第八章+種子活力

第八章種子活力第一節(jié)

種子活力及其意義一．種子活力的概念及發(fā)展1876年，Nobbe《種子學(xué)手冊》

種子生長力（活力）---

一批種子內(nèi)部發(fā)芽及幼苗生長速率的個(gè)體差異。1933年，Goss

發(fā)芽率96%和62%的幼苗能否等同?

活力研究熱1950年代初期1950年國際種子檢驗(yàn)協(xié)會

(ISTA)主席Frank

種苗活力

1953年，ISTA活力委員會

1957年，Isely種子活力

1977年，ISTA代表大會（Perry，1978）

種子活力是種子在發(fā)芽及出苗期間的活性強(qiáng)度和種子特性的綜合表現(xiàn)。

表現(xiàn)—活力

1980年，AOSA（美國官方種子分析家協(xié)會）（McDonald，1980）

種子活力是指在一般的田間條件下，決定種子迅速、整齊出苗和長成正常幼苗的潛在能力的總稱。

指導(dǎo)生產(chǎn)、選用高活力種子正確評定種子質(zhì)量等級和價(jià)格掌握倉貯變化，改善倉貯條件保證播種質(zhì)量，一播全苗妥善處理低活力種子1980年，鄭光華：

種子的健壯度，包括種子迅速、整齊發(fā)芽的潛力和生長、生產(chǎn)潛力。80年代以來，我國的種子活力研究和應(yīng)用:二．種子活力的幾個(gè)概念及關(guān)系(一)幾個(gè)概念1.種子生活力（seedviability）：種胚具有的生命力及種子潛在的發(fā)芽力。生化方法測定一批種子中具有生命力（即活的）種子數(shù)占種子總數(shù)的百分率。2.種子發(fā)芽力（germinationforce）：在實(shí)驗(yàn)室可控制的適宜條件下發(fā)芽并成苗的能力。一般用發(fā)芽率和發(fā)芽勢表示。3.種子活力（seedvigour）：

田間條件下的出苗能力（seedvitality）。生命發(fā)芽生長(二)三個(gè)概念的相互關(guān)系

高活力種子一定具有高的發(fā)芽力和生活力，具有高發(fā)芽力的種子也必定具有高的生活力；

具有生活力的種子不一定都具發(fā)芽力，能發(fā)芽的種子活力也不一定高。劣變程度百分率（%）50100活力＞發(fā)芽力＞生活力活力發(fā)芽力XYZ高活力低活力最高活力良好條件下，有出苗及生長的能力；不良條件下，活力越高，越可能成苗雖能萌發(fā)，但不能繼續(xù)生長，畸型苗種子并不完全死亡但不能萌發(fā)種子完全死亡正常萌發(fā)檢驗(yàn)為死種子種子萌發(fā)、生長和活力相關(guān)圖解三．種子活力的意義

種子重要的品質(zhì)，高活力種子具有明顯的生長優(yōu)勢和生產(chǎn)潛力:1.保證“五苗”：“全、齊、勻、壯、早

”；

2.抗逆性強(qiáng)：抗病蟲、雜草、寒冷等；

3.節(jié)省種子用量；

4.增強(qiáng)對病蟲害雜草的競爭性；5.提高作物產(chǎn)量；

5.耐貯藏。第二節(jié)

種子活力的生物學(xué)基礎(chǔ)一.遺傳因素種子活力遺傳力較高影響種子活力的因素遺傳因素環(huán)境因素基因型種子形態(tài)特征出土特性化學(xué)成分雜種優(yōu)勢低溫發(fā)芽能力作物成熟期和采收期基因型:一般而言，大粒種子具有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，萌發(fā)期間具有較高的能量，幼苗頂土能力較強(qiáng)，活力較高。種子形態(tài)特征：種皮對種子具有保護(hù)作用。出土特性：子葉出土型和留土型通常受兩對基因控制?；瘜W(xué)成分：含油量高的脂肪類種子比淀粉和蛋白質(zhì)類種子難貯藏，壽命短。雜種優(yōu)勢：F1種子比親本往往要好。低溫發(fā)芽能力：不同作物對低溫的適應(yīng)能力不同。作物成熟期和采收期：二.環(huán)境因素１.母株環(huán)境--

肥力/栽培/氣候①土壤肥沃→種子營養(yǎng)條件滿足→活力高。

氮、磷、鉀影響較大，不同作物間差異較大;

提高種子蛋白質(zhì)含量、大小、活力、產(chǎn)量。

高氮和高磷→甜菜種子活力降低其他微量元素對種子活力的影響:

