種子生物學(xué)和生理生化基礎(chǔ)-種子活力的理論和測(cè)定方法

《種子貯藏技術(shù)》種子活力測(cè)定技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)目錄CONTENTS一二三四室內(nèi)活力測(cè)定與田間生產(chǎn)性能相關(guān)分析人工老化和自然老化本質(zhì)差異的研究研究和開(kāi)發(fā)新活力測(cè)定方法爭(zhēng)取將測(cè)定方法列入國(guó)際種子檢測(cè)規(guī)程一、室內(nèi)活力測(cè)定與田間生產(chǎn)性能相關(guān)分析

種子活力測(cè)定的目的是為預(yù)測(cè)田間成苗、增產(chǎn)和產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)潛力。因此，研究室內(nèi)活力測(cè)定與田間生產(chǎn)性能的關(guān)系是很有意義的。

根據(jù)R．D．Hall等對(duì)牧草雀麥草、李穩(wěn)香與顏啟傳等(1995年)對(duì)雜交水稻種子活力與田間生產(chǎn)性能相關(guān)分析的研究，認(rèn)為活力指數(shù)、電導(dǎo)率、低溫出苗率、淀粉酶活性和過(guò)氧化酶活性等指標(biāo)能較好地預(yù)測(cè)田間生長(zhǎng)性能。二、人工老化和自然老化本質(zhì)差異的研究在種子活力測(cè)定方法中，人工加速老化是一種重要的種子活力測(cè)定方法。

根據(jù)印度學(xué)者S．Gauguli等人(1990年)對(duì)小麥種子和中國(guó)顏啟傳等(1992年)對(duì)雜交水稻種子研究的結(jié)果認(rèn)為，人工老化和自然老化種子在苗期后的生長(zhǎng)發(fā)育特性存在本質(zhì)差異。二、人工老化和自然老化本質(zhì)差異的研究自然老化種子活力能持續(xù)地影響到田間整個(gè)生育過(guò)程的生產(chǎn)性能，最終影響到產(chǎn)量；而人工老化種子活力只影響植株早期生產(chǎn)性能，隨著生長(zhǎng)發(fā)育而逐漸修復(fù)，對(duì)后期生產(chǎn)性能幾乎沒(méi)有影響。

但據(jù)Z．Jiahua等人(1996年)對(duì)大豆和玉米的RAPD分析，自然老化和人工老化種子的RAPD圖譜未發(fā)現(xiàn)存在差異好。三、研究和開(kāi)發(fā)新活力測(cè)定方法雖然目前種子活力測(cè)定方法很多，但由于影響田間生產(chǎn)性能和潛力的因素復(fù)雜，還缺少準(zhǔn)確、有效預(yù)測(cè)田間生產(chǎn)潛力的測(cè)定方法。所以ISTA活力測(cè)定委員會(huì)提倡今后研究和開(kāi)發(fā)更為準(zhǔn)確并且用數(shù)量關(guān)系表示的種子活力測(cè)定新方法。四、爭(zhēng)取將測(cè)定方法列入國(guó)際種子檢測(cè)規(guī)程種子活力測(cè)定的指標(biāo)與方法很多，但至今尚未列入包括國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程在內(nèi)的各國(guó)種子檢驗(yàn)規(guī)程中，這與其測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題尚未解決有關(guān)。

目前國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)(ISTA)活力測(cè)定委員會(huì)已編制了加速老化和種子浸出液電導(dǎo)率測(cè)定[24]的標(biāo)準(zhǔn)化方法

。我國(guó)在部分種子活力的研究中也涉及到該測(cè)定方法，但離達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化還有較大的差距?！斗N子貯藏技術(shù)》影響種子活力的因素目錄CONTENTS一二遺傳因素環(huán)境因素一.遺傳因素

種子活力遺傳力較高基因型種子形態(tài)特征出土特性化學(xué)成分雜種優(yōu)勢(shì)低溫發(fā)芽能力作物成熟期和采收期影響種子活力的因素基因型:一般而言，大粒種子具有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，萌發(fā)期間具有較高的能量，幼苗頂土能力較強(qiáng)，活力較高。種子形態(tài)特征：種皮對(duì)種子具有保護(hù)作用。出土特性：子葉出土型和留土型通常受兩對(duì)基因控制?；瘜W(xué)成分：含油量高的脂肪類(lèi)種子比淀粉和蛋白質(zhì)類(lèi)種子難貯藏，壽命短。雜種優(yōu)勢(shì)：F1種子比親本往往要好。低溫發(fā)芽能力：不同作物對(duì)低溫的適應(yīng)能力不同。作物成熟期和采收期影響種子活力的因素二.環(huán)境因素（一）母株環(huán)境——

