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水稻Oryza sativa是中国最重要的粮食作物之一。中国因储藏问题引起的粮食损失达350亿kg·a-1, 因此, 如何选育耐藏性好的种子一直是种子科学研究的重点。在杂交水稻制种过程中, 通过选育具有强休眠性的保持系和不育系可以解决杂交稻制种穗发芽的危害, 延长种子的储藏时间。侯雅杰[1]认为, 休眠种子能通过长时间储藏而保持活力, 适应性较强。但也有学者认为休眠性强的种子可能会影响种子的萌发, 并不一定更耐储藏[2]。种子休眠性和耐藏性之间的关系研究较少, 仍不明确。种子休眠性与种子活力密切相关。近年来, 已有部分学者对种子休眠性与种子活力的关系进行了研究[3-6], 普遍认为高活力种子耐藏性好, 通过测定种子活力水平即能反映种子的耐藏性好坏。人工加速老化试验是研究种子老化过程中活力变化和种子耐藏性的最常见的方法之一。董国军等[7]研究发现, 水稻人工老化方法能较好地模拟种子的自然老化过程。本研究采用40 ℃, 100%相对湿度(RH)高温高湿人工加速老化法(AA)[8], 对2个具有休眠特性差异的籼稻Oryza sativa subsp.sativa品种4K58(Ⅱ-32B休眠)和4K59(Ⅱ-32B)及其各自与不育系(Ⅱ-32A)的杂交F2代种子(C178, C179)进行人工加速老化, 获得不同老化天数的水稻种子, 通过测定与种子活力相关指标, 探讨水稻种子休眠特性和耐藏性的关系, 以期为选育耐藏性强的水稻品种提供理论依据。
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未经老化处理的种子(ck)中, C179的电导率值显著高于4K59和C178;4K58显著高于4K59, 约比4K59高18.8%(图 1)。老化3 d后, 4个水稻品种的电导率值无显著差异; 老化6 d后, 4K58的电导率值显著高于C179;老化9 d后, C178和C179的电导率值显著高于4K58和4K59;C178和C179之间, 4K58和4K59之间均无显著差异。随老化时间的延长, 4个品种的种子电导率值均呈增加的趋势; 其中4个品种老化9 d的种子电导率值均显著高于老化6 d, 增幅达29.0%~71.1%;4K58和4K59老化6 d的电导率值显著高于老化3 d; 4K59和C178老化3 d的电导率值显著高于ck。
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未老化的C178种子核苷酸浸出液质量浓度显著高于其他3个品种(图 2), 而3个品种间无显著差异。老化3 d后, 4K58和C178的种子核苷酸浸出液质量浓度分别显著高于4K59和C179;4K58和C178之间, 4K59和C179之间均无显著差异。老化3 d后4K58和4K59的种子核苷酸浸出液分别比对照增加了52.3%和3.6%, 两者相差近14.5倍。老化6 d后, 4K59的核苷酸浸出液质量浓度显著低于其余3个品种; C179显著低于4K58和C178;4K58和C178之间无显著差异。老化9 d后, 4K59的核苷酸浸出液质量浓度显著低于其他3个品种; 4K58显著高于其他3个品种; C178和C179之间无显著差异。随老化时间的延长, 4个品种的种子核苷酸浸出液质量浓度均呈增加的趋势; 4K58, 4K59和C179老化9 d的种子核苷酸浸出液显著高于老化6 d, 4个品种老化6 d的核苷酸浸出液与老化3 d无显著差异; 老化3 d的4K58种子核苷酸浸出液质量浓度显著高于ck。
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由表 1可知:4个品种未经老化处理(ck)的种子发芽势均无显著差异。老化3 d和6 d后, 4K58种子的发芽势显著低于其余3个品种, 其他3个品种均无显著差异; 老化9 d后, C179种子的发芽势显著高于其他3个品种, 4K58的发芽势显著低于其他3个品种, 4K59和C178之间无显著差异。与未老化种子相比, 老化9 d后4K58的发芽势下降幅度约为4K59的2.1倍, C178约为C179的2.5倍。随老化时间的延长, 4个品种的种子发芽势呈下降趋势, 但4个品种老化3 d的发芽势与ck无显著差异。4K58老化9 d的发芽势显著低于老化6 d, 老化6 d的发芽势显著低于老化3 d; 其他3个品种老化9 d的发芽势显著低于老化6 d, 老化6 d的发芽势与老化3 d无显著差异。
表 1 不同水稻品种老化处理后种子发芽势比较
Table 1. Germination energy of accelerated aging seeds of four rice cultivars
品种 不同老化处理后的发芽势/% ck 3 6 9 d 4K58 A 96.33 ± 2.03 a A 97.50 ± 0.00 b B 91.50 ± 1.00 b C 65.00 ± 2.00 c 4K59 A 99.00 ± 0.58 a A 99.00 ± 0.00 a A 97.00 ± 1.00 a B 83.50 ± 4.34 ab C178 A 98.67 ± 0.88 a A 99.00 ± 1.00 a A 98.00 ± 0.00 a F 80.00 ± 3.00 b C179 A 99.00 ± 0.58 a A 99.00 ± 0.50 a A 98.00 ± 1.50 a B 91.50 ± 2.61 a 说明:ck是指未经老化处理的种子。数值后不同小写字母表示不同水稻品种经相同老化天数处理后的种子发芽率差异显著; 数值前不同大写字母表示同一水稻品种经不同老化天数处理后的种子发芽率差异显著(P<0.05) -
