付坤

摘 要：【目的】研究人工老化對水稻種子活力的影響?！痉椒ā吭谙鄬穸葹?5%、溫度為40℃的高溫高濕環(huán)境內(nèi)對水稻種子進(jìn)行人工老化，比較不同老化時間下水稻種子發(fā)芽指標(biāo)、幼苗形態(tài)指標(biāo)及生理生化指標(biāo)。【結(jié)果】在短期高溫高濕老化處理下（0-1d），水稻種子各指標(biāo)無明顯變化。隨著老化時間的延長，水稻種子活力不斷降低，相對電導(dǎo)率、丙二醛含量升高，可溶性糖含量降低，SOD活性、POD活性先升高后降低，CAT活性持續(xù)降低?！窘Y(jié)論】實際生產(chǎn)過程中，在高溫高濕條件下，人工老化1天不會對水稻種子造成影響。

關(guān)鍵詞：人工老化；水稻種子；活力；影響

水稻作為一種常見的禾谷類作物，在亞洲各國種植極為廣泛，是亞洲人最喜愛的一種主食，水稻增產(chǎn)增收一直備受人們關(guān)注[1]。水稻是我國主要糧食作物之一，其高產(chǎn)與種子活力密切相關(guān)[2]。種子活力直接決定著種子出苗及成苗的質(zhì)量性狀，活力越高其抗逆性越強，種子出苗速度、整齊度及發(fā)芽率越高，具備優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)潛能，因而，種子活力會直接影響作物生長及最終產(chǎn)量[3]。近年來，隨著水稻機械化生產(chǎn)水平的不斷提升，高質(zhì)量種子尤其是高活力種子對水稻優(yōu)良群體形態(tài)及產(chǎn)量提高的作用愈發(fā)凸顯[4]。

種子老化是指種子達(dá)到生理成熟時種子活力達(dá)到最高點，接著種子活力開始降低直至活力喪失甚至死亡的變化過程，是隨著種子貯藏時間的增加而發(fā)生的一種自然不可逆過程[5]。水稻種子老化不僅會對種子萌發(fā)及幼苗生長造成影響，而且決定著植株后期生長、產(chǎn)量及品質(zhì)[6]。因此，水稻種子的耐貯藏性是影響水稻種子質(zhì)量的重要因素之一[7]。

老化方法包括自然老化和人工老化兩種。自然老化是衡量大豆耐儲藏性的直接指標(biāo)，是利用種子在自然儲藏或種質(zhì)保存的條件下發(fā)芽力逐漸喪失的特征對其進(jìn)行耐儲藏性研究的方法，但是其歷時較長，很難廣泛應(yīng)用于實際研究[8]。人工老化是在高溫高濕作用下加快種子老化速度以研究其耐儲藏性的方法[9]。近年來，已有部分學(xué)者研究了人工老化對種子活力的影響。張詩慧等[10]以白刺花種子為材料，采用高溫、高濕人工加速老化的方法探究種子貯藏過程中生理生化指標(biāo)及種子活力變化，發(fā)現(xiàn)老化處理6d的白刺花種子發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和SOD活性顯著升高（p＜0.05），丙二醛、可溶性蛋白含量顯著下降（p＜0.05）；幼苗長勢以處理2d最優(yōu)。祝煜中等[11]以甜玉米品種“農(nóng)甜 88”和“農(nóng)甜 99”為試驗材料，研究了人工老化處理對甜玉米種子活力、生理特性和遺傳多樣性的影響，發(fā)現(xiàn)隨老化時間的增加，2個甜玉米品種種子的活力以及DHA、POD活性逐漸降低，REC和MDA含量逐漸升高；種子老化處理降低了種子遺傳物質(zhì)的多樣性。目前，有關(guān)水稻種子人工老化的研究報道較少。基于此，本試驗采用人工老化處理方法，研究不同老化時間對水稻種子活力及生理生化特性的影響，希望能夠為延緩種子老化進(jìn)程和延長種子壽命提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用水稻種子為稻花香1號，2020年11月購自當(dāng)?shù)胤N子公司。購買來的種子在4℃冰箱內(nèi)儲存，5個月后進(jìn)行人工老化試驗。在人工老化處理前，將種子置于室溫下平衡24h。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子處理

在相對濕度為95%、溫度為40℃的高溫、高濕環(huán)境內(nèi)對水稻種子進(jìn)行人工老化。選取干凈飽滿的水稻種子置于網(wǎng)紗袋內(nèi)，均勻放置于已平衡好的老化箱內(nèi)，分別對種子處理1-8d，分期取出種子后，測量種子發(fā)芽指標(biāo)、幼苗形態(tài)指標(biāo)及生理生化指標(biāo)。將貯藏于-20℃冰箱內(nèi)未經(jīng)老化處理的種子作為對照處理。

