， ， ， ， ，

(西北農(nóng)林科技大學(xué)動物科技學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

種子活力(Seed vigor)是種子質(zhì)量的一項重要指標，一般種子達到生理成熟后在不同貯藏條件下，種子活力呈不同程度的下降，直至最終喪失[1]。大田生產(chǎn)中，活力低下的種子播種后導(dǎo)致田間出苗不整齊等現(xiàn)象，嚴重影響生產(chǎn)[2]。普通自然貯藏條件下，影響種子活力下降的因素較多，得到不同活力水平的種子較為緩慢[3]，在進行種子老化機理等相關(guān)問題的研究時，短時間內(nèi)很難得到不同質(zhì)量等級的種子[4]，采用人工老化處理的方法，可以較好地模擬種子的自然老化過程[5]。

隨著劣變程度的加深，發(fā)芽指標的大小可反映種子活力的高低[6]，種子活力高低與細胞膜完整性相關(guān)。細胞膜具有選擇透過性，使得活細胞內(nèi)外物質(zhì)有序交換，為細胞提供了正常生理活動所需要的物質(zhì)和能量[7]。對小麥(TriticumaestivumL.)[8]、新麥草[Psathyrostachysjuncea(Fisch.)][9]、紫花苜蓿(MedicagosativaL.)[10]、高羊茅(FestucaelataKeng ex E.Alexeev)[11]等植物種子進行老化處理的研究結(jié)果均表明，在人工老化過程中，不同程度存在著種子細胞膜受損，膜透性增加的現(xiàn)象。一些學(xué)者認為，種子的老化劣變是由于質(zhì)膜過氧化作用加劇、有害物質(zhì)積累、新陳代謝受限等因素造成的[5,12]。

柳枝稷(PanicumvirgatumL.)為多年生暖季型C4草本植物[13]，屬于禾本科(Gramineae)黍?qū)?Panicum)，主要生態(tài)型為低地型和高地型2種[14-15]。其根系發(fā)達，耐貧瘠和干旱，具有廣泛的適應(yīng)性[16]，能夠抵抗多種病蟲害，是一種高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的根莖型禾本科草。通常被用于放牧、水土保持以及生態(tài)建設(shè)等[17-18]。本研究選取不同品種的柳枝稷種子為材料，采取人工老化方法模擬自然條件下種子老化過程，擬探究老化對種子活力指標的變化以及膜透性的影響，以期為柳枝稷種子劣變機理以及貯藏與利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 種子來源

以Cave-in-rock、Alamo和Sunburst 3個品種的柳枝稷種子為試驗材料，種子采收于陜西省楊凌區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)牧草與草坪標本園(34°17′41.94″N 108°04′28.70″E)，收種年份為2016年，種子采收清選干凈后置于4 ℃冰箱中，待用。

1.2 種子老化處理

每個品種分別隨機數(shù)取1 000粒飽滿一致的種子，置于人工種子老化箱中，在42 ℃、100% RH條件下分別老化12，24，36，48，60，72，84 h和96 h，以未老化的種子作為對照，取出后，將種子在室內(nèi)放置48 h以平衡水分待用。

1.3 種子發(fā)芽

采用紙上發(fā)芽法在25 ℃恒溫，光照8 h，黑暗16 h條件下進行發(fā)芽。每個品種的不同老化程度的種子中隨機數(shù)取50粒，3次重復(fù)。逐日統(tǒng)計，以胚根突破種皮作為發(fā)芽標準，發(fā)芽時間持續(xù)21 d，并記錄數(shù)據(jù)，按照下列公式計算：

活力指數(shù)(VI)=GI×S(式中：S為根長)。

1.4 幼苗生長指標測定

每個培養(yǎng)皿中隨機選取10株幼苗，測定不同處理下柳枝稷幼苗根長和苗長。

1.5 電導(dǎo)率測定

隨機選取老化處理后不同品種的柳枝稷種子各50粒，用電子天平稱量(精確到0.001 g)后將種子置于150 mL的三角瓶中，加入100 mL去離子水，3次重復(fù)。以100 mL去離子水為空白對照，用保鮮膜封住瓶口，并將三角瓶置于20 ℃黑暗條件下的培養(yǎng)箱中24 h。用DDS-307型數(shù)字電導(dǎo)率儀測定種子浸泡液和對照組的電導(dǎo)率，根據(jù)以下公式計算：

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0軟件進行單因素One-way ANOVA方差分析，對3個品種的柳枝稷種子活力指標求均值，并進行Person相關(guān)性分析，用Microsoft 2016軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 人工老化對柳枝稷種子發(fā)芽勢與發(fā)芽率的影響

如圖1所示，不同老化處理后的柳枝稷種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均隨老化時間的增加呈下降趨勢。不同品種柳枝稷種子的發(fā)芽勢對人工老化處理的響應(yīng)不同，其中Cave-in-rock品種在老化48，84，96 h與對照相比有顯著下降(p<0.05)，Alamo品種在24，48，60，84，96 h與對照相比有顯著性下降，Sunburst品種僅在84 h與對照相比顯著性下降。而發(fā)芽率對老化的響應(yīng)與發(fā)芽勢變化略有不同，Cave-in-rock和Alamo兩品種發(fā)芽率均在老化處理84 h時較對照顯著性下降，Sunburst品種在處理12 h后有顯著性下降，之后趨于平緩，在老化處理84 h后又顯著性下降。

