玉米種子活力測定方法研究進展

陳菁

摘要：概述種子活力概念的定義過程，論述國內外種子活力的研究概況及玉米種子活力測定方法的研究現(xiàn)狀，介紹玉米種子活力測定常用方法的原理、優(yōu)點和缺點，為科學、準確進行玉米種子活力測定提供技術參考。

關鍵詞：活力測定；玉米種子；原理；出苗率

中圖分類號：S502 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2015）05-0019-03

我國是世界上玉米生產國之一，種植面積和總產量居世界第二位。因受成熟度、貯藏條件和遺傳特性等因素的影響，種子的活力大幅下降，對繁殖、制種、生產造成了一定影響，也給農民帶來了嚴重的經濟損失。據資料顯示，高活力種子可以增產20%～40%。雖然種子活力是種子質量的重要指標，但直接在田間進行測定不僅麻煩，而且田間環(huán)境錯綜復雜，同一時間不同地區(qū)或同一地區(qū)不同時間測定的結果往往不同。為此，研究室內活力測定與田間生產性能的關系具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 種子活力的概念

種子活力問題一直備受爭議，早在1876年，種子學的創(chuàng)始人——德國的Noble博士在他的巨著《種子學手冊》中就指出，在同一批種子中，個體間存在發(fā)芽和幼苗生長速率的差異，且不同種子批的平均值同樣也存在差異，這種差異來自種子本身所具有的一種“生長力”（Triebkraft），其原意是幼苗生長強度及推動力，系指幼苗在種子萌發(fā)的基礎上具有一種迅速健壯生長的能力。1936年，Stahl通過一系列的田間試驗與實驗室發(fā)芽試驗后，發(fā)現(xiàn)實驗室內所進行的發(fā)芽試驗結果較田間試驗的結果低，因而提出發(fā)芽的速率或速度應該是一個值得注意的指標。他提倡使用第一次幼苗數(shù)即所謂“發(fā)芽首次記錄”作為活力的指標。這一見解受到了當時種子學界的重視，并將“發(fā)芽第一讀數(shù)”列入國際種子檢驗規(guī)程中。

20世紀50年代，國際種子檢驗協(xié)會（ISTA）首次討論了種子活力（seed vigour）的概念，并在1976年將其定義為：種子在發(fā)芽和出苗期間的活性強度及特性的綜合表現(xiàn)。1980年，北美官方種子分析家協(xié)會（AOSA）把種子活力定義為：在廣泛的田間條件下，決定種子迅速整齊出苗正常生長的潛力。

早在1950年，國際種子檢驗協(xié)會（ISTA）提出種子活力的概念，并成立了生物化學和幼苗活力測定委員會，研究活力的定義和測定方法。如冷凍試驗即是對早春播種的玉米種子活力進行估價。我國的鄭光華于1980年首次提出種子活力的概念：種子活力系指種子健壯度，包括迅速、整齊萌發(fā)的發(fā)芽潛力及生長潛力和生產潛力。近年來，活力定義日趨完善，測定方法不斷涌現(xiàn)。

2 種子活力研究概況

1957年，Iselly把活力測定方法分為直接測定和間接測定2種。直接測定法是在實驗室可控制的條件下，模擬田間逆境條件并測定種子的發(fā)芽能力，如低溫試驗、希爾特納試驗；間接法是在實驗室測定與田間出苗率相關的種子特性。

1973年，Woodstock把種子活力測定劃分為生理測定法和生化測定法。生理測定法是測量種子發(fā)芽方面的特性和生長指標；生化測定法是測量與種子活力相關的特殊生化反應，如酶系統(tǒng)活性等。

我國種子活力的研究及其應用起步晚，但隨著種子相關研究的迅速開展，學者在國內種子科技刊物《種子》和《種子世界》以及其他有關方面的科技刊物上發(fā)表的種子活力方面文章數(shù)量猛增，涉及面也較廣。

1990年，陶嘉齡、鄭光華按測定方法的性質劃分，把種子活力測定分為生理測定法、生化測定法、物理測定法、組織化學法和形態(tài)解剖鑒別法。陳禪友于1992年研究了豇豆種子成熟度與出苗率及產量的關系，認為幼苗生長測定預測田間出苗的效果較好。1994年，梁軍等發(fā)現(xiàn)這種相關性同樣存在于山杏、沙棘等林木種子以及大豆、谷子等作物種子中。同年，徐本美等通過研究發(fā)現(xiàn)，電導率與活力之間不一定呈負相關，如白菜、小麥、大麥、雜交水稻等種子的電導率與活力之間無相關，甚至出現(xiàn)負相關。李穩(wěn)香、顏啟傳等對水稻種子活力與田間生產性能的相關性進行分析，認為活力指數(shù)、電導率、低溫出苗率、淀粉酶活性和過氧化物酶活性等指標能較好地預測田間生長性能。

3 玉米種子活力測定方法研究現(xiàn)狀

對于玉米活力測定的適宜方法，各學者在探索中有了一定的成果。發(fā)芽試驗可用于評估種子的播種質量，劉萍等將其用于玉米種子活力測定及預測其田間出苗率。周雷通過測定玉米種子不同日期播種的指標認為，活力指數(shù)、鹽浸、電導率測定在生產上并不適用。此外，限水測定、穿紙測定、四唑染色及發(fā)芽指數(shù)等測定結果與田間出苗率都有一定相關，但均未與各播期出苗率達到穩(wěn)定的顯著相關程度，故不宜用于玉米種子活力測定。同時，其根據顯著相關性分析認為，低溫測定是玉米活力測定的較好方法。

