不同物理分级方法对甜玉米种子生活力和活力的影响

， 偲媛， ， ， ，

(浙江大学农业与生物技术学院种子科学中心， 杭州 310058)

甜玉米(ZeamaysL.)作为新型果蔬型食品，已经在世界多国得到迅速发展[1]。研究发现，甜玉米中一些胚乳突变基因会增加糖分含量，抑制淀粉合成，使胚乳贮藏养分少，不能很好满足种子萌发和幼苗前期的生长需要，因此比普通玉米出苗率低，苗势弱[2-3]。且收获后种子活力下降快，因此如何有效利用发芽率低的种子是困扰甜玉米种子产业的主要难题之一。

种子精选分级等活力提高技术在近年来得到重视和应用，其在玉米、小麦、大豆、水稻等作物中应用都被证实有效[4-6]。麻浩等研究表明，种子比重因形态构造、细胞组织的致密程度和化学成分的不同而有很大的差异[7]。比重大的种子内部积累的营养物质多，为种子萌发和幼苗生长提供了良好的物质基础，前人研究证明，比重大的种子发芽势、发芽率、成苗率高，整齐度高,商品性好[8-12]。

本试验通过不同的物理方法对甜玉米种子进行分级，以未分级种子为对照(ck)，通过标准发芽试验测定各个级别的种子活力，同时测定其相关生理生化指标，确定活力提高与精选级别的关系，并探究种子活力形成的生理基础，为甜玉米种子生产和加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

5个单隐性(sh2sh2)甜玉米品种的净种子：浙甜2088、浙凤甜2号(2015年秋制，浙江勿忘农种业有限公司提供)；金银818(2015年秋制，杭州市良种引进公司提供)；科甜2号(2016年秋制，浙江农科种业有限公司提供)；甜玉2012-3(2015年秋制，浙江大学作物科学研究所提供)。

表1 溶液法分级对种子发芽指标的影响

品种级别重量占比(%)发芽势(%)发芽率(%)鲜重(g)干重(g)苗高(cm)甜玉2012-3ck100.010.00b56.00c5.07ab0.365ab9.86abⅠ9.05.00c27.00e3.04c0.209c7.87cⅡ7.07.00bc39.00d4.34bc0.300bc9.10bcⅢ21.58.67b43.67d5.27ab0.373ab10.84aⅣ48.510.00b66.00b5.95a0.431a11.11aⅤ14.015.67a77.33a5.95a0.407a11.16a科甜2号ck100.046.67b96.00a6.51ab0.517ab11.50cⅠ11.043.00b93.00b5.35c0.398c11.36cⅡ28.240.00b96.67a6.15bc0.452bc12.44bcⅢ36.359.33a97.00a6.5ab0.495ab13.30abⅣ12.859.33a96.67a6.48ab0.500ab13.18abⅤ11.758.33a98.00a7.14a0.550a13.74a浙凤甜2号ck100.07.67ab69.00bc4.79a0.359ab9.83cⅠ16.01.33b65.00b4.65a0.346ab9.35cⅡ20.67.33b59.33cd4.75a0.347ab9.51cⅢ25.65.33b64.67c4.53a0.312b9.50cⅣ13.55.33a78.33ab5.08a0.389a11.11bⅤ24.310.33ab87.00a5.04a0.376a11.84a浙甜2088ck100.07.67a69.00ab4.79ab0.359ab9.83bⅠ10.01.33a64.67b4.05d0.334b7.92cⅡ27.22.00a64.67b4.59cd0.382ab8.34bcⅢ6.81.33a62.00b4.62c0.359ab8.90bⅣ10.62.00a72.00ab5.51a0.431a10.63aⅤ45.418.00a84.00a4.86bc0.390ab10.63a金银818ck100.047.00bc54.67bc4.33a0.351ab7.22cdⅠ5.412.67e18.00d4.11a0.280b5.96dⅡ13.228.00d47.67c5.01a0.343ab7.41bcdⅢ28.344.00c50.00c5.38a0.336ab7.92abcⅣ22.153.67b63.33b5.23a0.426a9.00abⅤ31.064.33a72.67a5.10a0.438a9.27a

注：同列数据后不同字母表示差异显著(p<0.05)，下同。

1.2 分选方法

1) 溶液法：参考朱丽伟等[11]的方法，根据已测比重，用氯化钠、水和无水乙醇按不同比例配成不同浓度的溶液，将适量种子从低浓度到高浓度依次分选，每个品种分成5个级别。