未经老化处理的4个品种种子发芽率均无显著差异(表 2)。老化3 d后, C178种子的发芽率显著低于其余3个品种, 而3个品种之间均无显著差异; 老化6 d后, C178的发芽率显著低于C179, 与4K58和4K59无显著差异; 老化9 d后, 4K58的发芽率显著低于C179, 与4K59和C178无显著差异。与未老化种子相比, 老化9 d后4K58的发芽率下降幅度约为4K59的1.4倍, C178约为C179的3.0倍。4个品种的未老化种子、老化3 d和老化6 d种子的发芽率之间均无显著差异; 老化9 d后, 4K58, 4K59和C178种子的发芽率均分别显著低于老化6 d的发芽率。
表 2 不同水稻品种老化处理后种子发芽率比较
Table 2. Germination percentage of accelerated aging seeds of four rice cultivars
品种 不同老化处理后的发芽率/% ck 3 6 9 d 4K58 A 96.33 ± 2.03 a A 99.00 ± 0.00 a A 98.00 ± 1.00 ab B 80.50 ± 8.50 b 4K59 A 99.33 ± 0.33 a A 99.00 ± 0.00 a A 97.00 ± 1.00 ab B 88.00 ± 5.00 ab C178 A 98.67 ± 0.88 a A 98.00 ± 0.00 b A 95.50 ± 0.50 b B 87.00 ± 4.00 ab C179 A 99.00 ± 0.58 a A 99.00 ± 0.10 a A 98.50 ± 1.00 a A 95.00 ± 4.00 a 说明:ck是指未经老化处理的种子。数值后不同小写字母表示不同水稻品种经相同老化天数处理后的种子发芽率差异显著; 数值前不同大写字母表示同一水稻品种经不同老化天数处理后的种子发芽率差异显著(P<0.05) -
从表 3可知:未经老化处理的4个品种种子发芽指数均无显著差异。老化3 d后, C179种子的发芽指数显著高于4K58和4K59, 与C178无显著差异。老化6 d后, 4K59和C179的发芽指数均显著高于4K58和C178;4K59和C179之间, 4K58和C178之间均无显著差异。老化9 d后, C179的发芽指数显著高于C178;C178显著高于4K59;4K59显著高于4K58。随老化时间的延长, 4个品种种子的发芽指数均呈显著下降趋势, 即4个品种的未老化种子发芽指数显著低于老化3 d; 老化3 d的发芽指数显著低于老化6 d; 老化6 d显著低于老化9 d。与未老化种子相比, 老化9 d后4K58的发芽指数下降幅度约为4K59的1.1倍, C178约为C179的1.1倍。
表 3 不同水稻品种老化处理后种子发芽指数比较
Table 3. Germination index of accelerated aging seeds of four rice cultivars
品种 不同老化时间处理后的发芽指数 ck 3 6 9 d 4K58 A 72.61 ± 4.97 a B 61.79 ± 1.54 b C 40.56 ± 1.21 b D 23.97 ± 1.03 d 4K59 A 75.89 ± 3.51 a B 62.25 ± 0.58 b C 46.46 ± 1.23 a D 28.97 ± 1.64 c C178 A 81.11 ± 2.06 a B 63.42 ± 4.42 ab C 40.38 ± 1.69 b D 32.94 ± 0.84 b C179 A 83.17 ± 1.42 a B 68.08 ± 1.92 a C 48.00 ± 0.10 a D 38.34 ± 2.06 a 说明: ck是指未经老化处理的种子。数值后不同小写字母表示不同水稻品种经相同老化天数处理后的种子发芽指数差异显著#数值前不同大写字母表示同一水稻品种经不同老化天数处理后的种子发芽指数差异显著(P < 0.05) -
4个品种的未老化种子平均发芽时间无显著差异(表 4)。老化3 d后, 4个品种的种子平均发芽时间也无显著差异。老化6 d后, 4K58的平均发芽时间显著高于C178;C178显著高于4K59;4K59显著高于C179。与未老化种子相比, 老化6 d后4K58的平均发芽时间上升幅度约为4K59的1.5倍, C178约为C179的1.4倍。老化9 d后, 4K58和4K59的种子平均发芽时间均显著高于C178和C179;4K58和4K59之间, C178和C179之间均无显著差异。随老化时间的延长, 4个品种的种子平均发芽时间均呈增加的趋势; 其中4个品种老化9 d的种子平均发芽时间显著高于老化6 d; 老化6 d显著高于老化3 d; C178和C179老化3 d的种子平均发芽时间显著高于未老化处理的种子。
表 4 不同水稻品种老化天数处理后种子平均发芽时间比较
