玉米種子超干貯藏最適含水量研究

嚴 敏

(山東省旱作農業技術重點實驗室青島農業大學農學與植物保護學院，青島 266109)

種子貯藏作為保護植物種質資源的最佳方法已被人們廣泛利用。玉米是我國重要的作物，如何使貯藏的玉米種子保持較高的生活力和活力，一直是育種工作者和農業生產者關注的問題。種子超干貯藏(ultra－dry storage)是將種子水分降至5%以下(一般認為5%是種子安全含水量下限)，密封后在室溫下貯藏種子的技術和方法［1］。作為一項簡便易行、高效低耗的新興種子保存技術，超干貯藏技術受到越來越多的關注。研究表明，不同類型、不同品種的種子耐干特性差異很大［2］。因此，超干貯藏技術要想得以大范圍的推廣應用，關鍵的問題是確定不同類型、不同品種種子干燥的下限含水量。本研究以玉米種子為材料，對它們進行超干和人工老化處理，探討超干處理對玉米種子活力和生活力的影響，確定不同品種玉米種子超干貯藏最適含水量，為玉米種子安全、有效的貯藏提供理論和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試玉米(Zea mays L.)種子為農大108和金海5號。原始水分農大108為13%，金海5號為12.8%。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子超干燥方法

采用室溫硅膠干燥法，將種子置于尼龍網袋中，埋入干燥器干燥硅膠中，硅膠與種子的質量比為10∶1，25℃恒溫下脫水干燥，每天更換經120℃充分干燥冷卻后的硅膠。每隔一定時間稱重，以制備不同含水量的超干種子，得到不同含水量的種子后，用雙層鋁箔袋密封，－20℃保存。其中種子含水量測定根據《國際種子檢驗規程》［3］(ISTA，2007)，重復 3次，種子含水量以干基表示。

1.2.2 人工老化處理

將超干的種子置于65℃恒溫箱中1個月。

1.2.3 回濕處理

采用逐級回濕平衡水分法，對種子進行逐級回水處理。將不同含水量的種子順序放入裝有飽和CaCl2溶液(20℃相對濕度為35%)、飽和氯化銨溶液(20℃相對濕度為70%)及水(相對濕度為100%)的干燥器中，密封，每個相對濕度各平衡24 h［4］，使種子含水量逐步提高。

1.2.4 種子發芽率及活力測定

發芽試驗按照《國際種子檢驗規程》［3］，重復4次，活力指數(VI)按下式計算:

式中:GI為發芽指數Gt為t日后發芽數;Dt為發芽時間/d;Sx為發芽X天后小苗的平均質量。

1.2.5 20℃不同濕度下的平衡水分

將玉米種子分別與飽和氯化鋰溶液(空氣相對濕度13%)、飽和醋酸鉀溶液(空氣相對濕度23%)同置于20℃密閉容器中，保持一段時間，使種子重量保持恒定，此時，種子的含水量即為20℃下，13%和23%相對濕度的平衡水分。

1.2.6 數據分析

采用SPSS統計分析軟件，用最小字母標記法(Least significant different，LSD)對數據進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 農大108玉米種子超干貯藏最適含水量

農大108種子人工老化后發芽率及活力指數的變化見表1。農大108種子經人工老化后，對照種子(含水量為0.149 4 gH2O/gDW)的生活力已經喪失，含水量為0.055 3 gH2O/gDW的種子仍然保持較高活力和生活力，與對照種子(CK)(－20℃貯藏的未脫水種子)相比，差異不明顯。高于0.055 3 gH2O/gDW(0.067 2 gH2O/gDW)或低于 0.055 3 gH2O/gDW(0.041 7 gH2O/gDW)含水量的種子與對照種子(－20℃貯藏的未脫水種子)相比，種子生活力和活力下降明顯。結果表明，農大108玉米種子超干貯藏的最適含水量為0.055 3 gH2O/gDW。