1.2.2 發(fā)芽試驗

隨機選擇經(jīng)人工老化處理的水稻種子，置于45℃溫水內(nèi)浸種12h后置于發(fā)芽盒（蛭石基質(zhì)）內(nèi)進(jìn)行發(fā)芽試驗，每個處理設(shè)置3個重復(fù)，每個重復(fù)50粒種子，于人工培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)（溫度為25℃，每天光照時間為8h）。在發(fā)芽試驗開始后，每日透氣30min，及時為種子補入充足的水分。21d后結(jié)束發(fā)芽試驗，注意將發(fā)霉種子剔除，觀察發(fā)芽種子數(shù)。

1.2.3 測量指標(biāo)及方法

（1）發(fā)芽指標(biāo)

在發(fā)芽試驗結(jié)束后，按照下式計算水稻種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)。

發(fā)芽率Gr（%）=（ΣGt/NT）×100%

發(fā)芽勢Ge（%）=高峰時發(fā)芽種子數(shù)/種子總粒數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)Gi=Σ（Gt/Dt）

活力指數(shù)Vi=S×Gi

上式中，Gt為在第t天發(fā)芽的種子數(shù)；NT為50（每個重復(fù)種子總數(shù)）；S為幼苗平均干質(zhì)量。

（2）幼苗形態(tài)指標(biāo)

在發(fā)芽試驗結(jié)束后，每個重復(fù)隨機選擇10株幼苗（老化時間較長時，幼苗萌發(fā)數(shù)量較少，以實際測量株數(shù)為準(zhǔn)進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)測量），采用直尺測量水稻幼苗苗高、根長等指標(biāo)。

（3）生理生化指標(biāo)

各處理分別采用老化處理后的水稻種子50粒，參照屈煜瑩等[12]的方法測量水稻種子相對電導(dǎo)率；采用蒽酮法[13]測量可溶性糖含量；硫代巴比妥酸法[14]測量丙二醛含量；考馬斯亮藍(lán)法測量可溶性蛋白含量；參照蔡慶生主編的《植物生理學(xué)實驗》[15]一書中的方法測量超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，SPSS20.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 人工老化對水稻種子發(fā)芽指標(biāo)的影響

不同人工老化時間對水稻種子各發(fā)芽指標(biāo)的影響，見表1。

由表1可知，在人工老化條件下，水稻種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均呈現(xiàn)出逐漸降低趨勢。在老化初期（即老化1-4天時間內(nèi)），水稻種子發(fā)芽率降低較為緩慢，由0d的89.61%逐漸降低至老化4d的57.82%，隨著老化時間的進(jìn)一步延長，發(fā)芽率快速降低，在老化8d時水稻種子發(fā)芽率僅1.62%，其中，老化0d和老化1d水稻種子發(fā)芽率差異不顯著，老化1d和老化2d水稻種子發(fā)芽率差異不顯著，老化7d和老化8d水稻種子發(fā)芽率差異不顯著；從水稻種子發(fā)芽勢情況來看，在老化1d時，水稻種子發(fā)芽勢與0d時無明顯差異，這表明老化1d對水稻種子的發(fā)芽勢不存在顯著影響，隨著老化時間的逐漸延長，水稻種子發(fā)芽勢開始降低，由76.67%降低至5.67%；在本試驗條件下，水稻種子發(fā)芽指數(shù)在27.41%-68.23%之間，其中，老化0d時水稻種子發(fā)芽指數(shù)最高，而老化8d時水稻種子發(fā)芽指數(shù)最低，老化0d、1d、2d時水稻種子發(fā)芽指數(shù)差異不顯著，老化2d、3d、4d時水稻種子發(fā)芽指數(shù)差異不顯著，老化5d、6d、7d、8d時水稻種子發(fā)芽指數(shù)差異不顯著；從不同老化時間下水稻種子活力指數(shù)情況來看，各老化處理水稻種子活力指數(shù)均低于未老化處理，相較于老化0d，老化1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d、8d水稻種子活力指數(shù)分別降低了11.60%、34.02%、35.82%、47.94%、59.79%、86.08%、92.01%、95.62%。

