陳志超，黃婷婷，王 洋，吳洪愷，陳璋琦，陶若芙

（1.浙江農(nóng)林大學 農(nóng)業(yè)與食品科學學院 浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良技術研究重點實驗室，浙江 杭州311300；2.浙江省舟山市定海區(qū)農(nóng)林與海洋漁業(yè)局，浙江 舟山 316000）

水稻Oryza sativa是中國最重要的糧食作物之一。中國因儲藏問題引起的糧食損失達350億kg·a－1，因此，如何選育耐藏性好的種子一直是種子科學研究的重點。在雜交水稻制種過程中，通過選育具有強休眠性的保持系和不育系可以解決雜交稻制種穗發(fā)芽的危害，延長種子的儲藏時間。侯雅杰［1］認為，休眠種子能通過長時間儲藏而保持活力，適應性較強。但也有學者認為休眠性強的種子可能會影響種子的萌發(fā)，并不一定更耐儲藏［2］。種子休眠性和耐藏性之間的關系研究較少，仍不明確。種子休眠性與種子活力密切相關。近年來，已有部分學者對種子休眠性與種子活力的關系進行了研究［3－6］，普遍認為高活力種子耐藏性好，通過測定種子活力水平即能反映種子的耐藏性好壞。人工加速老化試驗是研究種子老化過程中活力變化和種子耐藏性的最常見的方法之一。董國軍等［7］研究發(fā)現(xiàn)，水稻人工老化方法能較好地模擬種子的自然老化過程。本研究采用40℃，100%相對濕度（RH）高溫高濕人工加速老化法（AA）［8］，對2個具有休眠特性差異的秈稻Oryza sativa subsp.sativa品種4K58（Ⅱ-32B休眠）和4K59（Ⅱ-32B）及其各自與不育系（Ⅱ-32A）的雜交F2代種子（C178，C179）進行人工加速老化，獲得不同老化天數(shù)的水稻種子，通過測定與種子活力相關指標，探討水稻種子休眠特性和耐藏性的關系，以期為選育耐藏性強的水稻品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為秈稻品種4K58（Ⅱ-32B休眠），4K59（Ⅱ-32B），C178和C179的種子。4K58種子具有休眠性；C178和C179分別是4K58和4K59與不育系（Ⅱ-32A）雜交獲得的F2代種子。

采用人工加速老化方法對供試材料進行處理：相對濕度100%，溫度40℃，老化3，6，9 d。老化結束后將種子放在室溫下晾干24 h，用紙袋包裝，4℃保存?zhèn)溆谩Ｒ晕蠢匣N子為對照（ck）。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子電導率測定 參照CAO等［9］方法，分別取不同老化天數(shù)處理的種子各50粒，設置重復試驗3次·組－1，35℃烘2 h，取出冷卻后稱量；用蒸餾水沖洗3次，去除表面水分后置于100 mL燒杯中，加蒸餾水100 mL，保鮮膜封口后，靜置于25℃恒溫培養(yǎng)箱24 h。用電導儀測定種子浸出液電導率。電導率（μS·cm－1·g－1）＝（樣品值－對照值）/樣品種子質(zhì)量（g）。

1.2.2 種子單核苷酸浸出液質(zhì)量濃度測定 分別取經(jīng)不同老化天數(shù)處理的種子各1粒，設置重復試驗10次·組－1；每粒種子置于裝有10 mL蒸餾水的20 mL試管中，將試管置于25℃恒溫培養(yǎng)箱中24 h。取3 mL 浸出液測定其在 260 nm 下的吸光度 D（260）。 核苷酸 D（260）＝40 mg·L－1［10］。

1.2.3 種子發(fā)芽試驗 種子經(jīng)質(zhì)量分數(shù)為0.1%的次氯酸鈉溶液消毒15 min后，在墊有2層濕潤發(fā)芽紙的發(fā)芽盒中于20～30℃變溫條件發(fā)芽，高溫8 h，低溫16 h，高溫時段有光照，光合光子照度為250 μmol·m－2·s－1。3次重復，種子100?！ぶ貜停?。每天記錄發(fā)芽種子數(shù)，第5天計算發(fā)芽勢， 第14天計算發(fā)芽率。 參照 ZHANG 等［11］的方法， 計算發(fā)芽指數(shù)（gi）＝∑（nt/td）， 平均發(fā)芽時間（tg）＝∑（nt×td）/∑nt。 其中：nt為第t天的發(fā)芽種子數(shù)，td為發(fā)芽日數(shù)。發(fā)芽結束后，隨機取幼苗10株·盒－1，分別測量苗高和鮮質(zhì)量。

1.2.4 統(tǒng)計分析 所得數(shù)據(jù)用SAS進行統(tǒng)計分析，多重比較采用最小顯著差（LSD）法，顯著性水平為P＜0.05， 百分率數(shù)據(jù)在分析前進行反正弦轉換， y＝arcsin ［sqrt（x/l00）］。

