第八章+种子活力.

第八章种子活力第一节种子活力及其意义一．种子活力的概念及发展1876年，Nobbe《种子学手册》种子生长力（活力）---一批种子内部发芽及幼苗生长速率的个体差异。1933年，Goss发芽率96%和62%的幼苗能否等同?活力研究热1950年代初期1950年国际种子检验协会(ISTA)主席Frank种苗活力1953年，ISTA活力委员会1957年，Isely种子活力1977年，ISTA代表大会（Perry，1978）种子活力是种子在发芽及出苗期间的活性强度和种子特性的综合表现。表现—活力1980年，AOSA（美国官方种子分析家协会）（McDonald，1980）种子活力是指在一般的田间条件下，决定种子迅速、整齐出苗和长成正常幼苗的潜在能力的总称。指导生产、选用高活力种子正确评定种子质量等级和价格掌握仓贮变化，改善仓贮条件保证播种质量，一播全苗妥善处理低活力种子1980年，郑光华：种子的健壮度，包括种子迅速、整齐发芽的潜力和生长、生产潜力。80年代以来，我国的种子活力研究和应用:二．种子活力的几个概念及关系(一)几个概念1.种子生活力（seedviability）：种胚具有的生命力及种子潜在的发芽力。生化方法测定一批种子中具有生命力（即活的）种子数占种子总数的百分率。2.种子发芽力（germinationforce）：在实验室可控制的适宜条件下发芽并成苗的能力。一般用发芽率和发芽势表示。3.种子活力（seedvigour）：田间条件下的出苗能力（seedvitality）。生命发芽生长(二)三个概念的相互关系高活力种子一定具有高的发芽力和生活力，具有高发芽力的种子也必定具有高的生活力；具有生活力的种子不一定都具发芽力，能发芽的种子活力也不一定高。劣变程度百分率（%）50100活力＞发芽力＞生活力活力发芽力XYZ高活力低活力最高活力良好条件下，有出苗及生长的能力；不良条件下，活力越高，越可能成苗虽能萌发，但不能继续生长，畸型苗种子并不完全死亡但不能萌发种子完全死亡正常萌发检验为死种子种子萌发、生长和活力相关图解三．种子活力的意义种子重要的品质，高活力种子具有明显的生长优势和生产潜力:1.保证“五苗”：“全、齐、匀、壮、早”；2.抗逆性强：抗病虫、杂草、寒冷等；3.节省种子用量；4.增强对病虫害杂草的竞争性；5.提高作物产量；5.耐贮藏。第二节种子活力的生物学基础一.遗传因素种子活力遗传力较高影响种子活力的因素遗传因素环境因素基因型种子形态特征出土特性化学成分杂种优势低温发芽能力作物成熟期和采收期基因型:一般而言，大粒种子具有丰富的营养物质，萌发期间具有较高的能量，幼苗顶土能力较强，活力较高。种子形态特征：种皮对种子具有保护作用。出土特性：子叶出土型和留土型通常受两对基因控制。化学成分：含油量高的脂肪类种子比淀粉和蛋白质类种子难贮藏，寿命短。杂种优势：F1种子比亲本往往要好。低温发芽能力：不同作物对低温的适应能力不同。作物成熟期和采收期：二.环境因素１.母株环境--肥力/栽培/气候①土壤肥沃→种子营养条件满足→活力高。氮、磷、钾影响较大，不同作物间差异较大;提高种子蛋白质含量、大小、活力、产量。高氮和高磷→甜菜种子活力降低其他微量元素对种子活力的影响:缺硼，豌豆畸苗增加；钼高，大豆种子活力降低；花生种子缺硼和钙，种子发育不正常，子叶缺绿，幼苗下胚轴肿胀。②栽培密度→种子品质*密植→增加产量→降低种子大小和重量；*密植→影响田间通风透光，增加田间温湿度→病害蔓延，植株早衰→种子发育不良;留种田不适合密植③母株生长的外界条件→种子活力种子成熟期间的温、水、湿。选择环境适宜的专门的种子生产基地,种子成熟季节无风、无雨、天气晴朗、干燥,土壤肥沃、适当灌溉。２.种子收获后的加工条件①种子成熟度种子发育活力水平生理成熟达最高峰→适时收获最重要。成熟后未及时收获的种子遭受田间温湿度变化等影响,活力下降。种子成熟度机械损伤干燥过程及程度如何做到适时收获？