朱泯亦，曹栋栋，王利，杨佳恒，赵光武*

(1.浙江农林大学农业与食品科学学院 浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室，浙江 临安 311300；2.浙江省农业科学院 作物与核技术利用研究所，浙江 杭州 310021； 3.湖州科奥种业有限公司，浙江 湖州 313000)

水稻是主要的粮食作物之一，全球超过50%以上的人口以稻米为主食[1]。稻米的淀粉粒小，易于消化吸收，其中还含有丰富的蛋白质、脂肪、维生素等营养物质和矿物质。而种子作为农业最基础的生产资料，其质量的高低决定了种子萌发、生长发育、抗性和产量等综合表现，是制约农业丰产丰收的主要因素。种子活力作为全面衡量种子综合质量的一个重要指标和增加产量的主要因素而受到了广泛的关注[2-3]。

激素作为植物生长调控的主要化学物质在农业生产和研究中被广泛应用，其对植物的生长发育、花期调节、种子的成熟与衰老，以及休眠与萌发等均有显著影响。程建平等[4]研究发现，在水稻破口或始穗期施用15.0～22.5 g·hm-2的GA3有利于缩短抽穗时间，提高种子结实率和千粒重，进而提高产量。王丰等[5]认为，外源激素IAA通过提高源器官光合速率、同化物的转化和库容活性等途径促进籽粒灌浆。Zhao等[6]研究表明，25 ℃黑暗条件下，不同品种的马尾松种子在不同浓度的IAA和GA3溶液中浸种24 h后，种子的发芽率和幼苗活力显著升高。6-BA作为一种重要的植物激素，主要由根系合成后，经传输组织传递到地上各部分器官并发挥生理作用，起到促进细胞分裂和延缓植物衰老的作用[7]。肖琳等[8]在水稻初花期喷施芸苔素内酯(BR)发现，BR可显著增强叶片的生理代谢，促进剑叶叶片中叶绿素的合成、可溶性糖和淀粉的积累，以及光合速率和灌浆速率的提高，从而增加结实率和千粒重。王丰等[9]的研究表明，乙烯在水稻灌浆过程中的主要作用为促进籽粒灌浆终止和种子成熟。乙烯对种子的休眠和萌发也具有调控作用[10]。此外，激素对植株的生长发育调节过程极其复杂，制种过程中的肥水管理、温度和成熟度等环境条件不仅会影响种子活力的形成，而且也会对激素喷施效果造成影响，进而影响种子的活力[1, 11-15]。

综上可知，激素对植物的生长发育调节、种子的活力和产量等均有一定的促进作用。迄今为止，激素对水稻制种的调控研究主要集中在植株的生长发育、花期调节和成熟种子的处理等方面，但赶粉后或灌浆期间其对杂交水稻种子活力和产量影响的研究较少。本文以杂交水稻为材料，比较赶粉后不同时期喷施不同类型和浓度的外源激素对杂交水稻种子活力和产量的影响，为高活力杂交水稻种子生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于浙江省余杭镇仙宅村浙江农科种业有限公司试验基地，地理坐标为30°09′～30°34′N， 119°40′～120°23′E，处北亚热带季风气候区，年降水量1 391.8 mm，年平均气温15.3～16.2 ℃，气候温暖湿润，光照充足，雨量充沛，且土壤矿质元素和有机物等含量丰富，为杂交水稻种子生产提供了良好的条件。

1.2 处理设计

于2014年6月播种，以杂交水稻II优7954(不育系II-32A×恢复系浙恢7954)为材料，父母本行比1∶8，制种面积为667 m2。抽穗扬花期为8月7日，分别于赶粉后第5、12和19天喷施不同类型与浓度的激素。采用五点取样法，以小区对角线的中点作为中心抽样点，在对角线上选择4个与中心样点距离相等的点作为样点。各点喷施和取样面积均为0.2 m2。GA3浓度分别为0、0.025、0.075、0.250 mg·L-1，6-BA浓度分别为0、25.0、37.5、50.0 mg·L-1，IAA浓度分别为0、7.5、15.0、22.5 μmol·L-1，BR浓度分别为0、0.01、0.02、0.03 mg·L-1，ETH浓度分别为0、0.3、0.6、0.9 g·L-1。赶粉后30 d收获种子，自然干燥，于4 ℃低温环境下保存备用。

1.3 指标测定

种子干燥清选后，随机数取100粒种子，3次重复，用浓度为0.2%的三氯异氰尿酸溶液浸种24 h破除种子休眠。将清洗后的种子均匀地平铺于发芽盒中无菌湿润的纸床上，然后将种子置于30 ℃光照8 h(光照强度为12 000 lx))和20 ℃黑暗16 h的培养箱中，连续培养14 d。期间，每天记录发芽种子的数量并适量补充水分，对表面霉变的种子取出洗涤后放回原处，发霉情况较严重(超过5%)的及时更换发芽纸。种子发芽实验细则与标准参照ISTA标准[16]。

