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第5章-种子活力劣变和寿命.ppt

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    • 第5章 种子活力劣变和寿命,Vigor,Harvest,为避免混乱,目前已普遍采用种子活力(seed vigour)一词 1950年,在国际种子协会(ISTA)的年会上,首次讨论了种子活力测定 这一概念 会议对发芽试验 和 幼苗活力 取得了一致意见—— ◆发芽试验,一般应在无机发芽床上、适宜的条件下进行 ◆而某些特殊试验,如土壤试验、砖砾试验,则称为活力测定(Franck,1950) 尽管如此,长期以来,对种子活力的定义,仍不统一,因为种子活力,不像发芽率那样是一个单一的质量标准,而是描述若干特性的概念,不同学者对种子活力的定义认识有差异 通过长达1/4世纪的争论,直到1977年,ISTA才通过了种子活力的定义(Perry,1978),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,为低活力种子与种子活力有关的各方面特性表现有—— ① 种子发芽和幼苗生长的速度和整齐度 ② 田间出苗、生长的速度和整齐度 ③ 贮藏、运输后发芽能力的保持活力强度可持续影响植 物生长,作物整齐度、产量和产品质量。

      AOSA于1980年,采用了较为简单直接的定义(McDonald,1980)—— “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的潜在能力的总称 以上两个定义的基本内容十分相似 概括地说,活力就是种子的健壮度(郑光华,1980)《2003国际种子检验规程》对种子活力的定义—— 种子活力是指在广泛环境条件下,可接受发芽的种子批的测定活性和性能有关特性的总和 种子活力不是一种单一的测定特性,而是一种用以表达如下有关种子批性能的多种特性的概念—— ●种子发芽和幼苗生长速率和一致性 ●种子在不利环境条件下的出苗能力 ●经贮藏后的性能,特别是能保持发芽能力 可接受发芽的种子批——是指该种非休眠种子,具有可接受标准发芽水平的种子批种子生命力、生活力、发芽力、活力的区别与联系—— 种子生命力(seed vitality)——是指种子生命的有无,即存活度 种子生活力(seed viability)——是指种子发芽的潜在能力,或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 germination ability)——是指种子在适宜条件下,发芽并长成正常幼苗的能力。

      通常用发芽势和发芽率表示 实际上,广义的种子生活力应包括种子发芽力习惯上,在用间接方法(如四唑染色)测定种子发芽力时,称生活力而在实验室进行发芽试验测定种子发芽率时,称发芽力 种子活力(seed vigour)——是一个综合性概念,通常指田间条件下的出苗能力以及与此有关的生产性能和指标,表现良好即为高活力种子 种子生活力(发芽力)与活力之间又是有机联系的,生活力(发芽力)是活力在某种特定条件下的表现形式1.2 种子活力的研究意义 高活力种子具有明显的生长优势和生产潜力 (1)提高田间成苗率 (2)节省播种费用 (3)抵抗不良环境条件 (4)抗低温能力强,适于早播 (5)增强对病虫草的抗争能力 (6)增加作物产量 据美国对大豆、玉米、大麦、小麦、燕麦、莴苣、萝卜、黄瓜、南瓜、青椒、番茄、芦笋、蚕豆等13种作物的统计资料,高活力种子可以增产20%~40%对于叶菜类和根菜类等蔬菜作物及牧草作物,高活力种子长出幼苗及营养器官均较快速,增产作用则更为明显 (7)提高种子耐藏性,种子活力测定的必要性 (1)保证田间出苗率及生产潜力的必要手段 有些开始老化劣变的种子,其发芽率尚未降低,但活力却较低了,影响田间出苗率,往往两批发芽率相同或接近的种子,其活力和田间出苗率有较大的差异(ISTA,1995),在此种情况下进行活力测定,选用高活力种子是非常必要的,特别是机播(玉米穴播)时尤为重要。