肥力/栽培/氣候1.土壤肥沃→種子營(yíng)養(yǎng)條件滿足→活力高。氮、磷、鉀影響較大，不同作物間差異較大;提高種子蛋白質(zhì)含量、大小、活力、產(chǎn)量。高氮和高磷→甜菜種子活力降低其他微量元素對(duì)種子活力的影響:

缺硼，豌豆畸苗增加；鉬高，大豆種子活力降低；花生種子缺硼和鈣，種子發(fā)育不正常，子葉缺綠，幼苗下胚軸腫脹。影響種子活力的因素2.栽培密度→種子品質(zhì)密植→增加產(chǎn)量→降低種子大小和重量；密植→影響田間通風(fēng)透光，增加田間溫濕度→病害蔓延，植株早衰→種子發(fā)育不良;

留種田不適合密植3.母株生長(zhǎng)的外界條件→種子活力種子成熟期間的溫、水、濕。選擇環(huán)境適宜的專(zhuān)門(mén)的種子生產(chǎn)基地,種子成熟季節(jié)無(wú)風(fēng)、無(wú)雨、天氣晴朗、干燥,土壤肥沃、適當(dāng)灌溉。影響種子活力的因素（二）種子收獲后的加工條件

1.種子成熟度種子發(fā)育活力水平生理成熟達(dá)最高峰→適時(shí)收獲最重要。成熟后未及時(shí)收獲的種子遭受田間溫濕度變化等影響,活力下降。

種子成熟度機(jī)械損傷干燥過(guò)程及程度影響種子活力的因素如何做到適時(shí)收獲？種子干重增至最大，達(dá)生理成熟，活力最高。此時(shí)含水量高,不便收獲，一般等田間自然干燥，含水量降至15%～20%時(shí)采收?；ㄆ陂L(zhǎng)，有明顯開(kāi)花順序的作物很難做到。

影響種子活力的因素例:十字花科、棉花，不同部位采收的種子活力水平不同:

下部果枝→在植株上種子自然老化；中部→成熟充分，及時(shí)采收，種子質(zhì)量好,活力高;

上部→成熟度差，活力低，不宜留種。實(shí)踐上以腰花留種。影響種子活力的因素2.種子收獲后的干燥、精選、裝袋、貯藏及運(yùn)輸中，種子間或與機(jī)械碰撞造成損傷，程度與種子水分有關(guān)。

玉米種子水分（大豆）機(jī)械損傷

14%

3—4%

18%

70—80%或：14—18%損傷較輕影響種子活力的因素

3.種子收獲后及時(shí)干燥

干燥不當(dāng)和過(guò)分干燥

較低8—12%和較高20%損傷均較重

干燥損傷吸脹損傷干燥不當(dāng)（T過(guò)高或干燥劑比例過(guò)高）→脫水過(guò)速，損傷胚細(xì)胞，膜透性改變，修補(bǔ)能力降低

對(duì)干燥損傷的敏感性：油菜＜谷類(lèi)小麥＜水稻秈稻＜粳稻過(guò)分干燥→吸脹損傷子葉橫裂應(yīng)對(duì)措施---梯度吸濕發(fā)芽前在相對(duì)濕度10--15%、25%、50%、75%和100%放置。影響種子活力的因素（三）種子貯藏條件時(shí)間方法環(huán)境條件貯藏條件微生物病菌種子蟲(chóng)害影響種子活力的因素種子微生物和病菌→加強(qiáng)呼吸作用,有毒物質(zhì)累積，加速種子劣變。萌發(fā)期間病菌侵害種胚，使幼苗腐爛,低溫、潮濕土壤中發(fā)芽，危害更大。種子蟲(chóng)害直接破壞種子完整性→促進(jìn)種子呼吸代謝，種子老化變質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)種子失去發(fā)芽出苗能力。影響種子活力的因素《種子貯藏技術(shù)》種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)目錄CONTENTS一二三種子活力測(cè)定方法分類(lèi)種子活力測(cè)定方法概述五六種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)四唑測(cè)定電導(dǎo)率測(cè)定酶活性測(cè)定一、種子活力測(cè)定方法分類(lèi)幼苗生長(zhǎng)特性測(cè)定

