粒重對玉米自交系種子品質(zhì)性狀和活力的影響

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(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/國家玉米改良中心河北分中心， 河北 保定 071001； 2.保定市植保植檢站， 河北 保定 071001)

粒重對玉米自交系種子品質(zhì)性狀和活力的影響

監(jiān)立強(qiáng)1，賈曉艷1，趙永鋒1，陳奇2，邢蕾1，祝麗英1

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/國家玉米改良中心河北分中心， 河北 保定 071001； 2.保定市植保植檢站， 河北 保定 071001)

為探討玉米自交系種子粒重對其品質(zhì)性狀和活力的影響，以81個玉米自交系的種子為試驗(yàn)材料，按照粒重分為5級，分別對其4個品質(zhì)性狀指標(biāo)及電導(dǎo)率、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，不同粒重的玉米自交系種子發(fā)芽前活力呈顯著差異，發(fā)芽后差異不顯著；蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量卻存在顯著差異，賴氨酸的含量差異不顯著。

玉米自交系； 粒重； 品質(zhì)性狀； 種子活力

生產(chǎn)實(shí)踐表明，許多符合種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的種子往往會在田間表現(xiàn)播種量大、發(fā)芽和出苗不齊等問題，其原因是現(xiàn)行的檢測方法是在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行的。研究認(rèn)為，種子活力對種子發(fā)芽和出苗質(zhì)量起著重要作用[1-2]。種子活力是發(fā)芽和出苗期間活動強(qiáng)度及該種子特性的綜合表現(xiàn)，反映了種子在不同貯藏條件下的發(fā)芽和出苗能力[3]。高活力的種子有很高的生長優(yōu)勢，表現(xiàn)為發(fā)芽率高、苗高、苗壯，抗逆能力強(qiáng)，最終能提高作物產(chǎn)量。種子的品質(zhì)是影響種子活力的遺傳因素之一。張維民等研究發(fā)現(xiàn)，玉米籽粒的大小和百粒重在不同品種間的差異很大，故分析不同粒重玉米種子的品質(zhì)性狀和活力差異等對選育高活力種子具有重要指導(dǎo)意義[4]。劉旬等在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著棉種的百粒重增大，發(fā)芽率也增高[5]。而林夢倩等則認(rèn)為，雜交秈稻種子的大小及粒重對其發(fā)芽率和活力無顯著影響[6]。

本試驗(yàn)以81個玉米自交系為材料，通過分析品質(zhì)特性、電導(dǎo)率值、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等指標(biāo)，旨在揭示不同玉米自交系種子粒重與種子品質(zhì)和萌發(fā)活力方面的關(guān)系，為今后對玉米種子的挑選提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)材料為81個玉米自交系的種子，材料編號與名稱列于表1。供試材料由河北農(nóng)業(yè)大學(xué)國家玉米改良中心河北分中心提供。

表1 供試材料編號及名稱

編號名稱 編號名稱 編號名稱 1L26928LN821155W782PHB1M29R15056NX6893LD17430858×40957NY304AP7231798?158廊系15T23247?1259Ny6986T333W7660DD147APDH234黃綜72161昌7?28H5835LN12862KW3569905836LM163農(nóng)系113510858×40937ZS12364農(nóng)系110911DL2438NX411165農(nóng)系93312PH2739滄系166自選R13PH12840沈333667M8114NX68841農(nóng)系969568M08215NX02342農(nóng)系8169JZ5816NX69843農(nóng)系37670BP5517京89?144黃旅系W71農(nóng)系342518浚24845H5872農(nóng)系27619農(nóng)系110946M93373農(nóng)系135820農(nóng)系81347LN821174農(nóng)系37621農(nóng)系97248HP75農(nóng)系531?R22NX21249PH4CV76農(nóng)系315823L201504676A77農(nóng)系567924PH6WC51AP7278農(nóng)系577825S12152905879農(nóng)系黃?9726L255347?1280農(nóng)系820127PH4CV54W79818349

