伸长胚根计数测定杂交玉米种子活力的研究

2017-12-01，，，，，

种子 2017年1期

关键词：芽苗胚根种子活力

，，，，，

(安徽农业大学农学院，合肥 230036)

伸长胚根计数测定杂交玉米种子活力的研究

张皖秋，龚动庭，张文明，高灿红，郑文寅，姚大年

(安徽农业大学农学院，合肥 230036)

以铁研39、豫玉32、联创7号、郑单958、粟玉2号、鲁单9002、皖玉6号、濮单6号、鲁单981、农大108、安囤8号、天禾5号等12个杂交玉米品种包衣种子为材料，采用伸长胚根计数测定、幼苗生长测定、加速老化试验、模拟田间出苗试验及田间出苗试验等5种方法测定种子活力，并将伸长胚根数与其余活力指标进行相关分析，旨在研究伸长胚根数与杂交玉米种子活力的相关性，探讨杂交玉米活力测定的简便适宜方法。结果表明：20 ℃ 66 h伸长胚根数与幼苗生长测定的发芽率呈显著正相关(r=0.585)，与根长呈极显著正相关(r=0.816)；与加速老化试验的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数均呈显著正相关(r分别为0.645、0.658、0.628、0.648)；与田间出苗率及芽苗鲜重、芽苗干重均呈极显著正相关(r分别为0.780、0.804、0.809)。13 ℃ 144 h伸长胚根数与其余活力指标的相关性均不显著。本研究认为，20 ℃ 66 h伸长胚根数可作为杂交玉米种子活力的评定指标。

伸长胚根计数；杂交玉米；种子活力

玉米是我国三大粮食作物之一，玉米生产在我国农业生产上占有愈来愈重要的地位[1]。在有限的种植面积条件下，随着优良玉米杂交种需求量的不断增加和农业机械化程度的不断提高，生产上对玉米种子的质量提出了较高要求[2]。种子活力是衡量种子播种质量的一项综合指标[3]，在现代农业生产上，高活力的优质种子越来越受到人们的高度重视。

目前，关于玉米种子活力测定方法的研究报道较多，但由于试验材料、地区、气候等条件不同，不同研究者的观点也存在一定差异。杜清福等认为，标准发芽试验可用于普通玉米、糯玉米、甜玉米的种子活力测定[4]。蒋作甫等认为，高温高湿老化处理发芽法是一种具有较强稳定性的试验方法，可用于预测自交系玉米种子的田间实际出苗率[5]。陆美英认为，模拟田间条件的冷处理法可用于杂交玉米种子及自交系玉米种子田间出苗率的预测，简单易行，且活力高或活力低的种子均适用[6]。伸长胚根计数测定是近年提出的一种种子活力新方法，适用于玉米种子田间出苗测定，其原理是活力降低的种子，早期生理表现为发芽速率迟缓[7]。

发芽初期玉米种子的胚根伸长数能准确反映其发芽速率，并与种子活力的其他指标密切相关[7]。伸长胚根数较多的种子，活力高，反之，则说明该品种种子活力低[7]。目前，关于伸长胚根计数测定杂交玉米种子活力的研究报道很少。本试验以12个杂交玉米品种包衣种子为材料，采用伸长胚根计数测定、幼苗生长测定、加速老化试验、模拟田间出苗试验及田间出苗试验等5种方法测定种子活力，并将伸长胚根数与其余活力指标进行相关分析，旨在研究伸长胚根数与杂交玉米种子活力的相关性，探讨杂交玉米活力测定的简便适宜方法。

1 材料与方法

1.1 材料

选用的12个杂交玉米品种分别为铁研39、豫玉32、联创7号、郑单958、粟玉2号、鲁单9002、皖玉6号、濮单6号、鲁单981、农大108、安囤8号、天禾5号，均为包衣种子，购于合肥市种子一条街市场。供试玉米种子的起始水分和千粒重见表1。