幼苗生長(zhǎng)測(cè)定

逆境抗性測(cè)定

抗冷測(cè)定

低溫發(fā)芽試驗(yàn)加速老化測(cè)定希爾特納測(cè)定(磚砂試驗(yàn))

生理生化測(cè)定幼苗評(píng)定測(cè)定發(fā)芽速率測(cè)定種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)二、種子活力測(cè)定方法概述（一）幼苗生長(zhǎng)測(cè)定適用：具有直立胚芽和胚根的禾谷類(lèi)和蔬菜類(lèi)種子。

條件：黑暗恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)7d，溫度為正常發(fā)芽溫度。n1x1+n2x2+…+nixi25L-胚芽或胚根平均長(zhǎng)度n-每對(duì)平行線間的胚芽尖或胚根尖數(shù)目xi-種子點(diǎn)到各對(duì)平行線中點(diǎn)的距離L=種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)（二）幼苗評(píng)定試驗(yàn)適用：大粒豆類(lèi)、棉花種子方法:實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)條件，先將種子分成發(fā)芽和不發(fā)芽?jī)深?lèi)，將幼苗分成三級(jí)：前兩種相加為發(fā)芽種子注意：種子去休眠；幼苗對(duì)環(huán)境（溫、濕度等）敏感。高活力（壯苗）----胚芽強(qiáng)壯、深綠色；低活力（弱苗）----胚芽短或細(xì)長(zhǎng)，初生根少；畸形苗----根或芽殘缺或破裂，褪綠等。種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)SeedlingEvaluationsSTRONGWEAKABNORMAL種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)（三）發(fā)芽速度測(cè)定

通用古老簡(jiǎn)單方法：標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽，每日記載正常發(fā)芽種子數(shù)（牧草、樹(shù)木等發(fā)芽緩慢，可隔日或隔數(shù)日記載）。初期發(fā)芽率發(fā)芽天數(shù)發(fā)芽指數(shù)發(fā)芽速率與發(fā)芽速度有關(guān)的指標(biāo)種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)（四）抗冷測(cè)定適用春播喜溫作物，玉米、大豆、豌豆等，秋播作物發(fā)芽時(shí)具有忍耐低溫的能力，故不宜應(yīng)用。低溫（10℃），濕土，處理7天；取出置于適宜條件下，進(jìn)行發(fā)芽。玉米、水稻30℃3d

大豆、豌豆25℃4d種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)

種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)（五）低溫試驗(yàn)適用：主要適用棉花，此外還有高粱、黃瓜等春播喜溫作物。方法：18℃模擬田間低溫條件，其試驗(yàn)方法與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)基本相同。

種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)（六）加速老化試驗(yàn)

適用多種作物方法:高溫（40-45℃）、高濕（100%相對(duì)濕度）處理種子,時(shí)間因作物而異。高活力種子處理仍能正常發(fā)芽，低活力種子長(zhǎng)不出正常幼苗或全部死亡。種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)注意：種子初始含水量；種子與水面距離；老化條件穩(wěn)定（溫、濕）。種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)

（七）磚礫試驗(yàn)（希爾特納試驗(yàn)）

禾谷類(lèi)作物種子（最初是用來(lái)檢測(cè)谷物種子鐮刀菌感染情況的試驗(yàn)）模擬粘土土壤的機(jī)械壓力，受損傷或帶病及低活力種子，芽鞘頂土能力弱，高活力種子頂土能力強(qiáng)。

2-3mm碎磚或粗沙，加水濕潤(rùn)，播種后覆濕沙3-4cm，加蓋或覆聚乙烯薄膜保濕，室溫（20℃），黑暗條件10–14天。統(tǒng)計(jì)頂出磚沙的正常幼苗數(shù)。種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)（八）四唑法（TTC法）