      (2)种子产业中质量控制的必要环节 种子收获后,要进行干燥、清选、加工、贮藏等处理过程及时进行活力测定,可及时改善加工、处理条件,保持和提高种子活力3)帮助育种者选育新品种的必要方式 在选择 抗寒、抗病、抗逆、早熟、丰产 的新品种时,都应进行活力测定因为这些特性与活力密切相关 此外,选择某些有利于出苗的形态特征,如大豆下胚轴坚实性、玉米芽鞘开裂性等,前者有利于幼苗顶出土面,后者不利于幼苗出土 (4) 研究种子劣变机理的必要方法 种子生理工作者,要采用生理生化及细胞学等方面的种子活力测定方法,研究种子劣变机理,及改善和提高活力的方法种子活力的生物学基础 影响种子活力的因素—— 1、遗传因素(10个方面) 植物遗传的特性(基因型),对种子和幼苗活力有明显影响不同作物和品种,由于其种子结构、大小、形态特征和发芽特性等不同,其活力水平有较大的差异 (1)不同作物和品种 不同作物的种子大小、发芽特性受基因控制 通常 大粒种子 萌发期间,具有丰富的营养物质和较高的能量,幼苗顶出土面的能力较强2) 杂种优势 通常杂种F1的活力较其双亲为高,杂交玉米、杂交水稻、杂交小麦及白菜等作物,均有相似的表现。

      其原因主要是—— ① 线粒体互补作用,促进蛋白质、RNA和DNA的迅速合成 ② 杂种具有更为经济合理的呼吸代谢效率3) 种皮开裂性及颜色 大豆、菜豆 等的某些品种,当种子成熟后,有种皮自然破裂的特性,降低了种皮保护作用,从而降低了活力这种性状受基因控制,是可以遗传的 与此有关的另一性状,是种皮的颜色,通常白色种皮与种皮破裂性有连锁遗传关系如白色菜豆,种皮有自然破裂特性,而有色菜豆,则种皮不易破裂 (4)子叶出土类型 通常子叶出土型与留土型,受两对基因控制 双子叶出土型的种子,如大豆、菜豆等,具有2片肥大的子叶,遇黏重、板结土壤,就难于顶出土面,或者子叶易被折断,降低了田间出苗率,这类种子不适宜于深播 子叶留土型的种子,如蚕豆、豌豆,是由形似针矛状的幼芽顶出土面,受黏重板结土壤影响小,故出苗率高5) 硬实 在许多情况下,硬实并非是人们所需要的特性育种工作者,将硬实基因 引入某些品种,增强种皮保护作用,使种子老化延缓,并防止种子吸胀时营养物质的渗出 硬实性相当容易从某些品种中消除,可以选择硬实性较低的品种,或者选择具有一定硬实性的品种 通常硬实性是由数个基因控制的 (6) 对机械损伤的敏感性 是受遗传基因控制的。

      芝麻种皮薄而软,易受机械损伤亚麻则种皮厚且坚硬,能抗机械损伤 扁平形的种子(芝麻、亚麻等),较圆形种子(芸薹属)易受机械损伤大豆大粒品种,较小粒品种损伤为大 种子机械损伤,降低了种子耐藏性和田间出苗率7) 化学成分 为了改进玉米营养品质,育种家致力于提高玉米赖氨酸含量但是,发现 高赖氨酸品种 的种子,往往小而皱缩,活力降低 因此,育种工作者企图探索一种既能控制营养品质,而又不降低活力的基因 一般,可溶性糖或游离氨基酸(脂肪酸)含量高的种子,都严重影响活力,如 甜玉米、甜豌豆 等 (8) 幼苗形态结构 大豆幼苗下胚轴特性,影响种子的活力有的大豆品种,具有下胚轴较为坚实的遗传特性,使子叶易于顶出土面,有利于出苗和成苗 有的玉米品种,具有芽鞘开裂的遗传特性,使种子难于出土,降低出苗率,影响植株的生长发育9)低温发芽特性 有的品种低温发芽时,胚根易裂开而影响出苗,有些大豆 和 玉米 品种,萌发期间抗寒力强,低温发芽性好,田间出苗率高 (10)作物成熟期 培育新品种时,应选育适合当地气候条件的适当成熟期的品种 有的品种成熟期较迟,可能产量有所增加,但活力则会降低因成熟期延长,遭受不良环境条件(如高温或低温、多雨或干旱)的机会增加。

