貴州地方稻種質種子活力與籽粒內含物的關系

楊翠 覃廷英 張建沖 余顯權 周麗潔

摘 要：為探明種子活力相關指標參數與種子內含物的關系，以期為高活力種子的生產提供一定的理論指導。本研究以109個貴州地方常規稻品種為材料，分別種植于貴州遵義、凱里兩個不同試驗點，比較不同地點、不同品種水稻種子活力及種子內含物的差異，分析種子活力指標參數與種子內含物的關系。結果表明：（1）品種間種子活力相關指標均存在顯著差異，尤其是品種間種子活力指數差異最大，變異系數達30%以上;（2）不同地點對種子活力產生顯著的影響，其中凱里試驗點的發芽率、發芽指數和活力指數顯著高于遵義試驗點;（3）種子蛋白質含量和可溶性糖含量與種子活力指標呈顯著負相關。因此，在常規稻制種過程中，除了選用良好的品種和適宜制種地點外，應盡量減少氮肥的施用以降低種子蛋白質含量，提高種子活力，保障種子質量和糧食安全。

關鍵詞：地方常規稻;種子活力;種子內含物

中圖分類號：S511

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0457（2021）04-0064-05

國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2021.04.009

Abstract：In order to clarify the relationship between seed vigor-related index parameters and grain contents，and provide certain theoretical guidance for the production of high vigor seeds，109 rice landraces were planted in two different experimental sites （Zunyi and Kaili）in Guizhou Province.This paper compared the differences in seed vigor and grain contents of different varieties of rice，and analyzed the relationship between seed vigor indexes and grain contents in two experimental sites.The results showed that，（1）There were significant differences in seed vigor-indexes among different varieties，especially the seed vigor index with a coefficient of variation of more than 30%.（2）Different locations had significant effects on seed vigor，among which the germination rate，germination index and vigor index of seeds in Kaili were significantly higher than those in Zunyi.（3）The protein content and soluble sugar content of seedwere negatively correlated with seed vigor.Therefore，the application of nitrogen fertilizer should be minimized to reduce grain protein content in conventional rice seed production，in addition to selecting good varieties and suitable sites for seed production，so as to improve seed vigor，and ensure seed quality and food security.

Keywords：ricelandraces;seed vigor;grain contents

水稻（Oryza sativa L.）作為主要的糧食作物之一，是我國60%的人口主要食物來源[1]。在農業勞動力日趨緊張和水稻機械化規模生產的新常態下，高活力種子由于減少了間苗、補苗、定苗和提苗等管理環節，將對水稻高產形成發揮越來越重要的作用。種子活力是種子質量的重要特征，它是指種子在各種環境條件下具有發芽與出苗的潛在能力，以及幼苗形狀、貯藏性能和種子的抗逆性等特征的綜合表現，受遺傳、種子發育和貯藏物質積累過程中的環境條件及貯藏條件等因素的影響[2]。高活力種子可以顯著提高種子的出苗速度、整齊度、最終的發芽率以及抗逆性，從而發揮作物高產和優質的潛在能力;反之，低活力種子在農業生產中表現為發芽緩慢，在不良環境條件下出苗不整齊，甚至不出苗[2-4]。隨著作物輕簡化和機械化的發展，高質量種子特別是高活力種子對作物優良群體形態建成和產量提高發揮越來越重要的作用。

種子活力是在種子發育過程中形成的，貯藏物質的積累是種子活力形成的基礎，易受外界環境條件影響。前人關于種子活力的研究有較多報道，SUN等[2]研究發現隨著種子成熟，體內的蛋白質、淀粉等物質逐漸積累，種子的發芽率及活力也逐漸提高，至生理成熟期達到高峰，此時表現出最高的種子發芽率及種子活力;周建明等[5]研究表明，雜交粳稻的不同收獲期對種子發芽和活力有顯著的影響，收獲過早或過晚種子活力均下降;王昌華等[6]研究表明，水稻在灌漿25 d時，種子發芽率和千粒重均達到正常水平，并且種子粒重與種子發芽率呈顯著正相關;王曉敏等[7]研究表明，籽粒黃熟度為75%～90%可以作為雜交水稻高活力種子生產適宜收獲期的感官指標。大量研究表明，雜交稻種子隨著貯藏時間的延長而種子活力逐漸下降，同時其田間生產性能呈下降的趨勢[8-9]。前人研究多集中在種子成熟度、貯藏方式和時間對作物種子活力的影響研究，而種子活力的高低與種子內含物的組成及含量有密切聯系，尤其是關于不同生態條件下水稻種子活力的差異性研究及種子活力與種子內含物的關系研究鮮見報道，本研究擬以貴州地方常規稻品種為材料，比較不同生態條件下水稻種子活力和種子內含物的差異，旨在探明常規稻種子活力與其內含物的關系，為以后高活力水稻種子生產栽培體系提供科學依據。