缺硼，豌豆畸苗增加；鉬高，大豆種子活力降低；花生種子缺硼和鈣，種子發(fā)育不正常，子葉缺綠，幼苗下胚軸腫脹。②栽培密度→種子品質(zhì)*密植→增加產(chǎn)量→降低種子大小和重量；*密植→影響田間通風(fēng)透光，增加田間溫濕度→病害蔓延，植株早衰→種子發(fā)育不良;

留種田不適合密植③母株生長的外界條件→種子活力

種子成熟期間的溫、水、濕。選擇環(huán)境適宜的專門的種子生產(chǎn)基地,種子成熟季節(jié)無風(fēng)、無雨、天氣晴朗、干燥,土壤肥沃、適當(dāng)灌溉。２.種子收獲后的加工條件

①種子成熟度種子發(fā)育活力水平生理成熟達(dá)最高峰→適時(shí)收獲最重要。成熟后未及時(shí)收獲的種子遭受田間溫濕度變化等影響,活力下降。

種子成熟度機(jī)械損傷干燥過程及程度如何做到適時(shí)收獲？

*種子干重增至最大，達(dá)生理成熟，活力最高。

此時(shí)含水量高,不便收獲，一般等田間自然干燥，含水量降至15%～20%時(shí)采收。

*花期長，有明顯開花順序的作物很難做到。

例:十字花科、棉花，不同部位采收的種子活力水平不同:

下部果枝→在植株上種子自然老化；中部→成熟充分，及時(shí)采收，種子質(zhì)量好,活力高;

上部→成熟度差，活力低，不宜留種。實(shí)踐上以腰花留種。②種子收獲后的干燥、精選、裝袋、貯藏及運(yùn)輸中，種子間或與機(jī)械碰撞造成損傷，程度與種子水分有關(guān)。

玉米種子水分（大豆）機(jī)械損傷

14%

3—4%

18%

70—80%或：14—18%

損傷較輕③種子收獲后及時(shí)干燥

干燥不當(dāng)和過分干燥較低8—12%和較高20%

損傷均較重

干燥損傷吸脹損傷＊干燥不當(dāng)（T過高或干燥劑比例過高）→脫水過速，損傷胚細(xì)胞，膜透性改變，修補(bǔ)能力降低

對干燥損傷的敏感性：油菜＜谷類小麥＜水稻秈稻＜粳稻＊過分干燥→吸脹損傷子葉橫裂

應(yīng)對措施---梯度吸濕發(fā)芽前在相對濕度10--15%、25%、50%、75%和100%放置。３.種子貯藏條件

時(shí)間方法環(huán)境條件貯藏條件微生物病菌種子蟲害*種子微生物和病菌→加強(qiáng)呼吸作用,有毒物質(zhì)累積，加速種子劣變。

萌發(fā)期間病菌侵害種胚，使幼苗腐爛,低溫、潮濕土壤中發(fā)芽，危害更大。*種子蟲害直接破壞種子完整性→促進(jìn)種子呼吸代謝，種子老化變質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)種子失去發(fā)芽出苗能力。(一)種子的老化和劣變的表現(xiàn)

1.概念①老化(aging)----種子活力的自然衰退。高溫、濕②劣變（deterioration)----種子生理機(jī)能的惡化。

2.老化和劣變的關(guān)系老化也是劣變過程，劣變不一定都由老化引起。

突然的高溫或結(jié)冰三.種子活力與種子劣變生理生化特征大分子物質(zhì)變性膜系統(tǒng)損傷有毒物質(zhì)積累生理活性物質(zhì)破壞與失衡形態(tài)特征種子變色萌發(fā)遲緩，發(fā)芽率低，多畸形苗生長勢差，抗逆力弱生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量都低。3.種子劣變的表現(xiàn)第三節(jié)

種子活力和生活力測定一.種子活力與生活力測定的意義

須測定種子生活力的幾種情況休眠的種子短期內(nèi)急需了解種子發(fā)芽率測定發(fā)芽率所需時(shí)間太長的種子對種子發(fā)芽試驗(yàn)有疑問時(shí)的補(bǔ)充試驗(yàn)生物化學(xué)法

四唑測定、溴麝香草酚藍(lán)法、甲烯藍(lán)法、中性紅法和二硝基苯法組織化學(xué)法靛藍(lán)染色法、紅墨水法、軟Ｘ射線造影法熒光分析法離體胚測定法（一）種子生活力測定方法四唑測定原理:應(yīng)用2，3，5-三苯基氯化四氮唑(四唑,TTC)無色溶液作為指示劑，TTC被種子活組織吸收后，接受活細(xì)胞脫氫酶中的氫，被還原成一種紅色、穩(wěn)定、不會擴(kuò)散和不溶于水的物質(zhì)，無生活力的種子無此反應(yīng)，不染色。

TTC:

