人工老化对水稻种子活力的影响试验研究
2021-03-02祁亚淑狄红艳段继凤
祁亚淑 狄红艳 段继凤
摘 要：以水稻品种农大603、农大37为供试材料，采用高温（45±1） ℃、高湿（相对湿度95%）密闭人工加速老化的方法进行处理，研究在老化过程中种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等指标的变化，明确老化处理对种子发芽指标、活力特性等方面的影响。结果表明：短期（12～24 h）的高温高湿处理，可以促进某些水稻品种的活力指标，但是总体上，随着老化时间的延长，两个水稻品种的发芽率和活力指标都有所降低，可以看出不同水稻品种的抗老化能力存在一定的差异。
关键词：水稻;种子;人工老化;活力影响;试验
文章编号： 1005-2690（2021）01-0002-03 中国图书分类号： S511 文献标志码： B
种子老化（aging）是种子活力的自然衰退[1]，在不适宜的条件下会加快种子老化的进程，种子活力的下降或丧失会给农业生产带来巨大的损失，因此近年来，种子老化劣变情况越来越多地受到人们的关注[2]。
此外，种子收获后必须经过一段时间的贮藏才能进行播种，尤其是对于种质资源而言，由于其具有一定的特殊性，要求种质资源的贮藏时间更久。但是在自然贮藏条件下，随着贮藏时间的增加，种子的活力会降低，理化特性也会发生改变，进而影响了种质资源的保存和更新时间[3-4]。
1 试验目的
本试验以农大37、农大603两个水稻品种为研究材料，采用高温高湿的人工加速老化方法对稻种进行老化处理，再在人工培养箱里进行种子发芽培养，对稻苗进行分析，从而得出种子老化对种子活力的影响。
2 材料与方法
2.1 试验材料
水稻种子农大37、农大603。
2.2 试验方法
2.2.1 水稻种子老化处理的设置
采用人工老化箱设置高温（45±1） ℃高湿（相对湿度95%）密闭环境，对水稻种子进行老化处理，每个水稻品种各选取100粒种子，设置两次重复，以没有进行任何老化处理的种子为对照（CK），老化处理时间为12～96 h，每12 h一个梯度，然后按照所需处理时间取出处理好的种子，在室内均匀铺放，室温条件下晾干，待种子含水量恢复到处理前的状态后，按照GB/T 3543.4-1995技术标准进行发芽试验，并对发芽势、发芽率以及种子相关活力指标进行测定。
2.2.2 水稻种子老化处理后的发芽试验
分别对老化处理时间不同的水稻种子进行发芽试验，将老化程度不同的种子幼苗发芽数、苗长、根长、苗重等进行记录。
发芽试验的具体方法是：选取同规格的培养皿作为发芽容器，铺医用无菌纱布，每个培养皿中整齐均匀地摆放100粒种子，并加入适量蒸馏水，两次重復;然后将培养皿放置于培养箱中进行培养，培养箱设置光照时长8 h，温度26 ℃;黑暗条件时长16 h，温度25 ℃;每天对所有种子进行1次清洗，并早晚喷洒蒸馏水以保证其正常萌发;从第7天开始每天记录1次当日发芽数，试验结束当天测定并记录幼苗的苗长、根长及苗重。
2.2.3 水稻种子活力相关特性指标的测定
种子的活力指标有发芽率、发芽势、活力指数、发芽指数等[5]。按照相对应的标准公式计算以上各项指标，结合与这些特性有关的数据进行处理分析，得出所需要的试验结果。
式中： Gt为第几天的发芽数，Dt 为发芽试验第几天。
活力指数（VI）=S×GI（无单位）
式中：S为一定时期内种苗生长量，通常指幼苗单株平均重量（g）。
3 结果与分析
3.1 人工老化处理对水稻种子发芽率的影响
对水稻种子老化处理后的发芽情况进行记录，根据发芽率、发芽势的计算公式进行计算，并做出发芽率、发芽势变化折线图。
如图1所示，农大37在人工老化处理12 h后，其发芽率下降了3%;农大603在人工老化处理12 h后，其发芽率下降了7%，表明短时间的高温高湿老化处理会对水稻种子的发芽率产生影响。
在人工老化处理时间为24～96 h的情况下，两种水稻种子的发芽率总体呈现下降趋势，农大37的发芽率在处理达到96 h时下降到了4%;农大603则下降到了17%，这表明长时间的高温高湿处理，会导致种子发生老化劣变。但是农大37发芽率的下降趋势呈明显的陡—平—陡式走向，而农大603则持续平滑，呈抛物线式下降。从24 h开始，在处理时间相同的条件下，农大37的发芽率比农大603的发芽率下降更多。
由于发芽试验是在相同的温度（24～27 ℃）和光照条件下进行的，因此这也可能与品种的抗逆性有关。
3.2 人工老化处理对水稻种子发芽势的影响
如图2所示，农大37在人工老化处理12 h后，其发芽势下降了4%，但是在人工老化处理24 h后，其发芽势又上升了5%，说明短期的高温高湿处理可以减少或去除水稻种子中含有的抑制生长的物质，能够有效提高种子的发芽质量，促进水稻种子的发芽势;在人工老化处理96 h后，其发芽势则下降到了41%。农大603在人工老化处理后，其发芽势一直呈下降趋势，在人工老化处理96 h后，其发芽势下降到了31%，这表明长时间的高温高湿处理降低了种子的活力。
