氧传感技术在测定烟草种子活力上的应用

潘 威1，杨晓东1，杜景诚1，乔 雨1，郑昀晔，逄 涛2，马文广

(1.玉溪中烟种子有限责任公司，云南 玉溪 653100； 2.云南省烟草农业科学研究院，云南 玉溪 653100)

烟草种子是烟叶生产中不可替代的生产资料，提高烟草种子质量是烟叶生产技术中最基本、最可靠、最经济有效的增产措施[1-3]。烟草种子优劣主要通过常规发芽试验来评价[4-7]，而发芽率仅代表种子是否能够萌发[8-10]，不能全面、客观、准确反映种子质量及田间表现，以其作为评价标准来进一步提高烟草种子质量已经遇到瓶颈。而种子活力[11-14]可衡量高发芽率的种子批在广泛的环境下出苗时不同方面综合特性，能更准确反映种子质量，以其作为评价标准可在高发芽率的基础上进一步提高烟草种子质量。Q 2氧传感技术是近年来发展起来的一种通过监测种子萌发过程中的呼吸耗氧情况来判定种子活力自动化检测种子活力的新技术[15-19]，通过课题组前期研究发现，利用Q 2氧传感技术测定呼吸代谢指标，尤其是OMR值(呼吸代谢速率)来衡量烟草种子活力，效果较好，相比于发芽率更能准确反映烟草种子的出苗质量[20]。因此，在前期研究的基础上，课题组进一步利用Q 2氧传感技术检测不同后熟温度、不同采收部位、不同回干工艺烟草种子的活力，以确定烟草种子最优的后熟温度、采收部位和回干条件，优化种子生产工艺，提高种子活力。

1 材料与方法

1.1 材 料

后熟种子为玉溪中烟种子有限责任公司西双版纳冬繁基地2014年度采收云烟105裸种。将采收后的云烟105种子置于棕色玻璃小瓶中，瓶口不密封，分别在-20 ℃，4 ℃，18 ℃和25 ℃下贮藏，空气相对湿度控制在30%～40%，1年后取出，用于呼吸代谢检测和标准发芽试验。

不同采收部位种子为玉溪中烟种子有限责任公司西双版纳冬繁基地2015年度生产云烟97裸种，种子均采集自同一片区。云烟97为常规种，待种子进入褐熟期后开始逐果采收，成熟1颗采收1颗，共采收4次，每次采收时将不同花枝采蒴果分类装好，整个中心花枝(最上部的3～4杈)的烟果均编号为1号，自中心花枝外从上往下对每一花枝上蒴果依次编号，分别为2号、3号、4号、5号，其余花枝上蒴果不再采收，将采收的1号、2号、3号、4号、5号蒴果分别晾晒、干燥，脱粒，再用30目、50目筛子筛除杂质和不饱满的种子，留下净种用于呼吸代谢检测和发芽试验。

不同回干工艺种子为玉溪中烟种子有限责任公司库存的MS云烟87(同一棉袋内)良种经催芽、包衣、干燥后所得包衣种。取MS云烟87良种，依照玉溪中烟种子有限责任公司催芽生产技术规程进行催芽。催芽后按以下4种方式处理：

1) 催芽后种子回干至裸种含水量<10%，再进行造粒，同天进行丸化包衣，再经筛选、抛光、染色、干燥，最后得到包衣种子作为对照ck。

图1 不同温度后熟云烟105呼吸代谢情况

2) 将引发后种子自然风干至表面无水，种子能完全散开，直接造粒，丸化(当天)，再经筛选、抛光、染色、干燥，得到包衣种子C 1。

3) 催芽后种子回干至裸种含水量<10%，再进行造粒，造粒后种子放置过夜，隔天包衣，再经筛选、抛光、上色，干燥等过程，得到种子C 2。

4) 将引发后种子自然风干至表面无水，种子能完全散开，直接造粒，造粒后种子放置过夜，隔天包衣，再经筛选、抛光、上色，干燥等过程，得到种子C 3。

取ck、C 1、C 2、C 3包衣种，进行呼吸代谢检测和发芽试验。同时将4个处理的种子18 ℃保存6个月，每月进行1次发芽试验。

1.2 检测方法

1.2.1种子呼吸代谢分析

种子呼吸代谢检测的实验方法及检测指标等参照潘威等[20]的方法。

1.2.2发芽检测

在培养皿中先垫1层海绵，然后垫上2层滤纸，加水湿润，滤纸上均匀放置100粒种子，加盖，每个样品3次重复，种子置于光照培养箱内，25 ℃下每天光照12 h，发芽期间保持滤纸湿润。第7天以胚根正常、胚轴顶端(子叶)见绿为计数标准，统计种子发芽数量，并计算发芽率。

1.2.3相关性分析

采用SPSS 17.0软件分析IMT、OMR、COP、RGT、HOM与种子发芽率之间的相关显著性和相关系数。

2 结果与分析

2.1 不同后熟温度烟草种子呼吸代谢指标和发芽指标

通过Q 2氧传感技术分别测定了云烟105裸种在-20 ℃，4 ℃，18 ℃、25 ℃下后熟1年后的呼吸代谢情况。由图1可以看出，-20 ℃、4 ℃后熟种子批呼吸代谢差异较大，180 h后部分种子萌发结束，氧气消耗完毕，但仍有较多种子呼吸速率极低，氧气消耗较少，说明这些种子仍未进入快速萌发阶段，整批种子萌发极不整齐；而18 ℃后熟种子批的呼吸代谢曲线分布较为接近，180 h后氧气基本消耗完毕；25 ℃后熟种子批呼吸曲线紧密一致，180 h后氧气基本消耗完毕，说明种子呼吸均匀一致，萌发整齐。

