向日葵種子活力測定方法

劉家欣，黃智昊，陳珊宇，阮關海，胡晉，關亞靜*

(1.浙江大學海南研究院，海南 三亞 572025；2.浙江大學農業與生物技術學院 種子科學中心，浙江 杭州 310058；3.浙江省農業科學院 作物與核技術利用研究所，浙江 杭州 310021)

向日葵(HelianthusannuusL.)隸屬菊科向日葵屬，一年生草本植物，種子含油量高，味香可口，是重要的油料類作物，具有很高的經濟價值[1]。隨著我國糧食生產結構性調整，以及人們的健康需要和膳食結構的改善，小雜糧的市場需求量越來越大。向日葵作為重要的小雜糧作物，同時具備食用、觀賞及油用等多種用途，也受到越來越多的關注和研究。但是向日葵種子質量參差不齊，且由于含油量高，種子易老化劣變，較難貯藏，嚴重制約了向日葵產業的發展[2]。

種子活力是指種子的生產潛能，是種子質量和種用價值的重要指標，與田間出苗密切相關[3]。在農業生產上，高活力種子具有田間出苗迅速、成苗率高、抗逆性強、節約成本等明顯的生產優勢和潛力。因此，研究適用于向日葵的快速有效的種子活力檢測方法，監測并了解種子質量，對向日葵產業的發展非常重要。目前，生產上大多采用標準發芽試驗的發芽率預測大田種子的出苗情況，但生產實踐表明，發芽率與田間出苗率之間往往存在較大差距[4]。Anfinrud[5]研究發現，向日葵種子滲濾液電導率與田間出苗率相關系數最高。Ducatti等[6]采用加速老化法對向日葵種子進行活力測定，發現老化處理72 h后可明顯區分向日葵種子的活力水平，但是該結果受果殼有無的影響。

為了系統地探究適合向日葵種子活力測定的快速有效的鑒定方法與指標，本試驗選用標準紙卷發芽、電導率測定及抗冷測定等種子活力鑒定方法，通過與模擬田間試驗的結果進行相關性分析，篩選出較優的向日葵種子活力鑒定方法及指標，以期為向日葵的生產、貯藏、銷售等提供技術支持與理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗采用了浙江省主栽的向日葵品種種子材料37份(由浙江省農業科學院提供)，從中篩選出具有明顯活力水平差異的6個種子批(編號分別為S116、S117、S119、S144、G151和LK5)進行活力測定方法的研究。測量記錄種子粒長、粒寬，采用百粒法測定種子千粒重。并采用低恒溫烘箱法測定帶殼和不帶殼種子的水分[7]。

1.2 方法

標準紙卷發芽試驗。用2%的次氯酸鈉溶液將向日葵種子浸泡滅菌10 min，用去離子水清洗干凈，擦干種子表面水分。每個種子批設置4次重復，每重復50粒種子，采用紙卷法、變溫條件(30 ℃光照8 h/20 ℃黑暗16 h)發芽，以胚根長度≥種子長度為出芽標準，記錄每天出芽種子數，第10 d統計發芽率(即正常幼苗率)，并隨機選取10株向日葵幼苗，測量幼苗長度。將幼苗置于80 ℃烘箱中烘干24 h，在干燥器中冷卻稱重。按照以下公式計算向日葵種子的發芽指數和活力指數[8]：發芽指數=∑(日發芽種子數/相應發芽日數)；活力指數=發芽指數×幼苗干重(10株幼苗的平均重量，g)。

電導率測定。由于向日葵種子去殼和不去殼的含水量不一致，同時為了避免果殼對電導率的影響，試驗采用去殼種子進行電導率測定。將向日葵種子去殼，水分統一調至12%左右，稱重，放入裝有40 mL去離子水的燒杯中，在20 ℃恒溫箱中避光放置24 h，以未放置種子的去離子水溶液為對照，測量并記錄溶液的電導率值。測定結束后將燒杯在水浴中加熱煮沸5 min后取出，待溶液冷卻后再測量，記錄溶液的電導率值。按照公式：電導率=(試驗溶液電導率-對照溶液電導率)/種子樣品重量，分別計算煮沸前后的溶液電導率；按照公式：相對電導率=煮沸前溶液電導率/煮沸后溶液電導率×100%，計算樣品的相對電導率[9]。

抗冷測定。待測向日葵種子滅菌備用，將發芽紙(30 cm×20 cm)浸濕后于10 ℃低溫下預冷1 h。將過篩的土壤濕潤，置于10 ℃預冷。將滅菌的種子均勻排列在雙層預冷的發芽紙上，每重復25粒，每個種子批8次重復。在種子上覆蓋一層薄的預冷的土壤(保證土壤與種子接觸)，再蓋一張預冷的發芽紙，卷成筒狀，豎直放在塑料桶內發芽。塑料桶上蓋一層保鮮膜，以免水分流失。先將桶置于10 ℃黑暗培養7 d，然后恢復30 ℃光照8 h/20 ℃黑暗16 h培養4 d。以胚根≥種子長度為發芽標準，觀察并記錄向日葵種子發芽情況[10]。

