向日葵种子活力测定方法

刘家欣，黄智昊，陈珊宇，阮关海，胡晋，关亚静*

(1.浙江大学海南研究院，海南 三亚 572025；2.浙江大学农业与生物技术学院 种子科学中心，浙江 杭州 310058；3.浙江省农业科学院 作物与核技术利用研究所，浙江 杭州 310021)

向日葵(HelianthusannuusL.)隶属菊科向日葵属，一年生草本植物，种子含油量高，味香可口，是重要的油料类作物，具有很高的经济价值[1]。随着我国粮食生产结构性调整，以及人们的健康需要和膳食结构的改善，小杂粮的市场需求量越来越大。向日葵作为重要的小杂粮作物，同时具备食用、观赏及油用等多种用途，也受到越来越多的关注和研究。但是向日葵种子质量参差不齐，且由于含油量高，种子易老化劣变，较难贮藏，严重制约了向日葵产业的发展[2]。

种子活力是指种子的生产潜能，是种子质量和种用价值的重要指标，与田间出苗密切相关[3]。在农业生产上，高活力种子具有田间出苗迅速、成苗率高、抗逆性强、节约成本等明显的生产优势和潜力。因此，研究适用于向日葵的快速有效的种子活力检测方法，监测并了解种子质量，对向日葵产业的发展非常重要。目前，生产上大多采用标准发芽试验的发芽率预测大田种子的出苗情况，但生产实践表明，发芽率与田间出苗率之间往往存在较大差距[4]。Anfinrud[5]研究发现，向日葵种子渗滤液电导率与田间出苗率相关系数最高。Ducatti等[6]采用加速老化法对向日葵种子进行活力测定，发现老化处理72 h后可明显区分向日葵种子的活力水平，但是该结果受果壳有无的影响。

为了系统地探究适合向日葵种子活力测定的快速有效的鉴定方法与指标，本试验选用标准纸卷发芽、电导率测定及抗冷测定等种子活力鉴定方法，通过与模拟田间试验的结果进行相关性分析，筛选出较优的向日葵种子活力鉴定方法及指标，以期为向日葵的生产、贮藏、销售等提供技术支持与理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验采用了浙江省主栽的向日葵品种种子材料37份(由浙江省农业科学院提供)，从中筛选出具有明显活力水平差异的6个种子批(编号分别为S116、S117、S119、S144、G151和LK5)进行活力测定方法的研究。测量记录种子粒长、粒宽，采用百粒法测定种子千粒重。并采用低恒温烘箱法测定带壳和不带壳种子的水分[7]。

1.2 方法

标准纸卷发芽试验。用2%的次氯酸钠溶液将向日葵种子浸泡灭菌10 min，用去离子水清洗干净，擦干种子表面水分。每个种子批设置4次重复，每重复50粒种子，采用纸卷法、变温条件(30 ℃光照8 h/20 ℃黑暗16 h)发芽，以胚根长度≥种子长度为出芽标准，记录每天出芽种子数，第10 d统计发芽率(即正常幼苗率)，并随机选取10株向日葵幼苗，测量幼苗长度。将幼苗置于80 ℃烘箱中烘干24 h，在干燥器中冷却称重。按照以下公式计算向日葵种子的发芽指数和活力指数[8]：发芽指数=∑(日发芽种子数/相应发芽日数)；活力指数=发芽指数×幼苗干重(10株幼苗的平均重量，g)。

电导率测定。由于向日葵种子去壳和不去壳的含水量不一致，同时为了避免果壳对电导率的影响，试验采用去壳种子进行电导率测定。将向日葵种子去壳，水分统一调至12%左右，称重，放入装有40 mL去离子水的烧杯中，在20 ℃恒温箱中避光放置24 h，以未放置种子的去离子水溶液为对照，测量并记录溶液的电导率值。测定结束后将烧杯在水浴中加热煮沸5 min后取出，待溶液冷却后再测量，记录溶液的电导率值。按照公式：电导率=(试验溶液电导率-对照溶液电导率)/种子样品重量，分别计算煮沸前后的溶液电导率；按照公式：相对电导率=煮沸前溶液电导率/煮沸后溶液电导率×100%，计算样品的相对电导率[9]。

抗冷测定。待测向日葵种子灭菌备用，将发芽纸(30 cm×20 cm)浸湿后于10 ℃低温下预冷1 h。将过筛的土壤湿润，置于10 ℃预冷。将灭菌的种子均匀排列在双层预冷的发芽纸上，每重复25粒，每个种子批8次重复。在种子上覆盖一层薄的预冷的土壤(保证土壤与种子接触)，再盖一张预冷的发芽纸，卷成筒状，竖直放在塑料桶内发芽。塑料桶上盖一层保鲜膜，以免水分流失。先将桶置于10 ℃黑暗培养7 d，然后恢复30 ℃光照8 h/20 ℃黑暗16 h培养4 d。以胚根≥种子长度为发芽标准，观察并记录向日葵种子发芽情况[10]。