2) 风选法：采用风选净度仪对种子进行分级。从低到高调节到不同的风速把每个品种种子分为3个级别。

1.3 比重测定

每次取100粒种子，用天平称质量，用容量瓶测体积。种子比重=质量/体积。

1.4 生理生化指标测定

1.4.1 发芽指标测定

发芽试验采用国家标准GB/T 3543.4—1995，纸卷法。发芽7 d测定苗高、鲜重、干重，并计算种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数等指标。

1.4.2 抗氧化酶系统及α-淀粉酶活性测定

超氧化物歧化酶(SOD)活性测定采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法[13]。过氧化物酶(POD)活性测定参照赵文赛[14]的方法。过氧化氢酶(CAT)活性测定采用过氧化氢比色法[15]。抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性测定采用抗坏血酸比色法[16]。

1.4.3 淀粉含量测定

采用双波长法测定直链淀粉、支链淀粉的含量[17]。总淀粉含量等于直链淀粉含量与支链淀粉含量的总和。

1.4.4 组织切片制作及观察

对浙凤甜2号和浙甜2088两个品种比重液选的级别Ⅰ、级别Ⅲ、级别Ⅴ进行番红固绿染色并切片。将组织切片置于荧光显微镜下观察，并用ACD See软件采集照片。

2 结果与分析

2.1 溶液法分级对种子生活力和活力的影响

从表1可以看出，通过溶液法分级筛选后，不同品种的不同级别种子发芽力差异较大；随着比重的提高，种子发芽率显著上升。甜玉2012-3级别Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的发芽率均显著低于对照；与对照相比，级别Ⅳ发芽率提高了10%，显著高于对照；级别Ⅴ的发芽势和发芽率均显著高于对照，鲜重、干重、苗高等指标同样有显著提高。科甜2号级别Ⅰ的发芽率、鲜重、干重显著低于对照；级别Ⅲ～Ⅴ发芽势均显著高于对照，并且其他指标也有明显提高。浙凤甜2号级别Ⅰ的发芽率显著低于对照；级别Ⅳ的苗高显著高于对照；级别Ⅴ的发芽率和苗高均显著高于对照，其他指标也同样有明显提高。浙甜2088级别Ⅰ的鲜重和苗高显著低于对照；级别Ⅱ和级别Ⅲ的鲜重显著低于对照；级别Ⅳ和级别Ⅴ苗高显著高于对照。金银818级别Ⅰ的发芽势和发芽率均显著低于对照；级别Ⅱ的发芽势显著低于对照；级别Ⅳ的苗高显著高于对照；级别Ⅴ的发芽势、发芽率、苗高均显著高于对照。

表2 风选法分级对种子发芽指标的影响

品种级别重量占比(%)发芽势(%)发芽率(%)鲜重(g)干重(g)苗高(cm)发芽指数活力指数甜玉2012-3ck100.010.00a56.00b5.07b0.365b9.86b8.46b9.86bⅠ42.32.33b43.00c4.43c0.302c9.66c5.05c9.66bⅡ29.511.33a61.00b5.11b0.372b10.00b7.85b10.00bⅢ28.212.00a73.00a6.41a0.425a11.20a11.97a11.20a科甜2号ck100.046.67bc96.00a6.51b0.517b11.50a31.40b11.50bcⅠ15.753.00c91.00b5.09c0.477c11.33a27.04b11.33cⅡ30.356.33ab95.67a6.66b0.526b11.57a31.00b11.57bⅢ54.067.00a98.00a6.94a0.594a12.83a36.70a12.83a浙凤甜2号ck100.07.67a69.00bc4.79b0.359b9.83a9.40a9.83cⅠ21.91.67a62.67c4.66b0.359b9.62a7.07b9.62cⅡ35.21.67a72.67ab4.92b0.387b10.31a9.30ab10.31bⅢ42.95.00a78.33a5.38a0.441a10.75a11.33a10.75a浙甜2088ck100.04.33a66.67b5.41a0.403a9.20b24.83a9.83abⅠ13.73.00a55.67c4.69b0.340b9.08b23.40a8.40bⅡ24.26.67a70.00ab5.49a0.416a9.75b25.26a9.77abⅢ62.110.67a77.33a5.56a0.426a10.74a26.31a11.65a金银818ck100.047.00b54.67bc4.33b0.351b7.22b12.80b7.22bⅠ19.340.00b48.33c4.76b0.359b7.80c10.80b7.80bⅡ27.043.33b62.33ab4.40b0.359b7.51b12.70b7.51bⅢ53.756.67a70.67a5.70a0.458a10.01a21.49a10.01a

