云南烟草种质库种子的生活力监测

许美玲，焦芳婵，卢新雄，吴兴富，冯智宇，尹广鹍*

农艺与调制

云南烟草种质库种子的生活力监测

许美玲1，焦芳婵1，卢新雄2，吴兴富1，冯智宇1，尹广鹍2*

1 云南省烟草农业科学研究院，云南昆明市五华区圆通街33号 650021；2 中国农业科学院作物科学研究所，北京市海淀区中关村南大街12号 100081

【目的】开展烟草种质库资源生活力监测，确保库存资源的安全保存。【方法】选择1979至2008年保存于云南省烟草农业科学研究院种质库的烟草种子；于1992、2005和2019年分别开展3次生活力监测，并统计分析发芽率和发芽势。【结果】种子发芽势和发芽率的年降低值与保存年限有关，保存年限越长，生活力年降低值则越高；而不同年份入库种子生活力下降速率并不一致；种子保存前起始生活力越高，生活力降低越慢。【结论】为了确保烟草种子的长期安全保存，应加强烟草种植过程中田间管理，以及在气象条件较好的天气下收获烟草种子，从而提高种子质量；推荐烟草种质入库发芽率≥90%，但如果条件限制，也不能低于70%；应及时监测预警生活力降至70%的种子，并安排繁殖更新；在烟草种子含水量<5.0%的超干燥和室温的保存条件下，第一次监测间隔不能长于10年，以后每次监测间隔应根据烟草种子生活力下降情况相应缩短。

烟草；生活力监测；发芽势；发芽率

种质低温保存是种子类种质资源的主要保存方式[1-2]。即使在低温保存条件下，种子生活力在保存过程中也不可避免地下降[3-5]。因此，对种质库保存资源开展种子生活力监测，及时对低生活力种子进行更新繁种，是确保种质资源长期安全妥善保存的关键。由于长期库和中期库的保存温度是恒定的，因此，如何在库存温度不变的条件下，延缓库存种子生活力下降速率，最大程度地维持种子高生活力，是种质库资源保存的重要研究方向。

库存种子的种子生活力下降受起始生活力、繁殖地、物种等多种因素的影响，不同因素导致种子生活力下降的值差异较大。种子入库时的起始发芽率越高（＞95.0%），种子生活力下降越慢[6-10]；而种子因繁殖地不同活力下降速率差异较大[11-12]。对库存种子生活力的监测结果表明[13-14]，油脂类种子保存寿命比蛋白和淀粉类种子较短；蔬菜类的种子保存寿命较短，例如韭菜种子存活仅5年，生菜存活7年，而豌豆、普通豆和玉米种子分别存活23、21和19年。不同作物的种子保存寿命差距很大，贮藏20～24年后，与初始活力相比，燕麦等11种作物活力下降幅度最小（＜5.0%）；高粱、烟草等的种子降低5.0%～10.0%；花生、大豆和黑麦种子活力的变化更显著（＞10.0%）[15-18]。

烟草是我国重要的经济作物，云南省具有丰富的烟草种质资源。云南省烟草农业科学研究院种质库从1972年开始收集保存烟草种质资源，目前已保存了3400余份资源，主要包括11种类型。本研究于1992、2005和2019年3分次对库存资源的生活力进行监测，分析保存时间、入库年份和起始生活力对烟草种质生活力下降的影响，为烟草种质资源的安全保存提供科学依据。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

用于生活力检测的烟草种子取自于云南省烟草农业科学研究院种质库，繁种地点为云南省玉溪市研和试验基地。1992年检测1972—1991年采收的种子330份；2005年检测1979—2005年的种子1867份；2019年抽取1979—2008年的种子943份，共监测3140份（表1）。

表1 种子生活力检测表

1.2 种子贮藏方法

由于超干燥保存能延长烟草种子的贮藏时间[18]，1994年起将烟草种子含水量降低至5.0%以下，并在常温下的干燥器内进行保存；2006年起，云南建成了烟草种质资源库，将原室温贮藏的超干燥种子转移至低温库（0℃～4℃）中保存，即为超干燥烟草种子的低温保存。

1.3 种子生活力监测方法

烟草种子生活力按中华人民共和国标准[19]：农作物种子检验规程发芽试验进行检测，在人工气候箱内恒温25℃～28℃，光照强度750～1250 lx，以脱脂棉上加一张滤纸为发芽床，逐日数其发芽粒数。

