加速老化法在常规水稻种子活力测定中的应用

何龙生 李啸天 赵光武

摘要：为准确评价水稻（Oryza sativa L.）种子活力的高低，对2016年生产的14个品种的常规稻种子样品进行不同梯度的加速老化试验，并测定它们的发芽率、发芽势、活力指数、平均发芽天数、田间出苗率等活力指标。相关分析表明，45 ℃老化48 h后发芽率是测定常规粳稻种子活力的最佳指标，41 ℃老化96 h后发芽率是评价常规籼稻种子活力的理想指标。方差分析表明，富禾66、秀水134等粳稻品种种子的老化发芽率和各活力指标均较高，而镇糯19、辽粳9等品种种子以上指标均较低;珍珠糯、绿稻Q7和扬稻6号等籼稻品种种子的老化发芽率和各活力指标均较高，金香糯等品种种子的各指标均较低。

关键词：常规稻;加速老化法;种子活力;发芽率;发芽势;田间出苗率;活力指数

中图分类号： S330.2  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）07-0061-04

种子活力是指在广泛的田间条件下种子发芽并长成正常植株的潜在能力，是种子生命活动中极为重要的特征之一，也是决定种子或种子批在发芽和出苗期间活性水平和行为的那些种子特性的综合表现[1]。种子活力的高低不仅影响种子的贮藏及萌发，还严重影响农作物的质量与产量。种子活力的准确测定在农业生产中显得尤为重要。目前，国际种子检验协会（ISTA）制定的《国际种子检验规程》中规定了菜豌豆种子活力的电导率测定法，大豆种子活力的加速老化测定法，芸薹属种子活力的控制劣变测定法和玉米种子活力的胚根伸长测定法。加速老化测定法作为推荐方法也写进了ISTA手册中，加速老化测定法对玉米、小麦、棉花等12种作物种子加速老化的时间与温度进行了明确规定[2]，但未涉及水稻。

人工加速老化法是模拟种子在高温、高湿条件下快速老化，使种子间活力的差异在较短的时间内就能体现出来的一种方法，相比于自然老化，此法操作简便、周期短，是目前最常用的人工加速老化方法[3]。张瑛等在对水稻种子的加速老化研究中发现，人工加速老化的结果与自然老化的结果相似，在种子活力的研究中可以用人工加速老化法代替自然老化[4-5]。毛培胜等对紫花苜蓿种子进行了人工加速老化法研究，发现45 ℃老化处理后，种子发芽率显著降低，而且老化温度与老化时间的互作因素对种子的发芽率有显著性影响[6]。闫慧芳等分别对老芒麦种子、青海甜燕麦种子进行了加速老化的研究，结果表明，种子的休眠程度影响老化温度与老化时间的互作效应，老芒麦种子、燕麦种子加速老化处理的适宜条件分别是45 ℃老化48 h、42 ℃老化36 h[7-8]。此外，还有一些研究者对大豆、玉米、黑麦草等作物的最适加速老化条件进行了研究。但许惠滨等在对水稻种子老化试验的研究中发现，人工环境与自然环境下的老化有很大差异，两者的结果并不完全一致[9]。

水稻（Oryza sativa L.）是我国重要的粮食作物[10-11]，如何准确测定其种子活力水平直接关系田间出苗和幼苗的长势。但水稻类型众多，不同类型种子的老化条件可能存在差异。而且鉴于常规水稻可以自繁获得环境条件一致的试验材料，本研究通过测定14个常规稻样品在不同老化条件下的发芽率、发芽势、活力指数、平均发芽时间（天数）、田间出苗率等活力指标，并通过统计分析，确定不同类型水稻种子最适合的老化条件，为制定水稻种子活力测定方法提供科学依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 种子准备 本试验选取浙江省14个自繁品种的常规稻种子样品为试验材料，其中粳型常规稻品种样品7份（富禾66、秀水134、辽粳9、秀水05、宁81、镇糯19、三江2号），籼型常規稻品种样品7份（珍珠糯、绿稻Q7、扬稻6号、柳丰香占、农乐1号、甬籼15、金香糯）。种子样品储存在 4 ℃ 下备用。

1.1.2 仪器耗材 发芽纸、发芽盒、网架盘、老化盒、光照培养箱、烘箱、电子天平、水分测定仪和种子老化箱。

1.2 试验方法

室内试验包括标准发芽试验和加速老化试验，于2017年3—5月在浙江农林大学农业与食品科学学院种子实验室进行。

1.2.1 标准发芽试验 从每个品种样品中随机数出100粒种子，重复3次。用0.2%三氯异氰尿酸溶液浸种24 h。将发芽纸用水浸湿铺于发芽盒（15 cm×15 cm×6 cm）内，将种子捞出用镊子均匀铺在发芽纸上。将已置床的种子发芽盒贴上标签置于恒温光照培养箱中，培养条件为温度30 ℃、光照8 h（光照度为8 000 lx），温度20 ℃、黑暗16 h，适时加水。第14天进行幼苗观察鉴定和统计，并计算发芽率。随机取30棵幼苗，在80 ℃条件下烘干24 h称幼苗干质量。