1.2 方 法

1.2.1 百粒重測定

參照《玉米品種區(qū)域試驗(yàn)調(diào)查項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)》，每個自交系隨機(jī)選取2個各50粒，分別稱重，2個數(shù)據(jù)在0.5 g之內(nèi)，2個數(shù)據(jù)之和為百粒重；如果大于0.5 g，取第3次50粒稱重，選取相差在0.5 g之內(nèi)的2個數(shù)據(jù)求和。

1.2.2 品質(zhì)測定

用波通DA 7200型近紅外品質(zhì)分析儀測定81份自交系種子的蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、賴氨酸含量等品質(zhì)性狀的指標(biāo)。

1.2.3 電導(dǎo)率測定

參照胡晉的《種子檢驗(yàn)學(xué)》[7]， 每個自交系取50 粒種子，稱重精確至0.01 g。將種子放入盛有250 mL去離子水的燒杯中，用薄膜蓋好，放置24 h。用電導(dǎo)率儀測定對照杯溶液和浸種溶液的電導(dǎo)率并記錄，重復(fù)3次。

電導(dǎo)率[μS/(cm·g)]=[每燒杯的電導(dǎo)率-對照溶液電導(dǎo)率)(μS/cm)]/種子樣品的重量(g)。

1.2.4 室內(nèi)發(fā)芽試驗(yàn)

每個玉米自交系隨機(jī)選取50粒飽滿、大小均勻、無破損的種子。用紗布作為發(fā)芽床，置于25 ℃恒溫、光照條件的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7 d，每天補(bǔ)充適宜的水分供其生長。從出苗開始, 每天記錄出苗數(shù)至第7天結(jié)束。第7天稱量單株苗平均鮮重，最后計(jì)算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)4項(xiàng)指標(biāo)，每個自交系設(shè)3次重復(fù)。

發(fā)芽勢:發(fā)芽初期第4 天的發(fā)芽率。

發(fā)芽率:發(fā)芽終期第7 天的發(fā)芽率。

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt(式中，Gt為第t天的發(fā)芽率；Dt為發(fā)芽天數(shù))。

活力指數(shù)=GI×S(式中，GI為發(fā)芽指數(shù)，S為苗鮮重的平均值)。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析方法

利用Excel對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同玉米自交系粒重的分級

81個玉米自交系的百粒重平均為28.75 g，變化范圍在16.96～41.07 g之間。按照路貴和的5級分類法，將81個玉米自交系分成5種類型，結(jié)果如表2所示。Ⅰ級為大粒種子,包含14個自交系，百粒重≥33.52 g；Ⅱ級為較大粒種子，包含11個自交系，百粒重在30.82～33.52 g之間；Ⅲ級為中粒種子，包含37個自交系，百粒重在26.00～30.82 g之間；Ⅳ級為較小粒種子，包含8個自交系，百粒重在23.98～26.00 g之間；Ⅴ級為小粒種子，包含11個自交系，百粒重≤23.98 g。

表2 玉米自交系種子粒重的分級

分級百粒重范圍(g)平均百粒重(g)容量Ⅰ≥33．5236．1014Ⅱ30．82～33．5232．2211Ⅲ26．00～30．8228．0337Ⅳ23．98～26．0025．068Ⅴ≤23．9821．1711

2.2 不同粒重玉米自交系種子品質(zhì)性狀的比較

通過對不同玉米自交系種子的粒重和其品質(zhì)性狀進(jìn)行方差分析，結(jié)果(表3)表明，不同粒重的玉米自交系種子賴氨酸的百分含量差異不顯著，而蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量差異極顯著。對于蛋白質(zhì)含量來說，極顯著高的是Ⅴ級種子，極顯著低的是Ⅰ級和Ⅲ級種子。對于脂肪含量來說，極顯著高的是Ⅴ級種子，極顯著低的是Ⅰ級種子。對于淀粉含量來說，極顯著低的是Ⅴ級種子。