1?材料和方法

1.1?試驗材料與設計

以貴州地方常規稻品種為試驗材料，共109份。田間試驗在貴州省遵義市播州區團溪鎮白果村（107°04′E，27°25′N，黃壤土）和黔東南州凱里市碧波鎮朝陽村（107°37′E，26°33′N，黃壤土）兩個不同地點進行。兩個試驗點氮肥、磷肥、鉀肥均按純N 150 kg/hm2、P2O5100 kg/hm2、K2O 135 kg/hm2標準施肥，其中氮肥按基肥：分蘗肥：穗肥=5∶3∶2比例施用，磷肥、鉀肥均作基肥施入，密度以20 cm×26.4 cm規格移栽，其他田間管理措施均按當地高產栽培技術進行。

1.2?測定項目及方法

1.2.1?標準發芽試驗

將兩個不同生態點成熟期收獲的種子采用標準發芽方法進行種子發芽試驗，即浸種24 h，每個品種隨機數取種子，三次重復，每次重復100粒，以專用發芽紙為發芽床置于發芽盒中，然后將發芽盒放入光照培養箱（設置為光照/30 ℃ / 8 h和黑暗/20 ℃/ 16 h）進行發芽試驗，以放入光照培養箱當天計為0 d，每天統計發芽粒數，發芽標準以芽長約為谷粒長的一半，根長約與谷粒等長為發芽，到第7天時統計發芽數后剪下幼苗芽烘干稱重，計算發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數：

（1）發芽勢=發芽高峰期發芽的種子發芽數/供試種子數×100。

（2）發芽率（%）=發芽種子粒數/供試種子粒數×100。

（3）發芽指數（GI）=∑（Gt/Dt），式中Dt為發芽日數，Gt為與Dt相對應的每天發芽種子數。

（4）活力指數（VI）=GI×S，S為幼芽干物重（g）。

1.2.2?蛋白質含量測定

采用H2SO4-H2O2消煮法，用SKD-200凱式定氮儀進行氮含量測定，并計算蛋白質含量，即：蛋白含量%=5.95×氮含量。

1.2.3?淀粉、還原糖、可溶性糖含量測定

參照YOSHIDA等[10]和潘俊峰等[11]的方法進行測定，并計算淀粉含量、還原糖含量、可溶性糖含量。

1.3?數據處理

試驗數據采用EXCEL 2010進行整理，Statistic 9.0數據分析軟件進行數據分析，多重比較采用 LSD 法。

2?結果與分析

2.1?地方常規稻品種間種子活力的差異

通過對種子活力相關指標參數方差分析（表1），結果表明，除地點對發芽勢的影響不顯著外，品種和品種與地點互作均對種子的發芽勢產生極顯著的影響;品種、地點及其互作對種子發芽率、發芽指數和活力指數均產生顯著或極顯著的影響。

不同常規稻品種的種子發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數存在明顯差異。由表2可知，在兩個不同試驗環境條件下，水稻種子活力指數的變異系數均最大，表明品種間種子活力指數差異較大，其中種子活力指數在凱里試驗點變異系數達35.7%，范圍在6.2%～30.7%，在遵義試驗點變異系數為33.1%，范圍在5.8%～26.8%;其次以發芽勢的變異系數較大，在凱里和遵義試驗點發芽勢變異系數分別為21.6%和19.3%，其范圍分別在38.0%～97.0%和34.0%～98.2%;種子發芽指數的變異系數較大，在凱里和遵義試驗點發芽指數變異系數分別為10.8%和14.8%，其范圍分別在18.6%～34.1%和18.7%～36.0%;種子發芽率的變異系數最小，在凱里和遵義試驗點發芽指數變異系數分別為4.2%和5.4%，其范圍分別在73.7%～100%和67.5%～100%。此外，從平均值來看，凱里試驗點的種子活力相關指標均高于遵義試驗點，其中，相對于遵義試驗點，凱里的發芽指數和活力指數分別高出9.4%和13.1%。

通過種子活力指標間參數的相關性分析（表3），結果表明種子發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數之間呈線性極顯著正相關，其中發芽率與發芽指數的相關系數最大，達到0.56，另外，發芽勢與種子活力指數的相關系數大于發芽率和發芽指數與種子活力指數的相關系數，表明種子發芽勢的高低能夠在一定程度上代表種子活力指數的高低。

2.2?常規稻種子內含物的差異

通過對種子內含物方差分析（表4），結果表明，除淀粉含量外，地點對蛋白質含量、還原性糖含量和可溶性糖含量均產生顯著或極顯著的影響，品種和品種與地點互作對蛋白質含量、還原性糖含量和可溶性糖含量均產生極顯著的影響。

