燕麥種子活力測定方法

李富花，李富利，李富榮，李鳳程

(烏蘭察布職業(yè)學院，內(nèi)蒙古 集寧 012000)

種子活力是種子的健壯度，包括迅速整齊的發(fā)芽潛力，生長潛力和生產(chǎn)潛力[1]，不但能從本質(zhì)上描述種子的健壯度，而且能夠反映種子在田間的出苗狀況。因此，研究種子活力室內(nèi)測定方法與田間生產(chǎn)性能之間的關系非常有意義。

種子活力測定的方法有幾百種，但是由于引起種子活力變化的機理尚未明確，每種方法僅能在某些方面反映種子活力的變化。發(fā)芽速率是種子活力生理測定方法的重要內(nèi)容，研究豆科與禾本科牧草種子活力時，經(jīng)常采用發(fā)芽與幼苗生長試驗。這種方法簡單易行，重復性好，已列入ISTA與AOSA活力測定手冊。但是，ISTA組織的聯(lián)合試驗發(fā)現(xiàn)該方法仍存在檢驗室間重復性差以及與田間出苗相關性變異大等問題[2]。牧草種子劣變是導致牧草種子質(zhì)量下降的主要原因，且種子的活力與劣變具有相關性，種子活力隨種子劣變程度的加深而降低，劣變使種子最終失去發(fā)芽能力[3]。人工加速種子的老化，以老化后的發(fā)芽率作為活力值，適用于多種作物和牧草種子活力的測定。通過測定種子浸泡液的電導率了解種子活力狀況，此法已成為預測種子田間出苗率的常規(guī)檢驗方法。一般情況下，種子活力與電導率呈負相關，但有時也會出現(xiàn)活力高者電導率亦高的正相關現(xiàn)象[4]。本試驗以燕麥(Avenasativa)種子為材料，采用不同測定方法，比較燕麥種子各測定指標的差異，并將各指標與田間出苗率作相關分析，找出較為準確、有效的測定燕麥種子活力的方法。

1 材料與方法

1.1試驗材料 供試材料為燕麥，種子由中國農(nóng)業(yè)大學牧草種子實驗室提供，并在常溫條件下室內(nèi)儲藏，具體信息見表1。

1.2測定方法

1.2.1標準發(fā)芽率的測定 隨機選取100粒預熱處理后的種子，均勻地放在鋪有兩層濾紙濕潤的發(fā)芽床上，將培養(yǎng)皿在低溫冰箱內(nèi)預冷(5～10 ℃)7 d。后將經(jīng)預冷處理后的種子放入光照培養(yǎng)箱中，在20 ℃恒溫、8 h光照+16 h黑暗條件下進行培養(yǎng)，重復4次。

初次計數(shù)為第5天，末次計數(shù)為第10天，統(tǒng)計正常種苗數(shù)、不正常種苗數(shù)、新鮮未發(fā)芽種子數(shù)以及死種子數(shù)的百分率[5]。

1.2.2平均發(fā)芽時間的測定 采用紙卷發(fā)芽方法，隨機選取100粒種子，放入發(fā)芽箱，在20 ℃恒溫、8 h光照+16 h黑暗條件下進行培養(yǎng)。觀察計算種子的平均發(fā)芽時間MGT(胚根至少2 mm)和MJGT(胚根伸出種皮)[5]。

1.2.3田間出苗率的測定 試驗在烏蘭察布職業(yè)學院南校區(qū)科研地進行。于2009年4月9日將不同收獲年份的燕麥種子進行田間種植，每份種子樣品重復4次，每重復100粒種子，均勻地播種于長約1 m行內(nèi)，行距45 cm，播后每周澆1次水。觀察并記錄田間出苗率及平均出苗時間。

表1 供試燕麥種子基本信息Table 1 Basic information of testing oat seeds

1.2.4電導率的測定 分別數(shù)取不同收獲年份的燕麥凈種子50粒，4次重復，將種子放入潔凈的250 mL三角瓶中，同時設一個空白，分別加入100 mL去離子水，加蓋后于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中浸泡24 h后，測定浸泡液的電導率，用種子浸出液的電導率減去空白電導率即為種子浸出液的電導率。

