贵州地方稻种质种子活力与籽粒内含物的关系

杨翠 覃廷英 张建冲 余显权 周丽洁

摘 要：为探明种子活力相关指标参数与种子内含物的关系，以期为高活力种子的生产提供一定的理论指导。本研究以109个贵州地方常规稻品种为材料，分别种植于贵州遵义、凯里两个不同试验点，比较不同地点、不同品种水稻种子活力及种子内含物的差异，分析种子活力指标参数与种子内含物的关系。结果表明：（1）品种间种子活力相关指标均存在显著差异，尤其是品种间种子活力指数差异最大，变异系数达30%以上;（2）不同地点对种子活力产生显著的影响，其中凯里试验点的发芽率、发芽指数和活力指数显著高于遵义试验点;（3）种子蛋白质含量和可溶性糖含量与种子活力指标呈显著负相关。因此，在常规稻制种过程中，除了选用良好的品种和适宜制种地点外，应尽量减少氮肥的施用以降低种子蛋白质含量，提高种子活力，保障种子质量和粮食安全。

关键词：地方常规稻;种子活力;种子内含物

中图分类号：S511

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2021）04-0064-05

国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2021.04.009

Abstract：In order to clarify the relationship between seed vigor-related index parameters and grain contents，and provide certain theoretical guidance for the production of high vigor seeds，109 rice landraces were planted in two different experimental sites （Zunyi and Kaili）in Guizhou Province.This paper compared the differences in seed vigor and grain contents of different varieties of rice，and analyzed the relationship between seed vigor indexes and grain contents in two experimental sites.The results showed that，（1）There were significant differences in seed vigor-indexes among different varieties，especially the seed vigor index with a coefficient of variation of more than 30%.（2）Different locations had significant effects on seed vigor，among which the germination rate，germination index and vigor index of seeds in Kaili were significantly higher than those in Zunyi.（3）The protein content and soluble sugar content of seedwere negatively correlated with seed vigor.Therefore，the application of nitrogen fertilizer should be minimized to reduce grain protein content in conventional rice seed production，in addition to selecting good varieties and suitable sites for seed production，so as to improve seed vigor，and ensure seed quality and food security.

Keywords：ricelandraces;seed vigor;grain contents

水稻（Oryza sativa L.）作為主要的粮食作物之一，是我国60%的人口主要食物来源[1]。在农业劳动力日趋紧张和水稻机械化规模生产的新常态下，高活力种子由于减少了间苗、补苗、定苗和提苗等管理环节，将对水稻高产形成发挥越来越重要的作用。种子活力是种子质量的重要特征，它是指种子在各种环境条件下具有发芽与出苗的潜在能力，以及幼苗形状、贮藏性能和种子的抗逆性等特征的综合表现，受遗传、种子发育和贮藏物质积累过程中的环境条件及贮藏条件等因素的影响[2]。高活力种子可以显著提高种子的出苗速度、整齐度、最终的发芽率以及抗逆性，从而发挥作物高产和优质的潜在能力;反之，低活力种子在农业生产中表现为发芽缓慢，在不良环境条件下出苗不整齐，甚至不出苗[2-4]。随着作物轻简化和机械化的发展，高质量种子特别是高活力种子对作物优良群体形态建成和产量提高发挥越来越重要的作用。

种子活力是在种子发育过程中形成的，贮藏物质的积累是种子活力形成的基础，易受外界环境条件影响。前人关于种子活力的研究有较多报道，SUN等[2]研究发现随着种子成熟，体内的蛋白质、淀粉等物质逐渐积累，种子的发芽率及活力也逐渐提高，至生理成熟期达到高峰，此时表现出最高的种子发芽率及种子活力;周建明等[5]研究表明，杂交粳稻的不同收获期对种子发芽和活力有显著的影响，收获过早或过晚种子活力均下降;王昌华等[6]研究表明，水稻在灌浆25 d时，种子发芽率和千粒重均达到正常水平，并且种子粒重与种子发芽率呈显著正相关;王晓敏等[7]研究表明，籽粒黄熟度为75%～90%可以作为杂交水稻高活力种子生产适宜收获期的感官指标。大量研究表明，杂交稻种子随着贮藏时间的延长而种子活力逐渐下降，同时其田间生产性能呈下降的趋势[8-9]。前人研究多集中在种子成熟度、贮藏方式和时间对作物种子活力的影响研究，而种子活力的高低与种子内含物的组成及含量有密切联系，尤其是关于不同生态条件下水稻种子活力的差异性研究及种子活力与种子内含物的关系研究鲜见报道，本研究拟以贵州地方常规稻品种为材料，比较不同生态条件下水稻种子活力和种子内含物的差异，旨在探明常规稻种子活力与其内含物的关系，为以后高活力水稻种子生产栽培体系提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料与设计

