潘 佳，李 榮，郭耘欣，胡小文

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

紫花苜蓿種子活力測定方法的比較

潘 佳，李 榮，郭耘欣，胡小文

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

采用標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽法、胚根突出法、低溫發(fā)芽法、電導(dǎo)率法對紫花苜蓿(Medicagosativa)10個種子樣品的種子活力進行了測定，結(jié)果表明，基于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽法的發(fā)芽率和活力指數(shù)，可將10個種子樣品的種子質(zhì)量分為3級；基于胚根突出法中胚根突出數(shù)可將其分為6級，計數(shù)胚根突出數(shù)的最適時間為24和28 h；基于低溫發(fā)芽法的活力指數(shù)和發(fā)芽勢可將其分為6級；而電導(dǎo)率法可將其分為7級。因而，電導(dǎo)率法作為紫花苜蓿種子活力評價指標(biāo)最為敏感，其次為胚根突出法和低溫發(fā)芽法，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽法最不敏感。

紫花苜蓿；種子活力；標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽法；胚根突出法；低溫發(fā)芽法；電導(dǎo)率法

種子活力(seed vigor)是指種子或種子批在發(fā)芽和幼苗生長期間內(nèi)，活性與表現(xiàn)性能潛在水平的所有特性總和，是評價種子質(zhì)量的重要指標(biāo)[1]，影響種子迅速、整齊出苗及正常幼苗的形成[2]，也是決定幼苗建植與作物生產(chǎn)的重要因素之一[3]。因此，采用適宜方法正確測定種子或種子批的活力一直是國際種子科技工作者致力解決的難題之一。

目前，用于種子活力測定的方法主要有幼苗生長法、電導(dǎo)率法、加速老化法、TTC 定量法和綜合分析法等[4]，測定種子活力的最適方法因物種不同而異。如國際種子檢驗協(xié)會(ISTA)提出電導(dǎo)率法對測定豌豆(Pisumsatium)種子活力較為適宜，老化法對測定大豆種子活力較為適宜[5]。加速老化法是最能正確反映豇豆(Vignaunguiculata)種子活力的方法[6]。逆境發(fā)芽法(15 ℃)和飽和鹽加速老化可較準(zhǔn)確反映胡蘿卜(Daucuscarota)種子的活力[7]。平均胚根突出時間是測定燕麥(Avenasativa)種子活力和預(yù)測田間出苗率的重要指標(biāo)[8]。

紫花苜蓿(Medicagosativa)是世界上栽培最早、分布最廣的多年生豆科牧草之一。在我國，紫花苜蓿主要種植于邊際土地，如黃土高原雨養(yǎng)區(qū)、黃河灘地、黃淮海鹽堿地等，出苗不整齊，建植難是限制紫花苜蓿在上述區(qū)域栽培利用的主要原因[9-12]。采用高活力的紫花苜蓿種子是提高紫花苜蓿在邊際土地建植的一個重要途徑[13]。因而，如何簡便而又準(zhǔn)確地測定苜蓿種子活力顯得尤為重要。

基于此，前人分別采用紙上發(fā)芽法[14]、加速老化法[15]以及電導(dǎo)率法[16]對紫花苜蓿種子的活力進行了測定，發(fā)現(xiàn)上述方法在一定程度上可反映紫花苜蓿不同種批的種子活力。王彥榮等[17]發(fā)現(xiàn)，與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽法相比，電導(dǎo)法和催腐法可靈敏地劃分紫花苜蓿種子質(zhì)量。上述研究為紫花苜蓿種子活力的測定提供了有益的參考，但究竟何種方法更適宜于種子活力的測定，即有關(guān)種子活力測定方法的比較研究，在紫花苜蓿上尚未見報道?；诖?，本研究以紫花苜蓿甘農(nóng)3號(M.sativacv. Gannong No.3)種子為材料，比較標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽法、電導(dǎo)率法、低溫發(fā)芽法、胚根突出法在紫花苜蓿種子活力測定上的優(yōu)劣，以期為篩選適宜的種子活力測定方法提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

甘農(nóng)3號種子由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供，硬實率為3%，試驗前室溫條件下貯存。采用人工老化法(溫度41 ℃、相對濕度100%)對供試種子分別老化0(CK)、24、36、48、60、72、84、96、108和120 h，獲取10個不同活力的種子樣品，分別命名為Ⅰ～Ⅹ。