白色或淡黃色粉劑，微毒，容易見光分解，棕色瓶裝，外包黑紙。配成的溶液也用棕色瓶盛裝，在黑暗條件下進(jìn)行染色反應(yīng)。玉米四唑測定VIABLENONVIABLEPhotofrom/~botany/seed_lab.html玉米種子ScutellumColeoptileColeorhiza紅墨水法原理:

胚的活細(xì)胞膜具有選擇滲透能力，能阻止紅墨水滲入組織內(nèi)部,不染色，死細(xì)胞染色。紅墨水濃度：1ml紅墨水+60ml水染色時(shí)間：室溫下15min，水洗后鑒定四唑測定電導(dǎo)率測定酶活性測定（二）種子活力測定方法幼苗生長特性測定

幼苗生長測定

逆境抗性測定

抗冷測定

低溫發(fā)芽試驗(yàn)加速老化測定希爾特納測定(磚砂試驗(yàn))

生理生化測定幼苗評定測定發(fā)芽速率測定1.幼苗生長測定適用：具有直立胚芽和胚根的禾谷類和蔬菜類種子。條件：黑暗恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)7d，溫度為正常發(fā)芽溫度。n1x1+n2x2+…+nixi25L-胚芽或胚根平均長度n-每對平行線間的胚芽尖或胚根尖數(shù)目xi

-種子點(diǎn)到各對平行線中點(diǎn)的距離L=2.幼苗評定試驗(yàn)適用：大粒豆類、棉花種子方法:實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)條件，先將種子分成發(fā)芽和不發(fā)芽兩類，將幼苗分成三級：前兩種相加為發(fā)芽種子注意：種子去休眠；幼苗對環(huán)境（溫、濕度等）敏感。高活力（壯苗）----胚芽強(qiáng)壯、深綠色；低活力（弱苗）----胚芽短或細(xì)長，初生根少；畸形苗----根或芽殘缺或破裂，褪綠等。SeedlingEvaluationsUCDAVISSTRONGWEAKABNORMAL3.發(fā)芽速度測定通用古老簡單方法：標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽，每日記載正常發(fā)芽種子數(shù)（牧草、樹木等發(fā)芽緩慢，可隔日或隔數(shù)日記載）。初期發(fā)芽率發(fā)芽天數(shù)發(fā)芽指數(shù)發(fā)芽速率與發(fā)芽速度有關(guān)的指標(biāo)初期發(fā)芽率

(發(fā)芽勢)

小麥、玉米4天

發(fā)芽天數(shù)發(fā)芽率達(dá)一定，90%或50%或25%時(shí)的天數(shù)。天數(shù)越多，活力越低（對同一品種）發(fā)芽指數(shù)GIGI=Gt:第T日（7天）內(nèi)的發(fā)芽數(shù)（非累計(jì)）Dt:發(fā)芽日數(shù)活力指數(shù)VI

VI=GI×S發(fā)芽速率（平均日數(shù)）=Σ(Gt×Dt)/發(fā)芽率

一定時(shí)期內(nèi)幼苗長度或重量GtDtΣ例:有兩批種子分別為A和B，各取100粒作發(fā)芽試驗(yàn)，結(jié)果如下表，試比較它們的活力強(qiáng)弱。發(fā)芽天數(shù)1234567ΣS(cm)樣品A15181240408011樣品B82230200008013GI(A)=1/1+5/2+18/3+12/4+40/5+4/6=21.2GI(B)=8/1+22/2+30/3+20/4=34

VI(A)=21.2×11=233.2VI(B)=34×13=442發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)能綜合反映種子活力。強(qiáng)

強(qiáng)4.抗冷測定

適用春播喜溫作物，玉米、大豆、豌豆等，秋播作物發(fā)芽時(shí)具有忍耐低溫的能力，故不宜應(yīng)用。低溫（10℃），濕土，處理7天；取出置于適宜條件下，進(jìn)行發(fā)芽。玉米、水稻30℃3d

大豆、豌豆25℃4d

5.低溫試驗(yàn)適用：主要適用棉花，此外還有高粱、黃瓜等春播喜溫作物。方法：18℃模擬田間低溫條件，其試驗(yàn)方法與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)基本相同。

6.加速老化試驗(yàn)適用多種作物方法:

高溫（40-45℃）、高濕（100%相對濕度）處理種子,時(shí)間因作物而異。

高活力種子處理仍能正常發(fā)芽，低活力種子長不出正常幼苗或全部死亡。注意：種子初始含水量；種子與水面距離；老化條件穩(wěn)定（溫、濕）。Germinationbeforeandafteracceleratedageing(AA)offourseedlotsofaBrassicaspecies7.磚礫試驗(yàn)（希爾特納試驗(yàn)）

