有效的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗(yàn)選取煤生0308和煙農(nóng)19兩個小麥品種，煤生0308為普通品種，煙農(nóng)19為強(qiáng)筋品種。于2018年麥?zhǔn)諘r選留純度高、生長發(fā)育良好的繁種田塊收獲，脫粒曬干后低溫干燥貯藏備用。

1.2 方法

1.2.1 種子分級方法

隨機(jī)選取小麥種子。其中：品種煤生0308取種1 432.49 g，總計有37 348粒；煙農(nóng)19取種1 328.89 g，總計有34 592粒。試驗(yàn)設(shè)8個粒重級別。為方便操作，每個粒重級別取重為5.00 g，2個品種均以粒重≤25.00、25.01～30.00、30.01～35.00、35.01～40.00、40.01～45.00、45.01～50.00、50.01～55.00、>55.01 g設(shè)置。將2個品種的種子分別逐粒稱重，按設(shè)定粒級粒重標(biāo)準(zhǔn)分別放置，待全部籽粒稱完后，分別統(tǒng)計各粒級種子數(shù)和各粒級種子重量，分別計算各粒級種子數(shù)量和重量占總種子數(shù)量和重量的百分比，同時依據(jù)各粒級種子重量和數(shù)量，計算出平均千粒重。各處理種子置于低溫干燥貯藏柜備用，測定種子蛋白質(zhì)含量和發(fā)芽與幼苗測定試驗(yàn)。

1.2.2 不同粒級種子品質(zhì)測定指標(biāo)與方法

各粒級種子蛋白質(zhì)含量應(yīng)用Perten 9200整粒谷物近紅外快速品質(zhì)分析儀(德國)測定，測定時所有處理重復(fù)測定3次，計算平均值。

1.2.3 種子發(fā)芽試驗(yàn)

將各粒級種子隨機(jī)取100粒，用水浸泡1 h，用過氧化氫滅菌10 min后，將其均勻撒在鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，每處理重復(fù)3次，在室內(nèi)自然光照下進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中室溫控制在25 ℃，保持種子培養(yǎng)皿適宜的濕度，第6天調(diào)查發(fā)芽率，第9天各處理隨機(jī)取20株幼苗，測定發(fā)芽率、幼苗根長、根數(shù)、苗高、苗鮮重和干重，根、苗鮮重稱重后于75 ℃干燥箱烘干，然后測定干重(精確到0.001 g)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.02和Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 品種分級

測定計算煤生0308和煙農(nóng)19品種8個粒級的總平均千粒重、平均千粒重、粒數(shù)、粒級粒數(shù)比例、粒級種子重量、粒級種子重量比例、蛋白質(zhì)含量共7個考察指標(biāo)，測定結(jié)果匯總于表1。

2.1.1 不同粒級種子千粒重的差異比較

從表1可知，煤生0308和煙農(nóng)19的平均千粒重分別為37.76和38.88 g。本分析以千粒重為標(biāo)準(zhǔn)，比較8個粒級之間的種子大小。結(jié)果顯示，粒級之間種子平均千粒重差異顯著，差異幅度均高于10%。其中，煤生0308的相差幅度為248%，而煙農(nóng)19為173%。

2.1.2 不同粒級種子蛋白質(zhì)含量的差異比較

表1顯示，不同粒級間蛋白質(zhì)含量變化趨勢同各粒級平均千粒重變化趨勢一致，粒級粒重越高，蛋白質(zhì)含量也越高。煤生0308以>55.01 mg粒級的蛋白質(zhì)含量最高，顯著高于其他粒級；煙農(nóng)19>45.00 mg粒級的蛋白質(zhì)含量最高，顯著高于其他粒級。

