第七章种子活力与劣变

第七章种子活力与劣变 • 教学内容：种子活力的概念和意义，种子劣变的发生和机理，种子活力的指标，种子活力测定的原理与方法。 • 教学目的与要求：了解种子活力概念的提出与发展，理解种子活力测定的原理；理解掌握种子活力的概念，种子活力、种子生活力和种子发芽力的区别与联系，种子劣变以劣变种子的各种变化；掌握种子活力的表示方法和常见的测定方法。 • 重点：种子种子活力、劣变的概念以及两者的联系，种子活力、种子生活力和种子发芽力的区别与联系，种子活力的指标，种子活力测定的原理与方法。 • 难点：种子活力、种子生活力和种子发芽力的区别与联系的正确掌握，种子活力测定的原理与方法的掌握和综合运用。

第一节种子活力的概念和意义 • 一、种子活力的提出、发展及种子活力概念 • (一)种子活力的提出 • 长期以来，人们多用发芽率来衡量种子的播种品质，但生产中常遇到发芽率与田间出苗率不相符的情况，便试图寻找一种能准确预测种子田间出苗情况的指标，种子活力应这种生产需要被提出。 • (二)种子活力的研究发展

种子品质知识简介 • 种子品质包括品种品质和播种品质两方面。 • 品种品质(genetic quality)是指与遗传特性有关的品质(即种子内在品质)，可用真（真实性）、纯（纯度）两个字概括。 • 播种品质(sowing quality)是指种子播种后与田间出苗有关的品质(即种子外在品质)，可用净（净度）、壮（发芽力、生活力、活力）、饱（千粒重）、健（健康度）、干（含水量）五个字概括。

三批大豆种子的发芽率与田间出苗率

种子活研究的萌芽是19世纪末20世纪初： • 1876年，Nobbe用“生长力” 描述了同一批种子不同个体(不同批次)发芽及幼苗生长速度的差异; • 1950年，ISTA主席Frank首次提出种苗活力(vigor)，并在年会上讨论； • 1953年，ISTA专门成立活力委员会； • 1957年，Isely首次提出种子活力概念（在不良的田间条件下有利于成苗的一切种子特性的总和） • 1977年，ISTA活力委员会正式通过了种子活力概念； • 1980年，AOSA通过了种子活力定义； • 1981年，ISTA活力委员会出版《种子活力测定方法手册》； • 我国于1980年（郑光华）首次提出种子活力。

(三)种子活力的概念 • 国际种子检验协会（ISTA，International Seed Testing Association）的定义即“种子活力是决定种子或种子批在发芽和出苗期间的活性水平和行为的那些种子特性的综合表现。表现良好的为高活力种子，表现差的为低活力种子”。 • 官方种子分析家协会（AOSA, Association of Official Seed Analysts）（北美）的定义：“种子活力是指在广泛的田间条件下，决定种子迅速整齐出苗和长成正常幼苗潜在能力的总称” • 郑光华（1980）将种子活力概括为：种子活力是指种子的健壮度，包括迅速整齐萌发的发芽潜力、生长潜势和生产潜力。

二、种子生命力、生活力、种子活力和发芽力 • 种子生命力（seed vitality）是指种子生命的有无，即存活度，一般用于表示贮藏种子维持生命活动的能力。 • 种子生活力(seed viability)是指种子的发芽潜在能力和种胚所具有的生命力，通常是指一批种子中具有生命力(即活的)种子数占种子总数的百分率。 • 种子发芽力（seed germinability）是指种子在实验室可控制的条件下发芽并长成正常幼苗的能力，通常用发芽势和发芽率表示。 • 几者的相互关系: • 广义的生活力包括发芽力，习惯用间接方法（四唑染色）测定发芽力时称生活力，发芽试验时称发芽力。 • 高活力的种子一定具有高的发芽力和生活力，生活力、发芽力高的的种子活力不一定高。

三、种子活力的重要意义 （l）提高田间成苗率 1、高活力种子在农业生产上的重要作用（2）节约播种费用（3）抵御不良环境条件（4）抗低温能力强，适于早播（5）增强对病虫杂草竞争能力（6）增加作物产量（7）提高种子耐藏性

2、种子活力测定的必要性 • （l）保证田间出苗率和生产潜力的必要手段； • （2）种子产业中质量控制的必要环节； • （3）育种工作者选育新品种的必要方式； • （4）研究种子劣变机理的必要方法。

作物种子大小发芽率% 成苗率% 第二节种子活力的生物学基础玉米、豌豆大粒 95 85-95 大豆、松柏中粒 95 60-80 烟草、苜蓿小粒 95 30-50 一、影响种子活力的因素 • （一）遗传因素 • 1、不同作物和不同品种不同作物种子的发芽率与成苗率