*种子干重增至最大，达生理成熟，活力最高。此时含水量高,不便收获，一般等田间自然干燥，含水量降至15%～20%时采收。*花期长，有明显开花顺序的作物很难做到。例:十字花科、棉花，不同部位采收的种子活力水平不同:下部果枝→在植株上种子自然老化；中部→成熟充分，及时采收，种子质量好,活力高;上部→成熟度差，活力低，不宜留种。实践上以腰花留种。②种子收获后的干燥、精选、装袋、贮藏及运输中，种子间或与机械碰撞造成损伤，程度与种子水分有关。玉米种子水分（大豆）机械损伤14%3—4%18%70—80%或：14—18%损伤较轻③种子收获后及时干燥干燥不当和过分干燥较低8—12%和较高20%损伤均较重干燥损伤吸胀损伤＊干燥不当（T过高或干燥剂比例过高）→脱水过速，损伤胚细胞，膜透性改变，修补能力降低对干燥损伤的敏感性：油菜＜谷类小麦＜水稻籼稻＜粳稻＊过分干燥→吸胀损伤子叶横裂应对措施---梯度吸湿发芽前在相对湿度10--15%、25%、50%、75%和100%放置。３.种子贮藏条件时间方法环境条件贮藏条件微生物病菌种子虫害*种子微生物和病菌→加强呼吸作用,有毒物质累积，加速种子劣变。萌发期间病菌侵害种胚，使幼苗腐烂,低温、潮湿土壤中发芽，危害更大。*种子虫害直接破坏种子完整性→促进种子呼吸代谢，种子老化变质，严重时种子失去发芽出苗能力。(一)种子的老化和劣变的表现1.概念①老化(aging)----种子活力的自然衰退。高温、湿②劣变（deterioration)----种子生理机能的恶化。2.老化和劣变的关系老化也是劣变过程，劣变不一定都由老化引起。突然的高温或结冰三.种子活力与种子劣变生理生化特征大分子物质变性膜系统损伤有毒物质积累生理活性物质破坏与失衡形态特征种子变色萌发迟缓，发芽率低，多畸形苗生长势差，抗逆力弱生物产量和经济产量都低。3.种子劣变的表现第三节种子活力和生活力测定一.种子活力与生活力测定的意义须测定种子生活力的几种情况休眠的种子短期内急需了解种子发芽率测定发芽率所需时间太长的种子对种子发芽试验有疑问时的补充试验生物化学法四唑测定、溴麝香草酚蓝法、甲烯蓝法、中性红法和二硝基苯法组织化学法靛蓝染色法、红墨水法、软Ｘ射线造影法荧光分析法离体胚测定法（一）种子生活力测定方法四唑测定原理:应用2，3，5-三苯基氯化四氮唑(四唑,TTC)无色溶液作为指示剂，TTC被种子活组织吸收后，接受活细胞脱氢酶中的氢，被还原成一种红色、稳定、不会扩散和不溶于水的物质，无生活力的种子无此反应，不染色。TTC:白色或淡黄色粉剂，微毒，容易见光分解，棕色瓶装，外包黑纸。配成的溶液也用棕色瓶盛装，在黑暗条件下进行染色反应。玉米四唑测定VIABLENONVIABLEPhotofrom~botany/seed_lab.html玉米种子ScutellumColeoptileColeorhiza红墨水法原理:胚的活细胞膜具有选择渗透能力，能阻止红墨水渗入组织内部,不染色，死细胞染色。红墨水浓度：1ml红墨水+60ml水染色时间：室温下15min，水洗后鉴定四唑测定电导率测定酶活性测定（二）种子活力测定方法幼苗生长特性测定幼苗生长测定逆境抗性测定抗冷测定低温发芽试验加速老化测定希尔特纳测定(砖砂试验)生理生化测定幼苗评定测定发芽速率测定1.幼苗生长测定适用：具有直立胚芽和胚根的禾谷类和蔬菜类种子。条件：黑暗恒温箱内培养7d，温度为正常发芽温度。n1x1+n2x2+…+nixi25L-胚芽或胚根平均长度n-每对平行线间的胚芽尖或胚根尖数目xi-种子点到各对平行线中点的距离L=2.幼苗评定试验适用：大粒豆类、棉花种子方法:实验室标准条件，先将种子分成发芽和不发芽两类，将幼苗分成三级：前两种相加为发芽种子注意：种子去休眠；幼苗对环境（温、湿度等）敏感。高活力（壮苗）----胚芽强壮、深绿色；低活力（弱苗）----胚芽短或细长，初生根少；畸形苗----根或芽残缺或破裂，褪绿等。