2 結果

2.1 不同老化天數(shù)處理對種子電導率的影響

未經(jīng)老化處理的種子（ck）中，C179的電導率值顯著高于4K59和C178；4K58顯著高于4K59，約比4K59高18.8%（圖1）。老化3 d后，4個水稻品種的電導率值無顯著差異；老化6 d后，4K58的電導率值顯著高于C179；老化9 d后，C178和C179的電導率值顯著高于4K58和4K59；C178和C179之間，4K58和4K59之間均無顯著差異。隨老化時間的延長，4個品種的種子電導率值均呈增加的趨勢；其中4個品種老化9 d的種子電導率值均顯著高于老化6 d，增幅達29.0%～71.1%；4K58和4K59老化6 d的電導率值顯著高于老化3 d；4K59和C178老化3 d的電導率值顯著高于ck。

2.2 不同老化天數(shù)處理對種子單核苷酸浸出液質(zhì)量濃度的影響

未老化的C178種子核苷酸浸出液質(zhì)量濃度顯著高于其他3個品種（圖2），而3個品種間無顯著差異。老化3 d后，4K58和C178的種子核苷酸浸出液質(zhì)量濃度分別顯著高于4K59和C179；4K58和C178之間，4K59和C179之間均無顯著差異。老化3 d后4K58和4K59的種子核苷酸浸出液分別比對照增加了52.3%和3.6%，兩者相差近14.5倍。老化6 d后，4K59的核苷酸浸出液質(zhì)量濃度顯著低于其余3個品種；C179顯著低于4K58和C178；4K58和C178之間無顯著差異。老化9 d后，4K59的核苷酸浸出液質(zhì)量濃度顯著低于其他3個品種；4K58顯著高于其他3個品種；C178和C179之間無顯著差異。隨老化時間的延長，4個品種的種子核苷酸浸出液質(zhì)量濃度均呈增加的趨勢；4K58，4K59和C179老化9 d的種子核苷酸浸出液顯著高于老化6 d，4個品種老化6 d的核苷酸浸出液與老化3 d無顯著差異；老化3 d的4K58種子核苷酸浸出液質(zhì)量濃度顯著高于ck。

圖1 不同水稻品種老化處理后種子的電導率值Figure 1 Conductivity of accelerated aging seeds of four rice cultivars

圖2 不同水稻品種老化處理后種子核苷酸浸出液質(zhì)量濃度比較Figure 2 Single nucleotide extract content of accelerated aging seeds of four rice cultivars

2.3 不同老化天數(shù)處理對種子萌發(fā)的影響

2.3.1 發(fā)芽勢 由表1可知：4個品種未經(jīng)老化處理（ck）的種子發(fā)芽勢均無顯著差異。老化3 d和6 d后，4K58種子的發(fā)芽勢顯著低于其余3個品種，其他3個品種均無顯著差異；老化9 d后，C179種子的發(fā)芽勢顯著高于其他3個品種，4K58的發(fā)芽勢顯著低于其他3個品種，4K59和C178之間無顯著差異。與未老化種子相比，老化9 d后4K58的發(fā)芽勢下降幅度約為4K59的2.1倍，C178約為C179的2.5倍。隨老化時間的延長，4個品種的種子發(fā)芽勢呈下降趨勢，但4個品種老化3 d的發(fā)芽勢與ck無顯著差異。4K58老化9 d的發(fā)芽勢顯著低于老化6 d，老化6 d的發(fā)芽勢顯著低于老化3 d；其他3個品種老化9 d的發(fā)芽勢顯著低于老化6 d，老化6 d的發(fā)芽勢與老化3 d無顯著差異。

2.3.2 發(fā)芽率 未經(jīng)老化處理的4個品種種子發(fā)芽率均無顯著差異（表2）。老化3 d后，C178種子的發(fā)芽率顯著低于其余3個品種，而3個品種之間均無顯著差異；老化6 d后，C178的發(fā)芽率顯著低于C179，與4K58和4K59無顯著差異；老化9 d后，4K58的發(fā)芽率顯著低于C179，與4K59和C178無顯著差異。與未老化種子相比，老化9 d后4K58的發(fā)芽率下降幅度約為4K59的1.4倍，C178約為C179的3.0倍。4個品種的未老化種子、老化3 d和老化6 d種子的發(fā)芽率之間均無顯著差異；老化9 d后，4K58，4K59和C178種子的發(fā)芽率均分別顯著低于老化6 d的發(fā)芽率。

表1 不同水稻品種老化處理后種子發(fā)芽勢比較Table 1 Germination energy of accelerated aging seeds of four rice cultivars

表2 不同水稻品種老化處理后種子發(fā)芽率比較Table 2 Germination percentage of accelerated aging seeds of four rice cultivars