1.2 方法

1.2.1 伸长胚根计数测定

参照《种子学》介绍的方法[7]，采用折片纸卷法进行发芽试验，设置2种处理，处理1，(20±1)℃下培养66 h±15 min；处理2，(13±1)℃下培养(144±1)h。每处理各品种随机取净种子200粒，2次重复，每重复100粒，设置8个副重复，每个副重复25粒，于2层湿润发芽纸(规格60 cm×12 cm)上摆成2排，1排12粒，另1排13粒，种子的胚根部位朝下，再盖上1层同样的湿润发芽纸，将发芽纸折成12 cm×12 cm的方片状，垂直置于塑料袋中(塑料袋上口不封口，自然敞开)，放入智能人工气候箱培养(光照时间8 h)，每24 h监测1次温度并翻转纸卷。至规定时间取出，统计伸长胚根数，以清晰和明显的伸长胚根作为判定依据，胚根长度达到2 mm以上的种子列入计数范围，合并4个副重复为一个100粒的重复，计算伸长胚根数百分率。

表1 12个杂交玉米品种种子的起始水分和千粒重

品种铁研39豫玉32联创7号郑单958粟玉2号鲁单9002皖玉6号濮单6号鲁单981农大108安囤8号天禾5号水分(%)12．211．511．411．711．212．011．810．610．412．211．611．9千粒重(g)305．8371．5336．6370．5386．0374．2370．9330．2317．3266．0364．7367．3

1.2.2 幼苗生长测定(发芽测定)

参照GB/T 3543.4—1995农作物种子检验规程[8]，采用纸卷法进行发芽试验，各品种设3次重复，每重复随机取50粒净种子，置床，放入智能人工气候箱培养(温度25 ℃，光照时间8 h/d)，逐日记录正常发芽种子数，第4天统计发芽势，第7天统计发芽率，同时测定正常幼苗(随机取10株/重复)的芽长、根长、苗鲜重(带根幼苗)、苗干重(103±2 ℃，烘8 h)，并计算发芽指数、活力指数和平均发芽日数。

发芽指数=∑(Gt/Dt)；

活力指数=GI×S；

平均发芽日数=∑(Gt×Dt)/G。

式中，Dt为发芽日数，Gt为Dt相对应的每天发芽种子数与发芽日数，G为发芽率，S为苗干重。

1.2.3 加速老化试验

参照胡晋[7]的方法，各品种随机取200粒净种子，放入塑料网袋，平铺于LH-80型种子老化箱内，在45 ℃、100%RH条件下老化72 h，取出，进行幼苗生长测定，方法同1.2.2。

1.2.4 模拟田间出苗试验

参照张文明等[9]的方法，稍作调整，取大田土壤，晾干后用筛子筛去杂质，再取一定量的细砂与土壤按1∶3的比例混匀，并喷水，搅拌，调至土壤湿润。取适量的土壤装入发芽盒，各品种3次重复，每重复随机取50粒净种子，均匀播于土床，覆土约2 cm，室温下第7天统计出苗率，并测定正常幼苗(随机取10株/重复)的芽苗鲜重(不带根)和芽苗干重[(103±2)℃，烘8 h]。

1.2.5 田间出苗试验

将供试材料每品种设3个小区(即3次重复)，每小区种4行(共100粒)，每行播25粒，单粒播种，粒距10 cm。播后第9天统计田间出苗率，同时于每小区第4行连续剪取10株地上部分芽苗，测定芽苗鲜重和芽苗干重[(103±2)℃，烘8 h]。

试验于2015年6—7月在安徽农业大学教学科研示范基地和种子科学与工程实验室进行，主要统计分析采用DPS、SPSS软件进行。

2 结果与分析

2.1 不同杂交玉米品种种子活力的差异

幼苗生长测定结果(表2)表明，供试12个杂交玉米品种种子活力水平存在显著差异。综合发芽势、发芽指数、活力指数、平均发芽日数等主要指标来看，联创7号种子活力较高，农大108种子活力较低。

加速老化试验结果(表3)表明，不同杂交玉米品种种子的抗老化能力存在显著差异。与ck(表2)比较，大多数品种种子的发芽势、发芽率、发芽指数、苗鲜重、苗干重、芽长、根长、活力指数等指标呈下降趋势，平均发芽日数均呈上升趋势，综合来看，联创7号抗老化能力较强，农大108抗老化能力较弱。

