種子活力測定方法研究進展

陳澤賢 袁輝

摘? ?要：種子活力作為衡量種子質量好壞的一個重要指標，一直是研究的熱點。概述了種子活力的主要測定方法與測定原理，總結了當前種子活力測定方法的優點與存在的問題，分析了種子活力測定的發展趨勢，為準確測定種子活力提供參考。

關鍵詞：種子活力;測定方法;研究進展

文章編號： 1005-2690（2019）16-0025-03? ? ? ?中圖分類號： S339.31? ? ? ?文獻標志碼： A

種子活力測定方法是科學研究較活躍的領域之一。我國的種子活力測定方法研究起步于20世紀80年代，當時在蔬菜等農作物上開始進行種子活力測定方法研究[1]。種子活力是種子發芽和出苗率、幼苗生長的潛勢、植株抗逆能力和生產潛力的總和，是種子品質的重要指標。長期以來都用發芽試驗檢驗種子的質量，生產實踐表明，實驗室的發芽率與田間的出苗率之間往往存在很大差距。隨著農業機械化的發展以及播種方式的改變，對種子質量的要求日益提高。近年來，種子活力測定方法研究取得較大進展，文章對種子活力測定方法及原理進行綜述，分析了當前種子活力測定方法的優點與存在的問題及發展趨勢。

1? ?基于種子萌發與生長的種子活力測定方法

1.1? ?幼苗生長測定

Germ首次提出以幼苗胚芽長度作為檢測甜菜和禾谷類種子的活力指標，進一步改進后表明，具有直立胚芽或胚根的蔬菜類及禾谷類種子適合以幼苗生長測定法評估種子活力。

傅丹桂[2]等通過測定不同品種水稻種子的活力，發現在幼苗生長試驗中25 ℃第10天的幼苗芽長和30 ℃第7天的幼苗芽長與田間出苗率呈極顯著相關關系，相關系數r分別為-0.848、-0.902，但標準發芽試驗的發芽率為89.3%，與田間70.9%的發芽率差異較大。

近年研究表明，幼苗生長測定能在一定程度預測田間出苗效果，但受環境影響較大，尤其處于逆境時幼苗生長測定往往與田間出苗率有較大出入。

1.2? ?逆境抗性測定

田間成苗率雖能直接地評價種子活力，但田間出苗試驗費時費工、成本較高，所以尋找與種子活力相關度高的室內評價指標一直是重點問題。逆境抗性測定，主要針對種子正常的生理代謝以及出苗特性，模擬不正常的環境來檢測種子抵抗逆境的生長能力，以此來評估種子活力的高低。眾多學者研究表明，模擬逆境測定種子活力具有可靠性。其方法主要包括低溫脅迫、人工加速老化等。

1.2.1? ?低溫脅迫法

低溫脅迫測定法是以低溫預處理種子模擬早春田間低溫逆境，考量種子對低溫環境的抵抗能力，在一定程度上低溫處理能評價種子活力。NOLI等[3-4]在10 ℃的沙基質中對玉米種子進行發芽試驗，7 d后移入25 ℃繼續發芽6 d，冷處理的發芽結果與田間出苗率呈很高的相關性;ILBI等[5]研究，18 ℃低溫發芽可作為評價玉米種子批活力的差異。

1.2.2? ?人工加速老化法

種子老化是指種子從發育到生理成熟，種子活力水平達到頂峰，再隨著時間推移活力水平逐漸下降直至種子個體死亡的過程中生命代謝的綜合效應[6]。種子老化程度越高，抗氧化酶活性以及控制種子萌發的相關基因（GAI1、GA2ox、RACK1等）的表達量均逐漸下降，同時丙二醛與可溶性糖含量逐漸升高，導致不能及時清除體內氧自由基，最終損傷生物膜，影響種子萌發和加速種子老化[7-8]。

人工加速老化是在人工控制的高溫高濕條件下加速種子老化，在較短的時間內體現出種子活力差異的方法。何龍生[9]研究表明，人工加速老化法可應用于常規水稻種子活力的評價，且通過相關性分析表明，45 ℃老化48 h的種子發芽率是評價常規粳稻種子活力的最佳指標，而評價常規秈稻種子活力的理想指標則是41 ℃老化96 h的種子發芽率。張皖秋[10]研究表明，45 ℃、100% RH老化3 d可用于評價雜交玉米種子活力。將人工加速老化試驗作為評價冬小麥[11]、豌豆[12]等作物的種子活力同樣適用。

2? ?電導率測定

電導率測定種子活力的原理是，在浸種初期種子吸漲后細胞膜的破損修復與重建能力影響種子可溶性物質以及電解質外泄的速率，電導率與種子活力呈負相關性[13]。王振寶等[14]通過測定種子浸出液電導率以推測種子內部細胞膜完整性的方法，能夠比較敏感地測定種子活力。張文明[15]等研究認為，大豆種子浸出液電導率與模擬田間出苗率存在負相關。

也有學者研究表明，電導率與種子活力不相關[16]，且浸出液的電導率大小受種子所受機械損傷以及病蟲害的影響較明顯。筆者認為用電導率法測定種子活力，應了解種子的生產以及收獲狀況，以對檢驗的種子批所受病蟲害及機械損傷等方面有一大致了解后方可進行測定。