2.3.2 發(fā)芽指數(shù) 從表3可知：未經(jīng)老化處理的4個品種種子發(fā)芽指數(shù)均無顯著差異。老化3 d后，C179種子的發(fā)芽指數(shù)顯著高于4K58和4K59，與C178無顯著差異。老化6 d后，4K59和C179的發(fā)芽指數(shù)均顯著高于4K58和C178；4K59和C179之間，4K58和C178之間均無顯著差異。老化9 d后，C179的發(fā)芽指數(shù)顯著高于C178；C178顯著高于4K59；4K59顯著高于4K58。隨老化時間的延長，4個品種種子的發(fā)芽指數(shù)均呈顯著下降趨勢，即4個品種的未老化種子發(fā)芽指數(shù)顯著低于老化3 d；老化3 d的發(fā)芽指數(shù)顯著低于老化6 d；老化6 d顯著低于老化9 d。與未老化種子相比，老化9 d后4K58的發(fā)芽指數(shù)下降幅度約為4K59的1.1倍，C178約為C179的1.1倍。

表3 不同水稻品種老化處理后種子發(fā)芽指數(shù)比較Table 3 Germination index of accelerated aging seeds of four rice cultivars

2.3.3 平均發(fā)芽時間 4個品種的未老化種子平均發(fā)芽時間無顯著差異（表4）。老化3 d后，4個品種的種子平均發(fā)芽時間也無顯著差異。老化6 d后，4K58的平均發(fā)芽時間顯著高于C178；C178顯著高于4K59；4K59顯著高于C179。與未老化種子相比，老化6 d后4K58的平均發(fā)芽時間上升幅度約為4K59的1.5倍，C178約為C179的1.4倍。老化9 d后，4K58和4K59的種子平均發(fā)芽時間均顯著高于C178和C179；4K58和4K59之間，C178和C179之間均無顯著差異。隨老化時間的延長，4個品種的種子平均發(fā)芽時間均呈增加的趨勢；其中4個品種老化9 d的種子平均發(fā)芽時間顯著高于老化6 d；老化6 d顯著高于老化3 d；C178和C179老化3 d的種子平均發(fā)芽時間顯著高于未老化處理的種子。

表4 不同水稻品種老化天數(shù)處理后種子平均發(fā)芽時間比較Table 4 Mean germination time of accelerated aging seeds of four rice cultivars

2.4 不同老化天數(shù)處理對幼苗生長的影響

2.4.1 苗高 種子發(fā)芽試驗結束后，分別測定了幼苗的苗高和鮮質(zhì)量。結果顯示：未老化和老化9 d的C179幼苗苗高顯著高于其余3個品種（圖3）；C178的幼苗苗高顯著高于4K58和4K59；4K58和4K59之間無顯著差異。老化3和6 d后，C178和C179的苗高均顯著高于4K58和4K59；C178和C179之間，4K58和4K59之間均無顯著差異。隨老化時間的延長，4個品種的幼苗苗高均呈下降趨勢。其中4K58和C178老化9 d的幼苗苗高顯著低于未老化幼苗，而老化6 d，3 d和ck之間均無顯著差異。4K59的幼苗苗高隨老化處理時間延長下降較明顯，老化9 d的苗高顯著低于老化6 d，老化6 d顯著低于老化3 d和ck。未老化的C179幼苗苗高顯著高于老化3，6和9 d；后三者間無顯著差異。

2.4.2 鮮質(zhì)量 未老化處理的種子中，C179品種的幼苗鮮質(zhì)量顯著高于4K58，與4K59和C178無顯著差異（圖4）。老化3 d后，C179的幼苗鮮質(zhì)量顯著高于4K59和4K58；C178的鮮質(zhì)量顯著高于4K58；4K58和4K59之間無顯著差異。老化6 d和9 d后，C179的幼苗鮮質(zhì)量顯著高于其他3個品種，而3個品種之間均無顯著差異。隨老化時間的延長，4個品種的幼苗鮮質(zhì)量均呈下降趨勢，但4K58和C179品種不同老化處理后的幼苗鮮質(zhì)量均無顯著差異。C178老化9 d的幼苗鮮質(zhì)量顯著低于其他3個處理，而3個處理之間均無顯著差異。4K59未老化處理的幼苗鮮質(zhì)量顯著高于老化3，6和9 d，后三者之間均無顯著差異。

圖3 不同水稻品種老化處理后發(fā)芽14 d的幼苗苗高Figure 3 Shoot lengths of accelerated aging seeds of four rice cultivars

圖4 不同水稻品種老化處理后發(fā)芽14 d的幼苗鮮質(zhì)量Figure 4 Fresh weights of accelerated aging seeds of four rice cultivars