注：不同小寫字母表示同一品種不同處理間存在顯著性差異(p<0.05)。下同。圖1 人工老化對柳枝稷種子發(fā)芽勢與發(fā)芽率的影響

2.2 人工老化對柳枝稷種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

如圖2所示，與對照組相比，不同老化處理后柳枝稷種子的發(fā)芽指數(shù)總體上隨處理時間的增加而呈下降趨勢，但與對照相比，柳枝稷種子老化初期，種子發(fā)芽指數(shù)具有不降反升的特點(Cave-in-rock品種：24 h、Alamo品種：36 h、Sunburst品種：12 h)。老化處理對柳枝稷種子活力指數(shù)的影響總體隨處理時間的增加而呈下降趨勢。處理36，84 h時，Cave-in-rock品種出現(xiàn)顯著性下降，Alamo品種的活力指數(shù)在處理72 h后出現(xiàn)顯著性下降，Sunburst品種的活力指數(shù)在處理24，60 h后出現(xiàn)顯著性下降。

圖2 人工老化對柳枝稷種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

2.3 人工老化對柳枝稷幼苗根長和苗長的影響

由圖3可知，與對照組相比，不同老化處理后的柳枝稷種子的苗長與根長總體上隨處理時間的增加而呈下降趨勢，其中，Cave-in-rock和Alamo品種的根長與苗長分別在處理84，96 h后出現(xiàn)顯著性下降。Sunburst品種的根長與苗長分別在處理24，36 h后出現(xiàn)明顯下降，后趨于平緩，在處理84，96 h后再次顯著下降。

圖3 人工老化對柳枝稷幼苗根長和苗長的影響

2.4 人工老化對柳枝稷種子浸出液電導(dǎo)率的影響

由圖4可知，與對照相比，不同品種柳枝稷種子的電導(dǎo)率隨老化處理時間的增加而呈先趨于平穩(wěn)，再逐漸上升的趨勢。其中，Cave-in-rock品種在老化處理60 h后電導(dǎo)率呈顯著性升高(p<0.05)，Alamo品種的電導(dǎo)率在處理36 h后有顯著性升高，Sunburst品種的電導(dǎo)率在處理24～36 h后有顯著性升高。

2.5 人工老化后各項活力指標的相關(guān)性分析

人工老化后各項活力指標的相關(guān)性分析如表1所示，不同老化程度種子的發(fā)芽率與發(fā)芽勢，活力指數(shù)和苗長呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)，與浸種液電導(dǎo)率呈極顯著負相關(guān)。其中發(fā)芽勢、活力指數(shù)與發(fā)芽率有較強的相關(guān)性，且發(fā)芽勢與活力指數(shù)也有較強的相關(guān)性。電導(dǎo)率與發(fā)芽率呈極顯著負相關(guān)。發(fā)芽率與苗長、根長呈極顯著正相關(guān)。

表1 人工老化后各項活力指標的相關(guān)性分析

發(fā)芽勢發(fā)芽率發(fā)芽指數(shù)活力指數(shù)苗長根長電導(dǎo)率發(fā)芽勢1發(fā)芽率0.904**1發(fā)芽指數(shù)0.906**0.920**1活力指數(shù)0.920**0.941**0.967**1苗長0.822**0.809**0.948**0.903**1根長-0.825**-0.831**-0.883**-0.837**-0.769*1電導(dǎo)率-0.898**-0.934**-0.954**-0.990**-0.870**0.818**1

注：“**”表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；“*”表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

圖4 人工老化對柳枝稷種子浸出液電導(dǎo)率的影響

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)，加速老化導(dǎo)致柳枝稷種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和活力指數(shù)降低，但柳枝稷種子老化初期，種子發(fā)芽率和苗長不降反升，這種現(xiàn)象表明，柳枝稷種子自身存在休眠，經(jīng)短期的老化處理，解除了部分種子的休眠狀態(tài)，因而發(fā)芽率和發(fā)芽勢反而呈升高的趨勢。但隨著老化處理時間的延長，加速了種子劣變進程，種子發(fā)芽相關(guān)指標均呈逐漸降低的趨勢[12,20]，這與馬向麗等[21]、徐敏等[22]的研究結(jié)果相一致。

試驗表明，老化處理的柳枝稷種子的浸出液電導(dǎo)率顯著增大，主要原因是老化處理下膜質(zhì)氧化作用破壞了膜系統(tǒng)，膜透性增強，種子細胞中電解質(zhì)滲漏，增大了浸出液電導(dǎo)率[23]。人工加速老化處理柳枝稷種子的細胞膜透性增大，而且時間越長增加幅度越大，人工老化處理時間增加，使柳枝稷種子的膜結(jié)構(gòu)受到了損壞，膜受損越嚴重。但是人工加速老化處理前期(12～36 h)，引起膜透性的變化不明顯，可能是老化處理對柳枝稷種子休眠性起到部分解除的效果，這與前人研究結(jié)果相一致[24-25]。人工加速老化處理后柳枝稷種子的發(fā)芽指標、幼苗生長指標與相對電導(dǎo)率呈顯著相關(guān)，表明發(fā)芽指標和電導(dǎo)率值可有效區(qū)分不同活力水平的柳枝稷種子。

人工加速老化處理模擬了柳枝稷種子自然老化的過程。本研究中，不同老化處理種子的發(fā)芽率在一定程度上反映了種子活力與貯藏時間之間的響應(yīng)，在采用的各項活力測定指標中，活力指數(shù)和發(fā)芽勢與不同老化處理種子的發(fā)芽率相關(guān)性最好[19]，似可認為評價種子貯藏力使用這2個活力指標較為有效，這有待于采用自然條件下貯藏的種子進行進一步驗證。