由表4可知，联创7号的模拟田间出苗率、模拟田间芽苗鲜重、田间出苗率、田间芽苗鲜重、田间芽苗干重均显著高于其余品种，农大108的模拟田间出苗率、模拟田间芽苗鲜重、模拟田间芽苗干重、田间出苗率、田间芽苗鲜重、田间芽苗干重均显著低于其他各品种。说明模拟田间出苗试验和田间出苗试验结论与幼苗生长测定及加速老化试验的结论基本一致。

2.2 伸长胚根数与其余活力指标的相关分析

伸长胚根计数测定结果(表4)表明，2种处理的12个杂交玉米品种种子的伸长胚根数均存在显著差异。相关分析结果(表5)表明，20 ℃ 66 h处理的伸长胚根数与幼苗生长测定的发芽率呈显著正相关(r=0.585)，与根长呈极显著正相关(r=0.816)；与加速老化试验的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数呈显著正相关(r分别为0.645、0.658、0.628、0.648)；与田间出苗试验的出苗率、芽苗鲜重、芽苗干重呈极显著正相关(r分别为0.780、0.804、0.809)。13 ℃ 144 h处理的伸长胚根数与其余活力指标的相关性均不显著。说明20 ℃ 66 h伸长胚根数可作为杂交玉米种子活力的评定指标。

表2 12个杂交玉米品种种子幼苗生长测定结果及比较

品种发芽势(%)发芽率(%)发芽指数苗鲜重(g)苗干重(g)芽长(cm)根长(cm)活力指数平均发芽日数(d)铁研3997．3ABab98．0ABab56．29ABCab4．0994DEef0．5937ABCbc10．0Aa13．7BCbcd33．48ABbcd4．94CDEcde豫玉3291．3BCcd95．3ABb49．13DEde3．7844Ef0．5544ABCc5．5DEfg13．7BCbcd27．28Bcd5．07ABa联创7号99．3Aa100．0Aa58．34Aa6．6838Aa0．8117Aa9．7ABab16．8Aa47．39Aa4．91DEdef郑单958100．0Aa100．0Aa55．64ABCab5．8100ABCbc0．6789ABCabc8．4ABCbcd15．5ABab37．77ABabc4．98CDbc粟玉2号96．0ABabc97．3ABab49．81DEde3．9635DEef0．5785ABCbc4．3Eg14．1ABCbc28．74Bcd5．09Aa鲁单900296．0ABabc97．0ABab55．52ABCab4．5658DEdef0．6180ABCbc8．1ABCcde11．9CDde34．34ABbcd4．94CDEcd皖玉6号95．3ABabc96．7ABab57．42ABa6．1911ABab0．6420ABCabc8．5ABCbcd9．8Df36．85ABabc4．89Edef濮单6号92．0BCcd94．0Bb48．16Ee4．6263DEdef0．5165BCc6．8CDef11．8CDdef24．87Bd5．08ABa鲁单98194．0ABCbc96．0ABab49．36DEde4．3291DEdef0．5056BCc7．7BCde12．5CDcde24．87Bd5．08ABa农大10888．0Cd88．7Cc51．82CDEcd4．8082CDEde0．4865Cc8．4ABCbcd10．5Def25．16Bd4．92DEcdef安囤8号97．3ABab97．3ABab53．20BCDbc6．1288ABab0．6702ABCabc9．2ABabc12．3CDcde35．65ABbcd5．01BCb天禾5号95．3ABabc95．3ABb57．43ABa5．0773BCDcd0．7679ABab7．8BCcde10．5Def44．19Aab4．89Edf