模擬田間試驗。準備好已過篩的干燥土樣，按照土壤持水量20%的標準與水混合。將濕潤的土樣放入容器中，模擬田間土壤環境[11]。將向日葵種子滅菌后播種于土壤中，置于室外。播種后的前3 d，在容器上覆蓋保鮮膜以保證土壤水分不過快流失，之后去掉薄膜，每天正常澆水。10 d后進行發芽率統計及幼苗鑒定。并采用四唑染色法測定未發芽種子的生活力。

1.3 統計與分析

數據處理采用Excel 2013進行統計，使用SPSS 13.0軟件對試驗數據進行方差分析及相關性分析，若差異有統計學意義，則采用LSD法比較不同處理間的差異顯著性(α=0.05)。

2 結果與分析

2.1 向日葵種子的物理性狀

6個向日葵種子批的大小各異(表1)。其中，LK5和S119的種子長度最長，其次為S117、S116和S144，G151種子長度最短，僅1.12 cm。LK5的種子最寬，達0.75 cm，其次為S119，種子寬度為0.66 cm，而S116、S117和S144的種子寬度在0.50～0.58 cm，G151的種子較窄，僅0.42 cm。在千粒重方面，LK5和S119種子較重，其千粒重達150 g以上，顯著高于其他種子批，S116、S117和S144的千粒重在100 g左右，G151的千粒重最低，僅28.3 g。

表1 6個向日葵種子批的物理性狀

6個向日葵種子批不去殼的種子含水量在6.3%～7.5%，而去果殼后種子含水量下降至5.0%～6.1%，表明向日葵種子果殼的含水量較高，故在進行電導率等指標測定時需考慮果殼對種子水分的影響。

2.2 6個向日葵種子批的標準紙卷發芽情況

6個向日葵種子批的活力存在明顯差異(圖1、表2)。其中G151具有較快的發芽速率，最終發芽率達92%，顯著高于其他5個種子批。同時，G151和S116具有較高的發芽指數、活力指數和較低的平均發芽時間。而LK5和S119的發芽速度較慢，最終發芽率僅為23.0%和39.0%，且發芽指數和活力指數顯著低于其他種子批。

圖1 6個向日葵種子批在標準發芽試驗條件下的發芽進度曲線

表2 6個向日葵種子批的標準紙卷發芽及幼苗生長情況

從幼苗生長情況來看，S119的10株幼苗干重達0.710 g，顯著高于其他種子批(表2)。LK5、S116、S117、S144的10株幼苗干重之間沒有顯著差異。G151的幼苗干重最輕，僅為0.244 g。在幼苗全長上，S116的幼苗全長顯著高于其他種子批，其次為S117和S144。G151、S119和LK5的全長均低于20 cm，其中LK5最短，僅為15.25 cm(表2)。

2.3 不同活力測定方法的結果分析

6個向日葵種子批中，S119的相對電導率高于其他種子批，S114次之，S117和G151的相對電導率值較低(表3)。

表3 6個向日葵種子批活力測定試驗結果

在低溫條件下，G151和S116仍然保持了較高的發芽率，G151的發芽率達94.7%，顯著高于其他種子批。LK5和S119的發芽率分別僅有20.0%和24.0%，顯著低于其他種子批，且發芽率較標準發芽率顯著下降，表明其對低溫較敏感。

在模擬田間試驗中，各種子批的發芽率較標準發芽率均明顯下降。其中，除了G151種子批仍然能夠保持82.7%的田間發芽率，其余種子批的田間發芽率均在50%以下。LK5和S119的田間發芽率僅不到10%，顯著低于其他種子批。此外，模擬田間試驗的向日葵種子的發芽時間比標準發芽試驗推遲2 d左右。

2.4 相關性分析

對不同活力測定方法的結果進行相關性分析，發現模擬田間試驗的發芽率與標準紙卷發芽試驗的發芽指數呈極顯著正相關，與抗冷測定發芽率、標準紙卷發芽試驗3 d的出芽率、發芽勢和發芽率呈顯著正相關，與平均發芽時間呈顯著負相關，而與活力指數和電導率相關性不顯著(表4)。此外，標準紙卷發芽試驗的發芽指數與抗冷測定發芽率呈極顯著正相關，且兩者與標準發芽試驗3 d的出芽率、發芽勢、發芽率也呈極顯著正相關，與平均發芽時間呈極顯著負相關。因此，標準紙卷發芽的發芽指數可作為向日葵種子活力鑒定的優先指標，抗冷測定發芽率、標準發芽試驗的發芽勢、發芽率、平均發芽時間次之，活力指數與電導率測定則不適用于向日葵種子的活力鑒定。