种子发芽率/% 幼苗鲜重/mg NDA/μg RNA/μg 杂种F1 100 103 54 443 亲本1 85 79 45 310 亲本2 80 78 45 299 杂交玉米F1及其亲本品系活力的差异 • 2、杂种优势通常F1种子的活力具有超亲优势 3、种皮开裂性及颜色一般白色种皮与种皮开裂有连锁遗传关系。

4、子叶出土型子叶留土型种子出苗率高。 • 5、硬实 • 6、对机械损伤的敏感性 • 7、化学成分 • 8、幼苗形态结构——下胚轴特性 • 9、低温发芽特性 • 10、作物成熟期——成熟期较迟，可能产量有所增加，但活力则会降低。

（二）环境因素 • 1、土壤肥力和母株营养 • ——提高土壤中含氮量，可以提高种子活力； • ——微量元素对种子活力有明显影响； • 2、栽培条件 • ——栽培密度与种子种子活力有关； • ——适当灌溉会促进作物生长发育和种子饱满度，提高种子活力。 • 3、发育成熟期间的气候条件 • 4、种子成熟度

5、种子机械损伤 • ——机械损伤严重，种子活力降低。 • 6、种子干燥措施 • ——延迟干燥和干燥温度过高，种子活力降低。 • 7、种子贮藏条件 • ——种子贮藏时间、方法、贮藏期间的环境条件以及微生物仓库害虫等都会影响到种子活力。

二、种子活力的生理生化基础 • （一）种子老化与劣变的概念 • 种子活力一般随着种子的发育逐渐提高，在种子完成生理成熟时达到最高水平。 • 种子品质及其性能或生活力自一个较高水平下降至较低水平的变化称为种子老化或劣变。

（二）老化与劣变的区别与联系 • 种子老化是指种子活力的自然衰退。在高温、高湿条件下老化过程往往加快。 • 种子劣变则是指种子生理机能的恶化，包括化学成分的变质及细胞结构的受损。 • 老化和劣变的实质是一样的，即种子活力的下降。老化引起劣变，但劣变并不一定都由老化引起，如突然性的高温或结冰会使蛋白质变性，细胞受损，从而引起种子劣变。

（三）种子劣变的形态特征 • 1、种被变色，油质种子有“走油”现象； • 2、种胚干涩，失去鲜嫩感； • 3、畸形苗多、苗期延长、整齐度下降； • 4、挥发性物质挥发性量增加（葱韭类），种子有异味或霉酸味； • 5、种子超微结构的变化（如细胞核异常，染色质结块、细胞器解体）。

（四）劣变种子的生理生化变化 • 1、膜系统损伤及膜脂过氧化 (电导率、MDA含量升高）； • 2、营养物质的变化（蛋白质变性、脂肪酸败)； • 3、有毒物质积累(醛、酮、酸、毒素等）； • 4、合成能力下降（碳水化合物、蛋白质、核酸）； • 5、生理活性物质的破坏与失衡（酶活性降低、维生素含量降低、促进萌发的激素下降）； • 6、遗传基础物质的变异（染色体畸变、基因突变）

种子劣变的机理

第三节种子活力测定原理 • 一、种子活力测定方法的分类 • ——直接法：低温发芽试验、砖砂试验等； • ——间接法：酶活性、电导率、呼吸强度等。 • （一）ISTA活力测定方法 • 1、推荐的测定方法：电导率法、加速老化法。 • 2、建议测定方法：冷冻测定、低温发芽测定、人工控制劣变试验、复合逆境活力测定、希尔特纳试验（砖沙试验）、幼苗生长测定、四唑测定。 • （二）AOSA活力测定方法 • 1、普通种子活力测定方法：幼苗生长和评价试验、逆境试验、生化试验。 • 2、其他种子活力测定方法：

二、选用活力测定方法的原则和要求 • 1、原则 • ——根据土壤气候条件选用方法； • ——根据作物的特性选用方法。 • 2、要求 • （1）、成本较低；（2）简单易行，易于推广； • （3）、快速省时；（4）结果准确； • （5）、重演性好。

三、测定方法简介 （一）发芽测定法 1、标准发芽试验 (1)发芽势（%）=发芽初期（规定日期）内发芽种子数 ×100% 测定种子数 (2)发芽率（%）=发芽末期（规定日期）内发芽种子数 ×100% 测定种子数 (3)活力指数（VI）=GI×S 式中：S-定时期内幼苗长度（cm）或幼苗重量（g）； (4)简易活力指数 (SVI)=G×S 式中：G―发芽率；S―幼苗长度（cm）或重量（g） (5)发芽指数发芽指数（GI）=∑Gt/Dt

