加速老化法在常規水稻種子活力測定中的應用

何龍生 李嘯天 趙光武

摘要：為準確評價水稻（Oryza sativa L.）種子活力的高低，對2016年生產的14個品種的常規稻種子樣品進行不同梯度的加速老化試驗，并測定它們的發芽率、發芽勢、活力指數、平均發芽天數、田間出苗率等活力指標。相關分析表明，45 ℃老化48 h后發芽率是測定常規粳稻種子活力的最佳指標，41 ℃老化96 h后發芽率是評價常規秈稻種子活力的理想指標。方差分析表明，富禾66、秀水134等粳稻品種種子的老化發芽率和各活力指標均較高，而鎮糯19、遼粳9等品種種子以上指標均較低;珍珠糯、綠稻Q7和揚稻6號等秈稻品種種子的老化發芽率和各活力指標均較高，金香糯等品種種子的各指標均較低。

關鍵詞：常規稻;加速老化法;種子活力;發芽率;發芽勢;田間出苗率;活力指數

中圖分類號： S330.2 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）07-0061-04

種子活力是指在廣泛的田間條件下種子發芽并長成正常植株的潛在能力，是種子生命活動中極為重要的特征之一，也是決定種子或種子批在發芽和出苗期間活性水平和行為的那些種子特性的綜合表現[1]。種子活力的高低不僅影響種子的貯藏及萌發，還嚴重影響農作物的質量與產量。種子活力的準確測定在農業生產中顯得尤為重要。目前，國際種子檢驗協會（ISTA）制定的《國際種子檢驗規程》中規定了菜豌豆種子活力的電導率測定法，大豆種子活力的加速老化測定法，蕓薹屬種子活力的控制劣變測定法和玉米種子活力的胚根伸長測定法。加速老化測定法作為推薦方法也寫進了ISTA手冊中，加速老化測定法對玉米、小麥、棉花等12種作物種子加速老化的時間與溫度進行了明確規定[2]，但未涉及水稻。

人工加速老化法是模擬種子在高溫、高濕條件下快速老化，使種子間活力的差異在較短的時間內就能體現出來的一種方法，相比于自然老化，此法操作簡便、周期短，是目前最常用的人工加速老化方法[3]。張瑛等在對水稻種子的加速老化研究中發現，人工加速老化的結果與自然老化的結果相似，在種子活力的研究中可以用人工加速老化法代替自然老化[4-5]。毛培勝等對紫花苜蓿種子進行了人工加速老化法研究，發現45 ℃老化處理后，種子發芽率顯著降低，而且老化溫度與老化時間的互作因素對種子的發芽率有顯著性影響[6]。閆慧芳等分別對老芒麥種子、青海甜燕麥種子進行了加速老化的研究，結果表明，種子的休眠程度影響老化溫度與老化時間的互作效應，老芒麥種子、燕麥種子加速老化處理的適宜條件分別是45 ℃老化48 h、42 ℃老化36 h[7-8]。此外，還有一些研究者對大豆、玉米、黑麥草等作物的最適加速老化條件進行了研究。但許惠濱等在對水稻種子老化試驗的研究中發現，人工環境與自然環境下的老化有很大差異，兩者的結果并不完全一致[9]。

水稻（Oryza sativa L.）是我國重要的糧食作物[10-11]，如何準確測定其種子活力水平直接關系田間出苗和幼苗的長勢。但水稻類型眾多，不同類型種子的老化條件可能存在差異。而且鑒于常規水稻可以自繁獲得環境條件一致的試驗材料，本研究通過測定14個常規稻樣品在不同老化條件下的發芽率、發芽勢、活力指數、平均發芽時間（天數）、田間出苗率等活力指標，并通過統計分析，確定不同類型水稻種子最適合的老化條件，為制定水稻種子活力測定方法提供科學依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 種子準備 本試驗選取浙江省14個自繁品種的常規稻種子樣品為試驗材料，其中粳型常規稻品種樣品7份（富禾66、秀水134、遼粳9、秀水05、寧81、鎮糯19、三江2號），秈型常規稻品種樣品7份（珍珠糯、綠稻Q7、揚稻6號、柳豐香占、農樂1號、甬秈15、金香糯）。種子樣品儲存在 4 ℃ 下備用。