注：同列不同小写字母表示品种间差异显著(plt;0.05)，不同大写字母表示品种间差异极显著(plt;0.01)。下同。

表3 12个杂交玉米品种种子加速老化试验结果及比较

品种发芽势(%)发芽率(%)发芽指数苗鲜重(g)苗干重(g)芽长(cm)根长(cm)活力指数平均发芽日数(d)铁研3979．3BCb94．0Aa36．91BCc2．9758DFf0．3346Bd6．8Bbc10．9De12．35BCDdef5．44Cd豫玉3253．3EFef83．3Bb29．63EF3．9291BCDEFcde0．4671ABabc6．5Bbc12．8BCbc13．76BCDcdef5．55ABCabc联创7号98．0Aa99．3Aa50．45Aa5．5315Aa0．5518Aa8．8Aa16．0Aa27．80Aa5．10Ef郑单95881．3BCb97．3Aa37．23BCc4．1298BCbcd0．5387Aab6．6Bbc13．7Bb20．06Bb5．47BCcd粟玉2号63．3DEde94．0Aa32．20DEde4．0605BCbcd0．5458Aab4．5Cd11．4CDde17．63BCbcd5．62Aa鲁单900286．0ABb93．3Aa40．35Bb4．1936BCbcd0．4904ABabc7．2Bb9．2Ef19．77Bb5．31De皖玉6号41．3Fg64．7Cc22．36Hg4．0095BCDbcde0．5122Aabc6．8Bbc11．1CDde11．48CDef5．58ABab濮单6号46．7Ffg78．7Bb26．92FGf3．2624CDEFef0．4284ABbcd6．2Bbc11．4CDde11．54CDef5．59ABab鲁单98152．7EFefg82．0Bb29．81EFef4．0049BCDEbcde0．4658ABabc6．8Bbc12．3BCDcd13．91BCDcdef5．52ABCbcd农大10844．0Ffg62．7Cc23．80GHg3．4469CDEFdef0．4067ABcd6．9Bbc11．4CDde9．66Df5．46BCcd安囤8号76．7BCDbc94．0Aa35．42CDc4．7708ABb0．5241Aabc6．0Bc11．8CDcde18．57BCbc5．50ABCbcd天禾5号67．3CDEcd92．7Aa35．09CDcd4．2456BCbc0．4695ABabc6．2Bbc8．9Ef16．49BCDbcde5．47BCcd

表4 12个杂交玉米品种种子模拟田间出苗试验、田间出苗试验和伸长胚根计数测定结果及比较

品种模拟田间出苗试验田间出苗试验伸长胚根计数测定模拟田间出苗率(%)模拟田间芽苗鲜重(g)模拟田间芽苗干重(g)田间出苗率(%)田间芽苗鲜重(g)田间芽苗干重(g)20℃66h伸长胚根数13℃144h伸长胚根数铁研3995．3Aab4．1033Ad0．3572CDcde64．0Aab5．0324Aab0．6940Aabc92．5ABCa93．5ABab豫玉3294．0Ab4．4306Abcd0．3753BCDcde68．0Aab5．0237Aab0．7969Aab95．5ABa82．5Ccd联创7号100．0Aa6．1641Aa0．5108ABCab78．7Aa5．4049Aa0．8424Aa99．0Aa81．0Cd郑单95897．3Aab5．3424Aabcd0．4295ABCDbc72．7Aab5．3403Aa0．6787Aabc97．5Aa98．5Aa粟玉2号97．3Aab4．7287Aabcd0．3971BCDcd81．0Aa4．4745Aabc0．6039Aabc98．5Aa97．5Aa鲁单900297．3Aab4．3736Acd0．3281Dcde68．0Aab4．8331Aabc0．6673Aabc97．5Aa97．0Aa皖玉6号95．3Aab6．0133Aabc0．5210ABab67．3Aab4．3624Aabc0．5870Aabc82．0BCDb93．0ABab濮单6号94．0Ab4．0814Ad0．2906Dde54．3AB2．6059Abc0．3690Abc80．0CDb89．5ABCbc鲁单98192．7ABb4．0634Ad0．3021Dde58．7AB3．6287Aabc0．5138Aabc93．0ABCa89．5ABCbc农大10886．0Bc3．8319Ad0．2674De35．7B2．3316Ac0．3300Ac80．5CDb82．0Cd安囤8号96．7Aab5．9076Aabc0．5187ABab71．3Aab4．2290Aabc0．5635Aabc91．5ABCDa96．5Aab天禾5号96．0Aab6．0989Aab0．5604Aa54．0AB3．4420Aabc0．4276Aabc78．0Db84．5BCcd