1.2.2 加速老化试验 （1）种子水分测定。种子含水量的高低直接影响加速老化的程度和效果。取每份试验样品的适量种子放入经校准过的水分测定仪中，测量种子的含水量。要求水分含量在10%～14%，水分若高于此区间值，种子需进行烘干处理;水分若低于此区间值需将种子晾于阴凉的室内，自然吸湿，直至种子含水量维持在10%～14%。（2）种子老化试验。老化前将老化箱用乙醇消毒。从每个品种样品中随机数出100粒种子，重复3次。将100粒种子均匀铺撒在网架盘上，再将网架盘置于老化盒内，老化盒内装有水，水面高度低于网架盘，接着将老化盒放置在老化箱内，将老化箱的相对湿度（RH）设置为95%。老化处理的条件为41、43、45 ℃ 和48、72、96 h相互组合的9个处理。（3）标准发芽试验。种子样品经老化处理后取出，置于铺垫有发芽纸的发芽盒中，再喷适量的水，整个过程确保在1 h内完成。最后发芽盒外贴上样品标签放入培养箱中。培养条件为温度30 ℃、光照8 h（光照度为8 000 lx），温度20 ℃、黑暗16 h。14 d进行幼苗观察鉴定和统计，并计算发芽率。

1.2.3 田间出苗试验 本试验于2017年4—5月份在浙江农林大学官塘试验站和湖州试验基地进行，统计结果为2个试验点数据的平均值。根据试验需求，每个小区设计为 0.2 m×0.8 m，每个小区均设3个重复，每个重复均匀撒播水稻种子100粒，之后将小区抹平。每个品种播种后在对应地块插上该品种对应的标签。播种后田间保持适量的水分。14 d 后数出其苗数并计算田间出苗率。

1.2.5 数据处理 利用SPSS 19.0、Excel 2010软件对试验数据进行分析，多重比较采用Duncans多重比较法，相关性分析采用Pearson相关系数。

2 结果与分析

2.1 粳型常规稻老化发芽率与各活力指标的相关分析

从表1 结果来看，不同梯度老化处理后的粳型常规稻种子发芽率与发芽势、标准发芽率、活力指数以及田间出苗率都呈正相关关系。41 ℃老化48 h后的发芽率只与活力指数的相关性达到极显著水平，与其他活力指标相关性都不显著或极显著，虽然41 ℃老化72 h、43 ℃老化48 h、45 ℃老化48 h、45 ℃老化 96 h 后的发芽率与田间出苗率之间相关性达到显著水平，但其中只有45 ℃老化48 h后的种子发芽率与以上指标间相关性均达到了显著或极显著水平，虽然与平均发芽时间没有达到显著负相关水平，但可以看出不同品种的平均发芽时间并没有很大差别，所以45 ℃老化48 h后的种子发芽率可以作为常规粳稻种子活力的测定指标。

2.2 籼型常规稻老化发芽率与各活力指标的相关分析

从表2相关分析中可以看出，不同梯度老化处理后的籼型常规稻种子发芽率与发芽势、标准发芽率、活力指数都呈正相关关系。其中41 ℃老化72 h和41 ℃老化96 h后的发芽率与田间出苗率呈显著正相关关系，但是41 ℃老化96 h后的发芽率与标准发芽率、发芽势以及活力指数都呈显著或极显著正相关关系，而41 ℃老化 72 h 后的发芽率与各常规活力指标相关性未达到显著水平，所以认为在常规籼稻中41 ℃老化96 h后的发芽率可以作为常规籼稻种子活力的测定指标。

2.3 粳型常规稻品种间老化发芽率的比较

从表3方差分析可以看出，在粳型常规稻各品种间，经加速老化处理后的发芽率明显低于老化前发芽率。41 ℃老化48 h后，发芽率明显高的品种有富禾66、秀水134，明显低的品种有三江2号。41 ℃老化72 h后，发芽率明显高的品种有富禾66、秀水134、秀水05等，明显低的品种有宁81和镇糯19。41 ℃老化96 h后，发芽率明显高的品种有富禾66、秀水05等，明显低的品种有辽粳9。43 ℃老化48 h后，发芽率明显高的品种有富禾66、秀水134、辽粳9等，较低的品种有镇糯19和三江2号。43 ℃老化72 h后，发芽率较高的品种有富禾66、秀水134等，较低的品种有镇糯19、辽粳9等。43 ℃ 老化96 h后，发芽率没有显著性差异。45 ℃老化48 h后，发芽率较高的品种有富禾66、秀水134等，较低的品种有宁81等。45 ℃老化72 h后，发芽率较高的品种有秀水134、富禾66等，较低的品种有镇糯19、辽粳9。45 ℃老化96 h后，发芽率较高的品种有秀水134、富禾66和秀水05，较低的品种有镇糯19和三江2号。综上所述，发芽率较高的品种有富禾66、秀水134，发芽率较低的品种为镇糯19和辽粳9。