SeedlingEvaluationsUCDAVISSTRONGWEAKABNORMAL3.发芽速度测定通用古老简单方法：标准发芽，每日记载正常发芽种子数（牧草、树木等发芽缓慢，可隔日或隔数日记载）。初期发芽率发芽天数发芽指数发芽速率与发芽速度有关的指标初期发芽率(发芽势)小麦、玉米4天发芽天数发芽率达一定，90%或50%或25%时的天数。天数越多，活力越低（对同一品种）发芽指数GIGI=Gt:第T日（7天）内的发芽数（非累计）Dt:发芽日数活力指数VIVI=GI×S发芽速率（平均日数）=Σ(Gt×Dt)/发芽率一定时期内幼苗长度或重量GtDtΣ例:有两批种子分别为A和B，各取100粒作发芽试验，结果如下表，试比较它们的活力强弱。发芽天数1234567ΣS(cm)样品A15181240408011样品B82230200008013GI(A)=1/1+5/2+18/3+12/4+40/5+4/6=21.2GI(B)=8/1+22/2+30/3+20/4=34VI(A)=21.2×11=233.2VI(B)=34×13=442发芽指数、活力指数能综合反映种子活力。强强4.抗冷测定适用春播喜温作物，玉米、大豆、豌豆等，秋播作物发芽时具有忍耐低温的能力，故不宜应用。低温（10℃），湿土，处理7天；取出置于适宜条件下，进行发芽。玉米、水稻30℃3d大豆、豌豆25℃4d5.低温试验适用：主要适用棉花，此外还有高粱、黄瓜等春播喜温作物。方法：18℃模拟田间低温条件，其试验方法与标准发芽试验基本相同。6.加速老化试验适用多种作物方法:高温（40-45℃）、高湿（100%相对湿度）处理种子,时间因作物而异。高活力种子处理仍能正常发芽，低活力种子长不出正常幼苗或全部死亡。注意：种子初始含水量；种子与水面距离；老化条件稳定（温、湿）。Germinationbeforeandafteracceleratedageing(AA)offourseedlotsofaBrassicaspecies7.砖砾试验（希尔特纳试验）禾谷类作物种子（最初是用来检测谷物种子镰刀菌感染情况的试验）模拟粘土土壤的机械压力，受损伤或带病及低活力种子，芽鞘顶土能力弱，高活力种子顶土能力强。2-3mm碎砖或粗沙，加水湿润，播种后覆湿沙3-4cm，加盖或覆聚乙烯薄膜保湿，室温（20℃），黑暗条件10–14天。统计顶出砖沙的正常幼苗数。8.四唑法（TTC法）可靠、简单原理：无色的四唑被种子胚部活细胞中脱氢酶还原成红色的三苯基甲腊，高活力种子胚部脱氢酶活性强，染色鲜红面积较大。高活力种子脱氢酶活性强，染色面积大，颜色清晰。High-vigorseed,tetrazoliumtestLow-vigorseedNongerminableseed玉米糊粉层四唑测定糊粉层在禾谷类种子的发芽代谢中起重要作用，糊粉层细胞的活力水平直接影响种子的活力。种子吸水软化，沿与种胚平行方向纵切，种子基部相连，在种子无胚一面上浅切，是糊粉层细胞能吸收四唑溶液。处理好的种子浸入1%四唑溶液，30℃保持2-4天，溶液中可加入少量防腐剂（0.005%）防止微生物感染。高活力种子：染色面积占全部糊粉层的75-100%低活力种子：染色面积占全部糊粉层面积75%以下。9.电导率测定原理:种子细胞膜完整性→细胞内渗出的可溶性物→浸泡液电导率→活力数值与田间出苗率负相关豌豆菜豆大豆玉米种子大小、容器大小、仪器的稳定性等影响,很难准确。10.脱氢酶活性测定将种子萌发一天，拨下胚，每个样10个完整胚。三次重复。置于试管内，加入0.1％TTC溶液10ml摇匀，盖上塞子。置35℃温箱（黑暗）中染色3h，终止反应后用蒸馏水冲洗3次，用滤纸吸去种子表面水分，将种子倒入干净试管，加入10ml无水乙醇，于35℃温箱中浸提24h，将提取液倒出，测定490nmOD值。种子活力测定技术发展趋向（一）室内活力测定与田间生产性能的相关分析对雀麦草和杂交水稻研究发现：活力指数、电导率、低温出苗率、淀粉酶活性和过