表5 2种处理的伸长胚根数与其余活力指标的相关系数

处理幼苗生长测定发芽势发芽率发芽指数苗鲜重苗干重芽长根长活力指数平均发芽日数20℃66h0．5550．585∗0．006-0．0590．163-0．0970．816∗∗0．1150．30313℃144h0．510．570．042-0．009-0．053-0．0390．047-0．0540．203处理加速老化试验发芽势发芽率发芽指数苗鲜重苗干重芽长根长活力指数平均发芽日数20℃66h0．645∗0．658∗0．628∗0．4110．4230．1120．4910．648∗-0．37313℃144h0．2140．3130．022-0．1180．232-0．485-0．2670．0640．304处理模拟田间出苗试验田间出苗试验模拟田间出苗率模拟田间芽苗鲜重模拟田间芽苗干重田间出苗率田间芽苗鲜重田间芽苗干重20℃66h0．554-0．017-0．0300．780∗∗0．804∗∗0．809∗∗13℃144h0．3830．010．0210．4540．3090．077

注：“*”表示0.05显著水平，“**”表示0.01显著水平。

3 讨论

温度是伸长胚根计数测定中最关键的潜在变异因素，伸长胚根计数测定的时间也取决于试验温度[7]。王立志等[10]通过建立不同温度的玉米种子发芽量化模型，发现不同品种间存在明显差异。王洪刚等[11]认为，黑龙江北部玉米种子的最适发芽温度为27.5～32.5 ℃，此区间内玉米种子出苗较快，幼苗较健壮；20.0 ℃以下，玉米种子发芽率降低，幼苗较弱；15.0 ℃以下，玉米正常生长的需求将无法得以满足，该温度可视为玉米种子发芽及苗期生长的最低预警温度。陈民生等[12]研究温度对玉米种子萌发特性的影响，通过对农大108和鲁单981两个玉米品种种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等主要活力指标进行测定，发现在20～32.5 ℃范围内呈先升高后降低的趋势；同一品种种子在低温环境下，种子的萌发和出苗也会受到一定的影响，尤其是低活力种子。

本研究中，伸长胚根数测定结果表明，20 ℃、66 h伸长胚根数与幼苗生长测定、加速老化试验、田间出苗试验的主要活力指标存在显著或极显著正相关，而13 ℃、144 h伸长胚根数与其余活力指标的相关性均不显著，其原因可能是供试12个杂交玉米品种均为夏播玉米，其耐低温能力较弱。此外，该方法是否适用于其他作物种子活力测定，有待进一步研究。

[1]刘桂云.玉米种植与对于气象的要求[J].中国新技术新产品,2012(1):229.

[2]孙卫永,尹航,郝德荣.玉米杂交种生产中存在的主要问题及关键措施[J].中国种业,2015(5):17-20.

[3]刘毓侠,王铁固.种子活力研究进展[J].玉米科学,2012,20(4):90-94.

[4]杜清福,贾希海,律保春,等.不同类型玉米种子活力检测适宜方法的研究[J].玉米科学,2007,15(6):122-127.

[5]蒋作甫,崔志华.玉米种子活力的几种测定方法的比较[J].北京农学院学报,1995,10(1):1-7.

[6]陆美英.玉米种子田间出苗率的预测[J].种子通讯,1987(4):24-25.

[7]胡晋.种子学[M].北京:中国农业出版社,2014.

[8]国家技术监督局.农作物种子检验规程GB/T 3543—1995[S].北京:中国标准出版社,1995.

[9]张文明,梁振华,姚大年,等.砂引发对甜玉米种子萌发及活力的影响[J].安徽农业大学学报,2005,32(2):178-182.

[10]王立志,王连敏,张国民,等.不同温度条件下玉米种子发芽的量化模型[J].中国农业气象,2000,21(3):36-39.

[11]王洪刚,李丹,李杨.温度对玉米种子发芽及苗期生长的影响[J].黑龙江农业科学,2008(1):37-39.

[12]陈民生,耿忠义,赵京岚.温度对玉米种子萌发特性的影响[J].山东农业大学学报(自然科学版),2007,38(2):196-202.