2.4 籼型常规稻品种间老化发芽率的比较

由表4可知，在籼型常规稻各品种间，经加速老化处理后的发芽率明显低于老化前发芽率。41 ℃老化48 h后，发芽率较高的品种有珍珠糯、绿稻Q7和扬稻6号，较低的品种有金香糯。41 ℃老化72 h后，发芽率较高的品种是珍珠糯，较低的品种有金香糯、甬籼15。41 ℃老化96 h后，发芽率较高的品种有珍珠糯、绿稻Q7和扬稻6号，较低的品种有金香糯、甬籼15。43 ℃老化48 h后，发芽率较高的品种有珍珠糯、绿稻Q7和扬稻6号等，较低的品种有金香糯。43 ℃老化72 h后，发芽率较高的品种有珍珠糯、绿稻Q7和扬稻6号，较低的品种有柳丰香占和金香糯。43 ℃老化96 h后，发芽率较高的品种有珍珠糯、绿稻Q7和扬稻6号，较低的品种有农乐1号和金香糯。45 ℃老化48 h后，发芽率较高的品种有珍珠糯和绿稻Q7，较低的品种有柳丰香占和甬籼15。45 ℃老化 72 h 后，发芽率较高的品种有珍珠糯，较低的品种有农乐1号和金香糯。45 ℃老化96 h后，发芽率较高的品种有珍珠糯和扬稻6号，较低的品种有绿稻Q7。综上所述，发芽率较高的品种有珍珠糯、绿稻Q7和扬稻6号，发芽率较低的品种为金香糯。

2.5 粳型常规稻品种间各活力指标的比较

从表5可看出，发芽势较高的品种有富禾66、辽粳9、秀水134，较低的有宁81、三江2号。标准发芽率较高的品种有富禾66、秀水134等，较低的有三江2号、镇糯19。活力指数较高的品种有富禾66，较低的有三江2号。平均发芽时间较高的是秀水05、宁81，较低的是富禾66和镇糯19。田间出苗率较高的品种有富禾66和秀水134，较低的有镇糯19和三江2号。

2.6 籼型常规稻品种间各活力指标的比较

从表6可以看出，发芽势较高的品种有绿稻Q7、扬稻6号和珍珠糯，较低的有金香糯、甬籼15。标准发芽率较高的有珍珠糯、绿稻Q7、扬稻6号， 较低的有金香糯、甬籼15。活力指数较高的品种有扬稻6号、珍珠糯，较低的有金香糯和农乐1号。平均发芽天数较高的品种是珍珠糯、绿稻Q7和扬稻6号。除了金香糯，其他品种间田间出苗率没有显著性差别。

3 结论与讨论

由表3、表4可知，老化发芽率较高的品种有珍珠糯、绿稻Q7、扬稻6号。与表6、表7中各常规活力指标较一致，这与智慧等的研究结果[12-13]一致，说明加速老化的发芽率可以推荐作为一项水稻种子活力测定指标。任淦等发现，加速老化和自然老化分别受不同基因控制[14]，因此人工老化后的发芽率与田间出苗率的相关程度是本研究的关键。但是43 ℃老化96 h后的发芽率之间没有明显差别，也有研究结果表明，老化箱的层数或种子布置对老化结果也会产生不小的影响，所以該老化后的发芽率有可能是试验过程中受外界环境或老化箱内网架层数的影响。

由表3、表4可知，在相同的老化时间或相同的老化温度下，并不是老化温度越高或老化时间越长，种子的发芽率就越低。例如，富禾66在41 ℃老化72 h和老化96 h后的发芽率均高于老化48 h的发芽率， 农乐1号45 ℃老化48 h的发芽率高于41 ℃老化48 h的发芽率。这与毛培胜等研究老化温度与老化时间的互作因素对种子的发芽率有显著影响的结论[6]一致。曹栋栋等将杂交水稻种子经过高温催芽后，发芽率有了一定的提高[15]，这里可以推测某种程度的老化可能有助于打破种子休眠，提高种子发芽率。

《国际种子检验规程》中对加速老化测定大豆种子活力方法的温度设置是（41±0.3） ℃，时间是72 h±15 min。Deng等利用加速老化法分别测定玉米、甘蓝种子活力时得出，将种子放置于高温（41～45 ℃）、高湿（100% 相对湿度）的极端环境下经过48～144 h再进行发芽试验，是一种测定种子活力的有效方法[16-17]。在水稻方面，张文明等利用加速老化法测定杂交稻种子活力的研究中，将温度设置为40 ℃、湿度100% 相对湿度、时间70 h，其老化发芽率与种子田间成苗率存在显著正相关关系[13]。但该方法在常规稻种子活力测定中的应用研究却鲜见报道。无论是杂交稻与常规稻之间还是粳稻与籼稻之间，不同类型的水稻种子生理生化特征都具有较大差别，因此，对于不同类型的水稻，在进行活力测定时都要采用不同的测定指标。本研究对常规水稻种子进行了加速老化试验，结果表明45 ℃、48 h的老化发芽率可以作为常规粳稻种子活力的测定指标，而41 ℃、96 h的老化发芽率可以作为测定常规籼稻种子活力的理想指标。但本研究所涉及的水稻样品有限，该方法在常规稻种子活力测定中的应用还有待进一步研究与分析。

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