禾谷類作物種子（最初是用來檢測谷物種子鐮刀菌感染情況的試驗(yàn)）模擬粘土土壤的機(jī)械壓力，受損傷或帶病及低活力種子，芽鞘頂土能力弱，高活力種子頂土能力強(qiáng)。

2-3mm碎磚或粗沙，加水濕潤，播種后覆濕沙3-4cm，加蓋或覆聚乙烯薄膜保濕，室溫（20℃），黑暗條件10–14天。統(tǒng)計(jì)頂出磚沙的正常幼苗數(shù)。8.四唑法（TTC法）可靠、簡單原理：無色的四唑被種子胚部活細(xì)胞中脫氫酶還原成紅色的三苯基甲臘，高活力種子胚部脫氫酶活性強(qiáng)，染色鮮紅面積較大。高活力種子脫氫酶活性強(qiáng)，染色面積大，顏色清晰。High-vigorseed,tetrazoliumtestLow-vigorseedNongerminableseed玉米糊粉層四唑測定糊粉層在禾谷類種子的發(fā)芽代謝中起重要作用，糊粉層細(xì)胞的活力水平直接影響種子的活力。種子吸水軟化，沿與種胚平行方向縱切，種子基部相連，在種子無胚一面上淺切，是糊粉層細(xì)胞能吸收四唑溶液。處理好的種子浸入1%四唑溶液，30℃保持2-4天，溶液中可加入少量防腐劑（0.005%）防止微生物感染。高活力種子：染色面積占全部糊粉層的75-100%低活力種子：染色面積占全部糊粉層面積75%以下。9.電導(dǎo)率測定原理:

種子細(xì)胞膜完整性→細(xì)胞內(nèi)滲出的可溶性物→浸泡液電導(dǎo)率→活力數(shù)值與田間出苗率負(fù)相關(guān)豌豆菜豆大豆玉米種子大小、容器大小、儀器的穩(wěn)定性等影響,很難準(zhǔn)確。10.脫氫酶活性測定

將種子萌發(fā)一天，撥下胚，每個(gè)樣10個(gè)完整胚。三次重復(fù)。置于試管內(nèi)，加入0.1％TTC溶液10ml搖勻，蓋上塞子。置35℃溫箱（黑暗）中染色3h，終止反應(yīng)后用蒸餾水沖洗3次，用濾紙吸去種子表面水分，將種子倒入干凈試管，加入10ml無水乙醇，于35℃溫箱中浸提24h，將提取液倒出，測定490nmOD值。種子活力測定技術(shù)發(fā)展趨向（一）室內(nèi)活力測定與田間生產(chǎn)性能的相關(guān)分析對雀麥草和雜交水稻研究發(fā)現(xiàn)：活力指數(shù)、電導(dǎo)率、低溫出苗率、淀粉酶活性和過氧化物酶活性指標(biāo)能較好預(yù)測田間生長性能。（二）人工老化和自然老化本質(zhì)差異研究對小麥和雜交水稻研究發(fā)現(xiàn)：人工老化和自然老化種子在苗期后的生長發(fā)育特性存在本質(zhì)差異。自然老化影響全生育期，人工老化只影響早期，對后期沒有影響。（三）研究開發(fā)更準(zhǔn)確和量化預(yù)測田間性能的新活力測定方法（四）爭取將標(biāo)準(zhǔn)化的種子活力測定方法列入ISTA和AOSA規(guī)程種子活力檢測技術(shù)熱點(diǎn)計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)PCR技術(shù)氧傳感技術(shù)計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和成熟而在近年來迅速發(fā)展起來的一個(gè)重要應(yīng)用技術(shù)。它是用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人類視覺功能，把所測對象映射為數(shù)字圖像，并模擬人的判別準(zhǔn)則去識別圖像和分析圖像，其主要原理是用圖像采集卡和攝像機(jī)將外界圖像轉(zhuǎn)換成以紅、綠、藍(lán)三原色灰度值表示的數(shù)字圖像，然后運(yùn)用相應(yīng)軟件進(jìn)行分析、加工、處理和輸出。

杉木和馬尾松發(fā)芽圖像的計(jì)算機(jī)處理程序界面

將X射線技術(shù)與圖像處理系統(tǒng)相結(jié)合用于蔬菜高活力種子的分選。每分鐘可處理種子1000粒左右。PCR技術(shù)

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)簡稱PCR，類似于DNA的天然復(fù)制過程，其特異性依賴于與靶序列兩端互補(bǔ)的寡核苷酸引物。廣泛應(yīng)用于品種的真實(shí)性與純度檢測，種子健康檢測等領(lǐng)域。Thefingerprintof42maizeinbredlineswithphi080Thefingerprintof42maizeinbredlineswithphi96100（1-22）

玉米指紋圖譜氧傳感技術(shù)

氧傳感技術(shù)是集生物技術(shù)和信息技術(shù)于一體