1.1.2 儀器耗材 發芽紙、發芽盒、網架盤、老化盒、光照培養箱、烘箱、電子天平、水分測定儀和種子老化箱。

1.2 試驗方法

室內試驗包括標準發芽試驗和加速老化試驗，于2017年3—5月在浙江農林大學農業與食品科學學院種子實驗室進行。

1.2.1 標準發芽試驗 從每個品種樣品中隨機數出100粒種子，重復3次。用0.2%三氯異氰尿酸溶液浸種24 h。將發芽紙用水浸濕鋪于發芽盒（15 cm×15 cm×6 cm）內，將種子撈出用鑷子均勻鋪在發芽紙上。將已置床的種子發芽盒貼上標簽置于恒溫光照培養箱中，培養條件為溫度30 ℃、光照8 h（光照度為8 000 lx），溫度20 ℃、黑暗16 h，適時加水。第14天進行幼苗觀察鑒定和統計，并計算發芽率。隨機取30棵幼苗，在80 ℃條件下烘干24 h稱幼苗干質量。

1.2.2 加速老化試驗 （1）種子水分測定。種子含水量的高低直接影響加速老化的程度和效果。取每份試驗樣品的適量種子放入經校準過的水分測定儀中，測量種子的含水量。要求水分含量在10%～14%，水分若高于此區間值，種子需進行烘干處理;水分若低于此區間值需將種子晾于陰涼的室內，自然吸濕，直至種子含水量維持在10%～14%。（2）種子老化試驗。老化前將老化箱用乙醇消毒。從每個品種樣品中隨機數出100粒種子，重復3次。將100粒種子均勻鋪撒在網架盤上，再將網架盤置于老化盒內，老化盒內裝有水，水面高度低于網架盤，接著將老化盒放置在老化箱內，將老化箱的相對濕度（RH）設置為95%。老化處理的條件為41、43、45 ℃ 和48、72、96 h相互組合的9個處理。（3）標準發芽試驗。種子樣品經老化處理后取出，置于鋪墊有發芽紙的發芽盒中，再噴適量的水，整個過程確保在1 h內完成。最后發芽盒外貼上樣品標簽放入培養箱中。培養條件為溫度30 ℃、光照8 h（光照度為8 000 lx），溫度20 ℃、黑暗16 h。14 d進行幼苗觀察鑒定和統計，并計算發芽率。

1.2.3 田間出苗試驗 本試驗于2017年4—5月份在浙江農林大學官塘試驗站和湖州試驗基地進行，統計結果為2個試驗點數據的平均值。根據試驗需求，每個小區設計為 0.2 m×0.8 m，每個小區均設3個重復，每個重復均勻撒播水稻種子100粒，之后將小區抹平。每個品種播種后在對應地塊插上該品種對應的標簽。播種后田間保持適量的水分。14 d 后數出其苗數并計算田間出苗率。

1.2.5 數據處理 利用SPSS 19.0、Excel 2010軟件對試驗數據進行分析，多重比較采用Duncans多重比較法，相關性分析采用Pearson相關系數。

2 結果與分析

2.1 粳型常規稻老化發芽率與各活力指標的相關分析

從表1 結果來看，不同梯度老化處理后的粳型常規稻種子發芽率與發芽勢、標準發芽率、活力指數以及田間出苗率都呈正相關關系。41 ℃老化48 h后的發芽率只與活力指數的相關性達到極顯著水平，與其他活力指標相關性都不顯著或極顯著，雖然41 ℃老化72 h、43 ℃老化48 h、45 ℃老化48 h、45 ℃老化 96 h 后的發芽率與田間出苗率之間相關性達到顯著水平，但其中只有45 ℃老化48 h后的種子發芽率與以上指標間相關性均達到了顯著或極顯著水平，雖然與平均發芽時間沒有達到顯著負相關水平，但可以看出不同品種的平均發芽時間并沒有很大差別，所以45 ℃老化48 h后的種子發芽率可以作為常規粳稻種子活力的測定指標。

2.2 秈型常規稻老化發芽率與各活力指標的相關分析

從表2相關分析中可以看出，不同梯度老化處理后的秈型常規稻種子發芽率與發芽勢、標準發芽率、活力指數都呈正相關關系。其中41 ℃老化72 h和41 ℃老化96 h后的發芽率與田間出苗率呈顯著正相關關系，但是41 ℃老化96 h后的發芽率與標準發芽率、發芽勢以及活力指數都呈顯著或極顯著正相關關系，而41 ℃老化 72 h 后的發芽率與各常規活力指標相關性未達到顯著水平，所以認為在常規秈稻中41 ℃老化96 h后的發芽率可以作為常規秈稻種子活力的測定指標。

