小麥種子活力測定方法的比較

鄭雅潞　薛小雁　仇永康

摘要：種子是生物繁衍循環的重要器官，為探究測定小麥種子活力的適宜方法，以5個小麥常規品種西農889、小偃22、西農2611、矮抗58、周麥18和1個雜交品系西雜13為材料，采用標準發芽試驗、加速老化試驗以及測定電導率、幼苗生長情況、吸光度、模擬田間出苗率等6種方法，對小麥種子的發芽勢、發芽率，及幼苗干質量、種子活力指數、根長、苗長、電導率、吸光度等活力指標進行測定，并分析各活力指標與模擬田間出苗率間的相關性。結果表明，矮抗58、西農889、西農2611種子活力較高，西雜13種子活力最低；標準發芽勢、標準發芽率應用具有局限性，不能作為評估小麥種子活力及其田間成苗能力的活力指標；各小麥基因型間種子活力水平存在明顯差異；模擬田間出苗率與標準幼苗干質量、標準簡化活力指數、苗長、老化發芽勢呈顯著或極顯著正相關，與電導率、相對電導率、D260 nm呈顯著負相關。由結果可知，這些指標是可以用來評估小麥種子的活力和田間成苗能力的。

關鍵詞：小麥；種子活力；老化；電導率；光密度

中圖分類號： S512.101文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）15-0061-03

小麥是人類種植較早的糧食作物之一，其總產量和總播種面積均居世界第一[1]。在我國，小麥是重要的生產資料和食物來源，在糧食安全中占有重要地位。同時，小麥還具有較好的耐儲藏性，是我國長期儲備糧食之一。高活力種子成熟度好、顆粒飽滿、耐貯性高、分蘗強、生長健壯、出苗整齊、抗逆性強[2-3]，且生物產量可以提高10%[4]，也可以減少播種量[5]，實現精量播種，而低活力種子易造成減產。隨著貯藏年限的延長，小麥種子內部會發生一系列變化，結構與功能也會受到損害，種子生活力、活力等逐漸降低甚至失去活力[6-8]。種子老化不但影響幼苗生長、發芽率，還不利于種質資源保存、利用、開發[9]，因此研究小麥種子的活力和測定方法具有非常重要的生產實踐意義。

種子活力受外界環境和遺傳因子影響，是綜合性狀[10-12]，其中遺傳因子起決定性作用[13]。測定種子活力的方法已有較多報道，但每種方法僅能反映種子活力的某些方面變化。種子在高溫高濕和自然條件下的老化機制一致，只是前者的老化速度較快[14-17]。因此，人工加速種子老化試驗適用于多種作物的種子活力測定。發芽試驗和幼苗生長測定因其重復性好、簡單易行等優點已被列入美國官方種子分析協會（Association of Official Seed Analysts，簡稱AOSA）和國際種子檢驗協會（International Seed Testing Association，簡稱ISTA）手冊。測定電導率也是檢測種子活力的有效方法之一，通常種子活力與浸出液電導率、相對電導率呈負相關，但也有研究表明，種子活力與電導率呈正相關[18]。迄今為止，這些種子活力的測定方法對小麥種子活力測定的適宜性并無報道。本試驗以6個小麥品種（系）為材料，采用6種不同的種子活力測定方法，旨在比較不同品種（系）小麥種子活力的差異及其原因，探討小麥種子活力測定的適宜方法，為小麥種子的生產、貯藏和檢驗提供理論依據。

1材料與方法

1.1材料

供試小麥品種（系）6個。其中5個常規品種：西農889、小偃22、西農2611、矮抗58、周麥18。1個雜交小麥品系：西雜13。種子均由陜西省作物雜種優勢研究與利用重點實驗室提供。

1.2試驗方法

1.2.1標準發芽試驗

參照陳士林的發芽方法[19]進行發芽試驗。在發芽盒中鋪3層濾紙，加入適量蒸餾水，將種子置于濾紙上，移入培養箱中，在光照12 h/d、溫度20 ℃的條件下記錄種子的發芽情況。每個品種（系）取50粒，重復3次。計算標準發芽勢、標準發芽率、標準幼苗干質量、標準簡化種子活力指數。相關公式：發芽勢=（第3天正常發芽的種子數/供試種子數）×100%；發芽指數=∑（Gt/Dt），其中Dt為發芽時間，d；Gt為與Dt對應的每天發芽種子數，粒；活力指數=7 d時正常幼苗鮮質量×發芽指數。