1.4 数据统计

应用Microsoft 2010和SPSS 19.0软件对数据进行处理和分析，并进行多重比较。百分率数据经反正弦转换后进行多重比较，转换公式为y=arcsin[sqrt(x/100)]×180/3.141 592 654。

2 结果与分析

2.1 GA3对种子活力和产量的影响

由表1可知，赶粉后第5天对杂交水稻II优7954喷施0.075 mg·L-1的GA3，其发芽率、发芽势和发芽指数均较高，分别较对照提高了6.8%、4.5%和1.5%；GA3浓度为0.25 mg·L-1时产量最高，每667 m2产量达199.0 kg，较对照增长了26.9%，但差异不显著。在赶粉后第12天喷施0.25 mg·L-1GA3，种子的发芽率、发芽势和发芽指数均最大，分别比对照增长了18.0%、17.1%和14.2%；GA3浓度为0.025 mg·L-1时产量最高，较对照增长了12.5%，但差异不显著。赶粉后第19天喷施不同浓度的GA3，其种子的发芽率、发芽势和发芽指数均在GA3浓度为0.25 mg·L-1时最大，较对照分别增加了12.8%、16.8%和11.1%；在GA3浓度为0.075 mg·L-1时增产效果最好，较对照增加23.5%。

2.2 6-BA对种子活力和产量的影响

由表2可以看出，于赶粉后第5天喷施50 mg·L-1的6-BA，对II优7954杂交水稻种子的活力和产量提高效果均较佳，其发芽率、发芽势、发芽指数和产量分别较对照增加了8.0%、13.2%、10.0%和70.2%，其中产量较对照有显著提高。赶粉后12 d，II优7954杂交水稻经25 mg·L-16-BA喷施后，种子的发芽率、发芽势和发芽指数均较大，分别较对照增加了11.7%、10.0%和11.6%，但未达到显著性水平，6-BA浓度为37.5 mg·L-1时产量最高，较对照增加了43.0%。在赶粉后第19天喷施50 mg·L-16-BA，II优7954种子的发芽率、发芽势和发芽指数均较大，分别较对照增长了12.1%、11.3%和11.0%，而产量则在6-BA浓度为25 mg·L-1时最高，较对照增产了4.5%，差异均未达到显著水平。

2.3 IAA对种子活力和产量的影响

由表3可知，在赶粉后第5天喷施22.5 μmol·L-1IAA，II优7954杂交水稻种子的发芽率、发芽势和发芽指数均较大，分别较对照增加了15.9%、14.7%和11.1%，产量略有下降，但不同处理间各指标差异均不显著。赶粉后第12天，杂交水稻II优7 954种子发芽率、发芽势和发芽指数在IAA浓度为7.5 μmol·L-1时达到最大值，分别较对照增加了6.5%、1.6%和5.5%，产量在IAA浓度为22.5 μmol·L-1时最高，增产了8.7%。赶粉后第19天，种子的发芽率、发芽势和发芽指数均随着喷施IAA浓度的升高逐渐下降，即种子在生长发育至成熟后期，喷施IAA对提高种子活力效果不明显，但可显著提高产量。

表1 GA3对杂交水稻II优7954种子活力和产量的影响

注：同列数据后无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。表2～5同。

表2 6-BA对II优7954杂交水稻种子活力和产量的影响

表3 IAA对II优7954杂交水稻种子活力和产量的影响

2.4 BR对种子活力和产量的影响

表4表明，在赶粉后不同时期喷施不同浓度的外源激素BR对杂交水稻种子的活力和产量均有一定的促进作用。其中，在赶粉后第5天喷施0.02 mg·L-1BR对种子的活力和产量提高效果均最好，发芽率、发芽势、发芽指数、产量分别较对照提高了6.8%、5.5%、5.8%和3.0%，但差异均不显著。赶粉后第12天，BR浓度为0.03 mg·L-1时种子活力表现最好，发芽率、发芽势和发芽指数分别较对照增加了10.6%、8.4%和10.5%，BR浓度为0.02 mg·L-1时产量增加了40.5%，差异均不显著。赶粉后第19天，喷施0.03 mg·L-1BR后，种子的发芽率、发芽势和发芽指数较对照分别增长了7.0%、7.0%和11.7%，BR浓度为0.01 mg·L-1时增产效果最好，产量增加了33.7%，但差异均不显著。