表4 不同方法測定向日葵種子活力的相關性分析

對不同物理性狀的鑒定結果與模擬田間試驗發芽率、抗冷測定發芽率、發芽指數等指標進行相關性分析(表5)，發現模擬田間試驗的發芽率與粒長及千粒重呈極顯著負相關，與粒寬、幼苗干重及幼苗全長無顯著相關關系。抗冷測定發芽率、標準紙卷發芽的發芽指數與千粒重極顯著負相關，與粒長、粒寬均顯著負相關。此外，千粒重與粒長、粒寬呈極顯著正相關關系，因此，種子的物理性狀中千粒重、粒長及粒寬也可作為向日葵種子活力鑒定的參考指標，幼苗干重、幼苗全長等指標則不適用于向日葵種子活力水平的評價。

表5 向日葵種子物理性狀與不同活力指標的相關性分析

3 小結與討論

種子活力是種子內在生命力強弱的屬性，與田間出苗潛力密切相關。在模擬田間試驗中，除了G151種子批仍然保持較高的田間出苗率，其余種子批的出苗率相比標準發芽試驗均大幅下降，表明高活力種子對田間復雜環境的適應能力更強，因此，選用適合于向日葵種子的活力鑒定方法，及時了解種子的活力水平對農業生產至關重要。

標準紙卷發芽試驗通常用于種子發芽率的檢測，但也可以通過測定一些發芽指標進行種子活力的鑒定。本研究在標準紙卷發芽試驗中統計了3 d出芽率、發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數及平均發芽時間，結果顯示，6個向日葵種子批的發芽率、發芽速率明顯不同，其活力水平存在顯著差異。模擬田間發芽率與發芽指數、發芽勢、發芽率、平均發芽時間均存在顯著相關關系，表明發芽指數、發芽勢、發芽率及平均發芽時間可用于評價向日葵種子的活力水平。

早春播種易遭受低溫冷害[12-13]，因此，通常采用低溫發芽或抗冷測定進行玉米[11]、大豆[14]、棉花[15]等春播喜溫作物的種子活力測定。劉春香等[11]研究發現，玉米種子低溫發芽試驗的發芽率與田間出苗率呈顯著正相關，可用于玉米種子活力檢測。李勵[10]研究發現，玉米種子的標準發芽試驗的發芽率和抗冷測定發芽率與大田播種出苗率間的相關性均顯著，但抗冷測定發芽率與大田出苗率的相關性更高。在本研究中，抗冷測定發芽率與田間出苗率等指標呈顯著相關關系，表明抗冷測定也適用于向日葵種子活力水平的檢測。這可能是因為高活力的向日葵種子能較好適應低溫環境，在10 ℃低溫逆境下仍能保持較高的活力水平，而低活力的向日葵種子對逆境的適應能力減弱，低溫下發芽速度和發芽率均明顯下降。

電導率測定適用于豆科、玉米[16]、番茄、洋蔥、棉花等種子的活力測定。Ducatti等[6]對向日葵種子進行了電導率測定，并對比了向日葵種子在有果皮與無果皮狀況下的電導率差異，發現有果皮向日葵種子浸出液的電導率要顯著高于無果皮向日葵種子，這可能是由于果殼內存在一些易影響電導率變化的物質，如發芽抑制物等。本試驗中采用去除果殼的種子進行電導率測定，其結果與標準發芽試驗的發芽勢、發芽指數、平均發芽時間、活力指數及模擬田間試驗等具有負相關性，但均沒有達顯著水平。可能是由于一些向日葵品種的種子果與種皮貼合較緊，在脫殼時易受機械損傷，而導致測定結果偏高。此外，果殼對種子萌發可能存在一定的機械限制作用，同時果殼內也可能存在發芽抑制物。因此，電導率測定在向日葵種子活力測定上的應用還有待進一步研究。

此外，千粒重也是種子質量的重要指標，通常，對于同品種的種子，千粒重越高，種子越飽滿，種子質量也越好。但本研究的相關性分析表明，向日葵種子模擬田間試驗的發芽率與千粒重、粒長存在極顯著負相關關系，即種子越長、千粒重越高，其活力反而越低，表明不同品種的種子活力水平主要取決于品種的遺傳因素。但由于本研究采用的是不同種子批的向日葵，不含有同種子批不同活力批次的種子，因此，在選用千粒重和粒長作為向日葵種子活力評價指標時需慎重。

綜上所述，標準紙卷發芽和抗冷測定均適用于向日葵種子活力測定，其中，標準紙卷發芽的發芽指數、發芽勢、發芽率、平均發芽時間和抗冷測定發芽率均可用于向日葵種子活力水平的評價指標，較好地反映向日葵種子的田間出苗率，電導率測定則不適用。此外，千粒重、粒長與田間出苗呈顯著負相關關系，也能較好地反映向日葵種子的活力水平。建議在進行向日葵種子活力測定時，優先選用標準紙卷發芽和抗冷測定法，以千粒重和粒長為參考指標。