1.4 数据处理和统计分析

采用EXCEL 2016进行各项数据的统计分析和作图。

2 结果与分析

2.1 早期采收的烟草种子及生活力

1992年对1972—1991年采收并置于干燥器内保存1～20年的烟草种子进行全面清理和活力检测，表明不同年度的种子活力差异较大。其中，1972—1977年的种子（已保存15～20年）全部丧失活力，1978、1979、1987、1981、1982等年份的种子已有半数以上发芽势和发芽率＜50.0%；而1985、1988和1991等年份≥90.0%的种子占68.0%以上。发芽势和发芽率≥90.0%的种子占比分别20.0%和27.9%，而发芽势和发芽率＜50.0%的种子分别占47.0%和43.0%（表2）。当年淘汰活力低的种子或更新繁种，其余种子在常温下的干燥器内继续保存。

表2 1972—1991年采收的种子各发芽势和发芽率段的种子数占比

2.2 烟草种子生活力下降与保存时间的关系

1979—2008年收集入库保存943份种子于2005年和2019年进行2次生活力监测，结果表明，发芽势和发芽率均不同程度的下降，保存年限越长，生活力年降低值则越高（表3）。1979—1991年采收的162份种子，从1992年至2005年保存14年后，其平均发芽势和发芽率分别从保存前的77.7%和85.6%降低至保存后的69.5%和76.8%，发芽势和发芽率年降低均值分别为0.6%和0.7%；而1992—2004年采收的1383份种子，保存1～13年后，其平均发芽势和发芽率分别从保存前的90.9%和91.8%降低至保存后的90.2%和91.2%，其发芽势和发芽率年降低值均为0.2%。变异系数各发芽势和发芽率为中变异性或弱变异性，生活力年降低值的CV在172.7%～237.5%，均为强变异性（表4）。因此，种子发芽势和发芽率的年降低值与保存年限有关，生活力下降并不是等速率下降，而是保存年限越长，生活力年降低值则越高。因此，在超干燥和室温保存条件下，第一次监测间隔不能长于10年，以后每次监测间隔应根据生活力下降情况而相应缩短。

表3 烟草种子生活力监测结果

表4 烟草种子保存过程中生活力总体下降情况

Tab.4 The general decline of viability in tobacco seeds during storage

2.3 烟草种子生活力下降与入库年份的关系

不同年份入库种子生活力下降速率并不一致，如图1所示，发芽势年降低值以1979（40年）、1981（38年）、1990（29年）等年份的种子为大（＞2.0%）；其次是1986（33年）和1989（30年）的种子较大为1.9%和1.7%；1980（39年）、1985（34年）、1988（29年）、1995（24年）的种子为1.0%～1.4%，其余年份（保存13～28年）的种子较小在0.2%～1.0%之间；种子发芽率年降低值以1981、1979等年份的为大（＞2.0%），1997、1998、1999、2001、2006、2007等年份的为小（≤0.2%），其余年份的种子发芽势和发芽率年均降低较小在0.2%～1.0%之间。因此这可能由于不同入库年份的种植、田间管理、种子收获时气象条件不同导致种子质量不同。因此，需加强田间管理，在气象条件较好的天气条件下收获烟草种子，以提高入库质量。

图1 不同年份入库的烟草种子在保存过程中发芽势和发芽率年下降值

2.4 起始种子生活力对种子生活力变化的影响

种子起始生活力对烟草种子生活力下降的影响如图2所示，种子起始发芽势和发芽率≥90.0%的种子份数比占65.0%以上，80.0%～89.9%的种子占22.0%以上，60.0%以下的种子仅占<3.0%。种子起始生活力越高，发芽势和发芽率年降低值就越低；当保存前发芽势或发芽率≥90.0%时，其发芽势和发芽率的年均降低值在0.3%～0.4%之间，当种子发芽势或发芽率<70.0%时，发芽势和发芽率的年降低值＞1.2%（表5），可将70.0%的发芽势和发芽率作为烟草种子活力急骤下降的拐点下限。以上结果表明：种子保存前起始生活力越高，保存后的活力降低越慢；起始生活力越低，保存后的生活力降低越快。因此，推荐烟草种质入库发芽率≥90.0%，但如果条件限制，也不能低于70.0%。