模拟田间试验。准备好已过筛的干燥土样，按照土壤持水量20%的标准与水混合。将湿润的土样放入容器中，模拟田间土壤环境[11]。将向日葵种子灭菌后播种于土壤中，置于室外。播种后的前3 d，在容器上覆盖保鲜膜以保证土壤水分不过快流失，之后去掉薄膜，每天正常浇水。10 d后进行发芽率统计及幼苗鉴定。并采用四唑染色法测定未发芽种子的生活力。

1.3 统计与分析

数据处理采用Excel 2013进行统计，使用SPSS 13.0软件对试验数据进行方差分析及相关性分析，若差异有统计学意义，则采用LSD法比较不同处理间的差异显著性(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 向日葵种子的物理性状

6个向日葵种子批的大小各异(表1)。其中，LK5和S119的种子长度最长，其次为S117、S116和S144，G151种子长度最短，仅1.12 cm。LK5的种子最宽，达0.75 cm，其次为S119，种子宽度为0.66 cm，而S116、S117和S144的种子宽度在0.50～0.58 cm，G151的种子较窄，仅0.42 cm。在千粒重方面，LK5和S119种子较重，其千粒重达150 g以上，显著高于其他种子批，S116、S117和S144的千粒重在100 g左右，G151的千粒重最低，仅28.3 g。

表1 6个向日葵种子批的物理性状

6个向日葵种子批不去壳的种子含水量在6.3%～7.5%，而去果壳后种子含水量下降至5.0%～6.1%，表明向日葵种子果壳的含水量较高，故在进行电导率等指标测定时需考虑果壳对种子水分的影响。

2.2 6个向日葵种子批的标准纸卷发芽情况

6个向日葵种子批的活力存在明显差异(图1、表2)。其中G151具有较快的发芽速率，最终发芽率达92%，显著高于其他5个种子批。同时，G151和S116具有较高的发芽指数、活力指数和较低的平均发芽时间。而LK5和S119的发芽速度较慢，最终发芽率仅为23.0%和39.0%，且发芽指数和活力指数显著低于其他种子批。

图1 6个向日葵种子批在标准发芽试验条件下的发芽进度曲线

表2 6个向日葵种子批的标准纸卷发芽及幼苗生长情况

从幼苗生长情况来看，S119的10株幼苗干重达0.710 g，显著高于其他种子批(表2)。LK5、S116、S117、S144的10株幼苗干重之间没有显著差异。G151的幼苗干重最轻，仅为0.244 g。在幼苗全长上，S116的幼苗全长显著高于其他种子批，其次为S117和S144。G151、S119和LK5的全长均低于20 cm，其中LK5最短，仅为15.25 cm(表2)。

2.3 不同活力测定方法的结果分析

6个向日葵种子批中，S119的相对电导率高于其他种子批，S114次之，S117和G151的相对电导率值较低(表3)。

表3 6个向日葵种子批活力测定试验结果

在低温条件下，G151和S116仍然保持了较高的发芽率，G151的发芽率达94.7%，显著高于其他种子批。LK5和S119的发芽率分别仅有20.0%和24.0%，显著低于其他种子批，且发芽率较标准发芽率显著下降，表明其对低温较敏感。

在模拟田间试验中，各种子批的发芽率较标准发芽率均明显下降。其中，除了G151种子批仍然能够保持82.7%的田间发芽率，其余种子批的田间发芽率均在50%以下。LK5和S119的田间发芽率仅不到10%，显著低于其他种子批。此外，模拟田间试验的向日葵种子的发芽时间比标准发芽试验推迟2 d左右。

2.4 相关性分析

对不同活力测定方法的结果进行相关性分析，发现模拟田间试验的发芽率与标准纸卷发芽试验的发芽指数呈极显著正相关，与抗冷测定发芽率、标准纸卷发芽试验3 d的出芽率、发芽势和发芽率呈显著正相关，与平均发芽时间呈显著负相关，而与活力指数和电导率相关性不显著(表4)。此外，标准纸卷发芽试验的发芽指数与抗冷测定发芽率呈极显著正相关，且两者与标准发芽试验3 d的出芽率、发芽势、发芽率也呈极显著正相关，与平均发芽时间呈极显著负相关。因此，标准纸卷发芽的发芽指数可作为向日葵种子活力鉴定的优先指标，抗冷测定发芽率、标准发芽试验的发芽势、发芽率、平均发芽时间次之，活力指数与电导率测定则不适用于向日葵种子的活力鉴定。

