人工老化处理对垂穗披碱草种子活力指标的影响

周 晶，王彦荣

(兰州大学草地农业科技学院 农业部草地农业生态系统学重点开放实验室，甘肃 兰州 730020)

垂穗披碱草(Elymusnutans)是一种多年生禾本科牧草，又名钩头草、弯穗草，广泛分布于海拔2 400～4 000 m的高寒地区，耐寒性强，能在低温下安全越冬[1]。垂穗披碱草的产草量高、生长季长、耐干旱和耐践踏等特性，使之成为高寒地区草地建植和生态环境建设的重要草种[2-3]。近年来，随着草地建植以及生态恢复、环境保护的需要，垂穗披碱草种子的需求量剧增，一批垂穗披碱草种子生产基地相继建立[4]。高产优质的种子生产不仅要求较高的单位面积种子产量，而且对种子的质量也具有很高的要求。但是种子在贮藏过程中普遍存在种子老化或劣变现象，进行种子质量评价是种子质量管理的重要手段。

种子活力是决定种子或种批在萌发和出苗期间活性及表现水平的所有特性的总和[5]，是反映种子质量劣变的主要指标之一，在种子质量管理中具有极其重要的意义[6]。现有的测定方法可概括为种子的物理性状(如种子大小、颜色等)，发芽特性(如萌发速度、幼苗长度等)，以及生理生化特性(如电导率等)三方面。但现有的大多数方法都是基于对农作物和蔬菜种子的研究而提出的，基于对牧草种子的研究报道较少[7]。在生产实践中，牧草种子自身的特性使其不易取得理想的田间建植，因而更需要对种子进行活力测定[8]。

本试验以垂穗披碱草种子为材料，采取人工老化种子模拟自然老化过程的方法，研究人工加速老化处理后种子发芽率与活力指标的变化以及二者之间的关系，以期为垂穗披碱草种子劣变机理以及测定技术提供参考。

1 材料与方法

1.1试验材料 供试垂穗披碱草种子于2009年9月采自甘南亚高山草甸草原(甘肃省夏河县桑科乡)，清选后4 ℃冷藏于兰州大学草地农业科技学院农业部牧草与草坪草种子质检中心(兰州)；于2010年1-5月开展以下测试工作。

1.2人工老化处理过程 随机选取垂穗披碱草种子，参照国际种子检验协会提供的老化方法[9]，即在45 ℃、100%相对湿度条件下进行人工老化处理。老化处理时间分别为12、24、36、48、60、72、84和96 h，以不老化处理的种子作为对照。取出老化处理种子在室温下晾干(3～4 d)[10]，然后进行各项指标的测定。

1.3测试项目及方法

1.3.1标准发芽率 依据GB/T 2930.4-2001《牧草种子检验规程》[11]，参照披碱草(E.dahuricus)种子发芽试验，采用培养皿纸上法在25 ℃条件下进行发芽。自各老化处理种子随机数取50粒4次重复，完全随机放入光照培养箱(LRH-250-G)中进行发芽。试验期间每天统计发芽种子数(统计后幼苗保留在培养皿中)，试验末期(12 d)计算种子发芽率。

1.3.2活力指标

(1)发芽势、芽长、根长和活力指数

在上述发芽试验(1.3.1)的基础上，计算发芽势，并随机取前5 d生长的幼苗，计算芽长、根长、苗长和活力指数。分别测量幼苗的芽长和根长(cm)，计算各参数的平均值。

活力指数=(平均芽长+平均根长)×发芽率[12]。

(2)浸种液电导率

随机选取老化处理后的垂穗披碱草种子50粒、3次重复，称量(精确到0.001 g)后置于150 mL三角瓶中，加去离子水100 mL，设空白对照(100 mL去离子水)，用保鲜膜封住瓶口在20 ℃温度下放置24 h。参照国际种子检验协会《种子活力测定方法手册》[9]有关电导率测定方法，用DDSJ-308A型电导仪测定浸种液电导率[μs/(cm·g)]。

(3)浸种液含糖量

各老化处理种子浸种液的制备和测定重复数同电导率测定。参照袁晓华和杨汉中[13]的方法测定可溶性糖含量。用移液管自各处理中分别吸取浸种液1 mL放入试管，加入蒽酮试剂5 mL，试管口加盖，震荡，混匀液体，然后放入沸水浴中煮沸10 min，取出，在冰水浴中冷却至室温。采用紫外-可见分光光度计(WF-ZUV-2102型)在波长620 nm测光密度值(以对照调零)，结合可溶性糖的标准曲线，计算浸种液可溶性糖的含量(μg/g)。

1.4数据处理 利用SPSS 16.0软件进行数据处理以及相关分析，Duncan法进行多重比较；方差分析前对数据方差齐性进行检验；应用Excel软件作图。

2 结果

2.1老化处理过程中种子发芽率与发芽势的变化 老化处理垂穗披碱草种子发芽率呈现先急剧下降后缓慢下降的趋势(图1)。老化12 h种子发芽率(45%)显著降低(P<0.05)。随老化时间的增长，老化12、24、36、48和60 h的种子发芽率有波动，但差异不显著(P>0.05)。老化72 h的种子发芽率(21%)下降幅度较大，之后发芽率无明显变化。随老化程度的加深，种子发芽率存在12和72 h这两个显著下降的老化时间拐点。