表3 不同粒重玉米自交系種子品質(zhì)性狀的分析

分級蛋白質(zhì)(%)脂肪(%)淀粉(%)賴氨酸(%)Ⅰ10．37bB4．58bB65．27aA0．23aⅡ11．71bAB4．57aAB69．64aA0．25aⅢ11．51bB4．57abAB69．50aA0．25aⅣ12．17abAB4．64abAB68．91aA0．25aⅤ12．22aA4．68aA68．84bB0．25a

注：數(shù)值后大小寫字母分別表示在0.01、0.05 水平上顯著。下同。

以上結(jié)果(表3)表明：大粒自交系種子的蛋白質(zhì)和脂肪含量相對較低，淀粉含量相對較高。小粒自交系種子的蛋白質(zhì)和脂肪含量相對較高，淀粉含量相對較低。而賴氨酸含量在不同粒重間差異不大。

2.3 不同粒重玉米自交系種子活力的比較

通過對不同玉米自交系種子的粒重和其活力進(jìn)行方差分析(表4)可知，不同粒重的玉米自交系種子在電導(dǎo)率上的差異顯著，在其他4項(xiàng)活力指標(biāo)上的差異不顯著。以上結(jié)果表明，不同粒重的玉米自交系種子萌發(fā)前的活力差異顯著，但萌發(fā)之后的活力差異不顯著，即在種子萌發(fā)之前，中粒和小粒自交系種子的活力較低。

表4 不同粒重玉米自交系種子活力的分析

分級電導(dǎo)率(%)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽率(%)發(fā)芽指數(shù)活力指數(shù)Ⅰ3．84b33．00a66．00a7．47a2．28aⅡ3．32b50．00a75．00a9．20a3．07aⅢ4．47a38．00a60．00a7．32a2．12aⅣ3．02b52．00a75．00a9．19a2．12aⅤ4．92a35．00a56．00a6．77a1．63a

2.4 粒重與品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

對種子粒重和品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，可以看出，脂肪含量與粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，淀粉含量與粒重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，蛋白質(zhì)含量與粒重呈顯著正相關(guān)，而賴氨酸含量與粒重的相關(guān)性不顯著。通過粒重與品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析結(jié)果可知，粒重對蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量有顯著影響，而對賴氨酸含量影響不大(表5)。

2.5 粒重與種子活力性狀的相關(guān)性分析

對種子粒重和活力性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，可以看出，電導(dǎo)率、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)與粒重的相關(guān)關(guān)系均不顯著。通過粒重與種子活力性狀的相關(guān)性分析可知，粒重對以上5種活力性狀影響不大。

表5 粒重與品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

百粒重蛋白質(zhì)脂肪淀粉蛋白質(zhì)-0．24?脂肪-0．33??0．17淀粉0．34??-0．72??-0．39??賴氨酸-0．070．23?-0．17-0．60??

注： “*”表示顯著，“**”表示極顯著。下同。

表6 粒重與種子活力性狀的相關(guān)性分析

百粒重電導(dǎo)率(%)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽率(%)發(fā)芽指數(shù)電導(dǎo)率(%)-0．21發(fā)芽勢(%)-0．04-0．45??發(fā)芽率(%)0．16-0．56??0．90??發(fā)芽指數(shù)0．09-0．53??0．96??0．98??活力指數(shù)0．21-0．37??0．76??0．85??0．83??

