根长测定法在常规水稻种子活力测定中的应用

何龙生 俞兵桥 赵光武

摘要：为探讨根长测定法在水稻种子活力检测中的可行性，通过对不同品种的常规稻种子进行垂直板发芽试验，测量种子萌发第2天至第7天的根长，同时进行基于标准发芽试验和田间出苗试验的常规活力指标测定。相关分析表明：粳型常规稻和籼型常规稻种子皆以萌发第7天根长与发芽势、发芽率、活力指数、田间出苗率等指标之间的相关程度尤为显著（P<0.01）。经方差分析结果验证，粳型常规稻和籼型常规稻种子萌发后根长显著高的品种，其种子活力也高，反之亦然。以上研究表明，水稻的2个亚种的种子活力均可通过萌发第7天根长来评价。本研究结果对制定水稻种子活力测定标准具有重要意义。

关鍵词：常规稻;种子活力;根长测定法;垂直板发芽试验;发芽指标

中图分类号： S511.01  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）11-0089-05

水稻是我国重要的粮食作物之一。在水稻生产中，种子为最基本的生产资料，其品质直接影响水稻的产量与质量，种子活力又是反映种子质量的重要指标。因此，测定种子活力，对种子活力进行评价并筛选出高活力种子，对于确保播种种子质量、节约播种费用、提高种子抵御不良环境的能力和实际田间出苗率具有重大的生产意义[1]。

目前，国际种子检验协会（International Seed Testing Association，ISTA）制定的2014版《国际种子检验规程》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[2]，但是没有涉及水稻种子活力测定的方法，近年来一些新技术如氧传感技术[3-4]、近红外、高光谱技术[5-6]在种子活力检测中得到应用。但是，目前水稻种子活力测定方法仍以标准发芽试验为主，结果固然可靠，但是试验周期长，不能满足人们想要迅速了解种子质量特别是种子活力信息的要求[7]。所以，寻找快速准确且试验简便的活力测定方法一直是种子科学界的研究方向。

本研究探讨了根长测定法在水稻种子活力检测中的可行性，借鉴2014版《国际种子检验规程》[2]中玉米胚根伸长计数法的试验原理，笔者所在实验室设计了垂直板发芽装置，目前根长测定法在水稻种子活力测定中的应用研究鲜见报道。因此，本研究以25份常规稻品种样品为试验材料，进行标准发芽试验、田间出苗试验和基于垂直板发芽的根长测定，统计常规发芽指标与根长指标，进行方差分析和相关分析，确定水稻种子活力测定最佳时间。通过此研究以期为制定水稻种子活力测定标准提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 种子材料 选取2016年浙江省农科种业有限公司余杭制种基地自繁的常规稻种子样品25份，其中粳型常规稻15份（淮稻5号、南粳5055、沈稻18、淮稻10号、武运粳24号、嘉花1号、浙粳88、粳糯08-16、武运粳27号、宁88、沈农265、富禾66、常农粳7号、镇稻99、金麦丰）、籼型常规稻10份（扬稻6号、甬籼15、红优4号、绿稻Q7、通粘一号、三江2号、赣晚籼37号、赣晚糯7号、红稻6号、金早47）。

1.1.2 仪器耗材 蓝色发芽纸（美国安科公司生产），发芽盒、塑料盒、镊子、标签、针筒、喷壶、凹槽、PVC板（24 cm×26 cm）、橡皮筋（均由笔者所在实验室提供），光照培养箱（宁波海曙赛福实验仪器厂生产）。

1.2 试验方法

室内试验包括种子处理、标准发芽试验和基于垂直板发芽试验，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 种子处理 试验种子水分须保持在10%～14%之间。种子经0.2%三氯异氰尿酸水溶液（起到消毒和打破种子休眠的作用）浸种24 h。

1.2.2 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。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30 ℃光照8 h（光照度为8 000 lx），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称量幼苗干质量[8]。