随着老化程度的加剧，发芽势呈现与发芽率相似的变化趋势。老化12 h的种子发芽势(29%)下降了35%；老化12～60 h的种子发芽势差异不显著，呈缓慢降低趋势。老化84 h发芽势仅为1%，种子发芽势基本丧失。同发芽率一样，发芽势也有两个显著下降的老化时间拐点，分别是12和84 h。

图1 老化处理对垂穗披碱草种子发芽率与发芽势的影响

2.2老化处理过程中种子芽长、根长和活力指数的变化 垂穗披碱草种子芽长随老化时间的增长呈先缓慢下降后急剧下降趋势(图2)。与对照种子芽长(3.2 cm)相比，老化12～48 h芽长变化差异不显著(P>0.05)；老化处理84 h芽长(0.7 cm)下降了78%，与对照和老化12～48 h芽长差异显著(P<0.05)。根长随着老化时间的增长呈现先平稳变化后急剧降低的趋势，与对照种子(3.0 cm)相比，老化处理84 h根长(1.4 cm)下降了53%，差异显著(P<0.05)。老化处理显著降低了(P<0.05)活力指数(图2)。与未老化活力指数(389.4)相比，老化处理12 h种子活力指数(180.0)显著下降，下降了54%；之后呈现缓慢下降的变化过程。老化84 h种子活力指数基本丧失，为2.5。

2.3老化处理过程中种子浸种液电导率与可溶性糖含量的变化 随老化时间增加，垂穗披碱草种子的浸种液电导率无显著变化，未老化对照和老化96 h的电导率分别为212.6和223.8 μs/(cm·g)(图3)。老化处理显著提高了种子浸种液可溶性糖含量，但老化时间不同，糖含量变化较大。糖含量从0到12 h变化最大，从0.93增加至2.45 mg/g，而后各老化处理间无显著差异(P>0.05)(图3)。

2.4发芽率与各项活力测定指标的关系 种子发芽率与各项活力指标的相关分析结果显示，发芽势、芽长、活力指数以及可溶性糖含量与发芽率均呈极显著相关(P<0.01)(表1)。其中，发芽势、活力指数与发芽率的相关性较高，且发芽势与活力指数二者的相关性也较高，表明发芽率、发芽势及活力指数对种子老化劣变过程的敏感度较为一致，发芽势与活力指数能更好地反映种子劣变情况。电导率与发芽率相关性不显著(P>0.05)，而可溶性糖含量与发芽率呈极显著负相关(P<0.01)，说明与电导率相比，可溶性糖含量能够更好地反映垂穗披碱草种子活力变化情况。

图2 老化处理对垂穗披碱草种子芽长、根长和活力指数的影响

图3 老化处理对垂穗披碱草种子浸种液电导率和可溶性糖含量的影响

表1 老化处理过程种子发芽率与各项活力测定指标的相关分析

3 讨论

人工加速老化处理的垂穗披碱草种子，发芽率、发芽势以及活力指数均随老化程度加深而逐渐降低。从多重比较显著性测定结果分析，发芽率可将不同老化的种子划分为3个质量等级，而各项活力指标除电导率外都较发芽率敏感可将种子划分为3～5个(发芽势)等级，进一步证明种子活力指标较发芽率可更敏感地评价种子质量。本研究不同老化处理种子的发芽率在一定程度上反映了种子随时间变化的贮藏能力，在采用的各项活力测定指标中活力指数和发芽势与不同老化处理种子的发芽率相关性最好，似可认为这两个活力指标更适合种子贮藏力的评价，这有待于采用自然贮藏的种子进行进一步验证。

经老化处理的种子，生理生化方面发生了变化，通常表现为细胞膜结构受到破坏，导致其透性加大，细胞内的电解质和其他物质渗透量增大[14]。因此，可以采用电导率法和可溶性糖含量测定方法来检测种子活力变化情况[15-16]。然而对一些禾草种子，如黑麦草(Loliumperenne)[17-18]、雀麦(Bromusinermis)[19]、羊草(Leymuschinensis)[12]、老芒麦(E.sibiricus)[14]和苏丹草(Sorghumsudanense)[20]的研究发现，电导率与其种子活力不相关；而可溶性糖含量的测定却能反映小麦(Triticumaestivum)[16]、杂交籼稻(Oryzasativa)[21]和羊草[12]的活力变化情况。本研究表明，垂穗披碱草种子电导率不随老化程度的加深而有明显变化，电导率与发芽率的相关性也不显著。可溶性糖含量与发芽率、发芽势均呈极显著负相关，能较好地反映种子活力变化情况。王彦荣[22]在研究苏丹草时发现，电导率法难以检测种子劣变的情况，主要是因为种皮存在半透层组织，该层组织可以允许水分的通透，却能阻止大分子物质的渗漏。然而，对于垂穗披碱草种子是否存在类似的半透性组织，以及电导率法不适用于垂穗披碱草种子活力检测的原因有待进一步深入的研究。

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