种子活力测定方法研究进展

陈泽贤 袁辉

摘   要：种子活力作为衡量种子质量好坏的一个重要指标，一直是研究的热点。概述了种子活力的主要测定方法与测定原理，总结了当前种子活力测定方法的优点与存在的问题，分析了种子活力测定的发展趋势，为准确测定种子活力提供参考。

关键词：种子活力;测定方法;研究进展

文章编号： 1005-2690（2019）16-0025-03       中图分类号： S339.31       文献标志码： A

种子活力测定方法是科学研究较活跃的领域之一。我国的种子活力测定方法研究起步于20世纪80年代，当时在蔬菜等农作物上开始进行种子活力测定方法研究[1]。种子活力是种子发芽和出苗率、幼苗生长的潜势、植株抗逆能力和生产潜力的总和，是种子品质的重要指标。长期以来都用发芽试验检验种子的质量，生产实践表明，实验室的发芽率与田间的出苗率之间往往存在很大差距。随着农业机械化的发展以及播种方式的改变，对种子质量的要求日益提高。近年来，种子活力测定方法研究取得较大进展，文章对种子活力测定方法及原理进行综述，分析了当前种子活力测定方法的优点与存在的问题及发展趋势。

1   基于种子萌发与生长的种子活力测定方法

1.1   幼苗生长测定

Germ首次提出以幼苗胚芽长度作为检测甜菜和禾谷类种子的活力指标，进一步改进后表明，具有直立胚芽或胚根的蔬菜类及禾谷类种子适合以幼苗生长测定法评估种子活力。

傅丹桂[2]等通过测定不同品种水稻种子的活力，发现在幼苗生长试验中25 ℃第10天的幼苗芽长和30 ℃第7天的幼苗芽长与田间出苗率呈极显著相关关系，相关系数r分别为-0.848、-0.902，但标准发芽试验的发芽率为89.3%，与田间70.9%的发芽率差异较大。

近年研究表明，幼苗生长测定能在一定程度预测田间出苗效果，但受环境影响较大，尤其处于逆境时幼苗生长测定往往与田间出苗率有较大出入。

1.2   逆境抗性测定

田间成苗率虽能直接地评价种子活力，但田间出苗试验费时费工、成本较高，所以寻找与种子活力相关度高的室内评价指标一直是重点问题。逆境抗性测定，主要针对种子正常的生理代谢以及出苗特性，模拟不正常的环境来检测种子抵抗逆境的生长能力，以此来评估种子活力的高低。众多学者研究表明，模拟逆境测定种子活力具有可靠性。其方法主要包括低温胁迫、人工加速老化等。

1.2.1   低温胁迫法

低温胁迫测定法是以低温预处理种子模拟早春田间低温逆境，考量种子对低温环境的抵抗能力，在一定程度上低温处理能评价种子活力。NOLI等[3-4]在10 ℃的沙基质中对玉米种子进行发芽试验，7 d后移入25 ℃继续发芽6 d，冷处理的发芽结果与田间出苗率呈很高的相关性;ILBI等[5]研究，18 ℃低温发芽可作为评价玉米种子批活力的差异。

1.2.2   人工加速老化法

种子老化是指种子从发育到生理成熟，种子活力水平达到顶峰，再随着时间推移活力水平逐渐下降直至种子个体死亡的过程中生命代谢的综合效应[6]。种子老化程度越高，抗氧化酶活性以及控制种子萌发的相关基因（GAI1、GA2ox、RACK1等）的表达量均逐渐下降，同时丙二醛与可溶性糖含量逐渐升高，导致不能及时清除体内氧自由基，最终损伤生物膜，影响种子萌发和加速种子老化[7-8]。

人工加速老化是在人工控制的高温高湿条件下加速种子老化，在较短的时间内体现出种子活力差异的方法。何龙生[9]研究表明，人工加速老化法可应用于常规水稻种子活力的评价，且通过相关性分析表明，45 ℃老化48 h的种子发芽率是评价常规粳稻种子活力的最佳指标，而评价常规籼稻种子活力的理想指标则是41 ℃老化96 h的种子发芽率。张皖秋[10]研究表明，45 ℃、100% RH老化3 d可用于评价杂交玉米种子活力。将人工加速老化试验作为评价冬小麥[11]、豌豆[12]等作物的种子活力同样适用。