1.2.2加速老化試驗

參照顏啟傳的方法[20]進行加速老化試驗。在老化盒底部加入125 mL蒸餾水，安裝網架。每個小麥品種（系）取50粒，重復3次，分別均勻平鋪在網架上，蓋上盒蓋密封，放入老化箱中，在41 ℃、100%相對濕度下處理72 h，取出風干后進行標準發芽試驗。計算老化發芽勢、老化發芽率、老化幼苗干質量、老化簡化活力指數。

1.2.3電導率測定

每個小麥品種（系）25粒，重復3次，稱其質量（g）后用蒸餾水洗凈，濾紙吸干殘留水分。將種子放入 250 mL 燒杯中，加125 mL去離子水，測定初始電導率d1；在20 ℃光照培養箱中放置24 h，取出錐形瓶搖動使溶液均勻一致，測定浸泡液電導率d2；然后將錐形瓶置于100 ℃水浴鍋中煮沸30 min，用電導率儀測定浸出液電導率d3。分別按以下公式計算電導率、相對電導率、絕對電導率：

1.2.4幼苗生長測定

取3張濾紙，在其中1張紙上畫1條中心線，每隔1 cm標注1個點，共25個點，在每個點上放1粒種子（用無毒膠水固定），胚根朝向紙卷底部，重復3次。上面蓋2層潤濕的濾紙，將紙卷成筒狀，用皮筋扎住，豎直放在底部有水的大燒杯中，在20 ℃恒溫箱中黑暗培養7 d，統計根長和苗長。

1.2.5吸光度測定

在250 mL燒杯中放入形態完整的50粒種子，25 ℃培養箱中培養24 h后混勻。從浸種燒杯中吸取1 mL浸出液注入比色杯，以蒸餾水作空白對照，在260 nm吸收波長下用紫外分光光度計測定吸光度D260 nm。

1.2.6模擬田間出苗率測定

取大田中水分適宜的土壤，篩選后平鋪在發芽盒中，將種子均勻播于土壤上，每個品種（系）50粒種子，重復3次，蓋上1 cm厚的土并鋪平壓實。定期澆水，第7天記錄田間出苗率。endprint

1.3數據分析

采用SPSS 20.0、Excel軟件整理分析數據。

2結果與分析

2.1不同品種（系）的小麥種子活力水平差異

由表1可知，6個品種（系）的小麥種子活力水平存在明顯差異。[JP2]西農889、西農2611的苗長較長、標準幼苗干質量、模擬田間出苗率較高且2個品種間差異不顯著；西農889、矮抗58的標準發芽率較高、根長較長且2個品種間差異不顯著；西農889的標準發芽勢極顯著高于矮抗58，而苗長極顯著低于矮抗58。從3種活力測定方法7項指標的總體變化趨勢來看，矮抗58、西農889、西農2611種子活力較高，西雜13種子活力最低。

2.2不同品種（系）的小麥種子生理生化指標與種子活力的關系

由表2可知，6個小麥品種（系）的電導率、絕對電導率、相對電導率、D260 nm差異明顯。其中，6個小麥品種（系）間的電導率、相對電導率、D260 nm的變化趨勢基本一致，西農2611的絕對電導率表現不同于其他指標。進一步的相關分析也表明，絕對電導率與模擬田間出苗率間相關性不顯著（r=-0.493）。從電導率、相對電導率和D260 nm的整體變化趨勢上來看，矮抗58、西農889、西農2611的種子活力較高，西雜13的種子活力最低。

2.3不同品種（系）小麥種子的耐貯性

由表3可知，6個小麥品種（系）的老化發芽勢、老化發芽率、老化幼苗干質量、老化簡化活力指數4個指標與標準發芽試驗相比都有不同程度下降，表明不同小麥品種（系）的耐貯性能差異明顯。其中西雜13的老化發芽勢、老化發芽率、老化幼苗干質量和老化簡化活力指數下降的幅度最大，耐貯能力最弱，與對照相比分別下降79%、63%、80%、93%。西農889、西農2611在老化發芽勢、老化發芽率、老化幼苗干質量、老化簡化活力指數間差異不顯著，且指標下降幅度均較小，表明其耐貯能力較強，活力較高。