2.3 粳型常規稻品種間老化發芽率的比較

從表3方差分析可以看出，在粳型常規稻各品種間，經加速老化處理后的發芽率明顯低于老化前發芽率。41 ℃老化48 h后，發芽率明顯高的品種有富禾66、秀水134，明顯低的品種有三江2號。41 ℃老化72 h后，發芽率明顯高的品種有富禾66、秀水134、秀水05等，明顯低的品種有寧81和鎮糯19。41 ℃老化96 h后，發芽率明顯高的品種有富禾66、秀水05等，明顯低的品種有遼粳9。43 ℃老化48 h后，發芽率明顯高的品種有富禾66、秀水134、遼粳9等，較低的品種有鎮糯19和三江2號。43 ℃老化72 h后，發芽率較高的品種有富禾66、秀水134等，較低的品種有鎮糯19、遼粳9等。43 ℃ 老化96 h后，發芽率沒有顯著性差異。45 ℃老化48 h后，發芽率較高的品種有富禾66、秀水134等，較低的品種有寧81等。45 ℃老化72 h后，發芽率較高的品種有秀水134、富禾66等，較低的品種有鎮糯19、遼粳9。45 ℃老化96 h后，發芽率較高的品種有秀水134、富禾66和秀水05，較低的品種有鎮糯19和三江2號。綜上所述，發芽率較高的品種有富禾66、秀水134，發芽率較低的品種為鎮糯19和遼粳9。

2.4 秈型常規稻品種間老化發芽率的比較

由表4可知，在秈型常規稻各品種間，經加速老化處理后的發芽率明顯低于老化前發芽率。41 ℃老化48 h后，發芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚稻6號，較低的品種有金香糯。41 ℃老化72 h后，發芽率較高的品種是珍珠糯，較低的品種有金香糯、甬秈15。41 ℃老化96 h后，發芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚稻6號，較低的品種有金香糯、甬秈15。43 ℃老化48 h后，發芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚稻6號等，較低的品種有金香糯。43 ℃老化72 h后，發芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚稻6號，較低的品種有柳豐香占和金香糯。43 ℃老化96 h后，發芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚稻6號，較低的品種有農樂1號和金香糯。45 ℃老化48 h后，發芽率較高的品種有珍珠糯和綠稻Q7，較低的品種有柳豐香占和甬秈15。45 ℃老化 72 h 后，發芽率較高的品種有珍珠糯，較低的品種有農樂1號和金香糯。45 ℃老化96 h后，發芽率較高的品種有珍珠糯和揚稻6號，較低的品種有綠稻Q7。綜上所述，發芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7和揚稻6號，發芽率較低的品種為金香糯。

2.5 粳型常規稻品種間各活力指標的比較

從表5可看出，發芽勢較高的品種有富禾66、遼粳9、秀水134，較低的有寧81、三江2號。標準發芽率較高的品種有富禾66、秀水134等，較低的有三江2號、鎮糯19。活力指數較高的品種有富禾66，較低的有三江2號。平均發芽時間較高的是秀水05、寧81，較低的是富禾66和鎮糯19。田間出苗率較高的品種有富禾66和秀水134，較低的有鎮糯19和三江2號。

2.6 秈型常規稻品種間各活力指標的比較

從表6可以看出，發芽勢較高的品種有綠稻Q7、揚稻6號和珍珠糯，較低的有金香糯、甬秈15。標準發芽率較高的有珍珠糯、綠稻Q7、揚稻6號， 較低的有金香糯、甬秈15。活力指數較高的品種有揚稻6號、珍珠糯，較低的有金香糯和農樂1號。平均發芽天數較高的品種是珍珠糯、綠稻Q7和揚稻6號。除了金香糯，其他品種間田間出苗率沒有顯著性差別。

3 結論與討論

由表3、表4可知，老化發芽率較高的品種有珍珠糯、綠稻Q7、揚稻6號。與表6、表7中各常規活力指標較一致，這與智慧等的研究結果[12-13]一致，說明加速老化的發芽率可以推薦作為一項水稻種子活力測定指標。任淦等發現，加速老化和自然老化分別受不同基因控制[14]，因此人工老化后的發芽率與田間出苗率的相關程度是本研究的關鍵。但是43 ℃老化96 h后的發芽率之間沒有明顯差別，也有研究結果表明，老化箱的層數或種子布置對老化結果也會產生不小的影響，所以該老化后的發芽率有可能是試驗過程中受外界環境或老化箱內網架層數的影響。

由表3、表4可知，在相同的老化時間或相同的老化溫度下，并不是老化溫度越高或老化時間越長，種子的發芽率就越低。例如，富禾66在41 ℃老化72 h和老化96 h后的發芽率均高于老化48 h的發芽率， 農樂1號45 ℃老化48 h的發芽率高于41 ℃老化48 h的發芽率。這與毛培勝等研究老化溫度與老化時間的互作因素對種子的發芽率有顯著影響的結論[6]一致。曹棟棟等將雜交水稻種子經過高溫催芽后，發芽率有了一定的提高[15]，這里可以推測某種程度的老化可能有助于打破種子休眠，提高種子發芽率。