2   电导率测定

电导率测定种子活力的原理是，在浸种初期种子吸涨后细胞膜的破损修复与重建能力影响种子可溶性物质以及电解质外泄的速率，电导率与种子活力呈负相关性[13]。王振宝等[14]通过测定种子浸出液电导率以推测种子内部细胞膜完整性的方法，能够比较敏感地测定种子活力。张文明[15]等研究认为，大豆种子浸出液电导率与模拟田间出苗率存在负相关。

也有学者研究表明，电导率与种子活力不相关[16]，且浸出液的电导率大小受种子所受机械损伤以及病虫害的影响较明显。笔者认为用电导率法测定种子活力，应了解种子的生产以及收获状况，以对检验的种子批所受病虫害及机械损伤等方面有一大致了解后方可进行测定。

3   四氮唑（TTC）法

TTC测定种子活力的原理是具有活力的种子胚中有较高活性的脱氢酶，其会将无色溶于水的TTC（2，3，5-三苯基氯化四氮唑）还原成不溶于水的红色三苯甲酯（TTF），根据种胚能否着色，以及着色深浅判断种子的活力[17]。四氮唑法是国际种子协会公认的种子活力测量的标准方法[18]，边子星等[19]用1%的TTC溶液测定保存不同时间的华石斛种子活力比实际测定萌发率高0.6%，变化幅度最高仅为0.4%，测定结果可信度高。

4   基于计算机技术的测定方法

利用计算机图像的视觉技术以及结合多种计算机辅助图像分析技术对种子活力进行快速检测，是一种快速且不破坏种子活力的检测方法，可极大降低劳动强度、缩短测定时间，经学者研究表明这种方法可靠而有效。

4.1   高光譜技术

高光谱成像技术是一种无损检测技术，它结合了光谱和图像技术，研究主要集中在作物长势监测以及作物品种和品质的鉴定方面，近年来一些学者逐渐将它应用到活力检测上，来验证高光谱成像技术用于检测种子活力的可行性。

李美凌等[20]利用高光谱技术对不同老化程度的2个常规水稻品种研究表明，其用于种子活力的快速自动化无损检测是可行的。

尤佳[21]以脱绒棉种子为试验材料验证了基于高光谱图像技术检测脱绒棉种的活力，以脱绒棉种子低温处理发芽测量的发芽长度以及电导率为主要指标作对照，验证了高光谱技术快速检测无损种子活力具有可行性。

4.2   近红外光谱技术

近红外光谱区是波长为780～2 526 nm的区域，于20世纪50年代在美国农业部的支持下开始进行近红外光谱分析技术用于农产品成分快速定量检测的探讨研究。

杨冬风等[22]通过近红外光谱和BP神经网络构建玉米种子活力的智能检测模型，依据预处理及提取特征的不同，构建6种BP神经网络种子活力检测模型，结果表明，组合预处理方法与主成分分析特征提取结合构建的模型对于种子活力的识别准确度为95.0%。

阴佳鸿等[23]对燕麦种子利用近红外光谱技术进行种子活力快速检测的技术研究也验证了此种方法的可靠性，为快速、准确、无损测定种子活力提供了一条新途径。

4.3   氧传感技术

氧传感技术测定种子活力是通过测定密闭条件下种子萌发过程中的耗氧量来鉴定种子的活力水平，一般在种子萌发的第二阶段即萌动阶段即可结束， 具有直接、快速、真实、可靠等特点[24]。潘威[25-26]等利用Q2氧传感技术检测不同后熟温度、不同回干工艺处理及不同采收部位种子的活力，结果表明，Q2氧传感技术对于评价烟草裸种与包衣种活力均比发芽指标敏感、准确。