图2 不同发芽势和发芽率水平的烟草种子份数占比

表5 不同生活力水平的烟草种子在保存过程中发芽势和发芽率年降低的比较

3 讨论

种子的保存寿命与保存条件密切相关。低温和低含水量是延长种子保存寿命的最关键因素[20]。在本研究中，1979—1991年入库的烟草种子，保存于常温干燥器中（种子含水量未检测，不明确）；1992—2004年入库的烟草种子，保存于常温条件下的干燥器中（种子含水量小于5.0%）；2006年以后收集的种子（含水量小于5.0%），保存于4℃的低温库中。生活力监测数据表明，早期常温保存条件下，生活力下降速率最快；常温条件与种子含水量小于5.0%的保存条件下，可以显著延长种子保存寿命，可能是由于种子含水量在超干燥条件下生理代谢缓慢，减少了超氧自由基生成，从而抑制了氧化损伤而延缓种质衰老[21]；低温库保存条件下极大延长了烟草种子的寿命，可能是4℃的低温抑制了种子的生理代谢，从而促进了保存寿命的延长。烟草种子在下降过程中呈非匀速下降，保存时间越长，生活力下降速率越快，与中国国家作物种质库的研究结果一致[11, 22]。

种子入库时的起始生活力显著影响种子安全保存时间，是入库保存的重要指标之一[23]。由于种子在田间种植，每年的田间管理、种子收获时气象条件均不可能相同，从而导致种子初始生活力不同。初始发芽势和发芽率越高，种子质量越好，保存年份越长，反之则生活力下降较快[24]。国家作物种质库的生活力监测结果表明：起始发芽率水平低的粳稻（90.0%～91.0%）和花生（85.0%～86.0%）种子，贮存5年后生活力下降速率明显高于起始发芽率水平高（95%以上）的种子[3]。本研究的监测结果表明：烟草种质入库发芽率≥90%时，生活力下降速率减慢，显著延长了保存时间；但发芽率低于70%时，下降速率较快，不利于长期保存。因此，可将70.0%作为烟草种子生活力拐点的下限。综上，推荐烟草种子入库发芽率≥90%，但如果条件限制，也不能低于70%；在保存过程中，需及时监测预警出生活力降至70%的种子，并安排繁殖更新。

4 结论

烟草种子保存年限越长，生活力年降低值则越高；而不同年份入库种子生活力下降速率并不一致；种子保存前起始生活力越高，保存后的生活力降低越慢。因此，为了确保烟草种子的长期安全保存，一是提高入库前种子的初始生活力；二是要及时监测生活力，随着保存时间的延长，监测间隔时间要缩短。

[1] 卢新雄，辛霞，刘旭. 作物种质资源安全保存原理与技术[M]. 北京，科学出版社，2019, 12:55-120.

LU Xinxiong, XIN Xia, LIU Xu. The principle and technology of safe conservation of crop germplasm resources[M]. Science Press, Beijing, 2019, 12: 55-120.

[2] 卢新雄，辛霞，尹广鹍，等. 中国作物种质资源安全保存理论与实践[J]. 植物遗传资源学报2019, 20(1): 1-10.

LU Xinxiong, XIN Xia, YIN Guangkun, et al. Theory and practice of the safe conservation of crop germplasm resources in china[J]. journal of plant genetic resources, 2019, 20(1): 1-10.

[3] 卢新雄，崔聪淑，陈晓玲，等. 国家种质库部分作物种子生活力监测结果与分析[J]. 植物遗传资源科学，2001, 2(2): 1-5.

LU Xinxiong, CUI Congshu, CHEN Xiaoling, et al. Survey of seed germinability after 10-12 years storage in the National Genebank of China[J]. Journal of Plant Genetic Resources, 2001, 2(2): 1-5.

[4] 卢新雄. 国家种质库贮存种子的生活监测[J]. 作物品种资源，1995, 14(2): 48-50.

LU Xinxiong. Life monitoring of the seeds stored in the germplasm bank[J]. Crop Germplasm Resources, 1995, 14(2): 48-50.

[5] Roos EE, Davidson DA. Record longevities of vegetable seeds in storage. Hort Science 1986, 27: 393-396.

[6] 张其昌. 小麦种质贮存9年后的生活力变化[J]. 全国种子保存会议论文集，北京：中国农业科技出版社，1994, 57-61.