农作物种子发芽技术规定（摘录）

(6)发芽日数 发芽率达90％所需日数或达50％所需日数测定。后者可适用于发芽率较低的种子样品。 (7)平均发芽日数平均发芽日数=∑(Gt×Dt)/G（反映发芽速率，平均发芽日数越少，发芽速度越快） (8)相对发芽率此法适用于发芽缓慢的树木或牧草种子。峰值（PV）=达峰值的累积发芽率/达峰值的天数平均发芽率（MDG）=总发芽率/发芽结束时的天数发芽值（GV）=PV×MDG

2、幼苗生长测定 • 用于具有直立胚芽或胚根的禾谷类和蔬菜种子。 • ——测定结果的比较应在基因型内进行； • ——测定前种子应尽可能不作任何处理； • ——测定前应将过湿或过干的种子平衡至相近的含水量； • ——此法测定种子活力必须严格控制环境条件的一致性。

3、幼苗评定试验 • 豌豆种子幼苗评价试验 • （1）取4份试样，每份50粒，沙床发芽，深3cm，20℃，RH95-98%，光12h，12000lx，6d。 • （2）取出幼苗洗净，分成发芽苗和未发育苗两类。 • （3）对幼苗进行分级 • ——一级健壮幼苗：胚芽健壮，深绿色，初生根健壮或初生根少但有大量次生根； • ——二级细弱苗：胚芽短或细长，初生根少或细弱； • ——三级不正常苗：根或芽残缺或根芽破裂，苗色退绿。 • （4）幼苗评价 • ——一级为高活力种子；二级为低活力种子但具发芽力的种子。

（二）逆境试验测定 • 1、冷冻试验（抗冷测定、低温处理试验） • ——主要用于春播的喜温作物 • ——将种子置于低温潮湿的土壤中处理一段时间，再移到适宜温度下生长，模拟早春田间逆境。 • ——方法：土壤卷法和土壤盒法

2、低温发芽试验（cool germination test) • ——主要用于棉花、黄瓜、水稻、高粱等作物。 • ——将种子置于18℃低温模拟早春田间低温条件。 • ——方法：标准发芽试验法

3、加速老化试验（AA测定,accelerated ageing test） • 应用：主要用于预测田间出苗率和种子耐贮藏性。 • 原理：根据高温（40-45℃）和高湿（RH95%）能导致种子快速劣变的原理进行测定，高活力种子劣变慢，低活力种子劣变快。 • 测定方法（大豆）： • （1）准备样品(调整种子水分到10%-14%) • （2）检查设备和材料 • （3）加速老化 • （4）检查老化后对照样品水分 • （5）发芽试验 • （6）结果计算表示 • （7）结果解释

4、希尔特纳试验（砖砂试验) 应用：主要用于谷类作物种子。 • 原理：模拟黏土或板结土壤的机械压力，受损伤、带病等低活力种子，芽鞘顶出砖砂的能力弱；高活力种子顶出砖砂的能力强。 • 方法： • 准备直径2-3mm的砖砾（粗沙）洗净、烘干消毒 • 加水、装盒、播种盖砖砂3-4cm 20℃黑暗下培养10-14d 统计顶出砖砂的正常幼苗数，计算活力百分数。

5、冷浸试验（cool water soaking test） • 原理：将种子浸在低温（低于最低发芽温度3-6 ℃）水中，种子会出现吸胀冷害，高活力种子由于抗逆性强，仍能保持一定的发芽力。 • 方法：将试样用纱布包好后，浸入冷水中一定时间（花生8-10℃2d、小麦2-4℃3d、玉米6℃3d），取出后进行标准发芽试验测定种子活力。 • 6、复合逆境测定（complex stressing test） • ——将种子进行一种以上的逆境胁迫后，转入适宜条件下发芽。 • ——主要用于小麦、玉米种子，如加速老化后再低温处理，玉米的饱和抗冷试验等。

（三）生理生化测定 • 1、酶活性测定一般用α-淀粉酶、脱氢酶活性表示，酶活性越强，种子活力越高。 • 2、电导率测定 • 浸种液的电导率越高表明种子活力越低。 • 3、ATP含量测定 • 吸胀种子的ATP含量多少反映种子能量代谢水平，种子活力越高，ATP生成量越多。

四、种子活力测定技术的发展趋势 • （一）室内活力指标与田间生产性能的相关分析 • ——活力指数、电导率、抗冷测定发芽率、淀粉酶和POD活性等指标能较好地预测田间生长性能。 • （二）人工老化和自然老化本质差别的研究 • （三）研究和开发活力测定新方法

本章思考题 • 1、种子活力（ISTA、AOSA）、种子生活力、种子发芽力的概念及相互区别。 • 2、高活力种子在生产上有哪些优越性？ • 3、种子劣变与老化有和区别与联系？ • 4、劣变的种子在形态上和生理生化上有哪些表现？ • 5、衡量种子活力的指标有哪些？ • 6、国际种子检验规程推荐的两种种子活力测定方法是哪两种方法？

第七章 种子活力与劣变