人工老化對(duì)水稻種子活力的影響試驗(yàn)研究

祁亞淑 狄紅艷 段繼鳳

摘? ? 要：以水稻品種農(nóng)大603、農(nóng)大37為供試材料，采用高溫（45±1） ℃、高濕（相對(duì)濕度95%）密閉人工加速老化的方法進(jìn)行處理，研究在老化過程中種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等指標(biāo)的變化，明確老化處理對(duì)種子發(fā)芽指標(biāo)、活力特性等方面的影響。結(jié)果表明：短期（12～24 h）的高溫高濕處理，可以促進(jìn)某些水稻品種的活力指標(biāo)，但是總體上，隨著老化時(shí)間的延長，兩個(gè)水稻品種的發(fā)芽率和活力指標(biāo)都有所降低，可以看出不同水稻品種的抗老化能力存在一定的差異。

關(guān)鍵詞：水稻;種子;人工老化;活力影響;試驗(yàn)

文章編號(hào)： 1005-2690（2021）01-0002-03? ? ? ?中國圖書分類號(hào)： S511? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

種子老化（aging）是種子活力的自然衰退[1]，在不適宜的條件下會(huì)加快種子老化的進(jìn)程，種子活力的下降或喪失會(huì)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的損失，因此近年來，種子老化劣變情況越來越多地受到人們的關(guān)注[2]。

此外，種子收獲后必須經(jīng)過一段時(shí)間的貯藏才能進(jìn)行播種，尤其是對(duì)于種質(zhì)資源而言，由于其具有一定的特殊性，要求種質(zhì)資源的貯藏時(shí)間更久。但是在自然貯藏條件下，隨著貯藏時(shí)間的增加，種子的活力會(huì)降低，理化特性也會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而影響了種質(zhì)資源的保存和更新時(shí)間[3-4]。

1? ?試驗(yàn)?zāi)康?/p>

本試驗(yàn)以農(nóng)大37、農(nóng)大603兩個(gè)水稻品種為研究材料，采用高溫高濕的人工加速老化方法對(duì)稻種進(jìn)行老化處理，再在人工培養(yǎng)箱里進(jìn)行種子發(fā)芽培養(yǎng)，對(duì)稻苗進(jìn)行分析，從而得出種子老化對(duì)種子活力的影響。

2? ?材料與方法

2.1? ?試驗(yàn)材料

水稻種子農(nóng)大37、農(nóng)大603。

2.2? ?試驗(yàn)方法

2.2.1? ?水稻種子老化處理的設(shè)置

采用人工老化箱設(shè)置高溫（45±1） ℃高濕（相對(duì)濕度95%）密閉環(huán)境，對(duì)水稻種子進(jìn)行老化處理，每個(gè)水稻品種各選取100粒種子，設(shè)置兩次重復(fù)，以沒有進(jìn)行任何老化處理的種子為對(duì)照（CK），老化處理時(shí)間為12～96 h，每12 h一個(gè)梯度，然后按照所需處理時(shí)間取出處理好的種子，在室內(nèi)均勻鋪放，室溫條件下晾干，待種子含水量恢復(fù)到處理前的狀態(tài)后，按照GB/T 3543.4-1995技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，并對(duì)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率以及種子相關(guān)活力指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

2.2.2? ?水稻種子老化處理后的發(fā)芽試驗(yàn)

分別對(duì)老化處理時(shí)間不同的水稻種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，將老化程度不同的種子幼苗發(fā)芽數(shù)、苗長、根長、苗重等進(jìn)行記錄。

發(fā)芽試驗(yàn)的具體方法是：選取同規(guī)格的培養(yǎng)皿作為發(fā)芽容器，鋪醫(yī)用無菌紗布，每個(gè)培養(yǎng)皿中整齊均勻地?cái)[放100粒種子，并加入適量蒸餾水，兩次重復(fù);然后將培養(yǎng)皿放置于培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)箱設(shè)置光照時(shí)長8 h，溫度26 ℃;黑暗條件時(shí)長16 h，溫度25 ℃;每天對(duì)所有種子進(jìn)行1次清洗，并早晚噴灑蒸餾水以保證其正常萌發(fā);從第7天開始每天記錄1次當(dāng)日發(fā)芽數(shù)，試驗(yàn)結(jié)束當(dāng)天測(cè)定并記錄幼苗的苗長、根長及苗重。