以贵州地方常规稻品种为试验材料，共109份。田间试验在贵州省遵义市播州区团溪镇白果村（107°04′E，27°25′N，黄壤土）和黔东南州凯里市碧波镇朝阳村（107°37′E，26°33′N，黄壤土）两个不同地点进行。两个试验点氮肥、磷肥、钾肥均按纯N 150 kg/hm2、P2O5100 kg/hm2、K2O 135 kg/hm2标准施肥，其中氮肥按基肥：分蘖肥：穗肥=5∶3∶2比例施用，磷肥、钾肥均作基肥施入，密度以20 cm×26.4 cm规格移栽，其他田间管理措施均按当地高产栽培技术进行。

1.2 測定项目及方法

1.2.1 标准发芽试验

将两个不同生态点成熟期收获的种子采用标准发芽方法进行种子发芽试验，即浸种24 h，每个品种随机数取种子，三次重复，每次重复100粒，以专用发芽纸为发芽床置于发芽盒中，然后将发芽盒放入光照培养箱（设置为光照/30 ℃ / 8 h和黑暗/20 ℃/ 16 h）进行发芽试验，以放入光照培养箱当天计为0 d，每天统计发芽粒数，发芽标准以芽长约为谷粒长的一半，根长约与谷粒等长为发芽，到第7天时统计发芽数后剪下幼苗芽烘干称重，计算发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数：

（1）发芽势=发芽高峰期发芽的种子发芽数/供试种子数×100。

（2）发芽率（%）=发芽种子粒数/供试种子粒数×100。

（3）发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt），式中Dt为发芽日数，Gt为与Dt相对应的每天发芽种子数。

（4）活力指数（VI）=GI×S，S为幼芽干物重（g）。

1.2.2 蛋白质含量测定

采用H2SO4-H2O2消煮法，用SKD-200凯式定氮仪进行氮含量测定，并计算蛋白质含量，即：蛋白含量%=5.95×氮含量。

1.2.3 淀粉、还原糖、可溶性糖含量测定

参照YOSHIDA等[10]和潘俊峰等[11]的方法进行测定，并计算淀粉含量、还原糖含量、可溶性糖含量。

1.3 数据处理

试验数据采用EXCEL 2010进行整理，Statistic 9.0数据分析软件进行数据分析，多重比较采用 LSD 法。

2 结果与分析

2.1 地方常规稻品种间种子活力的差异

通过对种子活力相关指标参数方差分析（表1），结果表明，除地点对发芽势的影响不显著外，品种和品种与地点互作均对种子的发芽势产生极显著的影响;品种、地点及其互作对种子发芽率、发芽指数和活力指数均产生显著或极显著的影响。

不同常规稻品种的种子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数存在明显差异。由表2可知，在两个不同试验环境条件下，水稻种子活力指数的变异系数均最大，表明品种间种子活力指数差异较大，其中种子活力指数在凯里试验点变异系数达35.7%，范围在6.2%～30.7%，在遵义试验点变异系数为33.1%，范围在5.8%～26.8%;其次以发芽势的变异系数较大，在凯里和遵义试验点发芽势变异系数分别为21.6%和19.3%，其范围分别在38.0%～97.0%和34.0%～98.2%;种子发芽指数的变异系数较大，在凯里和遵义试验点发芽指数变异系数分别为10.8%和14.8%，其范围分别在18.6%～34.1%和18.7%～36.0%;种子发芽率的变异系数最小，在凯里和遵义试验点发芽指数变异系数分别为4.2%和5.4%，其范围分别在73.7%～100%和67.5%～100%。此外，从平均值来看，凯里试验点的种子活力相关指标均高于遵义试验点，其中，相对于遵义试验点，凯里的发芽指数和活力指数分别高出9.4%和13.1%。

通过种子活力指标间参数的相关性分析（表3），结果表明种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数之间呈线性极显著正相关，其中发芽率与发芽指数的相关系数最大，达到0.56，另外，发芽势与种子活力指数的相关系数大于发芽率和发芽指数与种子活力指数的相关系数，表明种子发芽势的高低能够在一定程度上代表种子活力指数的高低。

2.2 常规稻种子内含物的差异

通过对种子内含物方差分析（表4），结果表明，除淀粉含量外，地点对蛋白质含量、还原性糖含量和可溶性糖含量均产生显著或极显著的影响，品种和品种与地点互作对蛋白质含量、还原性糖含量和可溶性糖含量均产生极显著的影响。