ZHANG Qichang. Life changes of wheat germplasm after 9 years of storage[J]. proceedings of the national seed preservation conference, beijing: china agricultural science and technology food society, 1994: 57-61.

[7] 卢新雄，尹广鹍，辛霞，等. 作物种质资源库的设计与建设要求[J]. 植物遗传资源学报，2021, 22 (4): 873-880.

LU Xinxiong, YIN Guangkun, XIN Xia, et al. Design and construction of crop germplasm genebank[j]. journal of plant genetic resources, 2021, 22 (4): 873-880.

[8] 陈志宏，王志刚，贠旭疆，等. 我国牧草种质库生活力监测和更新繁殖标准的探讨[J]. 草原与草坪，2007, 122(3): 72-75.

CHEN Zhihong, WANG Zhigang, YUN Xujiang, et al. Viability monitoring and regeneration of seeds in the forage genebank of China[J]. Grassland and Turf (Bimonthly), 2007, 122(3): 72-75.

[9] 陈志宏，李晓芳，王志刚，等. 牧草种质库种子生活力监测分析[J]. 种子，2009, 28(2): 55-56.

CHEN Zhihong, LI Xiaofang, WANG Zhigang, et al. Monitoring analysis of seed viability in forage genebank[J]. seed, 2009, 28(2): 55-56.

[10] 宋江萍，李锡香，沈镝，等. 国家蔬菜种质资源中期库黄瓜种子活力监测[J]. 中国蔬菜，2006 (增刊): 44-47.

SONG Jiangping, LI Xixiang, SHEN Di, et al. Monitoring the seed vigor of cucumber preserved in the national medium-term genebank of vegetable germ­plasm resources[J]. China vegetables, 2006 (s1): 44-47.

[11] 辛霞，陈晓玲，张金梅，等. 国家库贮藏20年以上种子生活力与田间出苗率监测[J]. 植物遗传资源学报，2011, 12(6): 934-940.

XIN Xia, CHEN Xiaoling, ZHANG Jinmei, et al. Germinability and seedling emergence of seeds after 20 years of storage in the national genebank of china[J]. Journal of plant genetic resources, 2011, 12(6): 934-940.

[12] 陈晓玲，卢新雄，辛萍萍，等. 国家作物种质库长期贮藏的高粱种子生活力监测研究[J]. 中国农业科学，2006, 39(11): 2374- 2378.

CHEN Xiaoling, LU Xinxiong, XIN Pingping, et al. Monitoring of sorghum (sorghum vulgare) seed viability after long-term storage in the national crop genebank of china[J]. Scientia agricultura sinica, 2006, 39(11): 2374-2378.

[13] MANUELA N, ANDREAS B. The longevity of crop seeds stored under ambient conditions[J]. Seed Science Research, 2010, 20(1): 1-12.

[14] ELLIS RH, HONG TD. Quantitative response of the longevity of seed of twelve crops to temperature and moisture in hermetic storage[J]. Seed Science and Technology, 2007, 35(2): 432-444.

[15] GERGANA D. The longevity of crop seeds stored under long-term condition in the national gene bank of bulgaria. Agriculture (Poľnohospodárstvo), 2016, 62(2): 90-100.

[16] SVEIN OS, GURO B, ROLAND VB, et al. Seed germination after 30 years storage in permafrost[J]. Plants, 2020, 9(5): 579.

[17] RAO NK, BABU PD, BANGARAYYA M. Tobacco seed storage: 1. an inexpensive method for long term seed store[J]. Indian Journal of Agricultural Research, 2003,37 (1):9-16.

[18] 许美玲. 烟草种子超干燥贮藏及其相关技术研究[J]. 农业工程学报，2005, 21(12): 156-162.

XU Meiling. Ultra-dry preservation of tobacco seeds and its correlative technology[J]. Transactions of the CSAE, 2005, 21(12): 156-162.

[19] 国家技术监督局. 中华人民共和国标准：农作物种子检验规程发芽试验（GB/T3543.4—1995）[S]，中国标准出版社，1995, 11.

State Bureau of Technical Supervision. Standards of the People's Republic of China: Rules for agricultural seed testing-Germination test (GB/T3543.4-1995)[S]. China Standard Press, 1995, 11.