1.2.5甲醇劣變處理 用20%的甲醇溶液浸泡不同年份收獲的燕麥種子，按0、0.5、1.0、1.5和2.0 h的時間梯度浸泡后，取出沖洗，用濾紙吸干種子表面的水分，稍作晾曬后進行發(fā)芽試驗[6-9]。

1.2.6人工加速老化測定 將不同收獲年份的燕麥種子(約450粒)放入42 ℃的老化箱內(nèi)。保證老化期間濕度達100%，老化時間為48 h。將老化后的種子樣品在1.0 h內(nèi)進行發(fā)芽率測定[5]。

1.3數(shù)據(jù)分析 用Microsofe Excel 軟件作圖，用SAS軟件進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1標準發(fā)芽率 燕麥種子的發(fā)芽率為Lot2007>Lot2004>Lot2008，且Lot2007、Lot2004和Lot2008之間差異極顯著(P<0.01)。Lot2004種子發(fā)芽率高達89%，而Lot2008種子的發(fā)芽率僅54%。3份樣品種子不正常發(fā)芽率、新鮮未發(fā)芽種子數(shù)間均差異顯著(P<0.05)(表2)。

2.2紙卷發(fā)芽結(jié)果 Lot2004和Lot2007的發(fā)芽率差異不顯著，但極顯著高于Lot2008(P<0.01)。且Lot2008的新鮮未發(fā)芽種子數(shù)和平均發(fā)芽時間均極顯著長于Lot2007和Lot2004(表3)。

2.3田間出苗率 田間出苗率表現(xiàn)為Lot2007>Lot2004>Lot2008，且三者之間差異顯著(P<0.05)。Lot2008種子田間出苗最快；Lot2004種子出苗最慢；3個種批間差異顯著(P<0.05)。

表2 燕麥種子的標準發(fā)芽測定結(jié)果Table 2 Seed germination of oat by standard germination test %

表3 燕麥種子紙卷發(fā)芽結(jié)果和平均發(fā)芽時間Table 3 Roll seed germination rate and time of three oat seed lots

2.4電導率 Lot2008的電導率為78.990 μs·cm-1，高于Lot2007和Lot2004，但三者之間差異不顯著(表4)。

表4 供試燕麥種子田間出苗率和電導率的比較Table 4 Seed emergence and seed conductivity of three oat seed lots

2.5甲醇處理對燕麥種子發(fā)芽的影響 正常出苗率總體上隨著甲醇浸泡時間的延長而降低，但浸泡1.5 h的正常發(fā)芽率要高于浸泡1.0 h的發(fā)芽率。不正常發(fā)芽率隨著甲醇浸泡時間的延長而降低，新鮮未發(fā)芽和死種子數(shù)隨著甲醇浸泡時間的延長而升高(表5)。

2.6人工加速老化處理對燕麥種子發(fā)芽的影響 燕麥種子經(jīng)過人工老化(即高溫高濕)處理后，發(fā)芽率Lot2004為20%，Lot2007為46%，Lot2008為41%。Lot2004和Lot2007的發(fā)芽率顯著高于Lot2008(P<0.05)。與標準發(fā)芽率相比，Lot2004和Lot2007發(fā)芽率都明顯下降，Lot2004下降幅度較大，而Lot2008種子發(fā)芽變化較小。

2.7相關性分析比較 平均發(fā)芽時間MJGT和MGT與田間出苗率顯著負相關(P<0.05)，電導率與田間出苗時間顯著負相關(表6)。

表5 甲醇浸泡處理燕麥種子發(fā)芽情況Table 5 Effects of methanol on germination of soaked oat seeds %

表6 各項活力測定指標與田間出苗率及田間出苗時間的相關分析Table 6 Correlation analysis among seedling rate,field emergence rate and emergence time

3 討論

種子活力測定方法是研究種子活力的關鍵，但目前還沒有一種標準方法適用于所有種子。在標準發(fā)芽率相差不大的情況下，尤其對于高發(fā)芽率種子批之間，活力測定更能靈敏地反映種子批之間的質(zhì)量差異。

3.1標準發(fā)芽試驗 種子發(fā)芽率并非隨著儲藏年限的增加而降低。它不僅與儲藏年限有關[10]，還與遺傳因素[11-12]、成熟度、收獲期[13]、微生物污染[14-15]有關。發(fā)芽率高的種子，發(fā)芽率達到50%時所需要的時間短，出苗快。與田間出苗率及田間出苗時間不相關。