1.2 不同種批種子活力測定方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽法 按照牧草種子檢驗規(guī)程GB/T 2930.4-2001[18]。每處理3次重復(fù)，每重復(fù)100粒種子，在20 ℃、8 h光照/16 h黑暗條件下進行發(fā)芽試驗。第3天起開始統(tǒng)計發(fā)芽(根據(jù)胚根和胚芽可以判斷種子可以發(fā)育為正常幼苗的種子)，逐日統(tǒng)計至第10天。并在第7天測定幼苗長，即隨機選取每個培養(yǎng)皿的5株幼苗進行測定。最后計算出活力指數(shù)和發(fā)芽勢。

發(fā)芽率=發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%;

發(fā)芽指數(shù)=∑(t時間的發(fā)芽數(shù)/相應(yīng)發(fā)芽時間)；

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×幼苗長度；

發(fā)芽勢=第4天的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

1.2.2 胚根突出法 在1.2.1的發(fā)芽試驗中，自12 h開始，每隔4 h分別統(tǒng)計胚根突破種皮的總種子數(shù)和總萌發(fā)(胚根>2 mm)種子數(shù)，至48 h；之后每隔12 h統(tǒng)計一次，至84 h，最后一次統(tǒng)計是108 h。最后計算平均胚根突出時間、平均萌發(fā)時間。

平均胚根突出時間=∑(t時間內(nèi)胚根突出數(shù)×相應(yīng)時間)/最終胚根突出數(shù)；

平均萌發(fā)時間=∑(t時間內(nèi)萌發(fā)數(shù)×相應(yīng)時間)/最終發(fā)芽數(shù)。

1.2.3 低溫發(fā)芽法 每個種子樣品設(shè)3次重復(fù)，每重復(fù)100粒種子，并在10 ℃培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽試驗，其中培養(yǎng)箱光照條件為8 h光照/16 h黑暗。第3天起開始統(tǒng)計發(fā)芽，逐日統(tǒng)計至第10天。并在第7天測定幼苗長，即隨機選取每個培養(yǎng)皿的5株幼苗進行測定。最后分別計算發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)(1.2.1)。

1.2.4 電導(dǎo)率法 每個種子樣品設(shè)3次重復(fù)，每重復(fù)數(shù)取均勻一致的甘農(nóng)3號種子100粒，準(zhǔn)確稱重至0.001 g。往準(zhǔn)備好的150 mL的三角瓶中分別加入100 mL蒸餾水，保鮮膜封口，室溫條件下放置24 h。次日，將稱重后的種子分別倒入三角瓶，充分搖蕩，使種子沉入瓶底，保鮮膜封口；對照僅含100 mL蒸餾水。將所有三角瓶置于20 ℃培養(yǎng)箱，24 h后取出。室溫條件下用DST-A型數(shù)字式電導(dǎo)率儀測定浸種液的電導(dǎo)率。按下式計算各種樣的電導(dǎo)率[μS·(cm·g)-1]。

電導(dǎo)率=(樣品電導(dǎo)率-對照電導(dǎo)率)/樣品重。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)分析用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件，采用LSD法進行多重比較并用Duncan劃分種批質(zhì)量組，用Excel 2003進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽法

隨老化時間的延長，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、幼苗長度以及活力指數(shù)均呈下降趨勢(圖1)。其中發(fā)芽率將10個種子樣品的種子質(zhì)量分為3級：Ⅰ-Ⅵ種子樣品為1級，Ⅶ、Ⅷ種子樣品為2級，Ⅸ、Ⅹ種子樣品為3級；此外，發(fā)芽勢也將10個種子樣品的種子質(zhì)量分為3級：Ⅰ-Ⅵ種子樣品為1級，Ⅶ種子樣品為2級，Ⅷ-Ⅹ種子樣品為3級；活力指數(shù)也將10個種子樣品的種子質(zhì)量分為3級：Ⅰ-Ⅵ種子樣品為1級，Ⅶ種子樣品為2級，Ⅷ-Ⅹ種子樣品為3級。而基于幼苗長度僅可劃分為兩級，其中Ⅰ-Ⅸ種子樣品為1級，Ⅹ種子樣品為2級。