2.4不同測定方法的小麥種子活力指標與模擬田間出苗率的相關性

標準發芽試驗、加速老化試驗、電導率測定、幼苗生長測定、吸光度測定等5種方法的14項種子活力指標與模擬田間出苗率的相關分析表明，苗長、老化發芽勢、標準簡化活力指數、標準幼苗干質量4個指標與模擬田間出苗率呈顯著或極顯著正相關；電導率、相對電導率、D260 nm3個指標與模擬田間出苗率呈顯著負相關（表4），表明這些指標可以用來評估小麥種子活力和田間成苗能力。

3討論

種子活力是檢驗小麥種子質量的重要指標之一，在很大程度上是由基因決定的[11]。本研究結果表明，6個不同基因型的小麥種子各活力性狀間均存在明顯差異，說明基因型對種子活力起著主導作用。這與佟漢文等的研究結果[21]一致。周麥18的標準發芽勢、標準發芽率與苗長、老化發芽勢、老化發芽率、電導率等指標所反映的活力狀況不同，說明衡量種子活力的指標不同，所反映的種子活力狀況也不完全一致。其原因一方面可能與種子活力指標的靈敏性有關，另一方面還可能與種子生長發育環境、貯藏條件等因素有關。

種子發芽率是國家種子質量標準中規定的4項指標之一，影響著小麥田間出苗率。研究指出，即使發芽率很高，種子活力也不一定高[22]。本研究結果表明，種子的標準發芽勢、標準發芽率與模擬田間出苗率間存在正相關，但不顯著，說明標準發芽勢、標準發芽率不能用來評估小麥種子活力及其田間成苗能力，其應用有局限性。主要原因可能是標準發芽試驗的最適溫度、水、光等萌發條件并不能反映復雜的田間條件變化。但也有研究結果表明，楓楊種子和草坪草種子的標準發芽率與田間出苗率呈極顯著正相關[23-24]。由此可見，適合評價這些作物種子活力的標準發芽率指標并不適合評價小麥種子的活力。幼苗干質量、簡化活力指數是種子發芽率指標的深化，能更好地衡量種子活力水平，本研究的標準幼苗干質量、標準簡化活力指數與模擬田間出苗率呈顯著正相關，適合評估小麥種子活力的變化。

加速老化試驗用于預測種子忍受逆境（高溫、高濕）的能力和耐貯藏潛力，被國際種子檢驗協會（ISTA）、美國官方種子分析協會（AOSA）推薦用于評價各類作物種子的活力，研究表明，老化后的種子發芽率與田間出苗率呈顯著正相關[24]。本研究老化發芽勢與模擬田間出苗率呈極顯著正相關（r=0.928），與前人在甜玉米中的研究結果[25]一致。本研究參試小麥種子中，矮抗58、西農2611、西農889在41 ℃、100%相對濕度的老化條件下種子活力相對穩定，表現出較好的耐貯性能。

種子浸出液的電導率，可間接反映膜系統的完整性，能夠間接地評價種子質量和耐貯性，并且是一種簡易、快速的活力測定方法，適用于大豆、煙草、玉米等種子[26-28]的活力測定。電導率與種子田間出苗率之間呈極顯著負相關[29]。本研究結果表明，電導率、相對電導率與模擬田間出苗率呈顯著負相關（r=-0.899、-0.841），與上述結果一致。種子浸出液的電解質（如氨基酸、有機酸、糖及其他離子）的濃度也可以利用吸光度來體現，因此該方法也能反映膜系統的完整性。D260 nm、電導率、相對電導率3個指標與模擬田間出苗率呈顯著負相關，說明電導率測定和吸光度測定對小麥種子活力評價的結果。

總之，標準幼苗干質量、標準種子活力指數、苗長、老化發芽勢、電導率、相對電導率、D260 nm均可用于評估小麥種子活力及其田間成苗能力，但選用的種子活力指標還應根據具體試驗條件而定。結果表明，采用老化發芽勢、電導率或相對電導率單一指標或2種指標相結合來評估小麥種子的活力可能更準確、簡單易行。

參考文獻：

[1]楊路加，陳莉. 幾種進口小麥的質量比較研究[J]. 糧油食品科技，2009，17（1）：1-2.

[2]Brits G J，Brown N A C，Calitz F J，et al. Effects of storage under low temperature，room temperature and in the soil on viability and vigour of Leucospermum cordifolium （Proteaceae）seeds[J]. South African Journal of Botany，2015，97：1-8.endprint

[3]Ventura L，Donà M，Macovei A，et al. Understanding the molecular pathways associated with seed vigor[J]. Plant Physiolagy Biochemistry，2012，60（3）：196-206.

