玉米自交系的新种子和陈种子的不同生化指标灰色关联度分析

陈新华

（沈阳市农业科学院，辽宁沈阳110034）

长期以来人们对种子发芽情况的研究主要集中在发芽率上，但随着研究的逐步深入，人们发现发芽率并不能很好地反映田间实际出苗情况，在复杂的大田气候条件下出苗率与理论值相差很大。为此，提出了种子活力的概念[1]。种子活力与种子老化劣变之间存在密切关系，大量研究表明，种子在劣变过程中，细胞内自由基代谢平衡遭到破坏，产生大量自由基，过剩的自由基引发或加剧了膜脂过氧化作用，造成膜系统的损伤，最后导致细胞死亡[2]。种子对膜脂过氧化作用有酶促和非酶促两类防御系统，通过测定酶促防御系统的重要保护酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（AsAPOD）等的活力水平可以判断种子劣变程度，同时丙二醛（MDA）作为脂质过氧化的最终产物，它的积累在一定程度上也反映自由基的累积程度，也可作为判断种子劣变程度的重要指标[3]。

该试验于2008年通过对生化指标进行灰色关联度分析，旨在找出与玉米自交系种子活力关系最密切的指标，为玉米自交系种子活力测定提供可靠依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选用 5个玉米自交系，即 138、309、丹 340、黄 c、c8605的新陈种子。试验所用种子为同一生产单位的普通贮藏条件下贮藏的玉米自交系。

1.2 方法

1.2.1 田间实验。新陈玉米自交系每一品种点播成一行，每行100粒，4次重复，随机排列。4月下旬播种，株距20 cm，行距60 cm，注意开沟、覆土和镇压等作业均保持一致。田间出苗后，每天记录小区出苗数，计算田间出苗率。

1.2.2 生化指标测定。POD、MOD、CAT、SOD、AsAPOD测定、脱氢酶活性、淀粉酶活性测定方法参照陈珣等测定方法[4]。

1.3 分析方法

按灰色系统理论要求，将5个玉米自交系新陈种子的田间出苗率及不同生化指标视为一个整体，即灰色系统。设田间出苗率为参考数列X0，不同生化指标为比例数列Xi（POD活性X1、AsAPOD活性X2、CAT 活性 X3、SOD 活性 X4、MDA 含量 X5、脱氢酶活性X6、淀粉酶活性X7）。由下列公式计算不同生化指标与田间出苗率之间的关联系数。式中，Li（k）为Xi对X0在K点的关联系数，ρ为分辨系数，取值范围在（0～1）之间，一般取0.5。Xi（k）|和分别为第一层次最小差和第一层次最大差，即在绝对值|X0（k）-Xi（k）|中按不同的k值分别挑选其中最小者和最大者-Xi（k）|和分别为第二层次最小差和第二层次最大差即中挑选最小者和最大者。

2 结果与分析

2.1 数据标准化处理

各因素结果平均值列于表1。由于各指标的量化不一致，需对原始数据做初始化处理，使之无量纲化，标准化处理后的结果（表2）。

2.2 灰色关联系数及关联度的计算

利用表2数据求参考因素X0与比较因素Xi的绝对差值列于表3。

表1 测试材料测定指标平均值

表2 原始数据标准化结果

不同生化指标与种子田间出苗率的关联度大小为：SOD 活性（r4）＞POD 活性（r1）＞淀粉酶活性（r7）＞脱氢酶活性（r6）＞CAT 活性（r3）＞MDA 含量（r5）＞AsAPOD活性（r2）。依照关联分析原则，关联度大的数列与参考数列的关系最密切，关联度小的参考数列的关系就远。SOD活性与田间出苗率的关联度排在第一位，说明SOD活性与种子田间出苗率关联最密切，可以作为自交系活力测定指标。同时可知，POD活性液田间出苗率有较大的关联，而AsAPOD活性与种子田间出苗率关联度较小些。

表3 Xo与Xi的绝对差值

表4 田间出苗率与不同生化指标的关联系数

表5 关联度及排序

3 结论与讨论

该试验将灰色关联分析方法运用到生化指标的筛选中，对新陈种子田间出苗率与不同生化指标进行研究，结果发现，对于自交系，不同生化指标与种子田间出苗率的关联度中SOD活性与自交系田间出苗率关联最密切（0.715）。因此，SOD活性可以作为自交系种子活力测定一项较好的生化指标。

发芽过程中种子的萌发速度和幼苗的健壮程度是种子活力的重要表现，但种子活力又不完全同于发芽率，不是简单可以量化的特征特性，它是种子细胞膜结构和细胞完整性、种子成分变化和新陈代谢的种子特征特性的总和。种子自从成熟后，便经历活力下降不可逆变化，这些不可逆变化的综合效应称为劣变或老化现象[5]。种子劣变的重要原因之一就是种子的膜系统损伤，而膜的损伤和破坏是由膜脂过氧化的中间产物自由基和最终产物丙二醛（MOD）所致。因此，寻找与种子活力关系最为密切的生化指标可以为了解种子的活力水平提供更加准确可靠的依据。

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

[2]田敏，饶龙兵，李纪元.植物细胞中的活性氧及其生理作用[J].植物生理学通讯，2005（2）：235-241.

[3]杨淑慎，高俊凤.活性氧、自由基与植物衰老[J].西北植物学报，2002（2）：215-220.

[4]陈珣，叶雨盛，陈新华，等.不同玉米杂交种新陈种子不同生化指标的灰色关联度分析[J].玉米科学，2009，17（2）：77-80.

[5]胡晓玲，孙素华.种子活力在种子质量评估中的重要性[J].安徽农学通报，2002，8（6）：29，33.