1.2.3 基于垂直板发芽试验 首先将蓝色发芽纸裁成 24 cm×26 cm规格若干份，即与PVC板规格相同，用铅笔在蓝色发芽纸上每隔1 cm画1条直线，利于种子的摆放和胚根长度的观测。将画好线的蓝色发芽纸进行消毒，事先清洗好塑料盒、PVC板，凹槽和镊子，用乙醇消毒。每个水稻样品随机数取30粒，3次重复。准备好48块干净的PVC板，将塑料盒贴上标签，注明品种编号和重复序号，记录试验开始的日期。将凹槽放进塑料盒内，倒入将近2 000 mL的水，使水刚好没过凹槽的凹陷处。先取1块PVC板置于试验台上，将蓝色发芽纸充分浸湿后铺在PVC板上与其充分贴合，将种子按10粒×3排整齐均匀地铺在蓝色发芽纸上，让种子的根部紧贴第3条线、第10条线、第17条线，摆放时应注意区分种子胚根生长的方向。30粒完全铺好后，再取1块PVC板覆盖在蓝色发芽纸上，用橡皮筋将2块PVC板夹紧。将铺好种子的PVC板置于85°的凹槽内，放入光照培养箱中，温度为20～30 ℃ 的变温（20 ℃黑暗条件下培养16 h，30 ℃光照条件下培养8 h）。从第2天开始每天测量根长、芽长及苗长（根长和芽长之和），直至第10天。根长长势的分析是将每个品种第2天和第7 天的根长与相应时间所有品种根长均值相比，品种根长在这 2 个时间节点都高于均值，则根长长势快;反之，则根长长势慢。

1.2.4 田间出苗试验 试验于2017年4—5月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。将田块整理出若干小区，每小区（0.2 m×0.8 m）设置3个重复，每个重复均匀撒播经浸种处理后的水稻种子100粒，再将小区抹平，插上该品种标签，覆盖防鸟网，注意田间保持适量的水分。14 d后统计出苗数并计算出田间出苗率。

1.2.5 试验指标 试验指标的算法参考赵光武等的方法[8]。

1.3 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 粳型常规稻不同品种室内标准发芽和田间出苗指标的多重比较

由表1可知，发芽势均值为74.31%，发芽势较高的品种有宁88、富禾66、嘉花1号，发芽势较低的品种有沈农265、淮稻10号、镇稻99、武运粳27号。发芽率最高值为96.00%，最低值为 55.33%，均值为81.42%，发芽率较高的品种有嘉花1号、浙粳88、宁88，发芽率较低的品种有沈农265、淮稻10号、镇稻99。发芽指数均值为11.42，发芽指数较高的品种有富禾66、宁88、粳糯08-16，发芽指数较低的品种有沈农265、淮稻10号、镇稻99。活力指数均值为2.85，活力指数较高的品种有富禾66、金麦丰、宁88，较低的品种有沈农265、淮稻10号、武运粳27号。简易活力指数均值为20.41，简易活力指数较高的品种有金麦丰、镇稻99、宁88，较低的品种有沈农265、淮稻10号、粳糯08-16。平均发芽时间为1.97 d，平均发芽时间较短的品种有金麦丰、镇稻99、常农粳7号，较长的品种有淮稻5号、南粳5055、沈稻18。田间出苗率最高值为 90.67%，最低值为37.00%，均值为63.22%，其中出苗率较高的品种有富禾66、粳糯08-16、金麦丰，出苗率较低的品种有镇稻99、嘉花1号、沈农265、浙粳88。

2.2 粳型常规稻不同品种基于垂直板发芽试验的根长多重比较

通过7 d的根长测定可知，每天根长的均值为0.48、1.51、2.78、4.12、5.01、5.68 cm，每个品种第2、第7天的根长与相应时间的根长均值（表2）相比可知，粳型常规稻品种富禾66、沈稻18、武运粳24号、常农粳7号、南粳5055根长长势较快，其中富禾66根长长势平均每天达1.05 cm;品种浙粳88、武运粳27号、淮稻10号、沈农265根长长势较慢，其中浙粳88根长长势平均每天仅0.49 cm。

2.3 粳型常规稻不同品种根长与各发芽指标的相关分析

由表3可知，粳型常规稻的根长与发芽势、标准发芽率、发芽指数、活力指数、简易活力指数、田间出苗率呈正相关关系，与平均发芽时间呈负相关关系。总体来看，随着测定时间的延长，根长与各活力指标的相关系数变大，相关程度提升。第6天至第7天的根长与发芽势、标准发芽率、田间出苗率的相关程度达到了显著或极显著水平，为了更快速准确地测定种子活力，认为第7天根长可以作为种子活力测定的较好评价指标。

