全 文 :28卷07期
Vol.28,No.07
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
1275-1279
07/2011
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植物
生产层
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)
摘要:以垂穗披碱草(Elymus nutans)种子为材料,从12到96h设8个人工老化处理时间,研究老化过程中种子
的发芽率和活力的变化以及二者之间的关系。活力指标包括发芽势、活力指数、幼苗长度以及反映膜透性的电导
率和可溶性糖含量等。结果表明,随老化时间的增长,种子的发芽率、发芽势以及活力指数先急剧下降(12h)而
后缓慢下降,浸种液电导率变化不明显,而可溶性糖含量呈先急剧增加(12h)而后无明显变化。不同老化程度种
子的发芽率与发芽势、活力指数相关性极显著(r分别为0.987和0.989,P<0.01);与浸种液电导率不显著相关,
与可溶性糖含量呈极显著负相关(r=-0.808,P<0.01)。
关键词:人工老化;种子;活力;垂穗披碱草
中图分类号:S351.1;S543+.904.1 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2011)07-1275-05
*?
垂穗披碱草(Elymus nutans)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 000m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(3~4d)[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
* 收稿日期:2011-03-01 接受日期:2011-04-14
基金项目:国家自然科学基金(30771532);国家重点基础研究
发展计划(2007CB108904)
作者简介:周晶(1983-),女,甘肃兰州人,在读博士生,研究方
向为牧草种子学。E-mail:zhoujin2007@lzu.cn
通信作者:王彦荣 E-mail:yrwang@lzu.edu.cn
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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(12d)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5d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。
发芽势=
前5d累计发芽数
供试种子总数 ×100%;
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0.001g)后置于150mL三
角瓶中,加去离子水100mL,设空白对照(100mL
去离子水),用保鲜膜封住瓶口在20℃温度下放置
24h。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)]。
浸种液电导率=
样品电导率-对照电导率
样品质量
。
(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1mL放入试管,加入蒽酮试剂5mL,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620nm
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12h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60h的种子发芽率有波
动,但差异不显著(P>0.05)。老化72h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72h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12h的种子发芽势(29%)下
降了35%;老化12~60h的种子发芽势差异不显
著,呈缓慢降低趋势。老化84h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84h。
图1 老化处理对垂穗披碱草种子发芽率与
发芽势的影响
注:图中不同字母表示同一指标不同处理间差异显著
(P<0.05)。下图同。
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(3.2cm)相比,老化12~48h芽长变化差
异不显著(P>0.05);老化处理84h芽长(0.7cm)
下降了78%,与对照和老化12~48h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(3.0cm)相比,
老化处理84h根长(1.4cm)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12h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84h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
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老化96h的电导率分别为212.6和223.8μs/(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12h变化最大,从0.93增加至2.45mg/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
发芽率 发芽势 芽长 根长 苗长 活力指数 电导率
发芽势 0.987**
芽长 0.845** 0.834**
根长 0.661 0.628 0.904**
活力指数 0.989** 0.998** 0.836** 0.637 0.761*
电导率 -0.513 -0.510 -0.356 -0.290 -0.333 -0.477
可溶性糖含量 -0.808** -0.860** -0.507 -0.266 -0.403 -0.839** 0.690*
注:**表示极显著相关(P<0.01),*表示显著相关(P<0.05)。
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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(Lolium perenne)[17-18]、雀麦(Bromus iner-
mis)[19]、羊草(Leymus chinensis)[12]、老芒麦(E.
sibiricus)[14]和苏丹草(Sorghum sudanense)[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(Triticum aestivum)[16]、杂
交籼稻(Oryza sativa)[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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Effects of artificial ageing treatment on vigor index of Elymus nutans seeds
ZHOU Jing,WANG Yan-rong
(Colege of Pastoral Agriculture Science and Technology,Lanzhou University;Key Laboratory of
Grassland Agro-Ecosystems,Ministry of Agriculture,Gansu Lanzhou 730020,China)
Abstract:An experiment was conducted to determine the relationship between seed germination percentage
and the seed vigor in the process of artificial ageing Elymus nutans seed,and the artificial ageing time was
set 8grads from 12hto 96h.The vigor indicators included germination energy,vigor index,seedling
length,conductivity and soluble sugar content.This study showed that seed germination percentage,ger-
mination energy and vigor index sharply decreased and slowly decreased after 12has artificial ageing time
increased.The conductivity in seed leachate did not significantly respond to the ageing time,while the sol-
uble sugar content increased greatly before 12hand then did not significantly changed when the ageing
time continued.Germination percentage of E.nutans was significantly correlated with germination energy
(r=0.987)and vigor index(r=0.989),respectively,and was not significantly correlated with conductivi-
ty in seed leachate,and negatively and significantly correlated with the soluble sugar content in seed
leachate(r=-0.808).
Key words:artificial aging;seed;vigor;Ely
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殺殺
殺
musnutans
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