種子生物學(xué)和生理生化基礎(chǔ)-種子活力的理論和測定方法

《種子貯藏技術(shù)》種子活力測定技術(shù)的發(fā)展趨勢目錄CONTENTS一二三四室內(nèi)活力測定與田間生產(chǎn)性能相關(guān)分析人工老化和自然老化本質(zhì)差異的研究研究和開發(fā)新活力測定方法爭取將測定方法列入國際種子檢測規(guī)程一、室內(nèi)活力測定與田間生產(chǎn)性能相關(guān)分析

種子活力測定的目的是為預(yù)測田間成苗、增產(chǎn)和產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)潛力。因此，研究室內(nèi)活力測定與田間生產(chǎn)性能的關(guān)系是很有意義的。

根據(jù)R．D．Hall等對牧草雀麥草、李穩(wěn)香與顏啟傳等(1995年)對雜交水稻種子活力與田間生產(chǎn)性能相關(guān)分析的研究，認(rèn)為活力指數(shù)、電導(dǎo)率、低溫出苗率、淀粉酶活性和過氧化酶活性等指標(biāo)能較好地預(yù)測田間生長性能。二、人工老化和自然老化本質(zhì)差異的研究在種子活力測定方法中，人工加速老化是一種重要的種子活力測定方法。

根據(jù)印度學(xué)者S．Gauguli等人(1990年)對小麥種子和中國顏啟傳等(1992年)對雜交水稻種子研究的結(jié)果認(rèn)為，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。二、人工老化和自然老化本質(zhì)差異的研究自然老化種子活力能持續(xù)地影響到田間整個(gè)生育過程的生產(chǎn)性能，最終影響到產(chǎn)量；而人工老化種子活力只影響植株早期生產(chǎn)性能，隨著生長發(fā)育而逐漸修復(fù)，對后期生產(chǎn)性能幾乎沒有影響。

但據(jù)Z．Jiahua等人(1996年)對大豆和玉米的RAPD分析，自然老化和人工老化種子的RAPD圖譜未發(fā)現(xiàn)存在差異好。三、研究和開發(fā)新活力測定方法雖然目前種子活力測定方法很多，但由于影響田間生產(chǎn)性能和潛力的因素復(fù)雜，還缺少準(zhǔn)確、有效預(yù)測田間生產(chǎn)潛力的測定方法。所以ISTA活力測定委員會提倡今后研究和開發(fā)更為準(zhǔn)確并且用數(shù)量關(guān)系表示的種子活力測定新方法。四、爭取將測定方法列入國際種子檢測規(guī)程種子活力測定的指標(biāo)與方法很多，但至今尚未列入包括國際種子檢驗(yàn)規(guī)程在內(nèi)的各國種子檢驗(yàn)規(guī)程中，這與其測定的標(biāo)準(zhǔn)化問題尚未解決有關(guān)。

目前國際種子檢驗(yàn)協(xié)會(ISTA)活力測定委員會已編制了加速老化和種子浸出液電導(dǎo)率測定[24]的標(biāo)準(zhǔn)化方法

。我國在部分種子活力的研究中也涉及到該測定方法，但離達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化還有較大的差距?！斗N子貯藏技術(shù)》影響種子活力的因素目錄CONTENTS一二遺傳因素環(huán)境因素一.遺傳因素

種子活力遺傳力較高基因型種子形態(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影響種子活力的因素基因型: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影響種子活力的因素二.環(huán)境因素（一）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。影響種子活力的因素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。影響種子活力的因素（二）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影響種子活力的因素如何做到適時(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?；ㄆ陂L，有明顯開花順序的作物很難做到。

影響種子活力的因素例: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。影響種子活力的因素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%損傷較輕影響種子活力的因素

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。影響種子活力的因素（三）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影響種子活力的因素種子微生物和病菌→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。影響種子活力的因素《種子貯藏技術(shù)》種子活力測定方法的概述和分類目錄CONTENTS一二三種子活力測定方法分類種子活力測定方法概述五六種子活力測定方法的概述和分類四唑測定電導(dǎo)率測定酶活性測定一、種子活力測定方法分類幼苗生長特性測定

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)芽速率測定種子活力測定方法的概述和分類二、種子活力測定方法概述（一）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=種子活力測定方法的概述和分類（二）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。種子活力測定方法的概述和分類SeedlingEvaluationsSTRONGWEAKABNORMAL種子活力測定方法的概述和分類（三）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)種子活力測定方法的概述和分類（四）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種子活力測定方法的概述和分類

種子活力測定方法的概述和分類（五）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。

種子活力測定方法的概述和分類（六）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。種子活力測定方法的概述和分類注意：種子初始含水量；種子與水面距離；老化條件穩(wěn)定（溫、濕）。種子活力測定方法的概述和分類

（七）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)。種子活力測定方法的概述和分類（八）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。種子活力測定方法的概述和分類高活力種子脫氫酶活性強(qiáng)，染色面積大，顏色清晰。種子活力測定方法的概述和分類High-vigorseed,tetrazoliumtestLow-vigorseedNongerminableseed種子活力測定方法的概述和分類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。種子活力測定方法的概述和分類（九）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。種子活力測定方法的概述和分類（十）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。種子活力測定方法的概述和分類《種子貯藏技術(shù)》種子活力與種子劣變的關(guān)系目錄CONTENTS一二概念活力下降和劣變發(fā)生五六種子活力與種子劣變的關(guān)系三種子活力下降和劣變的3個(gè)階段一、概念（一）劣變（deterioration)----種子生理機(jī)能的惡化。（二）種子活力----通常指田間條件下的出苗能力及與此有關(guān)的生產(chǎn)性能和指標(biāo)。種子活力與種子劣變的關(guān)系活力形成的高低決定于活力下降的速度決定于遺傳性發(fā)育環(huán)境收獲、干燥、加工情況貯藏條件劣變程度淺的種子仍可發(fā)芽出苗，但畸形苗增多、發(fā)育不良，高活力種苗才能健壯生長。二、活力下降和劣變發(fā)生種子活力在達(dá)真正成熟時(shí)最高，然后便進(jìn)入活力下降的不可逆變化，這些不可逆變化的綜合效應(yīng)便稱為種子劣變(deterioration)。種子活力與種子劣變的關(guān)系種子活力與種子劣變的關(guān)系種子活力與種子發(fā)芽力(生活力)對種子劣變的敏感性有很大的差異。當(dāng)種子劣變達(dá)X水平時(shí)，種子發(fā)芽力并不下降，而活力則有下降，當(dāng)劣變發(fā)展到Y(jié)水平時(shí)，發(fā)芽力開始下降，而活力則表現(xiàn)嚴(yán)重下降，當(dāng)劣變至最后一根縱線時(shí)，其發(fā)芽力尚有50%，而活力僅為10%，此時(shí)種子已沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。種子活力的概念和意義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。（一）種子劣變的表現(xiàn)種子活力與種子劣變的關(guān)系大分子物質(zhì)變性

膜系統(tǒng)損傷有毒物質(zhì)積累核酸降解、合成受阻——RNA、DNA含量低，ATP