表3 溶液法分级后不同级别种子生理生化指标测定结果

品种分级级别POD(U/g)(FW)CAT(U/g)(FW)APX(U/g)(FW)SOD(U/g)(FW)淀粉含量(%)甜玉2012-3ck68.57a938.7a119.28b25.13c73.43abⅠ65.50a460.1b45.73c23.23c69.43bⅡ68.27a905.4a99.09b24.33c71.67abⅢ73.17a973.7a123.49b27.49bc73.97abⅣ75.30a1005.1a143.27ab34.87ab73.50abⅤ80.10a1188.5a189.05a37.61a76.22a科甜2号ck31.88ab789.5b343.68a16.07ab83.67abⅠ16.80c553.8c316.90a13.52b76.48bⅡ26.33bc789.1b378.52a13.84b77.43bⅢ34.67ab864.5b383.79a17.50ab81.37abⅣ37.49a875.5b401.24a17.88ab82.57abⅤ40.90a1624.2a432.95a19.56a88.87a浙凤甜2号ck209.33b993.9ab514.62a33.33b73.96aⅠ225.30b944.4b451.80a26.043b73.56aⅡ233.13ab1053.0ab479.10a34.19b73.81aⅢ237.05ab1158.8a481.60a42.61b75.33aⅣ270.79a1177.8a603.70a60.62ab75.94aⅤ283.16a1209.4a693.70a40.50a76.93a浙甜2088ck109.75abc741.2c223.67abc33.33b72.24abⅠ73.24c563.7cd166.46bc39.49ab69.45abⅡ96.54bc530.3d115.14c34.60b68.45bⅢ102.37bc754.3c239.40abc49.51ab71.64abⅣ121.19ab1000.3b282.74ab48.90ab73.68abⅤ146.86a1308.7a322.67a57.53a75.22a金银818ck29.39ab585.5ab138.02b22.47ab72.97aⅠ20.82b389.1b97.55c10.87b71.55aⅡ27.16ab530.4ab123.83bc18.06ab71.32aⅢ29.73ab548.4ab151.74ab26.83a72.94aⅣ47.30ab632.3ab160.83ab27.19a72.26aⅤ51.58a689.2a183.12a28.04a74.80a

2.2 风选分级对种子生活力和活力的影响

从表2可以看出，风选法分级后，同一品种不同级别的发芽能力差异较大；随着级别的提高，种子发芽率明显提高。甜玉2012-3级别Ⅰ的发芽势、发芽率、鲜重、干重、苗高、发芽指数均显著低于对照；级别Ⅲ的发芽率显著高于对照，并且鲜重、干重、苗高、发芽指数、活力指数均显著高于对照。科甜2号级别Ⅰ的发芽率、鲜重、干重均显著低于对照；级别Ⅲ的发芽势显著高于对照，其鲜重、干重、发芽指数、活力指数均显著高于对照组。浙凤甜2号级别Ⅰ的发芽势和发芽指数显著低于对照组；级别Ⅱ的活力指数显著高于对照；级别Ⅲ的发芽率为78.33%，显著高于对照，其他指标也明显提高。浙甜2088级别Ⅰ的发芽率、鲜重、干重显著低于对照；级别Ⅱ所有指标与对照相比均无显著差异；级别Ⅲ的发芽率显著高于对照。金银818级别Ⅰ的苗高显著低于对照组；级别Ⅲ的所有指标均显著高于对照。