Table 4. Mean germination time of accelerated aging seeds of four rice cultivars
品种 不同老化天数处理后的平均发芽时间/d ck 3 6 9d 4K58 C 1.55 ± 0.11 a C 1.76 ± 0.04 a B 2.74 ± 0.01 a A 4.18 ± 0.43 a 4K59 C 1.44 ± 0.08 a C 1.75 ± 0.02 a B 2.20 ± 0.03 c A 3.83 ± 0.33 a C178 D 1.36 ± 0.03 a C 1.73 ± 0.08 a B 2.52 ± 0.03 b A 3.08 ± 0.07 b C179 D 1.31 ± 0.04 a C 1.67 ± 0.10 a B 2.10 ± 0.02 d A 2.78 ± 0.05 b 说明:ck是指未经老化处理的种子。数值后不同小写字母表示不同水稻品种经相同老化天数处理后的种子平均发芽时间差异显著;数值前不同大写字母表示同一水稻品种经不同老化天数处理后的种子平均发芽时间差异显著(P<0.05) -
种子发芽试验结束后, 分别测定了幼苗的苗高和鲜质量。结果显示:未老化和老化9 d的C179幼苗苗高显著高于其余3个品种(图 3); C178的幼苗苗高显著高于4K58和4K59;4K58和4K59之间无显著差异。老化3和6 d后, C178和C179的苗高均显著高于4K58和4K59;C178和C179之间, 4K58和4K59之间均无显著差异。随老化时间的延长, 4个品种的幼苗苗高均呈下降趋势。其中4K58和C178老化9 d的幼苗苗高显著低于未老化幼苗, 而老化6 d, 3 d和ck之间均无显著差异。4K59的幼苗苗高随老化处理时间延长下降较明显, 老化9 d的苗高显著低于老化6 d, 老化6 d显著低于老化3 d和ck。未老化的C179幼苗苗高显著高于老化3, 6和9 d; 后三者间无显著差异。
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未老化处理的种子中, C179品种的幼苗鲜质量显著高于4K58, 与4K59和C178无显著差异(图 4)。老化3 d后, C179的幼苗鲜质量显著高于4K59和4K58;C178的鲜质量显著高于4K58;4K58和4K59之间无显著差异。老化6 d和9 d后, C179的幼苗鲜质量显著高于其他3个品种, 而3个品种之间均无显著差异。随老化时间的延长, 4个品种的幼苗鲜质量均呈下降趋势, 但4K58和C179品种不同老化处理后的幼苗鲜质量均无显著差异。C178老化9 d的幼苗鲜质量显著低于其他3个处理, 而3个处理之间均无显著差异。4K59未老化处理的幼苗鲜质量显著高于老化3, 6和9 d, 后三者之间均无显著差异。
Dormancy characteristics and seed storage tolerance in rice
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摘要: 以2个具有休眠特性差异的籼稻Oryza sativa subsp.sativa品种[4K58(Ⅱ-32B休眠), 4K59(Ⅱ-32B)]及其各自与不育系(Ⅱ-32A)的杂交F2代种子(C178, C179)为材料, 采用人工加速老化方法获得不同老化天数(0, 3, 6, 9 d)的种子。通过测定种子的电导率值、单核苷酸浸出液质量浓度、发芽指标和幼苗生长指标等, 探讨种子休眠特性与耐藏性的关系。结果表明:经老化后4K58种子的电导率值、单核苷酸浸出液质量浓度均显著高于4K59(P < 0.05), 其中单核苷酸浸出液质量浓度增幅最高, 相差近14.5倍; 而其发芽势、发芽指数等均显著低于4K59(P < 0.05), 平均发芽时间显著高于4K59(P < 0.05), 推测具有休眠特性的水稻种子更不耐储藏。研究还发现:老化后C178的核苷酸浸出液质量浓度、平均发芽时间显著高于C179(P < 0.05), 发芽率、发芽指数、幼苗苗高和苗质量均显著低于C179(P < 0.05)。推测这种储藏特性可遗传至下代。Abstract: The relationship between rice seed storage tolerance and dormancy characteristics was determined for two Oryza sativa subsp.sativa (rice) cultivars with different characteristics of dormancy[4K58 (Ⅱ-32B dormant), 4K59 (Ⅱ-32B)] and their F2 seeds (C178, C179) hybridized with a sterile line (Ⅱ-32A) as materials.Different aged seeds (0 d, 3 d, 6 d, or 9 d) of these four varieties were acquired by the artificial accelerated aging method.Seed conductivity, single nucleotide extract