3.2快速發(fā)芽 測定具有直立幼苗的禾本科作物或牧草的苗長及具直根的作物和牧草的幼根長時采用此方法。結(jié)果表明，發(fā)芽速度(包括發(fā)芽指數(shù))與種子活力呈正相關[16]。白春霞[17]認為幼苗生長試驗可用于多花木蘭(Magnoliamultiflora)和二色胡枝子(Lespedezabicolor)種子。但玉柱等[18]發(fā)現(xiàn)其不適用于紅豆草(Onobrychisviciaefolia)、扁蓿豆(Melissitusruthenicus)和紫花苜蓿(Medicagosativa)種子。Wang等[19]認為，苜蓿發(fā)芽指數(shù)與田間出苗呈弱相關。本研究中，燕麥種子的平均發(fā)芽時間(MJGT、MGT)能反映種子發(fā)芽的速度和種苗的長度，MJGT和 MGT與田間出苗率顯著負相關。

3.3電導率 電導率測定種子活力耗時少、簡單、易行、便于實驗室操作、重復性好，被認為是測定種子活力的有效方法。大量的研究表明，電導率與田間出苗率顯著負相關。電導率測定法主要用于菜豆(Phaseolusvulgaris)、大豆(Glycinemax)、玉米(Zeamays)等農(nóng)作物種子活力的測定，近年來也用于高羊茅(Festucaelata)、多年生黑麥草(Loliumperenne)、絳三葉(Trrifoliumrepens)、百脈根(Lotuscorniculatus)、紅三葉(T.pratense)等牧草種子活力的測定[20]。但該方法對禾本科牧草種子活力測定卻有兩種相對的結(jié)果：對一些禾本科牧草如高羊茅[21]和多葉鵝觀草(Roegneriafoliosa)種子[22]，采用電導率法能收到良好的效果，而對黑麥草(Loliumperenne)[23]和雀麥(Bromusjaponicus)[24]種子質(zhì)量評價卻很不理想。對老芒麥(Elymussibiricus)種子電導率的測定得出，隨著儲存年限的增加，種子電導率值逐漸增加[25]。本研究中，燕麥種子的電導率測定結(jié)果和田間出苗率沒有相關性，但是和田間出苗時間顯著負相關。

3.4甲醇浸泡處理 甲醇浸泡測定結(jié)果在實驗室之間的可重復性強，與田間出苗率具有很好的相關性，其結(jié)果還可指示種子的耐藏性。本研究表明，燕麥種子發(fā)芽率在劣變后沒有保持標準發(fā)芽率值，下降幅度較大，種子批活力很低，正常出苗率隨著甲醇浸泡時間的延長而降低，高活力的種子經(jīng)過不同梯度的處理后仍具有較高的活力，甲醇浸泡時間與田間出苗率及田間出苗時間無相關性。

3.5人工老化處理 老化試驗也適用于雀麥、黑麥草、高羊茅等牧草種子活力的測定[21]。隨著儲存年限的增加，經(jīng)老化的老芒麥種子發(fā)芽率均呈下降趨勢[25]。張文明等[26]認為，幼苗生長測定和加速老化試驗均是牧草種子活力測定的較好方法。本研究表明，不同儲藏年限的燕麥種子抗老化能力存在明顯的差異，說明Lot2004和Lot2007種子對老化條件敏感，抗老化能力弱，其活力水平在儲藏過程中已開始下降。而Lot2008種子抗老化能力較強。加速老化試驗在一定程度上可以反映種子活力差異。老化試驗和田間出苗率及田間出苗時間無相關性。

3.6田間出苗率及田間出苗時間 燕麥種子田間出苗率達到了快速發(fā)芽試驗條件下的正常種苗率，表明在土壤條件適宜的情況下， MJGT和MGT可以很好地預測燕麥種子的田間表現(xiàn)，二者可以作為評定種子活力的重要指標。電導率測定結(jié)果表明，電導率和種子田間出苗率相關不顯著，但是和田間出苗時間顯著相關。甲醇浸泡測定、人工老化測定、標準發(fā)芽測定均與田間出苗率及田間出苗時間相關不顯著，說明它們均不能較好地評價燕麥種子的活力狀況。

4 結(jié)論

燕麥種子快速發(fā)芽試驗中的平均發(fā)芽時間MJGT和 MGT與田間出苗率顯著相關，因此，快速發(fā)芽試驗中的平均發(fā)芽時間MJGT和 MGT可作為燕麥種子適宜的活力檢測方法。燕麥種子快速發(fā)芽試驗具有時間短、速度快的特點，可為進一步研究種子活力測定方法提供依據(jù)，但試驗標準有待進一步研究。

[1] 鄭光華.植物生理研究[M].北京:科學出版社，2004:145-179.