[4]Yamane Y，Kashino Y，Koike H，et al. Effects of high temperatures on the photosynthetic systems in spinach：oxygen-evolving activities，fluorescence characteristics and the denaturation process[J]. Photosynthesis Research，1998，57（1）：51-59.

[5]于金花，張俊生，李劍峰，等. 種子標簽中增加發芽勢指標的探討[J]. 中國種業，2006（10）：50.

[6]劉自剛，張雁，楊亞麗. 小麥種子活力的研究進展[J]. 安徽農業科學，2008，36（1）：86-88.

[7]董新紅，宋明. 種子劣變的原因及其防止與修復[J]. 中國種業，2002（1）：39-40.

[8]王彥榮，劉友良，沈益新. 種子劣變的生理學研究進展綜述[J]. 草地學報，2001，9（3）：159-164.

[9]盧新雄，曹永生. 作物種質資源保存現狀與展望[J]. 中國農業科技導報，2001，3（3）：43-47.

[10]陳利華，萬杉. 不同溫度條件下水稻種子活力QTL的定位分析[J]. 武漢植物學研究，2005，23（2）：125-130.

[11]孫群，王建華，孫寶啟. 種子活力的生理和遺傳機理研究進展[J]. 中國農業科學，2007，40（1）：48-53.

[12]Bai B，Sikron N，Gendler T. Ecotypic variability in the metabolic response of seeds to diurnal hydration-dehydration cycles and its relationship to seed vigor[J]. Plant and Cell Physiology，2012，53（1）：38-52.

[13]Dao P T，Ram H H. Genetics of seed longevity in soybean[J]. Soybean Science，1999，18（4）：312-317.

[14]Modarresi R，Rucker M，Tekrony D M. Accelerated aging test for comparing wheat seed vigour[J]. Seed Science and Technology，2002，30（3）：683-687.

[15]Delouche J C，Baskin C C. Accelerated ageing techniques for predicting the relative storability of seed lots[J]. Seed Science and Technology，1973，1（2）：427-452.

[16]Basra S M A，Ahmad N，Khan M M，et al. Assessment of cottonsee deterioration during accelerated ageing[J]. Seed Science and Technology，2003，31（3）：531-540.

[17]Machado N B，Custdio C C，Takaki M. Evaluation of naturally and artificially aged seed of Phaseolus vulgarism L.[J]. Seed Science and Technology，2001，29（1）：137-149.

[18]那平山，張國盛. 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）：52-55.

[19]陳士林. 玉米種子活力與田間苗期性狀相關性研究[J]. 種子，2003（4）：35-37.

[20]顏啟傳. 種子學[M]. 北京：中國農業出版社，2001.

[21]佟漢文，劉易科，朱展望，等. 基因型和環境對小麥種子活力的影響[J]. 麥類作物學報，2012，32（6）：1167-1170.

[22]王穎，馬華鋒，陳英俠，等. 玉米種子發芽率、種子活力與田間出苗率之間的關系[J]. 農業科技通訊，2009（9）：109-110.

[23]唐強，宋自力，徐雯. 楓楊種子活力測定方法研究[J]. 湖南林業科技，2011，38（2）：14-16.

[24]張文明，鄭文寅，姚大年，等. 草坪草種子活力測定方法的比較研究[J]. 草原與草坪，2004，106（3）：48-51.

[25]王仲，許文娟，曹萍. 甜玉米種子活力與田間出苗率的灰色關聯度分析[J]. 種子，2005，24（3）：52-53.

[26]張文明，鄭文寅，任沖，等. 電導法測定大豆種子活力的初步研究[J]. 種子，2003（2）：34-36.

[27]李永剛，王正旭，楊民峰，等. 電導率法測定煙草種子發芽率的研究[J]. 安徽農業科學，2008，36（34）：15052-15058.

[28]石海春，柯永培，劉應洪，等. 電導率法測定玉米種子活力的優化條件[J]. 種子，2008，27（5）：7-10.

[29]梅鴻獻，劉艷陽，武軻，等. 芝麻種子老化處理生理特性變化及種子活力適宜檢測方法研究[J]. 華北農學報，2013，28（5）：169-174.endprint