不同成熟度正红431种子物理特性及种子活力差异研究

2023-05-06余学杰曲比伍合李仁飞刘好好柯永培石海春

四川农业大学学报 2023年2期

贺振，余学杰，曲比伍合，李仁飞，刘好好，柯永培，石海春

（1. 四川农业大学农学院，成都 611130；2. 四川正红生物技术有限责任公司，成都 610213）

种子是农业生产中核心的生产资料，有“农业芯片”之称。种子活力是衡量种子质量的重要指标之一，高质量的种子是粮食丰产稳产的先决条件，高活力的种子对提高田间出苗率、抵御不良环境的影响以及提高产量等方面具有重要的意义[1-3]。研究表明，玉米种子在授粉后15 d时种胚已具有萌发能力[4]，随着种子成熟度增加，发芽率、活力指数不断上升最终趋于稳定[5-7]；种子的物理特性不仅可衡量种子的商品品质，也是高质量种子的重要物质基础，其粒长、粒宽、百粒重和比重等物理特性一般也随着种子成熟度的增加而不断增加，最终进入稳定状态[8-11]，但不同品种间以及同一品种不同基地间，其种子活力的高低、物理特性的优劣以及趋于稳定的时间等均有明显差异。因此，通过研究不同基地生产的不同成熟度种子的物理特性以及种子活力的变化来判断种子质量，可为种子生产基地的选择及相应最佳收获期的确定提供重要参考，以确保收获高活力的种子服务于农业生产。正红431是四川正红生物技术有限责任公司选育的西南国审突破性强优势玉米杂交种，通过研究不同制种基地不同成熟度正红431 种子物理特性及种子活力的变化，进而确定每个基地的适宜收获期，可为生产高质量的种子及制种基地的选择提供参考，具有重要的实践指导意义。

1 材料和方法

1.1 试验材料

玉米品种正红431 不同成熟度的杂交种子，由四川正红生物技术有限责任公司提供。

1.2 试验方法

试验于2019 和2020 年四川成都、2020 年四川西昌两个基地进行。选取长势基本一致的母本植株人工套袋挂牌并统一集中授粉。授粉后20 d 采集果穗，每间隔5 d 取一次样，四川成都于授粉后55 d结束取样，共8个样；四川西昌于授粉后75 d结束取样，共12个样。

1.2.1 物理特性测定

随机选取300 粒种子，平均分成3 份即3 个重复，测定其粒长、粒宽、百粒重及种子水分，计算籽粒平均长度和宽度，百粒重=实测百粒重×（1-实测水分）/（1-13%）；随机选取20 g左右的种子，放入装有50%酒精的量筒内，根据种子质量与体积计算种子比重，测定3次重复，比重=种子质量/种子体积。

1.2.2 种子活力测定

设置3 次重复，每重复选取100 粒净种子经酒精消毒。①标准发芽试验：整齐摆放在砂床上，置于25 ℃的光照培养箱内，于第4、7 天统计发芽数，每个重复选取第7天具有代表性的20株正常幼苗，测其干重，计算平均值。②人工加速老化发芽试验：将种子放入45 ℃、100%湿度的种子老化箱内72 h进行老化处理，然后取出种子按照标准发芽试验进行。发芽势=第4 天正常发芽种子数/种子总数×100%；简易活力指数=发芽率×幼苗平均干重。

1.3 数据处理分析

用Microsoft Excel 2019整理数据，用SPSS 27进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同成熟度正红431 种子主要物理特性的变化规律分析

不同成熟度正红431 种子主要物理特性见表1（成都）和表2（西昌）。可见，随着成熟度的增加，正红431种子籽粒长度、宽度、百粒重和比重等均逐步上升然后趋于稳定状态，然而不同指标趋于稳定的时间有差异，同一指标在不同年份间和不同基地间也有不同。具体为：在四川成都，粒长和粒宽两年均是在授粉40 d后趋于稳定，百粒重两年均是在授粉45 d 后趋于稳定，比重约在授粉后40（2020 年）～45 d（2019年）趋于稳定；在四川西昌，粒长、粒宽和比重于授粉后45 d趋于稳定，而百粒重于55 d才趋于稳定，可见在四川成都和西昌基地正红431 种子分别在授粉后45 d和55 d时，其主要物理特性均趋于稳定，种子商品质量较高。

表1 成都基地不同成熟度正红431种子物理特性多重比较Multiple comparison of seed physical characteristics of Zhenghong 431 hybrid-seeds with different maturity in Chengdu

表2 西昌基地不同成熟度正红431种子物理特性多重比较Multiple comparison of seed physical characteristics of Zhenghong 431 hybrid-seeds with different maturity in Xichang

另外，分析可见四川西昌基地生产的种子比成都籽粒长增加11.46%，粒宽差异不大，百粒重增加7.69%，比重增加1.63%，可见西昌基地生产的正红431种子商品质量更具优势，所以在基地选择上，建议以四川西昌为主，成都为辅。

2.2 不同成熟度正红431 种子发芽势的变化规律分析

不同成熟度正红431 种子发芽势见表3。可见，西昌基地正红431种子，标准发芽试验在授粉后40 d发芽势达到90%，55 d后高达98%；老化发芽试验在授粉后45～50 d 发芽势达到90%以上，55 d 时达到96%。成都基地正红431 种子，标准发芽试验在授粉后35～40 d 发芽势达到90%以上，45 d 时达到96%；老化发芽试验在授粉后45 d 时发芽势最高。综合表明，在四川成都和西昌基地正红431 种子分别在授粉后45 d 和55 d 时，其种子发芽势最高，种子发芽整齐。