[2] Perry D A.Commentary on ISTA Vigor Test Committee collaborative trials[J].Seed Science and Technology,1984,12:301-308.

[3] 王明霞,易津.人工劣變處理對華北駝絨藜種子活力的影響[J].中國草地,2003(4):31-35.

[4] 那平山,張國勝.不同貯藏年份羊柴種子生活力和活力的研究[J].中國草地,1993(5):27-31.

[5] 國家質(zhì)量技術監(jiān)督局.牧草種子檢驗規(guī)程GB/T 2930.1-2930.11-2001[S].2001.

[6] Toshiyuki A,Shinya C,Hiroshi Y,etal.Involvement of acetaldehyde in seed deterioration of some recalcitrant woody species through the acceleration of aerobic respiration[J].Plant & Cell Physiology,2004,2(45):201-210.

[7] Perez M A,Argüelles J A.Deterioration in peanut seeds under natural and accelerated aging[J].Seed Science and Technology,1995,23:439-445.

[8] 王彥榮,余玲.用活力指標評價幾種牧草的種批質(zhì)量和田間出苗率[J].草業(yè)學報,2003,12(5)：62-69.

[9] 黃真池,黃上志.不破壞種子活力測定方法研究Ⅰ不同種子活力揮發(fā)性組分和釋放量分析[J].種子,1998(4):1-4.

[10] 賀曉,李青豐,趙明旭,等.施肥對牧草種子萌發(fā)性能的影響[J].草地學報,2003,11(2):159-162.

[11] 孟祥棟,李曙軒.菜用大豆種子活力與DNA,RNA及蛋白質(zhì)合成的關系[J].植物生理學報,1992,18(2):121-125.

[12] 傅家瑞.種子生理[M].北京:科學出版社，1985:384.

[13] 韓建國.實用牧草種子學[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學出版社,1997:160.

[14] 張大光,邊秀芝,閆曉艷,等.玉米種子成熟度——種子質(zhì)量的重要指標[J].種子,2005(2):42-43.

[15] 毛培勝,韓建國,倪小琴,等.種子工程與農(nóng)業(yè)發(fā)展[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1997:571-576.

[16] 張如蓮.牧草種子活力的檢測方法[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學,2004(4):53-55.

[17] 白春霞.多花木藍和二色胡枝子種子的活力與硬實特性的研究[D].北京:中國農(nóng)業(yè)大學,2006.

[18] 玉柱,西力布,林柏和.幾種多年生豆科牧草種子活力及測定方法的探討[J].種子,1989(6):41-43.

[19] Wang Y R,Yu L,Nan Z B.Use of seed vigor tests to predict field emergence of lucerne[J].New Zealand Journal of Agricultural Research,1996,39:255-262.

[20] 王彥榮,余玲,陳江輝.紫花苜蓿種批標準發(fā)芽率、活力及含水量與儲藏力的關系[J].草業(yè)科學,1992,9(6):34-38.

[21] 韓建國,毛培勝,浦心春,等.草坪型高羊茅種子活力的研究[J].草地學報,1995(4):269-275.

[22] 孫麗萍,寧布,包來曉.牧草種子活力測定方法的研究[J].中國草地,1991(3):67-71.

[23] Chang T M,Schoolcraft I.Physiological and chemical differences in aged seeds[J].Crop Science,1996,8:407-409.

[24] Hall R D,Wisner L E.Relationships,between seed vigor tests and field performance of ‘Regar’ meadow brome grass[J].Crop Science,1990,30:967-970.

[25] 毛培勝,韓建國.儲藏處理對老芒麥種子活力的影響[J].草業(yè)科學,2003,20(4):16-19.

[26] 張文明,鄭文寅,姚大年.草坪草種子活力測定方法的比較研究[J].草原與草坪,2004(3):49-51.