北方粳稻南繁不同收获期种子粒重及发芽率研究

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(1.辽宁省水稻研究所, 沈阳 110101； 2.连云港市农业科学院, 江苏 连云港 222006；3.辽宁省农业科学院海南育种中心, 海南 乐东 572500)

种子是粮食作物生产不可或缺的生产资料，较强种子活力是种子质量的基本要求，对各作物种子活力也多有研究，成熟度与种子活力密切相关，过早或过晚收获种子，种子活力都会受到影响[1]。因此，在最合适的时期收获种子，有利于保持最佳的种子活力，提高种子发芽率。种子成熟包括两方面：一方面是生理成熟，即种子成熟过程中，种胚具有发芽能力时，达到生理成熟；另一方面是形态成熟，指种子具有成熟的特征，如粒重、壳色等[2]。目前，学者们针对不同作物不同收获期的种子活力做了大量研究，发现不同作物品种、同一作物不同品系种子完成发育的时间长短不一[3-7]。周建明等[8]研究了杂交粳稻常优3号种子不同收获时期的发芽势、发芽率和种子活力，发现各处理间差异明显。石德奎[9]测定了不同成熟度玉米种子的千粒重和水分含量以及发芽率，各个成熟度均呈现出显著差异。兰剑等[10]研究了不同时期收获的黑麦草种子的发芽特性，后期收获的种子各个性状均优于前期，且千粒重大的种子其发芽势、发芽率、出苗率、成苗率均高于千粒重小的种子。尽管在该领域研究取得了显著进展，但目前针对同一品种在不同生态区及不同收获期的种子发芽率研究较少。1960年以来，北方粳稻育种家为加快育种进程，冬季均选择在海南加代种植[11]，但为了促进与本地区下一个生长季的高效衔接，往往会选择适时早收，但对于收获日期目前尚缺乏系统的研究。本试验以北方粳稻品种及杂交粳稻骨干亲本为材料，研究授粉后不同日期种子的发芽率及千粒重等，以期为北方粳稻南繁北育工作提供参考。

1 材料与方法

选用辽宁省主栽品种辽粳9号和骨干恢复系C 418为试验材料(品种，因素A)，分别于2016年5月(夏季)、11月(冬季)种植于海南基地，2016年4月种植于沈阳(种植环境，因素B)。在抽穗开花期，分别标记各品种当天开花的颖花3 000粒左右，于开花后10，15，20，25，30，35 d(开花至取样天数即灌浆日数，成熟度，因素C)各取标记谷粒3个100粒(即3次重复)，各因素及水平设置如表1。将谷粒样本充分晾晒后，测定各样品粒重，折算成千粒重，并将样品放置于阴凉通风处保存，于2017年4月对各品种不同灌浆日数的谷粒样品做发芽率试验。认定灌浆35 d的种子为正常种子，计算各样品相对粒重和相对发芽率。

相对粒重=(粒重/灌浆35d粒重)×100%;

相对发芽率(%)=(发芽率/灌浆35 d发芽率)×100%。

试验数据用DPS软件和Excel软件分析。

2 结果与分析

2.1 各处理的发芽率及粒重差异

方差分析表明，种子发芽率在品种间、不同成熟度间以及品种与成熟度互作、种植环境与成熟度互作差异均达极显著水平。表明种子活力因品种而异，受成熟度影响较大。在粒重方面，品种间、种植环境间、成熟度间以及各因子互作间差异均达极显著水平(表2)。表明粒重因品种而异，且受产地和成熟度影响较大。

表1 试验各因子及水平

因素水平品种(A)A1辽粳9号,常规品种A2C418,杂交粳稻恢复系种植环境(B)B12016年春季、沈阳B22016年夏季、海南三亚B32016年冬季、海南乐东灌浆日数(C)C110dC215dC320dC425dC530dC635d

表2 方差分析

变异来源df发芽率粒重F值p值F值p值区组20.84630.43340.47530.6237A×127.18180.0001299.95790.0001B×21.86760.162178.17950.0001C×5270.24120.0001572.720.0001A×B×25.91970.004218.61530.0001A×C×58.34960.000114.2140.0001B×C×107.2560.000123.91840.0001A×B×C×101.61790.11943.23160.0018误差70总和107

2.2 不同生长环境对北方水稻发芽率和粒重的影响

对同一地点不同品种及不同处理的发芽率及粒重均值进行方差分析，结果(表3)表明，海南乐东冬季生产的种子发芽率略高于在沈阳春季和海南三亚夏季生产的种子，但差异均未达到显著水平。水稻粒重方面，以种植于冬季乐东的为最大，其次是春季沈阳，二者没达到显著水平，但均极显著高于种植于夏季三亚的粒重。表明种子发芽率受生长环境影响较小，但水稻粒重受生长环境的影响较大。

表3 不同生长环境水稻种子发芽率及粒重均值比较

种植环境发芽率(%)粒重(g)B369.0321.32aAB165.8420.88aAB265.1418.83bB

注：小写字母表示5%显著水平，大写字母表示1%极显著水平。下同。

2.3 不同成熟度的水稻种子活力比较

计算同一成熟度不同地区、不同品种的水稻种子发芽率及粒重均值并进行方差分析结果(表4)表明，灌浆10 d的籽粒已经有一定发芽率，约为5%，灌浆15 d的发芽率已大幅度提高，达到43%左右，极显著高于灌浆10 d的发芽率；灌浆20，25，30，35 d间籽粒发芽率差异不显著，均已经达到80%以上，以25 d最高，为91%，但4个成熟度种子的发芽率均比灌浆15 d及10 d的极显著增加。表明水稻颖花从开花日起，灌浆20 d后籽粒发芽率已经基本达到正常种子水平。