《國際種子檢驗規程》中對加速老化測定大豆種子活力方法的溫度設置是（41±0.3） ℃，時間是72 h±15 min。Deng等利用加速老化法分別測定玉米、甘藍種子活力時得出，將種子放置于高溫（41～45 ℃）、高濕（100% 相對濕度）的極端環境下經過48～144 h再進行發芽試驗，是一種測定種子活力的有效方法[16-17]。在水稻方面，張文明等利用加速老化法測定雜交稻種子活力的研究中，將溫度設置為40 ℃、濕度100% 相對濕度、時間70 h，其老化發芽率與種子田間成苗率存在顯著正相關關系[13]。但該方法在常規稻種子活力測定中的應用研究卻鮮見報道。無論是雜交稻與常規稻之間還是粳稻與秈稻之間，不同類型的水稻種子生理生化特征都具有較大差別，因此，對于不同類型的水稻，在進行活力測定時都要采用不同的測定指標。本研究對常規水稻種子進行了加速老化試驗，結果表明45 ℃、48 h的老化發芽率可以作為常規粳稻種子活力的測定指標，而41 ℃、96 h的老化發芽率可以作為測定常規秈稻種子活力的理想指標。但本研究所涉及的水稻樣品有限，該方法在常規稻種子活力測定中的應用還有待進一步研究與分析。

參考文獻：

[1]張春慶，王建華.種子檢驗學[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

[2]顏啟傳，胡偉民，宋文堅.種子活力測定的原理和方法[M]. 北京：中國農業出版社，2006：60-67.

[3]張 瑛，滕 斌，吳敬德，等. 水稻種子高溫高濕人工加速老化試驗方法研究[J]. 中國糧油學報，2010，25（10）：8-12.

[4]張 瑛，宣 紅，朱學貴，等. 水稻種子人工加速老化實驗方法研究[C]. 中國糧油學會儲藏分會第六次學術年會論文集，2009：8-12.

[5]董國軍，胡興明，曾大力，等. 水稻種子人工老化和自然老化的比較研究[J]. 浙江農業科學，2004，1（1）：27-29.

[6]毛培勝，李寅菲.紫花苜蓿種子人工加速老化方法研究[J]. 種子，2010，29（10）：10-14.

[7]閆慧芳，毛培勝.老芒麥種子人工加速老化條件的篩選比較[J]. 種子，2013，32（7）：1-6.

[8]韓亮亮，毛培勝.燕麥種子人工加速老化條件的篩選優化[J]. 種子，2007，26（11）：31-34.

[9]許惠濱，魏毅東，連 玲，等. 水稻種子人工老化與自然老化的分析比較[J]. 分子植物育種，2013，11（5）：552-556.

[10]楊文飛，杜永林，顧大路，等. 4種調節物質對水稻耐低溫能力的影響[J]. 江蘇農業學報，2017，33（4）：739-746.

[11]王小虎，鐘衛國，李 標，等. 江蘇省雜交粳稻與常規粳稻新品種主要性狀比較[J]. 江蘇農業學報，2017，33（4）：729-738.

[12]智 慧，陳洪斌，凌 莉.加速老化法測定谷子種子活力的研究[J]. 中國農業科學，1999，32（3）：66-71.

[13]張文明，倪安麗，王昌初.雜交水稻種子活力的研究[J]. 雜交水稻，1998（3）：27-28.

[14]任 淦，彭 敏，唐為江，等. 水稻種子衰老相關基因定位[J]. 作物學報，2005，31（2）：183-187.

[15]曹棟棟，阮曉麗，詹 艷，等. 雜交水稻種子不同活力測定方法與其田間成苗率的相關性[J]. 浙江農業學報，2014，26（5）：1145-1150.

[16]Deng B L，Yang K J，Zhang Y F，et al. The effects of temperature on the germination behavior of white，yellow，red and purple maize plan seeds[J]. Acta Physiologica，2015，37（8）：1-11.

[17]Komba C G，Brunton B J，Hampton J G. Accelerated ageing vigour testing of kale（Brassica oleracea L. var. acephala DC）seed[J]. Seed Science and Technology，2006，34（1）：205-208.雷麗霞，鄒玉霞，臺琳玉，等. 渝川地方稻種品質性狀遺傳相關性及聚類分析[J]. 江蘇農業科學，2019，47（7）：65-68.