表4 不同方法测定向日葵种子活力的相关性分析

对不同物理性状的鉴定结果与模拟田间试验发芽率、抗冷测定发芽率、发芽指数等指标进行相关性分析(表5)，发现模拟田间试验的发芽率与粒长及千粒重呈极显著负相关，与粒宽、幼苗干重及幼苗全长无显著相关关系。抗冷测定发芽率、标准纸卷发芽的发芽指数与千粒重极显著负相关，与粒长、粒宽均显著负相关。此外，千粒重与粒长、粒宽呈极显著正相关关系，因此，种子的物理性状中千粒重、粒长及粒宽也可作为向日葵种子活力鉴定的参考指标，幼苗干重、幼苗全长等指标则不适用于向日葵种子活力水平的评价。

表5 向日葵种子物理性状与不同活力指标的相关性分析

3 小结与讨论

种子活力是种子内在生命力强弱的属性，与田间出苗潜力密切相关。在模拟田间试验中，除了G151种子批仍然保持较高的田间出苗率，其余种子批的出苗率相比标准发芽试验均大幅下降，表明高活力种子对田间复杂环境的适应能力更强，因此，选用适合于向日葵种子的活力鉴定方法，及时了解种子的活力水平对农业生产至关重要。

标准纸卷发芽试验通常用于种子发芽率的检测，但也可以通过测定一些发芽指标进行种子活力的鉴定。本研究在标准纸卷发芽试验中统计了3 d出芽率、发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数及平均发芽时间，结果显示，6个向日葵种子批的发芽率、发芽速率明显不同，其活力水平存在显著差异。模拟田间发芽率与发芽指数、发芽势、发芽率、平均发芽时间均存在显著相关关系，表明发芽指数、发芽势、发芽率及平均发芽时间可用于评价向日葵种子的活力水平。

早春播种易遭受低温冷害[12-13]，因此，通常采用低温发芽或抗冷测定进行玉米[11]、大豆[14]、棉花[15]等春播喜温作物的种子活力测定。刘春香等[11]研究发现，玉米种子低温发芽试验的发芽率与田间出苗率呈显著正相关，可用于玉米种子活力检测。李励[10]研究发现，玉米种子的标准发芽试验的发芽率和抗冷测定发芽率与大田播种出苗率间的相关性均显著，但抗冷测定发芽率与大田出苗率的相关性更高。在本研究中，抗冷测定发芽率与田间出苗率等指标呈显著相关关系，表明抗冷测定也适用于向日葵种子活力水平的检测。这可能是因为高活力的向日葵种子能较好适应低温环境，在10 ℃低温逆境下仍能保持较高的活力水平，而低活力的向日葵种子对逆境的适应能力减弱，低温下发芽速度和发芽率均明显下降。

电导率测定适用于豆科、玉米[16]、番茄、洋葱、棉花等种子的活力测定。Ducatti等[6]对向日葵种子进行了电导率测定，并对比了向日葵种子在有果皮与无果皮状况下的电导率差异，发现有果皮向日葵种子浸出液的电导率要显著高于无果皮向日葵种子，这可能是由于果壳内存在一些易影响电导率变化的物质，如发芽抑制物等。本试验中采用去除果壳的种子进行电导率测定，其结果与标准发芽试验的发芽势、发芽指数、平均发芽时间、活力指数及模拟田间试验等具有负相关性，但均没有达显著水平。可能是由于一些向日葵品种的种子果与种皮贴合较紧，在脱壳时易受机械损伤，而导致测定结果偏高。此外，果壳对种子萌发可能存在一定的机械限制作用，同时果壳内也可能存在发芽抑制物。因此，电导率测定在向日葵种子活力测定上的应用还有待进一步研究。

此外，千粒重也是种子质量的重要指标，通常，对于同品种的种子，千粒重越高，种子越饱满，种子质量也越好。但本研究的相关性分析表明，向日葵种子模拟田间试验的发芽率与千粒重、粒长存在极显著负相关关系，即种子越长、千粒重越高，其活力反而越低，表明不同品种的种子活力水平主要取决于品种的遗传因素。但由于本研究采用的是不同种子批的向日葵，不含有同种子批不同活力批次的种子，因此，在选用千粒重和粒长作为向日葵种子活力评价指标时需慎重。

综上所述，标准纸卷发芽和抗冷测定均适用于向日葵种子活力测定，其中，标准纸卷发芽的发芽指数、发芽势、发芽率、平均发芽时间和抗冷测定发芽率均可用于向日葵种子活力水平的评价指标，较好地反映向日葵种子的田间出苗率，电导率测定则不适用。此外，千粒重、粒长与田间出苗呈显著负相关关系，也能较好地反映向日葵种子的活力水平。建议在进行向日葵种子活力测定时，优先选用标准纸卷发芽和抗冷测定法，以千粒重和粒长为参考指标。