2.2 人工老化對水稻幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

人工老化對水稻幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響，見表2。

由表2可知，隨著人工老化時間的延長，水稻幼苗苗高呈逐漸降低趨勢，由老化0d的9.20cm逐漸降低至老化8d的7.06cm，其中，老化0d、1d、2d、3d處理水稻苗高差異不顯著，老化1d、2d、3d、4d、5d、6d處理水稻苗高差異不顯著，老化5d、6d、7d水稻苗高差異不顯著；從水稻幼苗根長情況來看，在本試驗條件下各處理水稻幼苗根長在6.08-8.38cm之間，以老化0d處理水稻根長為最長，老化8d水稻幼苗根長為最小，老化1d處理水稻幼苗根長與老化0d處理差異不顯著，老化7d處理水稻幼苗根長與老化8d處理差異不顯著；從水稻幼苗苗重情況來看，在老化初期，水稻幼苗苗重呈緩慢降低趨勢，由0.057g逐漸降低至0.035g，其中，老化0d處理與老化1d處理水稻幼苗苗重差異不顯著，老化2d、老化3d、老化4d處理水稻幼苗苗重差異不顯著，從老化5d到老化6d，水稻幼苗苗重顯著降低，由0.035g降低至0.013g。

2.3 人工老化對水稻幼苗生理生化指標(biāo)的影響

人工老化對水稻滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響，見表3。

由表3可知，不同老化時間下水稻種子電導(dǎo)率、可溶性糖含量、丙二醛含量差異顯著，可溶性蛋白質(zhì)含量差異不顯著。具體而言，隨著老化時間的增加，水稻種子相對電導(dǎo)率、丙二醛含量呈現(xiàn)出逐漸增長的趨勢，可溶性糖含量呈現(xiàn)出逐漸降低趨勢。從相對電導(dǎo)率情況來看，老化7d處理最高，達(dá)到了65.66%，但與老化8d水稻種子相對電導(dǎo)率差異不顯著；老化0d處理最低，僅49.75%，與老化1d、老化2d處理差異不顯著，其余處理水稻種子相對電導(dǎo)率居中。從水稻種子可溶性糖含量情況來看，在老化時間小于2d內(nèi)時，水稻種子可溶性糖含量差異不顯著，維持在9.35-9.72mg/g之間，隨著老化時間的延長，可溶性糖含量有所降低，老化時間在3-5d時，水稻種子可溶性糖含量維持在8.33-8.62mg/g之間，三者差異不顯著。在老化時間為6-8d時，水稻種子可溶性糖含量差異不顯著，維持在7.03-7.40mg/g之間。在本試驗條件下，水稻種子可溶性蛋白質(zhì)含量維持在4.33-5.83mg/g之間，這表明老化時間對水稻種子可溶性蛋白質(zhì)含量不存在顯著影響。從水稻種子丙二醛含量情況來看，隨著老化時間的延長，丙二醛含量明顯增加，老化8d、7d、6d、5d、4d、3d、2d、1d處理水稻種子丙二醛含量分別較對照增加了70.43%、64.79%、56.33%、52.43%、37.97%、31.19%、15.66%、3.96%，其中，老化0d、老化1d處理水稻種子丙二醛含量差異不顯著，老化2d、3d、4d、5d處理水稻種子丙二醛含量差異不顯著，老化4d、5d、6d、7d、8d處理水稻種子丙二醛含量差異不顯著。

2.4 人工老化對水稻種子酶活性的影響

不同人工老化時間對水稻種子酶活性的影響，見表4。

由表4可知，不同老化時間對水稻種子SOD活性、POD活性、CAT活性均存在顯著影響。具體而言，隨著老化時間的延長，水稻種子SOD活性呈現(xiàn)出先升高、后降低的趨勢，由老化0d處理的175.37U/g逐漸升高至老化4d處理的275.79U/g，老化時間的進(jìn)一步增加，不會導(dǎo)致SOD活性的進(jìn)一步增加，反而會導(dǎo)致SOD活性的降低，最終SOD活性降低為老化8d處理的180.78U/g，其中，老化0d、1d、2d、8d處理水稻種子SOD活性差異不顯著，老化3d、4d、5d、6d處理水稻種子SOD活性差異不顯著，老化3d、5d、6d、7d處理水稻種子SOD活性差異不顯著；從水稻種子POD活性情況來看，其由高到低排序依次為老化3d、2d、1d、0d、4d、5d、6d、7d、8d，其中，老化3d處理水稻種子POD活性為126.35U/g，老化8d處理水稻種子POD活性僅64.05U/g，老化3d、2d、1d、0d四個處理水稻種子POD活性差異不顯著，老化1d、0d、4d處理水稻種子POD活性差異不顯著，老化5d、6d、7d、8d處理水稻種子POD活性差異不顯著；隨著老化時間的延長，水稻種子CAT活性呈逐漸降低趨勢，老化1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d、8d處理水稻CAT活性分別較老化0d處理降低了97.94%、93.04%、91.56%、82.01%、73.67%、66.28%、64.35%、55.29%，其中，老化0d、1d、2d、3d四個處理水稻種子CAT活性差異不顯著。