表3 不同成熟度正红431种子发芽势多重比较Multiple comparison of seed germination potential of Zhenghong 431 hybrid-seeds with different maturity

2.3 不同成熟度正红431 种子活力的变化规律分析

不同成熟度正红431 种子活力变化情况见表4。随着成熟度增加，正红431 种子活力不断上升，西昌基地正红431 两种方法测定的种子活力均于授粉后60 d最高，而成都基地两年两种方法测定的种子活力均于授粉后45 d 最高，充分表明，四川西昌和成都生产正红431 种子时，分别于授粉后60 d 和45 d 开始收获，效果更佳。另外，两种方法测定的种子活力西昌基地均高于成都基地，其中标准发芽试验测定的种子活力西昌比成都高4.89%，老化试验测定的种子活力西昌比成都高17.74%，充分表明，西昌基地生产的种子质量优于成都基地。

表4 不同成熟度正红431种子活力多重比较Multiple comparison of seed vigor of Zhenghong 431 hybrid-seeds with different maturity

2.4 正红431 种子活力与物理特性间的相关性分析

不同成熟度正红431种子活力与主要物理特性间的相关性见表5。可见，标准发芽试验种子活力与各物理特性间的相关性均达到了极显著，其中与比重间相关性相对最大，其相关性系数在0.954～0.992 之间；老化发芽试验种子活力与物理特性间也均具有极显著的相关性，其中与比重间的相关性最大，其相关性系数在0.957～0.994 之间，充分表明比重是影响种子活力高低的关键因子。另外，2 个基地生产的种子，其标准发芽试验与老化发芽试验测定的种子活力间相关性均极显著，其中成都基地达0.994，西昌基地达0.996，表明用标准发芽实验方法就可比较准确地判断正红431种子活力的高低。

表5 正红431种子活力与物理特性指标间的相关性Correlation between seed vigor and physical indexes of Zhenghong 431

3 讨论与结论

3.1 不同成熟度正红431 种子物理特性的变化规律

种子粒长、粒宽、百粒重和比重等物理特性是评价种子商品质量的重要指标。关于玉米种子物理特性的研究多集中于其遗传效应[12-14]、配合力[15-17]以及外界胁迫的影响[18-20]等方向，对于成熟度对玉米种子物理特性的影响研究相对较少，顾日良等[21]研究发现‘京科968’籽粒长、籽粒宽在授粉后35 d开始迅速增加，53 d 后达到最大值，百粒重在授粉后59 d达到最大值；付宝生等[22]发现‘PH6WC’种子长度、宽度以及百粒重随着收获期的推后而逐渐变大，在授粉后59 d 时基本达到稳定最大值。张丽等[11]以3 个不同粒型玉米为材料发现，籽粒比重在灌浆前期处于下降趋势，授粉后20～35 d增长迅速，灌浆后期基本趋于稳定。本研究表明，正红431 种子各物理特性指标的变化与成熟度及种子基地均有关，其中成都基地各物理指标在授粉后45 d趋于稳定状态，西昌基地在授粉后55 d趋于稳定状态。

3.2 不同成熟度正红431种子活力的变化规律

种子活力是种子出苗能力以及幼苗素质的总称，能够很好地反映田间出苗质量，是衡量种子质量的重要综合指标[1-3]。关于不同成熟度对玉米种子活力的影响前人进行了大量研究，王淑英等[23]、刘国梁等[24]发现不同玉米杂交种授粉后不同采收期对种子活力影响很大，种子活力随采收期的延长而增加，王振华等[25]发现早熟甜玉米种子在授粉后45 d时种子活力最高，李爱玲等[26]发现‘齐单1 号’种子授粉后49 d到完全成熟种子活力水平差异不大，而延迟收获种子活力有下降趋势，吴地等[27]在糯玉米种也发现了这一现象。本研究表明，成都基地正红431 种子活力在授粉后45 d 时最高，西昌基地正红431 种子活力在授粉后60 d 时最高，说明在四川西昌和成都生产正红431 种子时，分别于授粉后60 d和45 d开始收获，效果更佳。

3.3 正红431种子生产基地的选择

不同玉米制种基地因气候条件、生产技术等的不同，导致生产的种子其主要物理特性等商品质量指标及种子活力等均有一定差异。如崔丽娜等[28]发现‘聊玉18’种子活力指数表现为伊宁＞榆次＞聊城；郝楠等[29]以‘辽单588’杂交种子材料，发现不同生态区生产的种子活力差异明显，其中辽宁生产的种子活力在各个收获期均高于甘肃和海南。四川成都属于亚热带季风性湿润气候，西昌属于亚热带高原季风气候，与成都相比昼夜温差更大。通过对四川成都和西昌基地生产的正红431种子进行对比研究发现，西昌基地比成都基地种子粒长增加11.46%、百粒重增加7.69%、比重增加1.63%、种子活力提高4.89%，充分证明西昌基地生产的正红431种子商品性更好，种子质量更高，在基地选择时，以西昌为主成都为辅。