2.1.3 各粒級種子數(shù)量及比例分布

表1顯示，測定煤生0308和煙農(nóng)19種子總粒數(shù)分別為37 348和34 592粒。其中，煤生0308以≤25.00 mg粒級種子數(shù)最多，為10 198，占測試種子總數(shù)的27.3%；其他7個粒級以45.01～50.00 mg粒級為中心向兩邊逐級減少，以25.01～30.00 mg粒級的1 857粒為最少；煙農(nóng)19與煤生0308略有不同，8個粒級之間表現(xiàn)為以40.01～45.00 mg粒級最多，占總數(shù)的21.2%，并以此為中心向兩側(cè)逐級減少，其中>55.01 mg粒級的粒數(shù)最少，僅占總數(shù)的3.0%。

2.1.4 各粒級種子重量及比例

煤生0308和煙農(nóng)19分別測定1 432.49和1 328.89 g種子。其中，煤生0308除≤25.00 mg粒級外，表現(xiàn)為以50.01～55.00 mg粒級290.15 g為最高，占總重量的20.3%，以此為中心向兩側(cè)逐級減少，其中以25.01～30.00 mg粒級最少，僅占重量的3.8%；煙農(nóng)19表現(xiàn)為以40.01～45.00 mg粒級的307.02 mg為最高，占重量的23.1%，以此為中心向兩側(cè)逐級減少，其中≤25.00 mg和>55.01 mg粒級最少，只占總數(shù)的5.0%和4.4%。

2.2 不同粒級幼苗質(zhì)量的差異及與粒重和蛋白質(zhì)含量間的關(guān)系

2.2.1 不同粒級幼苗質(zhì)量差異

表2結(jié)果顯示，煤生0308和煙農(nóng)19各粒級間發(fā)芽率差異不顯著，表明品種內(nèi)種子大小在室內(nèi)對發(fā)芽沒有顯著影響；煤生0308和煙農(nóng)19的根長隨粒級的增加而增加，各粒級間根長差異顯著；根數(shù)量隨粒級的增加而增加，其中>50.00 mg粒徑的根數(shù)量顯著高于其他粒級。鮮重和干重均隨粒級的增加而增加。其中，>40.00 mg粒徑的鮮重?zé)o差異，顯著高于其他粒徑；>50.00 mg粒徑的干重相同，顯著高于其他粒徑。

煤生0308和煙農(nóng)19各粒級間幼苗的高度、鮮重和干重存在不同程度的差異，同樣也是隨著粒級粒重的增加而增加。其中，煤生0308>45.00 mg粒徑的苗高顯著高于其他粒徑，煙農(nóng)19>50.00 mg粒徑的苗高顯著高于其他粒徑。煤生0308和煙農(nóng)192個品種>40.00 mg粒徑粒級間干鮮重差異不顯著，但顯著高于其他粒徑。這說明隨著種子粒級、種子粒重的增加，種子內(nèi)淀粉、蛋白質(zhì)和其他有益營養(yǎng)物質(zhì)的量也增加，逐漸提高了幼苗生長發(fā)育的質(zhì)量。

表1 不同品種種子分級的分析結(jié)果

注：表中同列數(shù)據(jù)后無相同字母表示在0.05水平差異顯著，表2～3同。

表2 不同粒級種子幼苗質(zhì)量測定

2.2.2 不同粒級幼苗質(zhì)量與粒重和蛋白質(zhì)含量間的關(guān)系

表3和圖1～2相關(guān)分析結(jié)果顯示，除發(fā)芽率與平均千粒重和蛋白質(zhì)含量間的相關(guān)系數(shù)未達(dá)顯著差異外，其他5個指標(biāo)值均與不同粒級平均千粒重呈極顯著差異，同時還表現(xiàn)出正向線性關(guān)系。說明在種子生長發(fā)育過程中，淀粉和蛋白質(zhì)積累具有很好的協(xié)調(diào)性和一致性，是決定種子質(zhì)量的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，可作為種子質(zhì)量的重要指標(biāo)。