3 討論

在種子生理成熟后，其活力開始降低，種子萌發(fā)狀況是種子活力水平的重要反饋指標(biāo)之一。本研究發(fā)現(xiàn)，在老化過程中，水稻種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)均呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，這與朱世東等[16]的研究結(jié)果相一致，這表明在經(jīng)過人工老化后水稻種子的活力有所衰退。

在經(jīng)過老化處理后，不同作物種子其幼苗所發(fā)生的變化存在著一定差異。王玉嬌等[17]發(fā)現(xiàn)，在對春小麥種子進(jìn)行老化處理后，幼苗的生長發(fā)育有所延緩，同時幼苗根系受到傷害；何學(xué)青等[18]發(fā)現(xiàn)，老化對柳枝稷幼苗的生長沒有顯著影響，同時可提升幼苗根冠比。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過老化處理的水稻幼苗發(fā)生了變化。老化時間較長時，水稻幼苗苗長、根長、苗重均小于對照，這說明水稻種子在老化后，其幼苗生長受到了一定影響。

本研究發(fā)現(xiàn)，隨著老化時間的增加，水稻種子相對電導(dǎo)率、丙二醛含量呈現(xiàn)出逐漸增長的趨勢，可溶性糖含量呈現(xiàn)出逐漸降低趨勢。這主要是由于在種子老化過程中，細(xì)胞膜極容易受到活性氧的攻擊而造成脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，這會導(dǎo)致細(xì)胞膜受損，同時產(chǎn)生大量的脂質(zhì)自由基及有毒產(chǎn)物丙二醛，丙二醛能夠與抗氧化酶相結(jié)合以降低抗氧化酶活性，導(dǎo)致消除自由基能力的減弱，因自由基的積累而導(dǎo)致生物膜受損的進(jìn)一步加速，致使大量膜內(nèi)無機物質(zhì)及礦物質(zhì)外滲，最終造成浸出液電導(dǎo)率的升高[19]。

SOD、POD、CAT是植物細(xì)胞重要的抗氧化酶，抗氧化酶可消除自由基以及過氧化物，使自由基的產(chǎn)生及消除處于平衡狀態(tài)。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著老化時間的延長，SOD活性及POD活性呈現(xiàn)出先升高、后降低的趨勢，這可能是由于在高溫、高濕條件下，種子產(chǎn)生了大量的自由基，SOD、POD產(chǎn)生了應(yīng)激反應(yīng)，通過迅速提升活性以清除自由基，隨著老化時間的延長，大量活性氧產(chǎn)生，抗氧化酶無法及時清除活性氧，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)過氧化物的產(chǎn)生及消除平衡遭到破壞，最終SOD、POD活性開始降低。

4 結(jié)論

綜上所述，在短期高溫高濕老化處理下（1d以內(nèi)），水稻種子活力指標(biāo)無明顯變化。隨著老化時間的延長，水稻種子活力不斷降低，相對電導(dǎo)率、丙二醛含量升高，可溶性糖含量降低，SOD活性、POD活性先升高后降低，CAT活性持續(xù)降低。因此，在高溫、高濕條件下，人工老化1天不會對水稻種子造成影響。

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習(xí)近平《 論“三農(nóng)”工作》

把鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略這篇大文章做好⑨

（二〇一八年九月二十一日）

要始終把解決好“三農(nóng)”問題作為全黨工作重中之重。我們一直強調(diào)，對“三農(nóng)“要多予少取放活，但實際工作中“三農(nóng)”工作“說起來重要、千起來次要、忙起來不要”的問題還比較突出。我們要扭轉(zhuǎn)這種傾向，在資金投入、要素配置、公共服務(wù)、干部配備等方面采取有力舉措，加快補齊農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展短板，不斷縮小城鄉(xiāng)差距，讓農(nóng)業(yè)成為有奔頭的產(chǎn)業(yè)，讓農(nóng)民成為有吸引力的職業(yè)，讓農(nóng)村成為安居樂業(yè)的家園。

——節(jié)選自習(xí)近平同志主持中共十九屆中央政治局第八次集體學(xué)習(xí)時講話，《論“三農(nóng)”工作》，中央文獻(xiàn)出版社，2022年6月第1版