由表1可以看出，不同后熟温度的烟草种子，其OMR与种子发芽率在0.01水平呈极显著正相关，相关系数达到0.99，RGT与HOM与种子发芽率在0.05水平显著负相关，相关系数达到-0.98和-0.96。相较于其他后熟温度种子，25 ℃后熟种子OMR值最高为2.02%，呼吸代谢数率最快，HOM值最低为9.67，种子批萌发最整齐，这都说明该温度下后熟种子活力最高，质量最好。

表1 不同后熟温度烟草种子呼吸代谢情况

温度(℃)IMT(h)OMR(%/h)COP(%)RGT(h)HOM发芽率(%)-2078.21.7629.4306.6382.683.7484.11.8931.9247.4299.091.31873.52.0018.5141.793.798.32561.72.0220.3115.69.6799.3相关系数-0.660.99**-0.81-0.98*-0.96*

注：“*”在0.05水平显著相关，“**”在0.01水平呈显著相关。下同。

2.2 不同采收部位烟草种子呼吸代谢指标和发芽指标

从表2可以看出，对比不同花枝上种子活力，1号花枝即中心花枝种子在4次采收中相对于其他花枝上种子，OMR值更高，活力更好，而3号、4号花枝上种子活力一般，5号花枝上种子在4次采收中OMR值均较低，活力最低。而对比不同采收次数的烟草种子呼吸代谢，发现第1次、第2次采收的种子OMR值比第3、第4次略高，说明第1次、第2次采收的种子活力略高，即随着花期的延长，形成种子的质量略有下降。

表2 不同采收部位烟草种子呼吸代谢情况

采收次数采收部位IMT(h)OMR(%/h)COP(%)RGT(h)HOM发芽率(%)152.092.0031.23317.80772.8093.3255.652.0127.14141.6217593.51347.901.9925.58111.1016.5792.8446.941.9331.37117.1021.0191.7548.861.4829.71153.70122.384.4143.991.9927.73497360693.4249.922.0028.06116.725.7393.72344.731.5828.87130.142.2887.0445.651.3728.00175.6328.882.0557.251.7130.3516441170089.0144.231.7127.85123.227.2688.5237.661.3433.42134.923.682.43348.831.4829.06139.728.5684.3447.331.5731.99188.3513.486.7544.161.3733.64515.7344781.2165.181.7335. 532459974889.2258.351.5635.261989625287.34359.681.8435.35841294489.5458.811.6432.16565.8173384.3569.931.6730.76220.1439.285.5相关系数-0.140.97**-0.39-0.038-0.097

2.3 不同回干工艺烟草种子呼吸代谢指标和发芽指标

由图2、图3可以看出，新制备的4种不同回干处理工艺的催芽MS云烟87丸化包衣种子发芽质量基本相当，发芽势在97.3%～98.0%之间，发芽率在97.3%～98.5%之间。但18 ℃贮藏6个月后，C 3处理的包衣种发芽略有降低，发芽势降为92.25%，发芽率降为93.5%，而其他3种处理ck、C 1、C 2的种子发芽质量基本没有变化，且3种处理间仍没有显著差异，即发芽指标无法精确区分几种处理包衣种质量。

前期研究中，课题组探索了Q 2氧传感技术在烟草裸种活力测定中的应用[20]，但未研究过包衣种呼吸代谢情况。图4为4种不同回干工艺条件下MS云烟87包衣种的呼吸代谢曲线。可以看出，4种处理的种子基本都能萌发，所有曲线氧气浓度在种子萌发一定时间后都有明显降低，但C 1的包衣种明显萌发情况差异较大，种子一致性差，而其他3个处理种子呼吸代谢均较好。进一步分析4种处理包衣种子的呼吸代谢指标(表3)发现，干燥、造粒后当天包衣处理的ck、风干后直接造粒、包衣处理C 1，风干后造粒、隔夜包衣处理C 3这3种处理的包衣种子OMR值差异不大，分布在1.85%～1.88%之间，而IMT值也基本相当，而经干燥后隔夜造粒丸化形成的包衣种子(C 2处理)OMR值略有提高，达到2.05%，IMT值和HOM值也最低。总的来说，利用氧传感指标可以看出几种处理种子的细微差异，经干燥后隔夜造粒包衣形成的包衣种子活力最好。

图2 4种回干工艺包衣种贮藏6个月发芽势对比

图3 4种回干工艺包衣种贮藏6个月发芽率对比

表3 不同干燥包衣工艺对种子呼吸代谢影响

品种处理方式IMT(h)OMR(%/h)COP(%)RGT(h)HOMMS云烟87ck62.681.8726.71139.2159.0C164.651.8827.40137.8112.6C258.112.0526.84115.016.07C362.341.8526.45124.216.47

图4 不同干燥工艺包衣种呼吸代谢曲线

3 结论与讨论

在前期研究的基础上，本研究以Q 2氧传感技术为手段，分析了不同后熟温度、不同采收部位、不同回干工艺处理烟草种子萌发过程中的呼吸代谢情况，发现25 ℃后熟1年种子相对于-20，4，18 ℃后熟种子萌发更整齐，活力更高；而中心花枝采收种子活力要略高于其他花枝，同一花枝采收种子随着花期延长，活力则略有降低；而对于不同回干工艺烟草包衣种子，以经催芽、干燥、造粒、放置过夜后包衣种子OMR值最高，活力最好，这些结果都对烟草种子实际贮藏、采收、催芽回干具有指导意义。

Q 2氧传感技术不仅可以用来评价烟草裸种的活力，也可以用来评价烟草包衣种子活力，相较于发芽指标，氧传感指标评价包衣种活力更加敏感、准确。