石海春等指出電導率測定種子活力不僅與種子成熟度有關，還與種子浸泡時間有關。同一玉米品種，體積較大或千粒質量較高的種子活力較高；不同玉米品種的體積和千粒質量與其種子活力間無明顯的關系。杜清福等通過分析比較普通玉米、糯玉米、甜玉米3個類型6個品種，認為普通玉米種子活力檢測的適宜方法為標準發(fā)芽試驗和電導率測定試驗；糯玉米種子活力檢測的適宜方法為標準發(fā)芽試驗和丙二醛含量測定試驗；甜玉米種子活力檢測的適宜方法為標準發(fā)芽試驗和電導率測定試驗。

4 玉米種子活力測定常用方法

4.1 抗冷測定（Cold Test）

抗冷試驗適用于春播喜溫作物種子，如玉米、棉花、大豆、豌豆等。秋播作物如大麥、小麥、油菜等的種子在發(fā)芽時具有忍耐低溫的能力，故不宜應用此法測定活力。抗冷測定是將種子置于低溫和潮濕的土壤中經一定時間處理后移至適宜溫度下生長，模擬早春田間逆境條件，觀察種子發(fā)芽成苗的能力。

張本華等認為，冷凍試驗比較適合玉米種子活力測定，但土壤因素導致試驗無法取得一致結果。而王景升在研究中采用砂床代替田間土壤，取消了種子消毒處理程序，較好地解決了這一方法的重現(xiàn)性；由于采用了與標準發(fā)芽試驗相似的發(fā)芽床，也簡化了試材的準備。采用毛巾卷進行發(fā)芽，也可得到相似的結果。他指出低溫測定是玉米種子活力測定的較好方法。

4.2 加速老化試驗（Accelerated Ageing Test）

根據高溫高濕會加速種子老化的普遍規(guī)律，20世紀60年代開始應用人工加速老化的方法（高溫高濕處理）來預測種子的耐貯藏性。隨著種子活力研究的興起，進而應用到種子預測上。

此法適用于多種作物種子，不需要昂貴的儀器和藥品，操作簡便易行。經研究證明，該法的可靠性很好，應用的局限性也小，因此應用非常廣泛。AOSA和ITSA均將此法列為預測種子的主要方法。

自然老化種子活力能持續(xù)地影響到田間整個生育過程的生產性能，最終影響到產量，而人工老化種子活力只影響植株早期生產性能，隨著生長發(fā)育而逐漸修復，對后期生產性幾乎沒有影響。但據Z.Jiahua等對大豆和玉米的RAPD分析，自然老化和人工老化種子的RAPD未發(fā)現(xiàn)存在差異。

4.3 幼苗生長測定（Seedling Grpwth Test）

幼苗生長測定法適用于具有直立胚芽和胚根的禾谷類和蔬菜類作物種子。生長勢強的幼苗多表現(xiàn)為幼根或幼芽生長迅速，與田間出苗率趨勢相一致，因此應用較普遍。但該法也存在一些缺點：僅限于品種內相同基因型的種子，幼苗生長對溫、濕度極敏感，易引起結果變異。

4.4 四唑染色法（TTC Test）

四唑法的全名是2，3，5-氯化三苯基四氮唑（2，3，5-triphenyl tetrazolium chloride），簡稱TTC。TTC法廣泛應用于種子檢驗中的生活力快速測定，因其簡單易行、準確可靠，已列入《國際組織檢驗規(guī)程》和我國的《農作物種子檢驗規(guī)程》，應用范圍包括農業(yè)、林業(yè)、園藝植物種子。隨著活力研究的興起，TTC法已被引入活力測定的范疇。

TTC法測定種子活力，除具有快速、簡單易行的優(yōu)點之外，還適用于各類休眠種子的活力測定。D.F.格雷勃、Perry、白寶璋等認為，采用TTC法進行玉米種子生活力快速測定的效果較好。但張春山等認為，該法不能反映出有生活力種子的發(fā)芽速率和幼苗生長勢。此外，某些受生理損傷的種子脫氫酶活性有加強現(xiàn)象，種子組織中的微生物也會被染色，干擾測定結果。

4.5 電導率測定（Electrical Conductivity Test）

電導率測定法的原理是種子吸脹初期，細胞膜重建和損傷修復的能力影響電解質和可溶性物質外滲的程度，重建膜完整性的速度越快，外滲物越少。高活力的種子，重建膜的速度和修復損傷的程度好于低活力種子。因此，高活力種子浸泡液的電導率低于低活力的種子。電導率與田間出苗率呈明顯的負相關。據此，可通過測定種子浸出液的電導率預測種子活力水平。

電導率測定對豌豆和許多大粒種子的豆科作物具有快速、客觀和重演型好的特點。目前歐美各國普遍將電導率測定應用于一些早春播種的作物種子上，如豌豆、菜豆、玉米、大豆、棉花等。

4.6 標準發(fā)芽試驗（The Germination Test）

標準發(fā)芽試驗是在實驗室檢測種子樣品發(fā)芽能力的過程。種子發(fā)芽能力是種子的重要品質之一，它決定作為特殊農業(yè)生產資料——種子在適宜條件下萌發(fā)、生長和繁殖后代的能力，以及作物的產量，同時又受加工、貯藏技術和環(huán)境條件的影響而發(fā)生變化。因此，通過標準發(fā)芽試驗，及時、準確地了解種子發(fā)芽能力，對種子應用具有重要的指導作用。

參考文獻

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