不同品種的種子內含物存在明顯的差異性。由表5可知，在兩個不同試驗環境條件下，水稻種子可溶性糖含量的變異系數均最大，其中可溶性糖含量在凱里試驗點變異系數達40.7%，范圍在0.25%～1.41%，在遵義試驗點變異系數為56.0%，范圍在0.10%～1.52%;其次以還原性糖含量的變異系數較大，在凱里和遵義試驗點發芽勢變異系數分別為13.8%和15.8%，其范圍分別在1.06%～1.61%和1.05%～2.43%，再次以蛋白質含量的變異系數較大，在凱里和遵義試驗點蛋白質含量變異系數分別為11.4%和12.3%，其范圍分別在5.28%～8.99%和4.99%～8.80%;最后以種子淀粉含量的變異系數最小，在凱里和遵義試驗點種子淀粉含量變異系數分別為9.3%和8.5%，其范圍分別在60.9%～72.8%和61.0%～72.7%。

此外，從平均值來看，凱里試驗點的種子淀粉含量和可溶性糖含量均略高于遵義試驗點，而種子蛋白質含量和還原性糖含量以遵義試驗點略高于凱里試驗點。

2.3?常規稻種子活力相關指標與種子內含物含量的相關性分析

將種子活力相關指標分別與種子蛋白質含量、淀粉含量、還原性糖含量、可溶性糖含量進行相關性分析（表6），結果表明，種子發芽勢與種子蛋白質含量、可溶性糖含量呈極顯著負相關，與淀粉含量和還原性糖含量的相關性不顯著;種子發芽率與蛋白含量呈極顯著負相關，與淀粉含量、還原性糖含量、可溶性糖含量的相關性不顯著;種子發芽指數與可溶性糖含量呈極顯著負相關，與蛋白含量、淀粉含量和還原性糖含量的關系不顯著;水稻種子活力指數與種子蛋白質含量、可溶性糖含量呈極顯著負相關，與淀粉含量和還原性糖含量的相關性不顯著。

3?結論與討論

種子活力的高低受遺傳背景[12]、栽培環境、氣候條件和貯藏條件的影響較大。余四斌等[13]研究表明水稻30個重組自交系間種子活力水平存在明顯的基因型差異;楊翠等[14]研究表明不同類型水稻種子活力存在顯著差異，其中秈粘型水稻品種的種子活力顯著高于粳粘型、秈糯型和粳糯型;陳年偉等[15]研究表明生態環境和天氣條件對雜交水稻種子發芽產生重要的影響;周續蓮等[16]研究發現花后高溫降低了春小麥種子的發芽率、種子活力。本研究結果表明，品種間種子活力相關指標均存在顯著差異，與前人研究結果一致[13-14，17]，尤其是種子發芽勢和活力指數，變異系數分別在20%和30%以上;不同試驗地點對種子活力也產生重要的影響，凱里試驗點的種子活力相關指標均高于遵義試驗點，這也證實了生態條件對種子活力產生顯著的影響，與前人的研究結論一致[15-16，18]。但在本研究中同時還發現，種子發芽指數和活力指數受生態條件的影響大于種子發芽勢和發芽率，相對于遵義地點，凱里試驗點的種子發芽指數和活力指數分別高出9.4%和13.1%，這可能與種子發育過程中受不同環境條件的影響密切相關，如溫度、光照、降雨量等氣候條件以及種植所處的土壤環境，至于哪個因素對常規稻種子活力的影響較大有待深入研究。

種子活力是在種子發育過程中形成的，貯藏物質的積累是種子活力形成的基礎。前人研究指出，水稻隨著種子的成熟度增加，種子的發芽勢、發芽率、活力指數逐漸提高[19-20];王昌華等[6]研究表明北方粳稻粒重與種子發芽率呈顯著正相關。本研究結果表明，除發芽率外，種子可溶性糖含量與種子發芽勢、發芽指數和活力指數呈顯著負相關，與朱世楊等[21]的研究結果一致，至于相關生理機制有待深入研究;種子淀粉含量和還原性糖含量與種子活力相關指標呈線性正相關關系，但相關性不顯著，而王曉敏等[7]的研究表明雜交水稻淀粉含量與種子活力相關指標呈顯著正相關，這可能與研究品種的類型不同導致結果與本研究結果不一致;種子蛋白質含量與種子的發芽勢、發芽率和活力指數呈顯著負相關，與前人的研究結果一致[7，22]，但朱世楊等[21]研究表明水稻種子的可溶性蛋白含量與種子活力極顯著正相關，表明種子活力相關指標有可能與蛋白質的種類及成分有關，而不是簡單的蛋白質總量問題，其內在原因還需進一步深入研究。

本研究結果表明，常規稻品種和試驗地點間的水稻種子活力與種子內含物存在顯著的差異，在以后常規稻制種過程中，除了選擇高種子活力品種和適宜的制種地點外，盡量減少氮肥的施用量而降低種子蛋白質的含量，從而提高常規稻種子活力，以便適應水稻輕簡化和機械規模化栽培，整體提高水稻產量，保障糧食安全。

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