蔣凌云，張海清*，劉愛民，王 明，劉 燁，楊永標，龐 嘉，蔣珊瑚

（1湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長沙410128；2湖南隆平種業(yè)有限公司，長沙410006）

水稻光溫敏核不育系種子是雜交水稻種子生產(chǎn)的重要原材料［1］，不育系種子的遺傳保純是種子生產(chǎn)工作的重要內(nèi)容。由于水稻光溫敏核不育系種子連續(xù)多代繁殖易產(chǎn)生混雜退化和遺傳漂變，常導致制種質(zhì)量不達標。近年來，種子企業(yè)采用一次繁殖后進行冷貯供多年使用的方法，取得了良好的效果，已成為不育系種子遺傳保純的重要措施。大量研究表明，植物種子在低溫貯藏條件下仍會逐漸老化，種子活力不斷喪失［2，3］，而貯藏后的種子須保持一定的種子活力，才能滿足生產(chǎn)的需要［4］。因此有必要了解冷庫貯藏條件下水稻不育系種子活力的變化規(guī)律，探究冷貯種子的使用技術(shù)，以提高冷貯種子的效果。本試驗以水稻光溫敏核不育系準S、Y58S、鳳S和廣占63－4S為材料，對冷貯不同年份種子的活力特性、吸水特性、老化特性、成苗特性和田間生長發(fā)育特性進行研究，試圖為冷庫內(nèi)種子更新保存提供參考，并為科學使用冷貯種子提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗材料為準 S、Y58S、鳳 S、廣占63－4S。其中鳳S由湖南農(nóng)業(yè)大學水稻研究所提供，其余種子均由湖南隆平種業(yè)有限公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 冷貯處理

各批不育系種子入庫前測定初始發(fā)芽率，置入溫度8～10℃、相對濕度55%的種子冷庫中貯藏不同的年份（表1），供試材料用“T”加下標“冷貯時間”編號。

表1 供試材料冷貯時間及初始發(fā)芽率Table 1 The lowtem perature storage time and initial germination rate of tested seeds

1.2.2 冷貯種子浸泡時間處理

冷貯種子取出后于自然條件下放置10 d，選取3份100粒健壯飽滿的種子稱重并裝入100 mL錐形瓶中，分別浸泡6、12、24 h后測定發(fā)芽率。

1.2.3 冷貯種子自然老化處理

冷貯種子出庫后，選取健壯飽滿的種子用羊皮紙袋封好，自然條件下放置，于第20、30、40和50天測定發(fā)芽率。

1.2.4 田間試驗設(shè)計

田間試驗于2016年在湖南農(nóng)業(yè)大學校內(nèi)耘園基地進行。采用直徑20 cm、高20 cm的柱形育秧缽育秧，基質(zhì)為稻田表層泥漿。冷貯種子取出后自然條件下放置10 d，根據(jù)種子發(fā)芽率確定育秧缽播種量。芽谷播種，露天擺放并保持淺水，蓋網(wǎng)保護，測定種子成苗率和秧苗素質(zhì)，3次重復。

Y58S、鳳S、廣占63－4S于5月27日播種，秧田育秧，7月4日移栽；準S于6月25日播種，秧田育秧，7月24日移栽。4個不育系株行距均為13.3 cm×20 cm，雙株移栽，小區(qū)面積2 m×12 m。所有小區(qū)統(tǒng)一管理，考查抽穗時期。

1.3 考查項目與方法

1.3.1 活力測定

取處理好的種子，參照標準發(fā)芽試驗測定發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)［5］，3次重復。第4天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第7天計算發(fā)芽率。試驗第7天，剪取種子幼苗，于108℃烘箱中烘干5 h，80℃烘干48 h后稱苗干重。

種子發(fā)芽指數(shù)（GI）＝∑（Gt／Dt）

種子活力指數(shù)（VI）＝GI×S

式中：Gt為時間t日當天的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應的發(fā)芽日數(shù)；S為苗干重（g）。

1.3.2 電導率測定

用DDS－11A型電導儀測定錐形瓶內(nèi)浸種24 h種子浸泡液的電導率［6］，3次重復。以去離子水為對照，每重復電導率按下列公式計算：

電導率（μs／cm·g）＝（電導率讀數(shù) －對照讀數(shù)）／每重復種子重量

1.3.3 成苗率與秧苗素質(zhì)考察

（1）成苗率測定［7］。在播種后 14 d，調(diào)查育秧缽內(nèi)總苗數(shù)和“縮腳苗”（苗高不足正常苗1／2）：

成苗率（%）＝（總苗數(shù)－縮腳苗）／（觀察點內(nèi)播種種子數(shù)×發(fā)芽率）×100

（2）秧苗素質(zhì)考察。播種后14 d取出育秧缽內(nèi)的秧苗，清水洗凈，任取30株秧苗，考查苗高、根長、白根數(shù)、苗基寬、苗干重。

1.3.4 抽穗時期考查

孕穗期對每個小區(qū)做好標記，從稻穗破口開始記錄每日累積抽穗數(shù)，計算出播始歷期、盛穗歷期。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷貯對種子發(fā)芽及活力的影響