3? ?四氮唑（TTC）法

TTC測定種子活力的原理是具有活力的種子胚中有較高活性的脫氫酶，其會將無色溶于水的TTC（2，3，5-三苯基氯化四氮唑）還原成不溶于水的紅色三苯甲酯（TTF），根據種胚能否著色，以及著色深淺判斷種子的活力[17]。四氮唑法是國際種子協會公認的種子活力測量的標準方法[18]，邊子星等[19]用1%的TTC溶液測定保存不同時間的華石斛種子活力比實際測定萌發率高0.6%，變化幅度最高僅為0.4%，測定結果可信度高。

4? ?基于計算機技術的測定方法

利用計算機圖像的視覺技術以及結合多種計算機輔助圖像分析技術對種子活力進行快速檢測，是一種快速且不破壞種子活力的檢測方法，可極大降低勞動強度、縮短測定時間，經學者研究表明這種方法可靠而有效。

4.1? ?高光譜技術

高光譜成像技術是一種無損檢測技術，它結合了光譜和圖像技術，研究主要集中在作物長勢監測以及作物品種和品質的鑒定方面，近年來一些學者逐漸將它應用到活力檢測上，來驗證高光譜成像技術用于檢測種子活力的可行性。

李美凌等[20]利用高光譜技術對不同老化程度的2個常規水稻品種研究表明，其用于種子活力的快速自動化無損檢測是可行的。

尤佳[21]以脫絨棉種子為試驗材料驗證了基于高光譜圖像技術檢測脫絨棉種的活力，以脫絨棉種子低溫處理發芽測量的發芽長度以及電導率為主要指標作對照，驗證了高光譜技術快速檢測無損種子活力具有可行性。

4.2? ?近紅外光譜技術

近紅外光譜區是波長為780～2 526 nm的區域，于20世紀50年代在美國農業部的支持下開始進行近紅外光譜分析技術用于農產品成分快速定量檢測的探討研究。

楊冬風等[22]通過近紅外光譜和BP神經網絡構建玉米種子活力的智能檢測模型，依據預處理及提取特征的不同，構建6種BP神經網絡種子活力檢測模型，結果表明，組合預處理方法與主成分分析特征提取結合構建的模型對于種子活力的識別準確度為95.0%。

陰佳鴻等[23]對燕麥種子利用近紅外光譜技術進行種子活力快速檢測的技術研究也驗證了此種方法的可靠性，為快速、準確、無損測定種子活力提供了一條新途徑。

4.3? ?氧傳感技術

氧傳感技術測定種子活力是通過測定密閉條件下種子萌發過程中的耗氧量來鑒定種子的活力水平，一般在種子萌發的第二階段即萌動階段即可結束， 具有直接、快速、真實、可靠等特點[24]。潘威[25-26]等利用Q2氧傳感技術檢測不同后熟溫度、不同回干工藝處理及不同采收部位種子的活力，結果表明，Q2氧傳感技術對于評價煙草裸種與包衣種活力均比發芽指標敏感、準確。

5? ?研究展望

種子活力是一個受多種因素影響的復雜農藝性狀，包括平均發芽率、發芽指數和活力指數以及種子萌發幼苗期的苗高、根長、鮮重與干重等多項指標[27-28]。同時受種子生長發育條件、收獲狀況及儲藏條件等多種環境因素的影響，為了能夠更加準確、快速地測定種子活力，國內外眾多學者對種子活力測定開展了眾多研究，同時也開發了許多新的測量方法[29-30]。

幼苗生長測定作為早期測定種子活力的方法，能直觀地展現種子活力，現今依舊是眾多種業企業測定種子活力的首選方法，但實驗室內的種子萌發生長往往與田間出苗率有較大差異。

逆境抗性評價種子活力雖能較好地體現田間出苗率，但同樣存在處理復雜、煩瑣、耗時長等問題;電導率、TTC等生化方法測定種子活力能較快速地測定種子活力，但不同的人員操作、選取樣品的標準不同以及樣品處理的方式方法均能較大程度影響種子活力的測定結果。

隨著計算機技術的發展，高光譜、近紅外光譜等技術被應用到種子活力測定中，這是一種快速無損測定種子活力的方法，但是不同的預處理方法以及提取特征的不同對種子活力有影響;隨著現代分子生物學的發展，數量性狀位點（QTL）分析作為研究復雜性狀的有效方法被應用于種子活力研究[31]。但種子活力本身是一個抽象的概念，需要其他一些具體的性狀指標進行綜合評價，再加上試驗材料與條件的不同，故對于種子活力的QTL定位的結果不盡相同。

不同的方法均有不同的優點與缺點，要根據不同的種子材料選取不同的方法才能更準確、快速地測定種子活力，但目前來說，對于一些主要的作物種子還沒有專屬的準確測定種子活力的方法以及操作規程，前人的研究成果值得借鑒，科研人員在此基礎上要為評價不同種子的活力提供更加準確可靠的測定方法而努力，以為種業企業提供簡潔、便利、有效的評價種子活力的方法。

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（收稿日期：2019-09-17）