不同品种的种子内含物存在明显的差异性。由表5可知，在两个不同试验环境条件下，水稻种子可溶性糖含量的变异系数均最大，其中可溶性糖含量在凯里试验点变异系数达40.7%，范围在0.25%～1.41%，在遵义试验点变异系数为56.0%，范围在0.10%～1.52%;其次以还原性糖含量的变异系数较大，在凯里和遵义试验点发芽势变异系数分别为13.8%和15.8%，其范围分别在1.06%～1.61%和1.05%～2.43%，再次以蛋白质含量的变异系数较大，在凯里和遵义试验点蛋白质含量变异系数分别为11.4%和12.3%，其范围分别在5.28%～8.99%和4.99%～8.80%;最后以种子淀粉含量的变异系数最小，在凯里和遵义试验点种子淀粉含量变异系数分别为9.3%和8.5%，其范围分别在60.9%～72.8%和61.0%～72.7%。

此外，从平均值来看，凯里试验点的种子淀粉含量和可溶性糖含量均略高于遵义试验点，而种子蛋白质含量和还原性糖含量以遵义试验点略高于凯里试验点。

2.3 常规稻种子活力相关指标与种子内含物含量的相关性分析

将种子活力相关指标分别与种子蛋白质含量、淀粉含量、还原性糖含量、可溶性糖含量进行相关性分析（表6），结果表明，种子发芽势与种子蛋白质含量、可溶性糖含量呈极显著负相关，与淀粉含量和还原性糖含量的相关性不显著;种子发芽率与蛋白含量呈极显著负相关，与淀粉含量、还原性糖含量、可溶性糖含量的相关性不显著;种子发芽指数与可溶性糖含量呈极显著负相关，与蛋白含量、淀粉含量和还原性糖含量的关系不显著;水稻种子活力指数与种子蛋白质含量、可溶性糖含量呈极显著负相关，与淀粉含量和还原性糖含量的相关性不显著。

3 结论与讨论

种子活力的高低受遗传背景[12]、栽培环境、气候条件和贮藏条件的影响较大。余四斌等[13]研究表明水稻30个重组自交系间种子活力水平存在明显的基因型差异;杨翠等[14]研究表明不同类型水稻种子活力存在显著差异，其中籼粘型水稻品种的种子活力显著高于粳粘型、籼糯型和粳糯型;陈年伟等[15]研究表明生态环境和天气条件对杂交水稻种子发芽产生重要的影响;周续莲等[16]研究发现花后高温降低了春小麦种子的发芽率、种子活力。本研究结果表明，品种间种子活力相关指标均存在显著差异，与前人研究结果一致[13-14，17]，尤其是种子发芽势和活力指数，变异系数分别在20%和30%以上;不同试验地点对种子活力也产生重要的影响，凯里试验点的种子活力相关指标均高于遵义试验点，这也证实了生态条件对种子活力产生显著的影响，与前人的研究结论一致[15-16，18]。但在本研究中同时还发现，种子发芽指数和活力指数受生态条件的影响大于种子发芽势和发芽率，相对于遵义地点，凯里试验点的种子发芽指数和活力指数分别高出9.4%和13.1%，这可能与种子发育过程中受不同环境条件的影响密切相关，如温度、光照、降雨量等气候条件以及种植所处的土壤环境，至于哪个因素对常规稻种子活力的影响较大有待深入研究。

种子活力是在种子发育过程中形成的，贮藏物质的积累是种子活力形成的基础。前人研究指出，水稻随着种子的成熟度增加，种子的发芽势、发芽率、活力指数逐渐提高[19-20];王昌华等[6]研究表明北方粳稻粒重与种子发芽率呈显著正相关。本研究结果表明，除发芽率外，种子可溶性糖含量与种子发芽势、发芽指数和活力指数呈显著负相关，与朱世杨等[21]的研究结果一致，至于相关生理机制有待深入研究;种子淀粉含量和还原性糖含量与种子活力相关指标呈线性正相关关系，但相关性不显著，而王晓敏等[7]的研究表明杂交水稻淀粉含量与种子活力相关指标呈显著正相关，这可能与研究品种的类型不同导致结果与本研究结果不一致;种子蛋白质含量与种子的发芽势、发芽率和活力指数呈显著负相关，与前人的研究结果一致[7，22]，但朱世楊等[21]研究表明水稻种子的可溶性蛋白含量与种子活力极显著正相关，表明种子活力相关指标有可能与蛋白质的种类及成分有关，而不是简单的蛋白质总量问题，其内在原因还需进一步深入研究。

本研究结果表明，常规稻品种和试验地点间的水稻种子活力与种子内含物存在显著的差异，在以后常规稻制种过程中，除了选择高种子活力品种和适宜的制种地点外，尽量减少氮肥的施用量而降低种子蛋白质的含量，从而提高常规稻种子活力，以便适应水稻轻简化和机械规模化栽培，整体提高水稻产量，保障粮食安全。

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