5   研究展望

种子活力是一个受多种因素影响的复杂农艺性状，包括平均发芽率、发芽指数和活力指数以及种子萌发幼苗期的苗高、根长、鲜重与干重等多项指标[27-28]。同时受种子生长发育条件、收获状况及储藏条件等多种环境因素的影响，为了能够更加准确、快速地测定种子活力，国内外众多学者对种子活力测定开展了众多研究，同时也开发了许多新的测量方法[29-30]。

幼苗生长测定作为早期测定种子活力的方法，能直观地展现种子活力，现今依旧是众多种业企业测定种子活力的首选方法，但实验室内的种子萌发生长往往与田间出苗率有较大差异。

逆境抗性评价种子活力虽能较好地体现田间出苗率，但同样存在处理复杂、烦琐、耗时长等问题;电导率、TTC等生化方法测定种子活力能较快速地测定种子活力，但不同的人员操作、选取样品的标准不同以及样品处理的方式方法均能较大程度影响种子活力的测定结果。

随着计算机技术的发展，高光谱、近红外光谱等技术被应用到种子活力测定中，这是一种快速无损测定种子活力的方法，但是不同的预处理方法以及提取特征的不同对种子活力有影响;随着现代分子生物学的发展，数量性状位点（QTL）分析作为研究复杂性状的有效方法被应用于种子活力研究[31]。但种子活力本身是一个抽象的概念，需要其他一些具体的性状指标进行综合评价，再加上试验材料与条件的不同，故对于种子活力的QTL定位的结果不尽相同。

不同的方法均有不同的优点与缺点，要根据不同的种子材料选取不同的方法才能更准确、快速地测定种子活力，但目前来说，对于一些主要的作物种子还没有专属的准确测定种子活力的方法以及操作规程，前人的研究成果值得借鉴，科研人员在此基础上要为评价不同种子的活力提供更加准确可靠的测定方法而努力，以为种业企业提供简洁、便利、有效的评价种子活力的方法。

参考文献：

[ 1 ] 李月明，郝楠，孙丽惠，等.种子活力测定方法研究进展[J].辽宁农业科学，2013（1）：38-40.

[ 2 ] 傅丹桂，孙雁，黄正仙，等.水稻种子不同活力测定方法的比较[J].云南农业大学学报（自然科学），2018，33（5）：811-817.

[ 3 ] NOLI E，BELTRAMI E，CASARINI E，et al. Reliabilityofearly and final counts in cold and cool germinationtests for predicting maize seed vigour[J]. Italian Journal Agronomy，2010，5（4）：383.

[ 4 ] NOLI E，CASARINI E，URSO G，et al. Suitability ofthree vigour test procedures to predict field performanceof early sown maize seed[J]. Seed Science and Techno-logy，2008，36（1）：168.

[ 5 ] ILBI H，KAVAK S，ESER B. Cool germination test canbean alternative vigour test for maize[J]. Seed Scienceand Technology，2009，37（2）：516.

[ 6 ] Xiaoyu Su，Longfei Xin，Zhuo Li，et al. Physiology and tran-scriptome analyses reveal a protective effect of the radical scavenger melatonin in aging maize seeds[J]. Free Radical Research，2018，52（10）.

[ 7 ] 鲜萱，齐传东，陈琦，等.人工老化处理对菠菜种子生理生化指标及萌发相关基因表达量的影响[J].中国农业大学学报，2019，24（3）：45-53.

[ 8 ] Oenel A，Fekete A，Krischke M，et al. Enzymatic and Non-enzymatic Mechanisms Contribute to Lipid Oxidation during Seed Aging[J]. Plant Cell Physiol，2017，58（5）.

[ 9 ] 何龙生. 加速老化法在常规水稻种子活力测定中的应用[A].中国作物学会、中国作物学会作物种子专业委员会.中国作物学会作物种子专业委员会2017年学术年会论文摘要集[C].中国作物学会、中国作物学会作物种子专业委员会：中国作物学会，2017：8.

