王 進(jìn) 張東昱 宋學(xué)林 張金漢 程紅玉 徐海青

（1 河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生態(tài)工程學(xué)院，張掖 734000；2 甘肅省張掖市種子管理局，張掖 734000；3 甘肅隆平高科種業(yè)有限公司，張掖 734000）

在玉米種子灌漿末期，籽粒基部出現(xiàn)黑層，即玉米子?；颗c穗軸連接處出現(xiàn)的黑色層。黑層的出現(xiàn)意味著子?；康妮攲?dǎo)組織細(xì)胞已經(jīng)死亡結(jié)痂，完全阻斷灌漿的進(jìn)行，達(dá)到了生理成熟[1-2]。一般以果穗中部子粒黑層出現(xiàn)的時(shí)間作為生理成熟期指標(biāo)[3-4]。但在種子生產(chǎn)工作中，能否完全以此作為成熟收獲期的判定，黑層與非黑層種子活力是否存在差異，目前尚未有文獻(xiàn)報(bào)道。為快速、準(zhǔn)確、方便地判斷最佳收獲期，本研究以隆平206 玉米雜交種為試驗(yàn)材料，研究黑層種子與非黑層種子發(fā)芽特性、生理生化特性及保護(hù)酶活性，以期為確定玉米最佳收獲期提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料隆平206 玉米雜交種，采集于隆平高科張掖市甘州區(qū)基地，基地位于甘肅省張掖市甘州區(qū)小滿鄉(xiāng)店子閘村二社歐才林玉米制種基地。該地位于38°84′33″N、100°40′64″E，海拔1533m。該區(qū)土壤類型為灰灌漠土，肥力高，植株生長健壯，葉色暗綠，花期相遇良好，于2019 年10 月1 日收獲果穗，剝?nèi)グ~，在室外晾干脫粒，精選有黑層種子和無黑層種子備用。

1.2 試驗(yàn)方法取黑層和非黑層種子各1000g，一部分用于發(fā)芽試驗(yàn)測定活力，容重、比重測定和細(xì)胞膜完整性測定；取少部分置于25℃培養(yǎng)箱內(nèi)，紙間吸脹24h，用于做保護(hù)酶系統(tǒng)和生理活性指標(biāo)測定的樣品。

1.2.1 種子容重、比重和千粒重測定種子容重用容重器測定；比重用排水法測定；千粒重采用百粒法[5]測定。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)選取健康飽滿的黑層和非黑層種子各200 粒，分別播于裝有2～4cm 深的沙盒內(nèi)，每盒播50 粒，4 次重復(fù)，覆沙2cm 于25℃光照條件下培養(yǎng)7d，計(jì)算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標(biāo)。發(fā)芽指數(shù)按GI=ΣGt÷Dt 計(jì)算，活力指數(shù)按VI=GI×S 計(jì)算；以上公式中，GI 為發(fā)芽指數(shù)，Gt為逐日萌發(fā)數(shù)，Dt 為相應(yīng)的萌發(fā)天數(shù)，VI 為活力指數(shù)，S 為幼苗鮮重[6]。

1.2.3 人工老化法選取健康飽滿的黑層和非黑層種子各200 粒，在45℃、相對濕度（RH）100%條件下處理72h，然后在1h 內(nèi)做標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)，每盒播種50 粒，4 次重復(fù)，計(jì)算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標(biāo)。

1.2.4 冷浸試驗(yàn)選取健康飽滿的黑層和非黑層種子各200 粒，4 次重復(fù)，用紗布包好，掛上標(biāo)簽，在6℃低溫水中浸泡處理3d，然后取出種子按標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)法測定種子活力，計(jì)算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標(biāo)。

1.2.5 低溫發(fā)芽試驗(yàn)選取健康飽滿的黑層和非黑層種子各200 粒，分別播于裝有2～4cm 深的沙盒內(nèi)，每盒播50 粒，4 次重復(fù)，覆沙2cm 于10℃低溫黑暗條件下處理7d，然后轉(zhuǎn)入25℃條件下（12h 光照/12h 黑暗）培養(yǎng)7d，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

1.2.6 黑層與非黑層種胚生理活性物質(zhì)及保護(hù)酶活性測定生理活性物質(zhì)測定 種子脫氫酶活性采用TTC 還原法測定；可溶性糖測定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250 法；細(xì)胞膜完整性測定采用電導(dǎo)法[7]。

保護(hù)酶系統(tǒng)活性測定 隨機(jī)取處理過的各樣品種子10 粒，剝出種胚，3 次重復(fù)，加8mL 酶提取液（0.05mol/L、pH 值7.8 的PBS，含1%PVP）冰浴研磨。超氧化物歧化酶（SOD）采用氮藍(lán)四唑（NBT）還原法；過氧化物酶（POD）采用愈創(chuàng)木酚法；過氧化氫酶（CAT）采用紫外吸收法，脯氨酸（Pro）含量采用磺基水楊酸提取法[8]。