表4 BR对II优7954杂交水稻种子活力和产量的影响

2.5 ETH对种子活力和产量的影响

由表5可知，II优7954杂交水稻在赶粉后第5天喷施不同浓度的ETH，其发芽率、发芽势和发芽指数均呈现不同程度的降低，并且随着ETH浓度的增加，降低趋势加快。随着灌浆期的延长，喷施不同浓度的ETH对种子的活力和产量均有促进作用。在赶粉后第12天喷施0.9 g·L-1的ETH，种子的发芽率、发芽势、发芽指数和产量均达到最大值，分别较对照增加了14.3%、16.3%、22.7%和35.9%。于赶粉后第19天喷施0.3 g·L-1的ETH对提高种子的发芽率和产量具有较好的效果，分别比对照提高了10.5%和27.3%，而ETH浓度为0.6 g·L-1时种子的发芽势和发芽指数较高，分别比对照增加了6.5%和18.1%，但差异不显著。

表5 ETH对II优7954杂交水稻种子活力和产量的影响

3 小结与讨论

本研究结果表明，不同类型和浓度的外源激素在赶粉后不同时期喷施均会对水稻种子活力和产量产生影响。其中，赶粉后第19天对杂交水稻II优7954喷施浓度为0.25 mg·L-1的GA3，收获种子的发芽率、发芽势和发芽指数等与种子活力密切相关的指标较其他GA3处理大，产量也有提高。在赶粉后第5天，喷施浓度为50 mg·L-1的6-BA对II优7954杂交水稻种子活力和产量的提高效果较其他6-BA处理表现突出。刘绍权等[17]的研究结果也表明：在灌浆前期6-BA主要促进籽粒灌浆速率和粒质量的增加，而在灌浆中、后期主要的作用是延长灌浆期和延缓籽粒衰老。IAA对提高种子活力的总体趋势为，随着赶粉后种子灌浆时间的延长和IAA浓度的增加，种子活力呈现先升高后降低的趋势，赶粉后第12天喷施7.5 μmol·L-1的IAA，种子活力提高效果最好，而后随着灌浆时间的延长和激素浓度的增加，种子活力呈下降趋势。Liu等[18]研究表明，IAA对种子休眠有积极的调节作用，并认为IAA是继ABA之后促进种子休眠的第二类激素。所以进入灌浆后期的种子可能因IAA的喷施而促进其进入休眠状态，导致种子活力下降，并且随着浓度的增加，其活力下降趋势明显。BR和ETH对提高II优7954杂交水稻种子活力的最佳处理均为赶粉后第12天，激素浓度分别为0.03 mg·L-1和0.9 g·L-1。其中，在赶粉后第5天对II优7954杂交水稻种子喷施不同浓度的ETH，种子的发芽率、发芽势和发芽指数等与种子活力密切相关的指标均较对照组降低，并且随着ETH浓度的增加，降低幅度加大。这可能与种子发育初期内部有机物质的积累较少，种子发育不充分，活力尚未形成有关，而喷施ETH后不仅抑制生长素的转运和合成[1]，而且还加快了植株的衰老和果实成熟[19-20]，从而导致种子的活力下降。Calvo等[21]和Speer等[22]研究也发现，喷施外源激素ETH可促进种子打破休眠和促进未休眠的种子在逆境条件下萌发，所以在赶粉后第12、19天，种子得到进一步的发育和成熟后，喷施ETH对种子活力的提高具有促进作用。

综合以上结果可知，在赶粉后不同时期，对II优7954杂交水稻喷施不同类型的激素对种子的活力和产量均有一定的促进作用。其中，在赶粉后第5天喷施50 mg·L-1的6-BA，种子的活力和产量较其他6-BA处理的大，但差异均不显著，而经GA3、IAA、BR和ETH处理后种子的活力和产量的最佳值均集中在赶粉后第12～19天。其中，在赶粉后第12天喷施0.9 g·L-1的ETH对杂交水稻种子活力的提高幅度较其他激素处理大，产量也较高。所以，建议赶粉后第12～19天进行外源喷施激素，可有效提高II优7954杂交水稻的制种质量和产量。但是，种子在发育成熟过程中，其活力的形成不仅受到母株遗传因素的制约[23]，外界环境也对种子活力的形成产生较大的影响。目前，对种子活力的研究主要集中在表型和生理生化指标，成熟度对活力的影响研究也存在一定局限性[24]，并且激素对种子活力的调控不仅存在差异，而且调控机理也尚不明确[10]。因此，在赶粉后不同时期喷施不同类型和浓度的外源激素对种子活力影响的内在机理，以及在不同作物中的表现还有待于进一步的研究。