可靠、簡(jiǎn)單原理：無(wú)色的四唑被種子胚部活細(xì)胞中脫氫酶還原成紅色的三苯基甲臘，高活力種子胚部脫氫酶活性強(qiáng)，染色鮮紅面積較大。種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)高活力種子脫氫酶活性強(qiáng)，染色面積大，顏色清晰。種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)High-vigorseed,tetrazoliumtestLow-vigorseedNongerminableseed種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)玉米糊粉層四唑測(cè)定糊粉層在禾谷類(lèi)種子的發(fā)芽代謝中起重要作用，糊粉層細(xì)胞的活力水平直接影響種子的活力。種子吸水軟化，沿與種胚平行方向縱切，種子基部相連，在種子無(wú)胚一面上淺切，是糊粉層細(xì)胞能吸收四唑溶液。處理好的種子浸入1%四唑溶液，30℃保持2-4天，溶液中可加入少量防腐劑（0.005%）防止微生物感染。高活力種子：染色面積占全部糊粉層的75-100%低活力種子：染色面積占全部糊粉層面積75%以下。種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)（九）電導(dǎo)率測(cè)定原理:

種子細(xì)胞膜完整性→細(xì)胞內(nèi)滲出的可溶性物→浸泡液電導(dǎo)率→活力數(shù)值與田間出苗率負(fù)相關(guān)豌豆菜豆大豆玉米種子大小、容器大小、儀器的穩(wěn)定性等影響,很難準(zhǔn)確。種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)（十）脫氫酶活性測(cè)定

將種子萌發(fā)一天，撥下胚，每個(gè)樣10個(gè)完整胚。三次重復(fù)。置于試管內(nèi)，加入0.1％TTC溶液10ml搖勻，蓋上塞子。置35℃溫箱（黑暗）中染色3h，終止反應(yīng)后用蒸餾水沖洗3次，用濾紙吸去種子表面水分，將種子倒入干凈試管，加入10ml無(wú)水乙醇，于35℃溫箱中浸提24h，將提取液倒出，測(cè)定490nmOD值。種子活力測(cè)定方法的概述和分類(lèi)《種子貯藏技術(shù)》種子活力與種子劣變的關(guān)系目錄CONTENTS一二概念活力下降和劣變發(fā)生五六種子活力與種子劣變的關(guān)系三種子活力下降和劣變的3個(gè)階段一、概念（一）劣變（deterioration)----種子生理機(jī)能的惡化。（二）種子活力----通常指田間條件下的出苗能力及與此有關(guān)的生產(chǎn)性能和指標(biāo)。種子活力與種子劣變的關(guān)系活力形成的高低決定于活力下降的速度決定于遺傳性發(fā)育環(huán)境收獲、干燥、加工情況貯藏條件劣變程度淺的種子仍可發(fā)芽出苗，但畸形苗增多、發(fā)育不良，高活力種苗才能健壯生長(zhǎng)。二、活力下降和劣變發(fā)生種子活力在達(dá)真正成熟時(shí)最高，然后便進(jìn)入活力下降的不可逆變化，這些不可逆變化的綜合效應(yīng)便稱(chēng)為種子劣變(deterioration)。種子活力與種子劣變的關(guān)系種子活力與種子劣變的關(guān)系種子活力與種子發(fā)芽力(生活力)對(duì)種子劣變的敏感性有很大的差異。當(dāng)種子劣變達(dá)X水平時(shí)，種子發(fā)芽力并不下降，而活力則有下降，當(dāng)劣變發(fā)展到Y(jié)水平時(shí)，發(fā)芽力開(kāi)始下降，而活力則表現(xiàn)嚴(yán)重下降，當(dāng)劣變至最后一根縱線時(shí)，其發(fā)芽力尚有50%，而活力僅為10%，此時(shí)種子已沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。種子活力的概念和意義生理生化特征大分子物質(zhì)變性膜系統(tǒng)損傷有毒物質(zhì)積累生理活性物質(zhì)破壞與失衡形態(tài)特征種子變色萌發(fā)遲緩，發(fā)芽率低，多畸形苗生長(zhǎng)勢(shì)差，抗逆力弱生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量都低。（一）種子劣變的表現(xiàn)種子活力與種子劣變的關(guān)系大分子物質(zhì)變性

膜系統(tǒng)損傷有毒物質(zhì)積累核酸降解、合成受阻——RNA、DNA含量低，ATP