1.3 數(shù)據(jù)分析用Microsoft Excel 2003 對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用SPSS 10.0 統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以單因素方差分析（One-way ANOVAs）和Duncan 新復(fù)極差法在0.05 和0.01 概率水平確定各平均值間的差異顯著性，分析結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 容重、比重和千粒重比較由表1 可見，黑層種子容重極顯著大于非黑層種子；非黑層種子比重稍大于黑層種子，但差異不顯著；黑層種子千粒重稍大于非黑層種子，但二者差異不顯著。

表1 黑層種子與非黑層種子的容重、比重和千粒重

2.2 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)活力比較從表2 可見，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)條件下黑層種子和非黑層種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和活力指數(shù)差異均不顯著，非黑層種子發(fā)芽指數(shù)顯著高于黑層種子。黑層種子幼苗鮮重高于非黑層種子，但差異不顯著；幼苗干重和根冠比顯著高于非黑層種子。

表2 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)條件下黑層種子與非黑層種子萌發(fā)及幼苗生長情況

2.3 老化試驗(yàn)活力比較由表3 可見，在老化試驗(yàn)條件下，黑層種子與非黑層種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)間差異均不顯著，經(jīng)老化處理發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)都有所提高，說明隆平206 種子耐儲性好。黑層種子幼苗鮮重、幼苗干重、根冠比均高于非黑層種子，各指標(biāo)間差異不顯著，說明老化處理對非黑層種子的傷害比黑層種子略大。

表3 老化條件下黑層種子與非黑層種子萌發(fā)及幼苗生長情況

2.4 冷浸處理對種子活力影響分析由表4 可見，在冷浸處理?xiàng)l件下，非黑層種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均顯著高于黑層種子，說明非黑層種子萌發(fā)抗冷浸損傷能力比黑層種子強(qiáng)。非黑層種子幼苗鮮重、幼苗干重和根冠比與黑層種子差異均不顯著，由根冠比數(shù)值可見冷浸對黑層種子傷害比非黑層種子大。

表4 冷浸處理對黑層種子與非黑層種子發(fā)芽情況及幼苗的影響

2.5 低溫處理對種子活力影響分析由表5 可見，在低溫處理?xiàng)l件下，黑層種子和非黑層種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)差異均不顯著；從活力指數(shù)來看，黑層種子顯著高于非黑層種子；黑層種子幼苗鮮重、幼苗干重和根冠比高于非黑層種子，但差異不顯著，說明在低溫條件下黑層種子活力高于非黑層種子。由根冠比數(shù)值可見，低溫處理對非黑層種子幼苗根的傷害大于芽。

表5 低溫處理對黑層種子與非黑層種子發(fā)芽及幼苗的影響

2.6 生理活性物質(zhì)差異分析由表6 可見，黑層種子與非黑層種子細(xì)胞膜完整性差異不顯著；非黑層種子可溶性蛋白極顯著高于黑層種子，但可溶性糖和呼吸脫氫酶含量極顯著低于黑層種子。

表6 黑層種子與非黑層種子生理活性物質(zhì)差異

2.7 保護(hù)酶系統(tǒng)活性差異分析由表7 可見，黑層種子SOD 活性極顯著高于非黑層種子，POD 和CAT活性極顯著低于非黑層種子；黑層種子脯氨酸含量極顯著低于非黑層種子。

表7 黑層種子與非黑層種子保護(hù)酶活性差異

3 結(jié)論與討論

隆平206 黑層種子容重極顯著高于非黑層種子，比重和千粒重與非黑層種子差異不顯著；在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)條件下，黑層種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢略高于非黑層種子，但發(fā)芽指數(shù)顯著低于非黑層種子，幼苗干重和根冠比顯著高于非黑層種子；老化對非黑層種子的傷害比較大，非黑層種子萌發(fā)抗冷浸損傷能力比較強(qiáng)，低溫條件下黑層種子活力高于非黑層種子。通過測定隆平206 黑層種子與非黑層種子生理活性和保護(hù)酶活性得出，黑層種子與非黑層種子細(xì)胞膜完整性差異不顯著；黑層種子脯氨酸含量、可溶性蛋白含量以及POD 和CAT 活性極顯著低于非黑層種子；可溶性糖含量、呼吸脫氫酶含量和SOD 活性極顯著高于非黑層種子。

綜上所述，隆平206 黑層種子與非黑層種子在物理品質(zhì)、發(fā)芽特性、生理活性和保護(hù)酶活性間存在一定的差異，生產(chǎn)中不應(yīng)以黑色層出現(xiàn)與否作為判斷玉米收獲期的單一指標(biāo)，而應(yīng)結(jié)合多個(gè)性狀指標(biāo)判定，或在生產(chǎn)實(shí)踐中，根據(jù)隆平206 播種地的條件確定收獲期，以期收獲高活力種子。