[ 10 ] 张皖秋. 杂交玉米种子活力及其测定方法的研究[D].合  肥：安徽农业大学，2016.

[ 11 ] Modarresi R，Tekrony D M，Van Damme P. Application of accelerated aging test to compare winter wheat seed vigour. [J].Mededelingen （Rijksuniversiteit te Gent. Fakulteit van de Landbouwkundige en Toegepaste Biologische Wetens- chappen），2005，66（4）.

[ 12 ] 莫青，吕燕燕，王彦荣.箭筈豌豆种子人工加速老化条件筛选的研究[J].草业学报，2017，26（11）：131-138.

[ 13 ] 支巨振.《农作物种子检验规程》实施指南[M].北京：中国标准出版社， 2000.

[ 14 ] 王振宝，王树春，徐国良.一种种子活力的测定方法──电导率法[J].种子，1998（3）：70.

[ 15 ] 张文明，郑文寅，任冲，等.电导法测定大豆种子活力的初步研究[J].种子，2003（2）：34-36，38.

[ 16 ] 刘春香，隋铭，胡畔，等.紫外吸收法、电导率法检验大白菜种子活力的研究[J].种子，2013，32（7）：18-21.

[ 17 ] Yamazaki J，Miyoshi K. In vitro asymbiotic germination of immatureseed and formation of protocorm by Cephalanthera falcata（Orchidaceae）[J]. Annals of Botany，2006，98（6）：1197-1206.

[ 18 ] Vladimir Vujanovic，Marc St-Arnaud，Denis Barabé，et al. Viability Testing of Orchid Seed and the Promotion of Coloura- tion and Germination[J]. Annals of Botany，2000，86（1）.

[ 19 ] 边子星，颜彩燕，姚肖健，等.濒危华石斛种子活力测定方法研究[J].热带作物学报，2017，38（3）：403-407.

[ 20 ] 李美凌，邓飞，刘颖，等.基于高光谱图像的水稻种子活力检测技术研究[J].浙江农业学报，2015，27（1）：1-6.

[ 21 ] 尤佳. 基于高光谱图像的脱绒棉种活力检测方法研究[D].石河子：石河子大学，2017.

[ 22 ] 杨冬风，尹淑欣，姜丽，等.玉米种子活力近红外光谱智能检测方法研究[J].核农学报，2013，27（7）：957-961.

[ 23 ] 阴佳鸿，毛培胜，黄莺，等.不同含水量劣变燕麦种子活力的近红外光谱分析[J].红外，2010，31（7）：39-44.

[ 24 ] 赵光武，阮关海，陈合云，等.氧传感技术及其在水稻种子活力检测中的应用与展望[J].中国稻米，2011，17（6）： 44-46.

[ 25 ] 潘威，杨晓东，杜景诚，等.氧传感技术在测定烟草种子活力上的应用[J].种子，2019，38（3）：81-84.

[ 26 ] 潘威，杜景诚，乔雨，等.基于氧传感技术测定烟草种子活力的初步研究[J].种子，2018，37（6）：72-75.

[ 27 ] Redo a E D，Mackill D J. Mapping quantitative trait loci for seeding vigor in rice using RFLPs[J]. Theor Appl Genet， 1996，92（3-4）：395-402.

[ 28 ] Regan K L，Siddique K H M，Turner N C，et al. Potential for increasing early vigor and total biomass in spring wheat II characteristics associated with early vigor[J]. Crop Past Sci，1992，43（3）：541-553.

[ 29 ] 朱麗伟，曹栋栋，付玉营，等.可溶性寡糖和小分子的热激蛋白与杂交水稻种子成熟过程中发芽能力及种子活力相关[J].作物学报，2016（5）.

[ 30 ] 张薇，耿雷跃，杨雅华，等.水稻种子活力的快速测定方法[J].现代农业科技，2015（8）.

[ 31 ] 张安鹏，钱前，高振宇.水稻种子活力的研究进展[J].中国水稻科学，2018，32（3）：296-303.

（收稿日期：2019-09-17）