圖1 不同種子樣品發(fā)芽率、發(fā)芽勢、幼苗長度與活力指數(shù)

2.2 胚根突出法

隨老化時間的延長，各時段胚根突出數(shù)和萌發(fā)數(shù)呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢，但種子樣品間的差異隨萌發(fā)時間的增加呈現(xiàn)為先增加而后降低的趨勢(圖2)。如，基于24與28 h的胚根突出數(shù)，可將10個種子樣品劃為6個質(zhì)量等級，而在16與32 h，則僅可劃分為4個質(zhì)量等級(表1)；28-40 h的萌發(fā)數(shù)，可將10個種子樣品劃分為5個質(zhì)量等級，而24與44 h，則僅可劃分為3個質(zhì)量等級(表2)。

表1 10個種子樣品在16-36 h間的胚根突出總數(shù)

注:同列不同字母表示種樣間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note: Different lowercase letters within the same column indicate significant difference at the 0.05 level. The same below.

圖2 各種子樣品在不同時間段的胚根突出數(shù)與萌發(fā)數(shù)

表2 10個種子樣品在24-44 h間的萌發(fā)總數(shù)

隨老化時間的延長，平均胚根突出時間與平均萌發(fā)時間呈遞增趨勢，相比平均萌發(fā)時間，平均胚根突出時間對于老化的反應(yīng)更為敏感，可將種子樣品劃分為Ⅰ、Ⅱ-Ⅴ、Ⅵ-Ⅶ、Ⅷ和Ⅸ-Ⅹ共5個質(zhì)量等級；而基于平均萌發(fā)時間僅可分為Ⅰ-Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ和Ⅸ-Ⅹ共4個質(zhì)量等級(表3)。

2.3 低溫發(fā)芽法

隨老化時間的延長，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、幼苗長度以及活力指數(shù)均呈下降趨勢(圖3)。其中活力指數(shù)可將10個種子樣品的質(zhì)量分為6級，其中種子樣品Ⅰ為1級，種子樣品Ⅱ和Ⅲ為2級，種子樣品Ⅳ為3級，種子樣品Ⅴ和Ⅵ為4級，種子樣品Ⅶ為5級，種子樣品Ⅷ-Ⅹ為6級；而發(fā)芽率可將10個種子樣品的質(zhì)量分為5級，其中種子樣品Ⅰ為1級，種子樣品Ⅱ-Ⅵ為2級，種子樣品Ⅶ為3級，種子樣品Ⅷ為4級，種子樣品Ⅸ和Ⅹ為5級；發(fā)芽勢也可將10個種子樣品的質(zhì)量分為5級，其中種子樣品Ⅰ-Ⅱ為1級，種子樣品Ⅲ-Ⅳ為2級，種子樣品Ⅴ和Ⅵ為3級，種子樣品Ⅶ為4級，種子樣品Ⅷ-Ⅹ為5級；而基于幼苗長度僅可劃分為3級，其中種子樣品Ⅰ-Ⅴ為1級，種子樣品Ⅵ為2級，種子樣品Ⅶ-Ⅹ為3級。

表3 各種子樣品平均胚根突出時間和平均萌發(fā)時間

圖3 低溫條件下不同種子樣品發(fā)芽率、發(fā)芽勢、幼苗長度和活力指數(shù)

2.4 電導(dǎo)率法

隨老化時間的延長，種子電導(dǎo)率呈增加趨勢(圖4)。電導(dǎo)率可將10個種子樣品的質(zhì)量分為7級，其中種子樣品Ⅰ為1級，種子樣品Ⅱ為2級，種子樣品Ⅲ-Ⅴ為3級，種子樣品Ⅵ為4級，種子樣品Ⅶ和Ⅷ為5級，種子樣品Ⅸ為6級，種子樣品Ⅹ為7級。

