不同贮存年份高粱种子活力变化研究

马俊华，刘建军，乔燕祥，赵雪梅，周小梅

（1.山西省农业科学院，山西 太原030006；2.山西大学 生命科学学院，山西 太原030006）

作物种质资源是人类赖以生存和发展的最根本的物质基础和战略资源。随着人口剧增、环境变化以及有害生物的入侵，我国作物种质资源正在受到严重威胁，遗传多样性正在被迅速耗散和侵蚀。作物种质资源急剧减少甚至灭绝，对我国作物生产和育种的长远发展将带来不可估量的负面影响，对生态环境和粮食安全的破坏也是致命的、无法挽回的［1］。种质资源的安全保存是造福子孙后代的大事。种质资源在保存过程中，种子活力决定种子贮藏寿命，种子活力的高低很大程度上取决于物种本身的遗传因素。遗传因子决定种子活力实行的可能性，而外界条件决定活力程度表达的可能性。外界条件主要指保存条件，如保存温度湿度的控制以及种子本身含水量。另外，还有多方面因素的影响，如物种或品种自身基因寿命的长短，种子生长和收获期间的气候条件，种子收获后的脱粒、干燥及运输，存放以及入库前处理等［2］。在农业生产方面，生产上用的良种、自交系以及种质资源因保存不妥或存放时间过长引起的种子老化或劣变，导致种子活力丧失及发芽率降低等不可逆转的结果，给农业生产造成严重的经济损失［3］。因此，选取低温库1993年入库保存和2008年繁殖更新后的18份高粱种质，进行高粱种子活力变化研究，为不同作物类型的种质资源安全贮存、适时更新，确保农作物基因资源长期安全保存以及生产方面作物良种妥善保存提供理论依据。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

选取由山西种质库1993年入低温库保存的18份高粱种子和2008年出库繁殖更新后的相同的18份高粱种子为试验材料，进行不同贮存年份的高粱种子活力变化研究。试验序号和品种名称见表1。

表1 供试高粱材料库存号及名称Table 1 Storage numbers and the names of sorghum materials used in this study

1.2 试验方法

1.2.1 种子发芽试验

参照《国家种子检验规程》中 GB／T3543.4－1995技术规定的发芽方法进行发芽试验［4］。随机选取100粒种子，于培养皿中40℃±1℃吸胀4 h。吸胀后的种子摆入20 c m培养皿（发芽床为滤纸置于海绵上，均经高压灭菌处理）中，在25℃的恒温培养箱中暗培养。每个处理100粒为一组，设3个重复。

1.2.2 种子生活力和活力测定

每天记录发芽数，第4 d计算种子发芽势（前4 d种子的总发芽数），第7 d计算发芽率（7 d种子的总发芽数）和发芽指数。然后称取幼苗鲜重，计算活力指数。

活力指数Vi＝Gi×St（Gi－发芽指数，St－发芽t天后幼苗的鲜重）

1.2.3 数据处理

利用Excel和SPSS13.0软件进行数据处理和相关分析。采用Student－Newman－Keuls提出的q测验进行显著性分析（大写英文字母表示1%显著水平），使用Origin 7.5软件作图。本文数据表示为平均值±标准差（¯x±sd）。

2 结果与分析

2.1 不同贮存年份的高粱种子发芽势和发芽率的比较

由表2可见，1993年低温保存了17年的种子和2008年繁殖后的更新种子发芽势和发芽率基本相近，总体差异不显著。在低温库贮存的种子整体活力保持较好，与新繁殖的种子在发芽势和发芽率上相差很小。1993年和2008年的种子发芽势和发芽率平均值分别相差仅为1.6和1.0。

表2 不同贮存年份的高粱种子发芽势和发芽率的比较Table 2 The comparison of sorghum seeds germination potentiality and germination rate in different storage years

在保存条件和保存时间相同的情况下，9号髙秆红壳高粱、11号主教卡佛尔、15号奉田茭，在发芽势、发芽率都有明显的下降且差异显著，见图1、图2。分析原因，可能是遗传因子和外界环境因素

图1 不同贮存年份的高粱种子发芽势的比较Fig.1 The comparison of sor ghu m seeds germination potentiality in different storage years

2.2 不同贮存年份的高粱种子发芽指数、活力指数的比较

图2 不同贮存年份的高粱种子发芽率的比较Fig.2 The comparison of seed germination rate in different storage years