3 討論

種子休眠是指有生活力的種子在適宜的萌發(fā)條件下不能萌發(fā)的現(xiàn)象，是植物生長發(fā)育過程中的一個暫停生長的階段［12］。種子休眠是影響種子耐藏性的原因之一。一般認為，休眠種子具備更高的抵抗能力，通過長時間儲藏仍能保持活力。然而，關于種子休眠性和耐藏性之間的關系研究仍舊較少，且在不同的物種研究中存在著相反的結論。

人工加速老化是研究種子耐藏性常用的方法。人工加速老化的原理是在人工創(chuàng)造的條件下加速種子的劣變，使種子活力出現(xiàn)差異，通過測定種子活力相關指標的變化來判斷種子的耐藏性［13］。由于能在短時間內(nèi)獲得不同老化程度的種子，因而人工加速老化廣泛應用于種子耐藏性研究。

細胞膜是維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的一道屏障，細胞膜系統(tǒng)的生理生化變化與種子活力密切相關。種子老化后，細胞膜功能受損，膜透性增加，大量可溶性營養(yǎng)物質(zhì)及生理活性物質(zhì)外滲，電導率增大［14］。本研究發(fā)現(xiàn)：隨老化時間延長，4個品種的種子電導率值均呈增加趨勢，說明種子老化時間越長，劣變越嚴重，活力越低，這與SWAMY等［15］的結果一致。此外，未老化的4K58的電導率值顯著高于4K59；老化后4K58的電導率值也高于4K59，表明老化后4K58的種子活力比4K59低，耐藏性更差。

核苷酸浸出液質(zhì)量濃度的高低反映細胞膜的裂變程度，核苷酸浸出液質(zhì)量濃度越高，說明種子細胞膜裂變越嚴重，活力越低［16］。本研究發(fā)現(xiàn)，隨老化時間的延長，4個品種的核苷酸浸出液質(zhì)量濃度均呈增加趨勢，也說明種子活力隨老化程度加深而逐漸降低。未老化處理的4K58和4K59種子核苷酸浸出液無顯著差異；但老化處理（3，6，9 d）后，4K58的核苷酸浸出液均顯著高于4K59，說明老化后4K58種子活力比4K59更低，不耐儲藏。此外，C178種子的核苷酸浸出液質(zhì)量濃度也顯著低于C179，似乎表明這種儲藏特性可遺傳。

張瑛等［13］指出，通?？刹捎冒l(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、平均發(fā)芽時間等指標作為判斷種子耐藏性的標準。本研究發(fā)現(xiàn)，隨老化時間的延長，4個品種種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均逐漸下降，平均發(fā)芽時間逐漸增加，這與陳良碧［17］的研究結果一致。未經(jīng)老化處理的種子，4個品種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和平均發(fā)芽時間等均無顯著差異。隨著老化程度加深，4個品種的發(fā)芽指標逐漸出現(xiàn)顯著差異。例如老化9 d后，4K58的發(fā)芽勢顯著低于4K59，C178也顯著低于C179；老化6 d后，C178的發(fā)芽率顯著低于C179；老化6和9 d后，4K58和C178種子的發(fā)芽指數(shù)均分別顯著低于4K59和C179；老化6 d后，4K58和C178種子的平均發(fā)芽時間均分別顯著高于4K59和C179。以上這些結果均表明，經(jīng)老化后4K58的種子活力比4K59更低，說明4K58的儲藏性更差，且其雜交后代也保留了這種特性。同時，本研究也發(fā)現(xiàn)：4K58和4K59的雜交F2種子（C178和C179）活力均比4K58和4K59更高，說明這些種子更耐儲藏。

種子發(fā)芽結束后的幼苗生長指標表明，隨老化程度加深，幼苗的苗高和鮮質(zhì)量均逐漸下降，說明種子活力逐漸下降。所有處理的4K58幼苗苗高和鮮質(zhì)量均與4K59無顯著差異；老化9 d后的C178幼苗苗高和老化6和9 d的幼苗鮮質(zhì)量均顯著低于C179。這些結果說明幼苗的生長指標不能明顯反映4K58的儲藏性比4K59更差，但兩者的雜交F2種子耐藏性存在差異。

綜上所述，經(jīng)人工加速老化處理后，具有休眠特性的4K58種子由于其電導率值和核苷酸浸出液質(zhì)量濃度均高于無休眠特性的4K59種子；而其發(fā)芽指標均低于4K59，推測具有休眠特性的水稻種子更不耐儲藏。同時，4K58與不育系的雜交F2種子的耐藏性也低于4K59與不育系的雜交F2種子，表明這種儲藏特性可遺傳至下代。由于本研究采用的是人工加速老化方法來測定種子的耐藏性，并不能完全反映自然儲藏過程中的變化，且只選用了2個供試材料。因此，有關種子休眠特性與耐藏性關系研究還需在更多類型的植物種子以及自然老化的種子材料中進行。

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