表4 风选法分级后不同级别种子生理生化指标测定结果

品种分级级别POD(U/g)(FW)CAT(U/g)(FW)APX(U/g)(FW)SOD(U/g)(FW)淀粉含量(%)甜玉2012-3ck68.57a938.7ab119.28a25.13a73.43abⅠ66.43a800.7b104.33a25.04a70.08bⅡ69.10a1070.4a166.88a28.95a73.45abⅢ76.53a1158.0a189.72a29.68a76.17a科甜2号ck31.88ab789.5b343.68a16.07ab83.67aⅠ17.30b685.1b314.81a14.70b85.57aⅡ25.79ab947.1ab390.56a16.79ab88.82aⅢ35.87a1187.2a433.64a28.18a90.11a浙凤甜2号ck209.33a993.9a514.62ab33.33ab73.96aⅠ155.66b903.8a444.46b20.20b69.76aⅡ170.43ab998.6a522.00ab33.04ab74.31aⅢ188.77ab1125.5a629.28a51.39a75.71a浙甜2088ck109.75a741.2ab223.67a33.33ab72.24aⅠ106.17a600.5b159.30a17.95b70.67aⅡ119.68a737.2ab203.90a34.9ab73.07aⅢ145.42a993.0a317.30a52.53a77.35a金银818ck29.39b585.5a138.02a22.47a72.97aⅠ19.63b558.0a94.18a16.29a73.25aⅡ29.67b619.5a143.12a23.52a73.29aⅢ55.83a686.1a158.19a24.34a74.09a

图1 浙凤甜2号3个级别种子组织切片示意图

2.3 溶液法分级对种子生理生化指标的影响

从表3可以看出，同一品种随着分选级别提高，POD 活性、CAT 活性、APX 活性、SOD 活性、淀粉总量都呈上升的趋势。甜玉2012-3种子的 POD、CAT活性逐级递增；级别Ⅴ的APX活性显著高于对照，级别Ⅳ、Ⅴ的SOD活性显著高于对照；淀粉含量逐级递增。科甜2号级别Ⅴ的CAT活性显著高于对照。浙凤甜2号级别Ⅳ、Ⅴ的POD活性显著高于对照；级别Ⅴ的SOD活性显著高于对照。浙甜2088级别Ⅳ、Ⅴ的POD和CAT活性显著高于对照；级别Ⅴ的SOD活性显著高于对照。金银818级别Ⅴ的APX活性显著高于对照。

2.4 风选法分级对种子生理生化指标的影响

由表4可知，同一品种随着分选级别提高，POD活性、CAT活性、APX活性、SOD活性、淀粉总量均呈上升的趋势。甜玉2012-3种子的抗氧化酶活性和淀粉含量逐级递增。科甜2号级别Ⅲ的CAT活性显著高于对照。金银818级别Ⅲ的POD活性显著高于对照；CAT活性对照在级别Ⅰ、Ⅱ之间；APX、SOD活性随着比重增加有上升趋势。

2.5 组织切片观察

由图1和图2可以看出，浙凤甜2号和浙甜2088 两个品种随着种子分选级别提高，比重逐渐增大，胚部的致密程度也逐渐增大，与麻浩等[7]的研究结果一致。

3 小结与讨论

本试验结果表明，溶液法和风选法这2种分级方法均能有效提高种子生活力和活力。种子分选的级别越多，高级别的种子发芽率越高，同时也意味着种子损失量越大。故本试验对发芽率太低的甜玉米种子参考价值有限，例如甜玉2012-3和金银818的种子初始发芽率均在55%左右，分级后发芽率提高到70%～78%，如果继续提高精选级别也有可能使发芽率达到85%，但由于留下的种子量过少，在生产实践中意义不大。溶液法分选后，有的品种级别Ⅳ种子的发芽指标反而大于级别Ⅴ，说明种子比重提高到一定程度后，发芽率和活力指数趋于稳定，这与刘婕湘[18]的研究结论一致。科甜2号原始发芽率达到了96%，分级对其意义不大；但其余4个品种的种子若不经过分选均不能销售。而试验证明精选分级可以选出一部分活力较高的种子供生产使用，挽回部分损失。

试验同时发现，同一品种种子随着级别的提高，抗氧化酶活力、淀粉含量都有一定程度的提高。淀粉是种子中重要的贮藏物质，为种子萌发提供营养。种子体内的抗氧化酶系统是种子自身抵制活性氧、清除自由基等有害物质的保护酶系统[19]，为其代谢活动创造良好的条件。

图2 浙甜2088三个级别种子组织切片示意图

种子精选分级等活力提高技术在近年来得到了重视和应用，随着农村劳动力减少，机械化普及和现代农业生产技术的推进，适于精量播种、一播全苗匀苗等种子加工处理技术在生产上必将发挥越来越重要的作用。

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