      2、环境因素 (7个方面) (1)土壤肥力与母株营养 一般认为,土壤肥力对活力影响不大有人就小麦田土壤肥力与幼苗活力的关系进行研究表明,适当提高土壤中含氮量,可以提高种子蛋白质含量,增加种子大小和重量,提高种子活力和产量 ● 当土壤 缺硼 时——豌豆种子不正常幼苗增加 ● 当土壤中钼的含量较低时——大豆种子活力降低 ●当土壤中缺硼和钙时——其种子发育不正常,子叶发生缺绿现象,幼苗下胚轴肿胀 ● 土壤缺锰 ——会使豌豆胚芽损失、子叶空心 ● 土壤缺钙、缺镁 条件下——产生的种子幼根易发生破裂和种皮破裂,降低种子活力2)栽培条件 栽培密度与种子品质密切有关 种子田密度应小一些 (3)发育成熟期间的气候条件 凡是影响母株生长的外界条件,对种子活力及后代均有深远影响 种子成熟期间的温度、水分、相对湿度,是影响种子活力的重要因素 为了生产优质种子,必须选择环境适宜的地区,建立专门的种子生产基地4)种子成熟度 种子成熟度与种子某些特性,如种子大小、重量和活力密切相关一般种子活力水平至生理成熟达最高峰 种子成熟度与开花顺序密切相关因此,不同部位的种子成熟度也有差异 芹菜、胡萝卜 等伞形花序,通常低位花成熟度高,种子发育好,粒大,而高位花则成熟度较低、粒小。

      胡萝卜 成熟种子较未成熟种子发芽迅速,具有较高的蛋白和核酸含量及较高的RNA、rRNA和多聚腺苷-RNA的比例 十字花科 等无限花序,其种子不同部位的成熟度有差别:下部中部上部 (5)种子机械损伤度 种子机械损伤的程度,往往与收获时的种子水分有关种子水分低,质地较脆易破损或折断,水分过高,则种子质软易擦伤或碰伤6) 种子干燥措施 种子成熟采收后,应及时进行干燥,延迟干燥和干燥温度过高,将使种子活力降低 (7) 种子贮藏条件 种子贮藏的时间、方法和贮藏期间的环境条件,对种子活力均有影响 在种子贮藏期间,由于种子本身带有微生物和病菌,促进呼吸作用和有毒物质累积,加速种子劣变,导致活力下降综上所述,种子的活力状况是由众多影响因素相互作用而决定的遗传因素决定活力的可能性,而环境因素决定活力的现实性种子的品质及其性能或生活力,自一较高水平下降至较低的水平Gove,1965),老化(ageing)一般是指种子的自然衰老有别于人工加速老化) 劣变(deterioration)则是指生理机能的恶化,包括化学成分的质变及细胞结构的受损 老化与劣变有时成为同义词但劣变的范围较广,不一定由老化而引起 例如,突然性的高温或结冰,可能导致蛋白质变性或冰点损坏细胞膜,引起种子劣变。

      2 种子劣变及其发生机理 2.1 种子活力的下降与劣变发生,种子活力与种子的老化劣变存在密切关系,即种子活力水平高,则种子劣变程度就低 因此,种子活力与种子劣变之间的关系,是种子活力和活力测定的主要生物学基础 ① 活力和劣变是相互消长的两个方面:种子劣变增强,则活力下降 ② 种子劣变不可避免:从生理成熟就开始(甚至在发育期间遇到不良条件,活力就会降低) 活力下降程度,视环境条件而异控制种子本身的状态和环境,可延缓活力降低的速度③ 种子劣变是逐渐累积的结果:在劣变前期,种子通过某些处理,可以进行修复,恢复活力,但当劣变程度很深时,种子就失去修复能力,最终丧失活力 ④ 种子基本的变质:细胞膜、细胞器和细胞核内物质作用能力的改变 ⑤ 劣变使种子整体生长发育能力下降:当劣变程度较低时,对种子生活力和发芽影响不大,而对活力则有影响因此,可用活力测定的方法,了解变质的程度 ⑥ 劣变降低种子生产性能:最终和最大的危害是种子失去发芽能力从种子检验角度来看,是失去长成正常幼苗的能力2.2 种子劣变的形态特征 (1)种子 a.果种皮颜色的变化——变深、变暗、变黑,无光泽,“走油”现象 b.解剖特征——种胚干涩,失去鲜嫩感,角质程度降低。

      c.其他——异味变浓,有霉酸味 问:感官鉴定种子死活是否可能? (2)幼苗形态 劣变但仍能发芽的种子,畸形苗多,幼苗生长性能降低——产量和品质降低劣变种子细胞膜系统损伤严重,膜渗。

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