3.3 人工老化处理对水稻种子发芽指数的影响
本次试验中，对于人工老化处理水稻种子的发芽试验从第7天开始计数，第14天结束发芽培养试验，停止计数。依据发芽指数公式进行计算并作图，对两个水稻品种进行比较，分析其品种差异。
如图3所示，随着人工老化处理时间的延长，两个水稻品种种子的发芽指数总体呈现下降趋势，但在12～24 h时上升了一点，农大37上升了0.6，农大603上升了0.1，说明短时间的高温高湿处理可以提高水稻种子的活力。但是在人工老化时间达到96 h时，农大37的发芽指数由64.6下降到了36.9，农大603的发芽指数由62下降到了28.6，表明长时间的高温高湿老化处理会促进种子的老化劣变。
3.4 人工老化处理对水稻种子活力指数的影响
如图4所示，农大37、农大603在人工老化处理时间达到12 h时，其活力指数分别上升了0.33和0.29，这说明短期的高温高湿处理可以有效促进种子的萌发和生长，提高其活力指数。但是自24 h后，在处理时间逐渐延长的情况下，水稻种子的活力指数逐渐下降，在处理时间达96 h时，农大37和农大603的种子活力指数分别下降到了1.58和1.37，这表明长时间的高温高湿处理会使种子内部活性降低，加剧了种子的老化，从而导致种子活力的下降。
3.5 人工老化处理对水稻种子苗长和根长的影响
在发芽试验结束后，从不同处理的培养皿中随机选取10株水稻幼苗，测量其苗长和根长，并作图。
如图5和图6所示，在人工老化时间达到12 h时，农大603的平均苗长和根长均高于CK;在老化处理时间为24 h时，农大37的平均苗长和根长均高于CK及处理时间为12 h的种子，这种差异与不同品种的特性有关，反映了不同水稻品种对相同条件的不同反应。
但是随着老化时间的延长，两个水稻品种的平均苗长和根长都有所下降，说明长时间的高温高湿处理会导致种子的活力下降，降低幼苗的生长量。
3.6 人工老化处理对水稻种子幼苗重量的影响
在培养结束时，将经过人工老化处理的水稻种子从培养皿中拔出，尽量保证其根系的完整，然后称重（单位：g），再结合培养中最后一天的幼苗数量，计算幼苗鲜重并作图。
如图7所示，两个水稻品种在短期的高温高湿条件处理下，其幼苗和鲜重均有所增加，但随着老化时间的延长，其幼苗和鲜重呈现出逐渐下降的趋势。表明长时间的高温高湿老化处理会使种子的活力特性下降，影响了其正常生长发育。
从图7中还可以看出，农大37的幼苗和鲜重下降速度一直高于农大603，说明农大603的耐老化能力可能比农大37强。
4 结论与讨论
所有种子在贮存过程中都會不可避免地发生老化劣变，影响种子发生老化劣变的因素有外在因素和内在因素两个方面。外在因素主要是温度、水分、气体及一些微生物[6]，内在因素则主要包括种子的遗传物质、种子内酶的种类以及含量、种子的内在结构[7]。当外界条件一致时，种子发芽指标的高低主要由种子内部生理特性的变化决定，所以种子的老化劣变可能主要是其内部的一些因素发生了变化[8]，但究竟种子老化如何发生、哪些细胞或细胞内的物质参与其中，则需要进一步开展生理、生化研究，或者进行分子及细胞学水平方面的研究。
就本次试验结果而言，短时间（一般为12～24 h）的高温高湿老化处理，不但没有降低种子的活力，反而可以促进种子的萌发，但是随着人工老化处理时间的延长，会加速种子的老化进程、降低种子的活力。而对于种子的老化机理则需开展更深层次的研究，才能研发更好、更先进的技术进行种子保存，达到节约种质资源的目的。
参考文献：
[ 1 ] 胡晋.种子贮藏加工[M].北京：中国农业大学出版社，2001.
[ 2 ] 卢新雄，曹永生.物种质资源保存现状与展望[J].中国农业科技导报，2001（3）：43-47.
[ 3 ] 黄雅琴.双胚苗水稻的生物学特征研究[D].郑州：郑州大学，2010.
[ 4 ] 陆美莲，张伟峰，乔爱民，等.芥蓝种子加速老化研究[J].西南农业大学学报（自然科学版），2004（2）：187-190.
[ 5 ] 陈文利，邢达，何永红.用超弱化学发光法快速测定不同老化程度水稻种子的活力[J].Acta Botanica Sinica（植物学报英文版），2002（11）：1376-1379.
[ 6 ] 余四斌，陈晚贞.水稻种子活力的基因型差异[J].种子，1999（2）：24-26.
[ 7 ] 杨亚平，姜孝成，陈良碧，等.水稻种子老化的生理机制[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2008（3）：265-269.
[ 8 ] 段永红，李小湘，李卫红.利用电导法测定杂交水稻种子活力的探讨[J].湖南农业科学，2010（12）：17-19.