由表3、图3和图4可见，1993年种子的发芽指数和活力指数均低于2008年，这和发芽势、发芽率的测定趋势基本一致。1993年的7份种子发芽指数变化达到显著水平，活力指数14份种子达到显著水平，2008年18份种子发芽指数、活力指数变化均不显著。不同贮存年份的高粱种子在发芽指数和活力指数的变化较明显。贮存了17年的种子在萌发时幼苗的发芽速率、生长能力在下降，即种子的活力在降低。尽管1993年的高粱种子一直在低温库低温条件下保存，大大延长了种子贮藏寿所致，如3份种子本身活力低或生长发育、成熟、收获时期的恶劣气候条件以及收获后的干燥、脱粒及运输等环节不良环境因素的影响，导致种子发芽势、发芽率生活力下降。命，但随着种子贮存时间的延长，种子老化在缓慢发生，种子细胞本身的生理特性发生改变，引起种子活力逐渐下降。这与人工加速老化玉米种子的研究结果一致［5］。图4的曲线变化更加明显。1993年种子的活力指数整体下降较大。

表3 不同贮存年份的高粱种子发芽指数的比较Table 3 The comparison of sor ghu m seeds germination index and vigor index in different storage years

图3 不同贮存年份的高粱种子发芽指数的比较Fig.3 The comparison of sorghum seeds germination index in different storage years

2.3 不同贮存年份的高粱种子发芽指标主要参数分析

图4 不同贮藏年份的高粱种子活力指数的比较Fig.4 The comparison of seed vigor index in different storage years

由表4发芽指标参数分析，1993年和2008年种子的发芽势和发芽率差别很小，发芽势和发芽率平均值分别相差仅为1.6和1.0，变异系数分别相差3.3%和2.7%，但发芽指数和活力指数平均值分别相差3.41和16.37。1993年和2008年种子的发芽指数变异幅度为18.24和11.00，变异系数为12.65%、6.56%；活力指数变异幅度为60.17和47.34，变异系数为46.69%和24.24%，1993年变异幅度、变异系数均高于2008年。这说明不同贮存年份的种子生活力差异不明显，但活力指标的差异较显著。在评价种子质量时，仅对种子发芽势、发芽率的检测不能代表整个种子的活力水平。对种子进行生活力检测的同时还应检测种子活力，种子活力应作为评价种子质量的一个重要的因素。

表4 不同贮存年份的高粱种子发芽指标主要参数Table 4 Seed germination potentiality of sorghum seeds in different storage years

3 讨论

种子活力 （vigor）与种子生活力（viability）是两个完全不同的概念。种子生活力仅指种子的发芽潜力，通过发芽试验即可得知种子生活力的高低。种子活力是指种子本身所具有的，由其亲本基因所制约的，且受其发育、成熟、加工、储藏以及播种过程中种种环境因素的影响的所有组分的总和。遗传因子在很大程度上决定了种子活力。目前，种子活力是检验种子质量高低的一项最可靠的指标，它包括种子迅速、整齐、萌发的发芽潜力和生产潜力，即种子的发芽率、出苗速率、幼苗的生长势、植株的抗逆性和生产潜力［6，7］。在对低温库保存17年的种子和2008年繁殖更新高粱种子的活力研究结果显示，低温库能有效保存种质资源活力，但进入低温库保存的不同作物种子要在监测到活力下降到该作物的更新指标时进行繁殖更新，以保证种质资源的安全有效保存。

随着种质贮存时间的延长和数量的剧增，种质安全保存应引起高度重视［8］。有报道指出，种质在低温库贮藏并不是万事大吉，一些种质贮藏不到15年，其发芽率就下降至10%以下［9，10］。还有报道称，原贮存样品更新后，多达50%的原种质样品已丧失生活力或在更新后发生了遗传漂变［11］。可见，在种质资源的保存和生产用种监测过程中，不能仅以种子的发芽势、发芽率作为唯一的指标，应进行发指数和活力指数等活力指标的监测，才能正确反映种子活力状况。由于种子老化和遗传变化的发生机制不清楚，物种及品种间存在的寿命差异及贮藏前所受伤害的不可知性等因素，难以控制和预测种质库中贮存的上万份种质的活力和遗传完整性，再加上繁殖过程中的遗传漂移等问题，我们应加强低温库种质安全保存的理论与技术研究，制定不同种质更新的活力标准及最佳繁殖技术［12］。

4 结论

本试验结果表明，（1）同一作物不同品种之间的贮藏寿命存在差异，很大程度上由其自身遗传特性所决定的。（2）种子活力除受其自身遗传因子影响外，也受种子生长发育 、成熟和收获时期遭受到恶劣的气候条件或其它不良环境因素的影响。（3）在评价种子活力水平时，不能仅以种子的发芽势、发芽率作为唯一的监测指标，应增加活力指标监测。在对种子进行生活力检测的同时还应检测种子活力，种子活力应作为评价种子质量的一个重要的因素。

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