3 討論

3.1 品種內(nèi)種子的異質(zhì)性

小麥品種內(nèi)種子的異質(zhì)性表現(xiàn)在種子的大小、種子對幼苗生長發(fā)育影響的不一致性等方面。一般認(rèn)為是因維管系統(tǒng)分布的不均衡造成碳氮營養(yǎng)供應(yīng)能力的差異引起[8，11，13]；也有人認(rèn)為是穗部不同粒位上的籽粒具有不同的遺傳勢，強(qiáng)勢粒位種子大而飽滿，弱勢粒位生長發(fā)育較差[3-4]。本研究以煤生0308和煙農(nóng)19種子測定結(jié)果顯示，各粒級間平均千粒重差異幅度達(dá)到10%以上，2個品種的最小和最大粒級間相差幅度分別高達(dá)248%和173%，從理論上進(jìn)一步肯定了品種內(nèi)種子的異質(zhì)性現(xiàn)象。

表3 不同粒級幼苗質(zhì)量與粒重和蛋白質(zhì)含量間的相關(guān)系數(shù)

注：*、**分別表示在0.05和0.01水平差異顯著。

圖1 2個品種不同粒級幼苗質(zhì)量與千粒重的關(guān)系

3.2 不同粒級種子的幼苗質(zhì)量比較

煤生0308和煙農(nóng)19測定分析結(jié)果表明，除發(fā)芽率外，各粒級間根長、根數(shù)量、干鮮重，以及幼苗高、干鮮有差異。最大粒級與最小粒級相比，幼苗鮮重和干重增幅最大，根長次之，根數(shù)量增幅最小。不同粒級幼苗質(zhì)量的差異趨勢與粒重和蛋白質(zhì)含量高度一致，根長、根數(shù)、根干重以及苗高、苗干重測定值與平均千粒重和蛋白質(zhì)含量呈正向線性關(guān)系。這表明不同粒級的種子幼苗質(zhì)量不同，粒級種子越大，蛋白質(zhì)含量越高，幼苗質(zhì)量越好，能為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)打下更牢固的基礎(chǔ)，這跟王高武等[1]關(guān)于大粒種子增產(chǎn)的研究結(jié)果是一致的。研究結(jié)果表明，品種內(nèi)種子大小對后代產(chǎn)量影響顯著，大粒種子比小粒種子營養(yǎng)物質(zhì)含量更豐富、生活力更高，幼苗更健壯。選用大粒種子比小粒種子增產(chǎn)幅度為8.6%～38.4%[1-5]。

3.3 種子分級標(biāo)準(zhǔn)問題

王高武等[1]把小麥種子分成4個等級，研究種子大小對“冬壯冬發(fā)”和產(chǎn)量形成的影響；葛察明等[18]報道了種子加工機(jī)械化分級選種的優(yōu)越性，但僅把種子分成一、二和混合種子3個級別；毛思帥等[5]依據(jù)粒徑將品種內(nèi)種子劃分大粒(>3.35)、中粒(2.36～3.35)和小粒(<2.36)3個級別，以不分級的混合種子為對照研究了種子大小對生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，認(rèn)為種子粒徑大于2.36 mm，可獲得較高的產(chǎn)量。關(guān)于種子的分級，以前多以大、中和小分級，過于粗放，研究結(jié)果參考價值受限。本研究取2個品種同時設(shè)置8個種子分級處理，發(fā)現(xiàn)處理間幾乎所有測定性狀值存在顯著差異，說明品種內(nèi)種子的差異性很大，僅靠簡單的大、中、小或粒重與粒徑分級是不夠的，應(yīng)依據(jù)品種特性、生產(chǎn)需要和便于機(jī)械加工開展深入的研究工作，制定出切實(shí)可行的分級標(biāo)準(zhǔn)。之前種子分級精選應(yīng)用工作沒有真正做好，究其原因，主要是上述研究工作不到位。只有做好這些研究工作，才能使優(yōu)質(zhì)小麥種子在增產(chǎn)增收、食用和食品加工方面發(fā)揮積極作用。所以，建議加強(qiáng)對種子分級技術(shù)的研究。