[20] 尹广鹍，辛霞，张金梅，等. 种质库种质安全保存理论研究的进展与展望.[J]. 中国农业科学，2022, 55(7): 1263-1270.

YIN Guangkun, XIN Xia, ZHANG Jinmei, et al. The progress and prospects of the theoretical research on the safe conservation of germplasm resources in genebank[J]. Scientia agricultura sinica, 2022,55(7): 1263-1270.

[21] ZHENG Guanghua, JIN Xinming, TAO Karling. Ultradry seed storage cuts cost of gene bank[J]. Nature, 1998, 393 (6682): 223- 224.

[22] 卢新雄，陈晓玲. 水稻种子贮藏过程中生活力丧失特性及预警指标的研究[J]. 中国农业科学，2002, 35(8): 975-979.

LU Xinxiong, CHEN Xiaoling. Chacrteirsties and warning indiees of irce seeds viability loss during storage at 45℃ constant temperature[J]. Scientia Agricultue Sinica, 2002 , 35(8): 975-979 .

[23] 卢新雄，崔聪淑，陈贞，等. 国家种质库保存的烟草种质资源[J]. 中国烟草，1992, 14（2）：37-40.

LU Xinxiong, CUI Congshu, CHEN Zhen, et al. Tobacco germplasm resources preserved in the National Germplasm Bank[J]. Chinese Tobacco, 1992, 14(2): 37-40.

[24] 陈贞. 大豆种子生活力跟踪监测研究[J]. 种子，1999, 103(4): 46-48.

CHEN Zhen. Study on tracking monitoring of soybean seeds[J]. Seed, 1999, 103(4): 46-48.

Viability monitoring of seed stocks in Yunnan tobacco genebank

XU Meiling1, JIAO Fangchan1, LU Xinxiong2, WU Xingfu1, FENG Zhiyu1, YIN Guangkun2*

1 Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences, Kunming, 650021, China; 2 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing, 100081, China

This study aims to implement vitality monitoring of resources in the tobacco germplasm repository to ensure the safe preservation of stock resources.Materials: tobacco seeds stored in Genebank from 1979 to 2008 in Yunnan Institute of Tobacco Agricultural Sciences were collected as research objects Seed viability monitoring was carried out in 1992, 2005 and 2019, respectively, and the germination rate and germination potential were analyzed statistically.The annual decline in seed germination potential and germination rate is related to the length of preservation. The longer the preservation period, the higher the annual vitality decline. However, the rate of decline in seed vitality is not consistent for seeds deposited in different years. The higher the initial vitality of the seeds before preservation, the slower the decline in vitality.In order to ensure the long-term safe preservation of tobacco seeds, field management should be strengthened during the tobacco planting process, and tobacco seeds should be harvested under favorable meteorological conditions to improve seed quality. It is recommended that the germination rate of tobacco germplasm entering the repository should be ≥90%, but it should not be less than 70% if conditions are limited. Seeds with vitality dropping to 70% should be promptly monitored and warned, and breeding updates should be arranged. Under the preservation conditions of ultra-dry tobacco seeds with a moisture content <5.0% and room temperature, the first monitoring interval should not be longer than 10 years, and each subsequent monitoring interval should be shortened accordingly based on the decline in tobacco seed vitality.

tobacco; viability monitoring; germination potential; germination rate

. Email：yinguangkun@caas.cn

“十四五”优质抗病烤烟新品种选育及配套技术研究（2022530000241017）；国产雪茄烟叶品种生态适应性评价及种质资源鉴定研究（110202101011(XJ-03)）；雪茄烟品种生态适应性评价及种质资源鉴定评价（2021530000241001）

许美玲（1963—），硕士，研究员，主要研究方向为烟草种质资源；Tel：0871-65100947，Email：lqlxumeiling@sina.com

尹广鹍（1981—），博士，副研究员，主要从事作物种子保存研究：Tel：18311090218，Email：yinguangkun@caas.cn

2022-04-15；

2023-08-07

许美玲，焦芳婵，卢新雄，等. 云南烟草种质库种子的生活力监测[J]. 中国烟草学报，2024，30（1）. XU Meiling, JIAO Fangchan, LU Xinxiong, et al. Viability monitoring of seed stocks in Yunnan tobacco genebank[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2024,30(1). doi:10. 16472/ j. chinatobacco.2022.T0086