由表2可知，4個供試水稻不育系種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均隨冷貯年份的增加呈下降趨勢，即冷貯時間越長，種子活力越低。準S的 T0、T2、T3各活力指標均顯著高于 T5、T7，Y58S的T0、T5各活力指標均顯著高于T6、T8，鳳S的T0各活力指標顯著高于T4，廣占63－4S的T1各活力指標顯著高于T2、T4。表明即使在冷貯條件下不育系種子仍存在一定的老化進程，貯存時間越長，其老化程度越明顯。

表2 不同冷貯時間下的種子發(fā)芽率及活力指數(shù)Table 2 Seed germ ination rate and vigor index w ith different low tem perature storage time

（續(xù)表2）

為了進一步分析種子的耐貯性，將各冷貯處理種子的發(fā)芽率與其初始發(fā)芽率進行比較，得出其發(fā)芽率下降幅度、發(fā)芽率年下降率及5 a內(nèi)平均發(fā)芽下降率。由表3可知，水稻不育系種子冷貯3～5 a后發(fā)芽率下降明顯。冷貯時間不足5 a，各批種子的發(fā)芽率下降幅度為1.00%～20.33%；發(fā)芽率年下降率為0.20%～5.33%，5 a內(nèi)平均發(fā)芽下降率為0.20%～3.67%，所有種子發(fā)芽率均高于60%。表明中短期冷貯的不育系種子仍有一定的發(fā)芽能力，采用冷貯能有效延緩種子老化的進程，但不同品種耐貯性存在較大差異。

表3 不同年份冷貯種子發(fā)芽率的下降幅度與年均下降率Table 3 The decline range and the yearly mean decline rate of germ ination rate of low temperature storage seeds w ith different years

2.2 冷貯對種子電導率的影響

種子浸泡液電導率反映了種子內(nèi)部細胞膜的完整性，水稻不育系種子的冷貯年限對細胞膜的完整性有著一定影響。由表4可知，4個水稻不育系種子浸泡液的電導率均隨冷貯時間延長而上升，且不同冷貯年份的種子電導率存在顯著差異。不同不育系種子浸泡液電導率與發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均為明顯的負相關(guān)，但其顯著性有所不同。

表4 冷貯種子的電導率及與發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的相關(guān)系數(shù)Table 4 The conductivity of low temperature storage seeds and its correlation coefficients w ith germ ination rate，germ ination index，vigor index

2.3 不同浸泡時間對種子發(fā)芽率的影響

不同浸泡時間處理的冷貯種子發(fā)芽率具有差異。由表5可知，冷貯的水稻不育系種子浸泡12 h，其發(fā)芽率均為最高值或次高值。準S處理T7、T5和Y58S處理T6、T8浸泡12 h發(fā)芽率均顯著高于浸泡6、24 h的發(fā)芽率，廣占63－4S處理T4浸泡12 h發(fā)芽率顯著高于浸泡24 h的發(fā)芽率。表明長期冷貯的低活力種子以浸種12 h為宜。而Y58S處理T0、T5、準 S處理 T0、T2、T3、鳳 S處理 T0、T3、T4和廣占63－4S處理T2中，浸泡時間對其種子的發(fā)芽率影響不顯著，表明浸種時間對冷貯時間較短或活力較高種子的發(fā)芽率無明顯影響。

表5 不同浸泡時間的種子發(fā)芽率Table 5 Seed germ ination rate w ith different soaking time

2.4 自然老化對冷貯種子發(fā)芽率的影響

對冷貯種子出庫后發(fā)芽率變化趨勢進行了比較分析。由表6可知，4個供試水稻不育系種子經(jīng)過短期自然老化后發(fā)芽率均呈下降趨勢，但下降過程稍有不同。冷貯的Y58S種子自然老化后發(fā)芽率先顯著下降至穩(wěn)定值，后期繼續(xù)顯著下降，準S、鳳S自然老化后發(fā)芽率不斷下降，老化程度不斷加快，廣占63－4S種子自然老化30～40 d后，發(fā)芽率才開始顯著下降。表明不育系種子經(jīng)過一段時間的低溫貯藏，出庫后發(fā)芽率均有顯著的下降，發(fā)芽率下降程度在不同不育系種子間有差異。對于同品種種子，隨冷貯時間延長，準S、Y58S、廣占63－4S的第50天發(fā)芽率下降比率呈上升趨勢，表明同一不育系種子發(fā)芽率變化受種子活力的影響，長期貯藏的低活力種子更易受到影響。