表4 不同成熟度水稻种子发芽率及粒重比较

成熟度发芽率粒重(g)C689.39aA24.22aAC589.25aA23.76aAC490.84aA23.56aAC382.52aA21.75bBC242.96bB17.69cCC15.06cC11.19dD

水稻粒重随成熟度的提高而不断增加，但开花后25，30，35 d间差异不显著，而三者的粒重均比开花后20，15，10 d的粒重显著增加，同时开花后20，15，10 d 3个成熟度间的粒重差异达极显著水平。表明水稻籽粒自开花起灌浆25 d粒重基本达到正常水平。

2.4 两个品种在不同地区种子活力的变化动态

2.4.1 粒 重

由图1和图2可见，总体上2个品种的相对粒重均随灌浆日数的增加而提高，且均在灌浆10，15，20 d增加幅度较大。但C 418在海南夏季灌浆后15 d的粒重已接近正常水平，在海南冬季及沈阳地区的粒重也于灌浆后20 d趋于稳定，其中在海南夏季的粒重在整个灌浆期内一直高于其它地区。而辽粳9号的粒重在灌浆后25 d才接近正常水平，与C 418相似，其在海南夏季的粒重也一直高于其它地区。

2.4.2 发芽率

由图3、图4可见，2个品种的相对发芽率随灌浆日数的增加而不断增加，灌浆后10，15，20 d增加幅度较大；辽粳9号于海南冬季在灌浆20 d后发芽率趋于稳定，而在海南夏季和沈阳春季种植时，于灌浆后25 d的发芽率方能接近正常水平。与粒重的趋势相似，C 418在海南夏季种植时在灌浆后15 d的发芽率即稳定在正常水平，在海南冬季及沈阳春季种植时，种子发芽率也于灌浆后20 d达到正常种子水平。

图1 不同成熟度辽粳9号粒重

图2 不同成熟度C 418粒重

图3 不同成熟度辽粳9号种子发芽率

图4 不同成熟度C 418种子发芽率

2.4.3 粒重与发芽率的关系

种子发芽率和粒重都随灌浆日数的增加而增加，对二者进行线性拟合，得出回归方程X2=-77.361 6+1.802 3X1，r=0.919 5，二者正相关关系达极显著水平；通径分析结果，粒重对发芽率的直接作用大于灌浆日数(表5)。表明粒重直接影响种子发芽率。

表5 水稻种子发芽率相关通径系数

因子直接作用间接作用→灌浆日数→粒重灌浆日数0.39080粒重0.840812.6116

3 结论与讨论

对于不同收获期水稻种子的发芽能力，国内很多学者做过相关研究，王秀萍等对不同成熟度的水稻种子发芽率测定结果表明，成熟度越高，种子的发芽能力越强；种子的发芽率在开花授粉后20 d可达到70%，25 d可达到80%以上[12]。张连科等研究表明，水稻授粉受精后15 d以下的种子在自然情况下不具有发芽能力，而授粉受精25 d后的种子已具有正常发芽能力[13]。本研究结果表明，水稻自颖花开花授粉日起10 d水稻即有5%左右的发芽率，随着灌浆日数的增加种子发芽率不断提高。同时，不同品种在海南夏季、海南冬季及沈阳春季种植时灌浆20 d后种子发芽率均基本达到正常种子水平，粒重已经达到正常粒重的80%以上，灌浆25 d，种子发芽率和粒重均已达到正常种子水平，因此开花后20～25 d可作为多数材料适当早收时间指标。同时，品种间的灌浆速度差异较大，同等条件下杂交粳稻恢复系比常规粳稻品种粒重及发芽率趋于稳定的日期早，且同一品种，在温度偏高的海南夏季种植时可比在海南冬季种植时提早收获。

本研究表明，种子发芽率和粒重均随成熟度的增加而增加，前期增加幅度较大，25 d后二者均趋于稳定；粒重对发芽率有直接作用，正相关达极显著水平。张桂莲等对不同成熟度的水稻种子的萌发情况及其生理特性进行了研究，结果表明, 随着种子成熟度增加，种子的发芽率、发芽势、活力指数逐渐提高，成熟度较低的种子都有一定的发芽能力, 不同作物其发芽能力随着成熟度提高而表现出不同的变化趋势[14]。张睿佳等研究指出，随着采收时间的推迟，水稻品种“秋优金丰”种子的成熟度越来越高，发芽势、发芽率及发芽指数均呈先增大后稳定的趋势[15]。因此，在实际制种过程中,适当提前收获不会影响种子的萌发。周建明等研究结果表明，千粒重与种子的发芽势、发芽率等呈负相关关系，随着收获时间的延迟，种子的发芽率和活力会逐渐下降，千粒重达到最大值，种子完熟，种子的发芽率和活力下降程度均达到极显著水平[8]。由于试验材料和取样时期不同导致结果与本研究结果不一致。