表1 農大108種子人工老化后發芽率及活力指數的變化

2.2 金海5號玉米種子超干貯藏最適含水量

金海5號種子人工老化后發芽率及活力指數的變化見表2。金海5號種子經人工老化后，對照種子(含水量為0.147 2 gH2O/gDW)的生活力已經喪失，含水量為0.062 7 gH2O/gDW的種子仍然保持較高活力和生活力，與對照種子(－20℃貯藏的未脫水種子)相比，差異不明顯。高于0.0627gH2O/gDW(0.076 2 gH2O/gDW)，或低于0.0627gH2O/gDW(0.052 6 和0.041 9 gH2O/gDW)含水量的種子與對照種子(－20℃貯藏的未脫水種子)相比，種子生活力和活力下降明顯。結果表明，金海5號玉米種子超干貯藏的最適含水量為0.062 7 gH2O/gDW。

表2 金海5號種子人工老化后發芽率及活力指數的變化

2.3 農大108和金海5號玉米種子20℃不同相對濕度的平衡水分

經測定，農大108玉米種子在20℃條件下，13%和23%相對濕度的平衡水分分別為0.065 9和0.087 6 gH2O/gDW。而金海5號的分別為0.066 4和0.085 9 gH2O/gDW。農大108和金海5號種子超干貯藏最適含水量均低于13%空氣相對濕度的平衡水分。

3 討論

目前，超干貯藏對種質資源的保存效果已得到各國科學家的認可［1，5］。但種子貯藏最適含水量隨種子種類、品種不同而有所不同。同時不同科學家對種子超干貯藏的最適含水量及其與貯藏溫度之間的關系問題上還存在著分歧［1，6］。Ellis 等［4－5］認為種子超干貯藏的最適含水量不受溫度的影響，種子貯藏的最適含水量為相對濕度在10%～13%(20 ℃)時的種子平衡水分。而 Vertucci等［6］、高平平等［7］、呂金海等［8］認為種子超干貯藏的最適含水量受溫度影響，并認為種子超干貯藏的最適含水量為相對濕度在19% ～27%(20℃)時的種子平衡水分。已有研究表明，玉米種子適合超干貯藏，胡偉民等［9］采用硅膠干燥將蘇玉1號玉米種子水分降至1.69%，在常溫儲藏7年后認為玉米(蘇玉1號)超干貯藏的最佳水分為4.05%左右。本試驗將農大108和金海5號超干種子在65℃下老化處理1個月后，測定種子的發芽率和活力指數，結果表明，農大108和金海5號玉米種子超干貯藏的最適含水量分別為0.055 3 gH2O/gDW 和 0.062 7 gH2O/gDW，都低于13%相對濕度的平衡水分，符合Ellis等［4－5］的觀點，說明這2個品種的種子適合超干貯藏。

4 結論

玉米種子適合超干貯藏，農大108和金海5號玉米種子超干貯藏最適含水量分別為0.055 3 gH2O/gDW和0.062 7 gH2O/gDW。因此，在利用超干技術貯藏種子時，必須注意不同品種種子最適含水量可能不同的問題。

［1］Zheng G H，Jing X M，Tao K L.Ultradry seed storage cuts cost of gene bank［J］.Nautre，1998，393:223 －224

［2］程紅焱.種子超干貯藏技術應用面臨的問題和研究方向［J］.云南植物研究，2006，28(1):59 －68

［3］ISTA.International Rules for Seed Testing Edition 2007，1st edition［M］，International Seed Testing Association，Bassersdorf，Switzerland.2007

［4］Ellis R H，Hong T D.Temperature sensitivity of the low －moisture－content limit to negative seed longevity－moisture content relations in hermetic storage［J］.2006，97(5):785 －791

［5］Ellis R H，Hong T D，Roberts E H.The low －moisture－content limit to the negative logarithmic relation between seed longevity and moisture content in three subspecies of rice［J］.Annals of Botany，1992，69(1):53 －58

［6］Vertucci C W，Roos E E，Crane J.Theoretical basis of protocols for seed storageⅢ.Optimum moisture contents for pea seeds stored at different temperatures［J］.Annals of Botany，1994，74，531 －540

［7］高平平，喬燕祥，周建萍，等.超干燥處理對高粱、玉米種子活力的影響［J］.作物品種資源，1998(3):42－44

［8］呂金海，伍賢進.超干貯藏對玉米種子活力的影響［J］.中國農學通報，2004，20(1):60 －62

［9］胡偉民，段憲明，阮松林.超干水分長期貯藏對玉米、西瓜種子生活力和活力的影響［J］.浙江大學學報:農業與生命科學版，2002，28(1):37 －41.