表6 冷貯種子自然老化過程中發(fā)芽率的變化Table 6 Changes of germ ination rate of low temperature storage seeds in natural aging process

2.5 冷貯對種子成苗率和秧苗素質(zhì)的影響

由表7可知，4個水稻不育系的成苗率隨冷貯時間的增加呈下降趨勢。不同冷貯年份的準S、Y58S、廣占63－4S的成苗率存在差異顯著，不同冷貯年份的鳳S間成苗率無顯著差異；不育系的成苗率趨勢與發(fā)芽率趨勢基本一致。

對4個不育系苗期的株高、根長、白根數(shù)、莖基寬、苗干重指標進行綜合分析，準S、Y58S、廣占63－4S的秧苗素質(zhì)存在隨冷貯時間延長而降低的趨勢。準S、Y58S的T0處理和廣占63－4S的T1處理綜合秧苗素質(zhì)表現(xiàn)最好，顯著高于冷貯4～6 a種子的秧苗素質(zhì)；不同冷貯年份的鳳S種子間秧苗素質(zhì)均無顯著差異。表明冷貯年份4～6 a內(nèi)種子的綜合秧苗素質(zhì)差異不大，冷貯時間繼續(xù)延長，種子綜合秧苗素質(zhì)會顯著下降。

表7 不同冷貯時間處理的種子成苗率和秧苗素質(zhì)Table 7 Seed seedling rate and seedling quality w ith different low tem perature storage time

2.6 冷貯對種子抽穗期的影響

由表8可知，同一水稻不育系的播始歷期隨冷貯年份的增加呈下降趨勢，準S、Y58S、鳳S中冷貯年份最長的種子播始歷期最短。4個不同冷貯年份的Y58S種子中，播始歷期T0＞T5＝T6＞T8，播始歷期最多相差4 d；不同冷貯年份的準S、鳳S播始歷期變化情況與Y58S一致。3個不同冷貯年份的廣占63－4S種子中，播始歷期T4＝T2＞T1，播始歷期最多相差1 d，差異不明顯。4個不育系種子中冷貯時間最短的種子盛穗歷期均最短，但與同品種最長的盛穗歷期僅相差1～2 d，可以認為冷貯對不育系種子的盛穗歷期影響不大。

表8 冷貯種子抽穗期的變化Table 8 Changes of heading stage of low tem perature storage seeds

3 討論與結(jié)論

3.1 冷庫種子適宜冷貯年限

種子在低溫環(huán)境中仍存在不可避免的老化進程，種子發(fā)芽率不斷降低，年均遞減3%以上［4］，因此需要對入庫后種子發(fā)芽力情況進行實時監(jiān)控。段永紅等［8］認為水稻種子發(fā)芽率降低至70%～80%應及時預警，低溫庫庫存種子發(fā)芽率更新的極限值為60%。而活力受到損傷的種子在貯藏環(huán)境下迅速劣變，一般在5 a內(nèi)其生活力就能出現(xiàn)明顯的下降［9］。本研究表明，在環(huán)境溫度8～10℃、相對濕度55%的短期低溫種子庫中貯藏5 a內(nèi)的水稻不育系種子發(fā)芽率均高于60%，且冷貯年份4～6 a內(nèi)綜合秧苗素質(zhì)差異不大，說明冷貯5 a內(nèi)的水稻不育系種子仍可使用。由于不同不育系種子入庫前初始發(fā)芽率及耐貯性存在差異，其冷貯期限也隨之變化。可以適當延長初始發(fā)芽率高或耐貯性強的種子冷貯期限，并對初始發(fā)芽率低或不耐貯藏的種子重點監(jiān)控，把好入庫前種子質(zhì)量關(guān)。

3.2 冷貯種子的使用

水分對種子的萌發(fā)生長至關(guān)重要。以往通常認為水稻種子飽和吸水后，才能良好發(fā)芽，故生產(chǎn)上的種子一般浸種48 h后開始催芽［10］。但水稻種子經(jīng)過長期冷貯后活力下降，生物膜的修復能力減弱，浸種后大分子物質(zhì)及酶外漏，細胞代謝失衡，浸種時間過長對此類種子的萌發(fā)存在負面影響［11］。同時，在不換水的條件下長時間浸種，胚部細胞易因缺氧受損，發(fā)芽能力下降［12］。本研究表明，浸種時間對高活力種子發(fā)芽能力無明顯影響，但冷貯多年的低活力種子以浸種12 h為宜。因此在冷貯種子浸種時，需根據(jù)其活力狀況來確定種子的浸種時間和方式，以確保種子的發(fā)芽率［13］。