3 討 論

種子活力是檢驗(yàn)種子質(zhì)量高低的一項(xiàng)最可靠的指標(biāo)[8]。本研究通過測定并計(jì)算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、電導(dǎo)率等活力性狀指標(biāo)，分析得出，粒重對不同玉米自交系種子萌發(fā)后的活力性狀影響不大，而對萌發(fā)前活力有影響，且中粒和小粒自交系種子在萌發(fā)前的活力較小。有研究可以解釋這一現(xiàn)象，即如果小粒種子在出苗后對其進(jìn)行適宜的管理，也可以在生長過程中不斷自我調(diào)節(jié)，隨著植株的發(fā)育逐漸消除早期差異，達(dá)到和大粒種子相似的生長狀態(tài)[9]。這個結(jié)論與林夢倩等[6]在水稻領(lǐng)域的研究結(jié)果相似：雜交秈稻種子的大小及粒重對其成苗后活力無顯著影響。

石海春等研究發(fā)現(xiàn)，同一作物品種間，籽粒較大或者百粒重較高的種子活力相對較高[10]。姜朋等利用1 個小麥重組自交系群體作為試驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)小麥的千粒重對活力指數(shù)起正作用[11]。馮佰利等對小麥的種子籽粒大小和活力進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)相同發(fā)芽條件下，大粒種子相對小粒種子活力更高[12]。徐本美提出，大粒種子比小粒種子更能產(chǎn)生較大幼苗個體，對幼苗的生長起重要的作用[13]。Bockstaller等認(rèn)為，大粒種子所含營養(yǎng)成分高，能夠?yàn)榉N子成苗提供充足養(yǎng)分，易形成壯苗[14]。劉紅保等對玉米的5個自交系進(jìn)行了粒型分級，發(fā)現(xiàn)大扁籽粒的活力較高，但是對植株生長發(fā)育幾乎沒有影響[15]。在樹木方面，Soriano等認(rèn)為，不同樹種間的相對生長速率與其種子籽粒大小呈反比關(guān)系,且大粒種子比小粒種子更具有萌發(fā)優(yōu)勢[16]。傅家瑞研究發(fā)現(xiàn)，蕪菁和白菜種子的大小和粒重能夠影響種子的發(fā)芽率和幼苗的生長[17]。但也有研究認(rèn)為，小粒種子相對于大粒種子具有較高的萌發(fā)率和較快的萌發(fā)速率，抗逆性較強(qiáng)[18]。趙增煌等研究發(fā)現(xiàn)，中小粒高粱種子比大粒種子出苗快且發(fā)芽勢高[19]。趙光武等的研究結(jié)果也表明，玉米自交系3681-4種子籽粒雖然較 小，但種子活力高，發(fā)芽速度快[20]。

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Effects on Seed Quality Traits and Vigor Under Various Seed Weight in Maize Inbred

JIANLiqiang1,JIAXiaoyan1,ZHAOYongfeng1,CHENQi2,XINGLei1,ZHULiying1

(1.College of Agronomy,Agyicultural University of Hebei/Hebei Sub-center of National Maize Improvement Center，Baoding Hebei 071001,China; 2.Protection and Quarantine Station，Baoding Hebei 071001,China)

To explore the effects of seed weight on its quality traits and vigor of maize inbred lines,81 varieties of maize inbred lines were divided into 5 levels according to the seed weight and used for the analysis of four indexes of quality,conductivity of solutions,germination potential,germination rate,germination index and vigor index.The results showed that the seed weight of maize inbred significantly affected its vigor before germination,but not significant after germination.It also did not affect the content of Lysine while the content of protein,fat and starch was significantly related with the seed weight.

maize inbred lines; seed weight; quality traits; seed vigor

2017-03-07

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016 YFD 0101204-3)；河北省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系玉米創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)抗倒耐密玉米品種選育崗位(HBCT 2013020204)。

監(jiān)立強(qiáng)(1989—)，男，河北蠡縣人；在讀碩士研究生，研究方向：作物遺傳育種；E-mail：13323021285@163.com。

祝麗英(1973—)，女，河北南和人；副教授，主要從事作物遺傳育種及教學(xué)工作；E-mail：zhuliyiny@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.08.016

S 513

A

1001-4705(2017)08-0016-04