2.4 籼型常規稻室内标准发芽和田间出苗指标的多重比较

由表4可知，发芽势均值为79.20%，发芽势较高的品种有金早47、通粘一号，发芽势较低的品种有三江2号、赣晚糯7号、甬籼15。发芽率最高值为93.33%，最低值为68.00%，均值为83.13%，发芽率较高的品种有金早47、通粘一号、扬稻6号，发芽率较低的品种有三江2号、甬籼15。发芽指数均值为15.18，发芽指数较高的品种有金早47、赣晚籼37号、扬稻6号，发芽指数较低的品种有赣晚糯7号、三江2号、甬籼15。活力指数均值为3.10，活力指数较高的品种有扬稻6号、红优4号、红稻6号，较低的品种有三江2号、通粘一号、赣晚糯7号。简易活力指数均值为17.15，简易活力指数较高的品种有扬稻6号、 红稻6号、 红优4号，较低的品种有三江2号、通粘一号、金早47。平均发芽时间均值为1.60 d，平均发芽时间较短的品种有金早47、红稻6号、赣晚糯7号，较长的品种有扬稻6号、甬籼15、红优4号。田间出苗率最高值为85.67%，最低值为51.33%，均值为69.43%，其中出苗率较高的品种有金早47、通粘一号，出苗率较低的品种有三江2号、赣晚籼37号、甬籼15。

2.5 籼型常规稻不同品种基于垂直板发芽试验的根长多重比较

通过7 d的根长测定可知，第2天至第7天每天根长的平均值为0.90、2.45、3.83、5.07、5.75、6.47 cm，每个品种第2天和第7天的根长与相应时间的根长均值相比发现，籼型常规稻品种扬稻6号、通粘一号、红稻6号根长长势较快，其中通粘一号根长长势平均每天达1.27 cm。品种红优4号、赣晚籼37号、赣晚糯7号根长长势较慢，其中红优4号根长长势平均每天仅0.47 cm（表5）。

2.6 籼型常规稻不同品种根长与各发芽指标的相关分析

由表6可知，籼型常规稻的根长与发芽势、标准发芽率、发芽指数、活力指数、简易活力指数、田间出苗率呈正相关关系，与平均发芽时间呈负相关关系。总体来看，随着测定时间的延长，根长与各活力指标的相关系数在增大，相关程度在提升。第6、第7天的根长与发芽势、标准发芽率、田间出苗率的相关程度达到了显著或极显著水平。综合以上结果可得出，根长测定法可以作为种子活力测定的评价方法，为了可以更快速简便地测定种子活力，所以第7天根长是作为种子活力测定的较好评价指标。

3 结论与讨论

本研究以常规稻的2个亚种籼型常规稻和粳型常规稻开展试验，2个亚种在生理特性、种植区域、栽培特点、形态特征上均有明显区别。然而，通过根长计数法测定2个亚种的样品种子，经相关分析第6天至第7天的根长与室内标准发芽指标和田间出苗指标基本达到显著水平（P<0.05），特别地是，根长与活力指数这一指标都达到了极显著水平（P<0.01），在第6天至第7天中尤以第7天的根长与相关指标的显著性最强（P<0.01），经方差分析结果验证，根长显著高的品种，其种子活力水平也高，反之亦然。因此，根长测定法可以作为常规水稻种子活力测定的评价方法，但是为了更快速、准确、简便地测定常规稻种子活力，所以推荐第7天的根长是作为常规稻种子活力测定的较好评价指标。

种子的萌发和幼苗生长都是源于胚的生长，而胚的生长则是种子内部所有生理、生化系统协调作用的结果，因此对幼苗生长的生理测定比任何生化系统的测定更能反映种子活力的全貌[9]。正常种子萌发时，胚根长势强于胚芽[10]，并且就笔者所在实验室前期对水稻种子萌发时的根长、芽长、苗长等指标与常规活力指标的分析结果来说，根长与活力指标的相关度最高（P<0.01）。顾增辉等对白菜、萝卜等蔬菜种子进行了基于幼根伸长指标的幼苗生长势的测定，结果证实幼根生长速率（生长势、伸长度）是较为敏感的活力指标，可以用来评估一些小粒种子的活力水平[9]。玉米在萌发初期的胚根伸长计数这一指标密切反映了种子的活力水平，张皖秋等对12个玉米品种进行了胚根伸长计数测定，结果表明，20 ℃、66 h 伸长胚根数可以作为杂交玉米种子的活力测定指标，同时也证明了“胚根伸长计数高预示种子活力高、计数低表明种子活力低”这一结论[11]。

温度是根长计数测定中最关键的潜在变异因素，测定时间也取决于温度的设置[12-13]。2014版《国际种子检验规程》中玉米胚根伸长计数法的温度设置为20 ℃试验66 h±15 min 后计数和13 ℃下试验（144±1） h后計数2种处理。本试验所采用的温度为20～30 ℃的变温（20 ℃、16 h、光照度为0，30 ℃、8 h、光照度为8 000 lx），这样可以更好地模拟田间的温度条件。

本试验所选用的材料是常规稻种子，常规稻是纯系并且又是自繁的，获得的环境条件一致，是理想的试验材料，但是对于在不同生态区市场收集的常规稻种子材料，根长测定法的应用还须进一步验证。

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