2.2.3? ?水稻種子活力相關(guān)特性指標(biāo)的測(cè)定

種子的活力指標(biāo)有發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)等[5]。按照相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算以上各項(xiàng)指標(biāo)，結(jié)合與這些特性有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，得出所需要的試驗(yàn)結(jié)果。

式中： Gt為第幾天的發(fā)芽數(shù)，Dt 為發(fā)芽試驗(yàn)第幾天。

活力指數(shù)（VI）=S×GI（無單位）

式中：S為一定時(shí)期內(nèi)種苗生長量，通常指幼苗單株平均重量（g）。

3? ?結(jié)果與分析

3.1? ?人工老化處理對(duì)水稻種子發(fā)芽率的影響

對(duì)水稻種子老化處理后的發(fā)芽情況進(jìn)行記錄，根據(jù)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，并做出發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)變化折線圖。

如圖1所示，農(nóng)大37在人工老化處理12 h后，其發(fā)芽率下降了3%;農(nóng)大603在人工老化處理12 h后，其發(fā)芽率下降了7%，表明短時(shí)間的高溫高濕老化處理會(huì)對(duì)水稻種子的發(fā)芽率產(chǎn)生影響。

在人工老化處理時(shí)間為24～96 h的情況下，兩種水稻種子的發(fā)芽率總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，農(nóng)大37的發(fā)芽率在處理達(dá)到96 h時(shí)下降到了4%;農(nóng)大603則下降到了17%，這表明長時(shí)間的高溫高濕處理，會(huì)導(dǎo)致種子發(fā)生老化劣變。但是農(nóng)大37發(fā)芽率的下降趨勢(shì)呈明顯的陡—平—陡式走向，而農(nóng)大603則持續(xù)平滑，呈拋物線式下降。從24 h開始，在處理時(shí)間相同的條件下，農(nóng)大37的發(fā)芽率比農(nóng)大603的發(fā)芽率下降更多。

由于發(fā)芽試驗(yàn)是在相同的溫度（24～27 ℃）和光照條件下進(jìn)行的，因此這也可能與品種的抗逆性有關(guān)。

3.2? ?人工老化處理對(duì)水稻種子發(fā)芽勢(shì)的影響

如圖2所示，農(nóng)大37在人工老化處理12 h后，其發(fā)芽勢(shì)下降了4%，但是在人工老化處理24 h后，其發(fā)芽勢(shì)又上升了5%，說明短期的高溫高濕處理可以減少或去除水稻種子中含有的抑制生長的物質(zhì)，能夠有效提高種子的發(fā)芽質(zhì)量，促進(jìn)水稻種子的發(fā)芽勢(shì);在人工老化處理96 h后，其發(fā)芽勢(shì)則下降到了41%。農(nóng)大603在人工老化處理后，其發(fā)芽勢(shì)一直呈下降趨勢(shì)，在人工老化處理96 h后，其發(fā)芽勢(shì)下降到了31%，這表明長時(shí)間的高溫高濕處理降低了種子的活力。

3.3? ?人工老化處理對(duì)水稻種子發(fā)芽指數(shù)的影響

本次試驗(yàn)中，對(duì)于人工老化處理水稻種子的發(fā)芽試驗(yàn)從第7天開始計(jì)數(shù)，第14天結(jié)束發(fā)芽培養(yǎng)試驗(yàn)，停止計(jì)數(shù)。依據(jù)發(fā)芽指數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算并作圖，對(duì)兩個(gè)水稻品種進(jìn)行比較，分析其品種差異。

如圖3所示，隨著人工老化處理時(shí)間的延長，兩個(gè)水稻品種種子的發(fā)芽指數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但在12～24 h時(shí)上升了一點(diǎn)，農(nóng)大37上升了0.6，農(nóng)大603上升了0.1，說明短時(shí)間的高溫高濕處理可以提高水稻種子的活力。但是在人工老化時(shí)間達(dá)到96 h時(shí)，農(nóng)大37的發(fā)芽指數(shù)由64.6下降到了36.9，農(nóng)大603的發(fā)芽指數(shù)由62下降到了28.6，表明長時(shí)間的高溫高濕老化處理會(huì)促進(jìn)種子的老化劣變。