在種子貯藏中，常有冷貯種子出庫后發(fā)芽率快速下降的現(xiàn)象［14］。本研究表明，冷貯的水稻不育系種子出庫后發(fā)芽率顯著下降，其影響隨冷貯時間的延長而逐漸累加，長期冷貯的低活力種子發(fā)芽率下降程度更為明顯。冷貯的水稻不育系種子出庫后，常會存放于溫度相對較高的環(huán)境中。有研究認為，當?shù)蜏刭A藏種子驟然處于高溫條件下，種子會進行一種逆境脅迫處理，呼吸等各項生理活動旺盛，消耗種子內(nèi)部營養(yǎng)，生活力快速下降［15］。因此，在使用冷庫中的水稻不育系種子時，種子應按需出庫，并盡快使用。

雜交水稻制種的過程中，對雜交水稻父母本花期的調(diào)配是一項關(guān)鍵技術(shù)，父母本花期是否相遇決定了雜交水稻制種的成敗。李穩(wěn)香等［16］、段永紅等［8］研究發(fā)現(xiàn)，自然老化的水稻種子生育期會縮短。本研究結(jié)果與其基本一致，且冷貯5 a以上的不育系種子播始歷期比新種提早4 d。在使用冷貯的水稻不育系種子進行雜交水稻制種時，必須考慮播始歷期的波動。

3.3 結(jié)論

水稻光溫敏核不育系種子在冷庫貯藏過程中活力不斷減損，其冷貯期限受種子入庫前初始發(fā)芽率及耐貯性的影響。短期種子冷庫中貯藏5 a以內(nèi)的水稻不育系種子仍能正常使用，冷貯期限超過5 a，種子的發(fā)芽及成苗能力會受到一定影響。與水稻新種不同，低溫貯藏多年的不育系種子出庫后須盡快播種，以減少種子發(fā)芽率的損耗；適當減少冷貯時期長、活力低種子的浸種時間，能有效提高種子發(fā)芽率；同時應注意不育系播始歷期可能縮短的情況，調(diào)節(jié)雜交水稻父母本播種時期以確?；ㄆ谙嘤?。

參考文獻：

［1］ 譚旭生，張建華.三系雜交水稻親本種子生產(chǎn)質(zhì)量控制程序［J］.雜交水稻，2003，18（1）：20－21.

［2］ 寧秀呈.稻種資源低溫貯藏生活力跟蹤監(jiān)測與種質(zhì)更新［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2008，36（16）：6704－6707.

［3］ 張 鳳，劉 美，楊翠翠，等.貯藏溫度和種子含水量對大豆種子活力的影響［J］.山東農(nóng)業(yè)科學，2014，46（8）：37－41.

［4］ 鄧久英，劉軍，陳光輝.雜交水稻種子貯藏過程活力保持研究進展［J］.作物研究，2008，22（5）：401－404.

［5］ 張春慶，王建華.種子檢驗學［M］.北京：髙等教育出版社，2006.

［6］ 段永紅，李小湘，李衛(wèi)紅.利用電導法測定雜交水稻種子活力的探討［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學，2010（23）：17－19.

［7］ 王國槐.農(nóng)學實踐［M］.長沙：湖南科學技術(shù)出版社，2004.188－189.

［8］ 段永紅，李小湘，李衛(wèi)紅.水稻種子貯藏過程中活力衰退規(guī)律及性狀變化初探［J］.種子，2009，28（1）：101－104.

［9］ 盧新雄，崔聰淑，陳曉玲，等.國家種質(zhì)庫部分作物種子生活力監(jiān)測結(jié)果與分析［J］.植物遺傳資源科學，2001，2（2）：1－5.

［10］張玉屏，朱德峰.浸種時間和溫度對不同類型水稻品種種子吸水與萌發(fā)的影響［J］.中國農(nóng)學通報，2002（5）：25－26，38.

［11］嚴見方，張移峰.浸種方法對雜交水稻種子發(fā)芽率的影響［J］.種子科技，2000（6）：341－342.

［12］張英俠，張 鑫，王 萌，等.巨胚水稻種子發(fā)芽和出苗條件研究［J］.上海師范大學學報（自然科學版），2017，46（2）：304－310.

［13］歐立軍，鄧力喜，陳良碧.不同浸種方法對水稻種子發(fā)芽率的影響［J］.種子，2007，26（12）：8－10.

［14］鐘志堅，陸桂耀，耀黃鸝.低溫庫出庫的雜交水稻種子發(fā)芽率變化研究［J］.種子世界，2005（3）：22－23.

［15］耿月明，王菁，王世才，等.水稻種子適宜貯藏方式探討［J］.中國種業(yè)，2014（10）：45－47.

［16］李穩(wěn)香，顏啟傳.雜交水稻自然老化種子與人工老化種子性能差異研究［J］.雜交水稻，1997，12（3）：29－31.