3 討論

用不同的方法測定苜蓿種子活力并對種子樣品質(zhì)量進行分級，其分級結(jié)果因方法不同而異[17]。與此一致，本研究發(fā)現(xiàn)，4種種子活力測定方法在評定紫花苜蓿種子質(zhì)量時存在較大差異?；跇?biāo)準(zhǔn)發(fā)芽法及其衍生指標(biāo)的紫花苜蓿種子活力測定敏感度最差，僅能將10個種子樣品分為3個質(zhì)量等級，不能較好地反映出各種子樣品間活力，且有研究表明，盡管發(fā)芽率相似的種批，其活力也可能不同[19]。相比其它3種方法，電導(dǎo)率法用于種子活力測定最為敏感，可將10個種子樣品劃分為7個質(zhì)量等級，這與王彥榮等[17]在光葉紫花苕(Viciabenghalensis)、紫花苜蓿的研究結(jié)論一致，并指出電導(dǎo)率不僅可以更靈敏地劃分種子樣品，還可以較準(zhǔn)確地預(yù)測田間出苗率。此外，胚根突出法與低溫發(fā)芽法在紫花苜蓿種子活力的測定中亦有較好的表現(xiàn)，均可將10個種子樣品劃分為6個質(zhì)量等級。這與在燕麥(Avenafatua)[8]和玉米(Zeamays)[20]上的研究結(jié)果一致，且低溫和簡易活力指數(shù)、田間出苗率、幼苗整齊度存在顯著正相關(guān)，是測定玉米種子活力較好的方法[20]。但值得注意的是，應(yīng)用胚根突出法在評價種子質(zhì)量的時候，合適的計數(shù)時間是該方法運用的關(guān)鍵。對于紫花苜蓿，24和28 h較為適宜。平均胚根突出時間盡管也能較好地用于種子質(zhì)量的劃分，但由于其統(tǒng)計次數(shù)較多，費時費力，不宜采用。低溫發(fā)芽法的發(fā)芽勢和活力指數(shù)均可用于種子活力的測定，但相比活力指數(shù)，發(fā)芽勢在實際操作中更為簡單。

圖4 不同種子樣品電導(dǎo)率的變化

綜上所述，電導(dǎo)率法用于紫花苜蓿種子的活力測定最為靈敏，其次為24和28 h的胚根突出數(shù)以及低溫條件下種子的發(fā)芽勢，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽法及其衍生指標(biāo)不適宜作為紫花苜蓿種子的活力測定指標(biāo)。

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(責(zé)任編輯 武艷培)

Comparative study of seed vigor test inMedicagosativa

Pan Jia, Li Rong, Guo Yun-xin, Hu Xiao-wen

(State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China)

Seed vigor of 10 seed samples inMedicagosativawas determined by standard germination test, just germination test, cold germination test, and electrical conductivity test. We found that the 10 seed samples fell into three classification levels based on germination percentage and vigor index in the standard germination test. Under the just germination test, the 10 seed samples could be classified into 6 different levels based on radicle emergence with count time from 24 to 28 h after the beginning of incubation. Under the cold germination test, the seed samples could also be classified into 6 different levels based on vigor index and germination potential. Under the electrical conductivity test, the seed samples could be classified into 7 different levels. Thus, the electrical conductivity test was the most sensitive method forM.sativaseed vigor evaluation, followed by just germination test and cold germination test. The standard germination test was not suitable for seed vigor evaluation.

Medicagosativa; seed vigor; standard germination test; just germination test; cold germination test; electrical conductivity test

Hu Xiao-wei E-mail:huxw@lzu.edu.cn

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0259

潘佳，李榮，郭耘欣，胡小文.紫花苜蓿種子活力測定方法的比較.草業(yè)科學(xué),2017,34(5)：1042-1048.Pan J,Li R,Guo Y X,Hu X W.Comparative study of seed vigor test inMedicagosativa.Pratacultural Science，2017,34(5)：1042-1048.

2016-05-16 接受日期：2016-09-31

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201403048-3)；甘肅省重大科技攻關(guān)項目(2013 GS 05907)

潘佳(1991-)，女，甘肅民勤人，在讀碩士生，主要從事作物栽培與耕作研究。E-mail：panj14@lzu.edu.cn

胡小文(1980-)，男，湖南洞口人，教授，博士，主要從事草業(yè)科學(xué)，作物栽培與育種研究。E-mail：huxw@lzu.edu.cn

S541+.103.7;S330.3+1

A

1001-0629(2017)05-1042-07