3.4? ?人工老化處理對(duì)水稻種子活力指數(shù)的影響

如圖4所示，農(nóng)大37、農(nóng)大603在人工老化處理時(shí)間達(dá)到12 h時(shí)，其活力指數(shù)分別上升了0.33和0.29，這說明短期的高溫高濕處理可以有效促進(jìn)種子的萌發(fā)和生長，提高其活力指數(shù)。但是自24 h后，在處理時(shí)間逐漸延長的情況下，水稻種子的活力指數(shù)逐漸下降，在處理時(shí)間達(dá)96 h時(shí)，農(nóng)大37和農(nóng)大603的種子活力指數(shù)分別下降到了1.58和1.37，這表明長時(shí)間的高溫高濕處理會(huì)使種子內(nèi)部活性降低，加劇了種子的老化，從而導(dǎo)致種子活力的下降。

3.5? ?人工老化處理對(duì)水稻種子苗長和根長的影響

在發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束后，從不同處理的培養(yǎng)皿中隨機(jī)選取10株水稻幼苗，測(cè)量其苗長和根長，并作圖。

如圖5和圖6所示，在人工老化時(shí)間達(dá)到12 h時(shí)，農(nóng)大603的平均苗長和根長均高于CK;在老化處理時(shí)間為24 h時(shí)，農(nóng)大37的平均苗長和根長均高于CK及處理時(shí)間為12 h的種子，這種差異與不同品種的特性有關(guān)，反映了不同水稻品種對(duì)相同條件的不同反應(yīng)。

但是隨著老化時(shí)間的延長，兩個(gè)水稻品種的平均苗長和根長都有所下降，說明長時(shí)間的高溫高濕處理會(huì)導(dǎo)致種子的活力下降，降低幼苗的生長量。

3.6? ?人工老化處理對(duì)水稻種子幼苗重量的影響

在培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，將經(jīng)過人工老化處理的水稻種子從培養(yǎng)皿中拔出，盡量保證其根系的完整，然后稱重（單位：g），再結(jié)合培養(yǎng)中最后一天的幼苗數(shù)量，計(jì)算幼苗鮮重并作圖。

如圖7所示，兩個(gè)水稻品種在短期的高溫高濕條件處理下，其幼苗和鮮重均有所增加，但隨著老化時(shí)間的延長，其幼苗和鮮重呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)。表明長時(shí)間的高溫高濕老化處理會(huì)使種子的活力特性下降，影響了其正常生長發(fā)育。

從圖7中還可以看出，農(nóng)大37的幼苗和鮮重下降速度一直高于農(nóng)大603，說明農(nóng)大603的耐老化能力可能比農(nóng)大37強(qiáng)。

4? ?結(jié)論與討論

所有種子在貯存過程中都會(huì)不可避免地發(fā)生老化劣變，影響種子發(fā)生老化劣變的因素有外在因素和內(nèi)在因素兩個(gè)方面。外在因素主要是溫度、水分、氣體及一些微生物[6]，內(nèi)在因素則主要包括種子的遺傳物質(zhì)、種子內(nèi)酶的種類以及含量、種子的內(nèi)在結(jié)構(gòu)[7]。當(dāng)外界條件一致時(shí)，種子發(fā)芽指標(biāo)的高低主要由種子內(nèi)部生理特性的變化決定，所以種子的老化劣變可能主要是其內(nèi)部的一些因素發(fā)生了變化[8]，但究竟種子老化如何發(fā)生、哪些細(xì)胞或細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)參與其中，則需要進(jìn)一步開展生理、生化研究，或者進(jìn)行分子及細(xì)胞學(xué)水平方面的研究。

就本次試驗(yàn)結(jié)果而言，短時(shí)間（一般為12～24 h）的高溫高濕老化處理，不但沒有降低種子的活力，反而可以促進(jìn)種子的萌發(fā)，但是隨著人工老化處理時(shí)間的延長，會(huì)加速種子的老化進(jìn)程、降低種子的活力。而對(duì)于種子的老化機(jī)理則需開展更深層次的研究，才能研發(fā)更好、更先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行種子保存，達(dá)到節(jié)約種質(zhì)資源的目的。

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