content, germination indices, and growth parameters of seedlings were measured in a CRD design with treatments of ck, 3, 6, 9 d with 3 replications.All data obtained were statistically analyzed with one-way ANOVA and least significant difference method (LSD) test.Results showed that seed conductivity, and single nucleotide extract content of aged 4K58 seeds were significantly higher than those of 4K59 (P < 0.05) with maximum discrepancy of single nucleotide extract content in multiples of 14.5.However, germination energy and germination index of 4K58 were significantly lower than those of 4K59 (P < 0.05) having a mean germination time that was significantly higher than 4K59 (P < 0.05).Also the single nucleotide extract content and mean germination time of aged C178 seeds were significantly higher than those of C179 (P < 0.05); whereas, germination percentage, germination index, shoot length, and fresh weight were significantly lower than C179 (P < 0.05).Thus, storage properties may be passed on to succeeding generations, and rice seed with dormant properties may not be suitable for storage.
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Key words:
- plant physiology /
- seed /
- dormancy /
- storage tolerance /
- rice /
- artificial accelerated aging
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表 1 不同水稻品种老化处理后种子发芽势比较
Table 1. Germination energy of accelerated aging seeds of four rice cultivars
品种 不同老化处理后的发芽势/% ck 3 6 9 d 4K58 A 96.33 ± 2.03 a A 97.50 ± 0.00 b B 91.50 ± 1.00 b C 65.00 ± 2.00 c 4K59 A 99.00 ± 0.58 a A 99.00 ± 0.00 a A 97.00 ± 1.00 a B 83.50 ± 4.34 ab C178 A 98.67 ± 0.88 a A 99.00 ± 1.00 a A 98.00 ± 0.00 a F 80.00 ± 3.00 b C179 A 99.00 ± 0.58 a A 99.00 ± 0.50 a A 98.00 ± 1.50 a B 91.50 ± 2.61 a 说明:ck是指未经老化处理的种子。数值后不同小写字母表示不同水稻品种经相同老化天数处理后的种子发芽率差异显著; 数值前不同大写字母表示同一水稻品种经不同老化天数处理后的种子发芽率差异显著(P<0.05) 表 2 不同水稻品种老化处理后种子发芽率比较
Table 2. Germination percentage of accelerated aging seeds of four rice cultivars
品种 不同老化处理后的发芽率/% ck 3 6 9 d 4K58 A 96.33 ± 2.03 a A 99.00 ± 0.00 a A 98.00 ± 1.00 ab B 80.50 ± 8.50 b 4K59 A 99.33 ± 0.33 a A 99.00 ± 0.00 a A 97.00 ± 1.00 ab B 88.00 ± 5.00 ab C178 A 98.67 ± 0.88 a A 98.00 ± 0.00 b A 95.50 ± 0.50 b B 87.00 ± 4.00 ab C179 A 99.00 ± 0.58 a A 99.00 ± 0.10 a A 98.50 ± 1.00 a A 95.00 ± 4.00 a 说明:ck是指未经老化处理的种子。数值后不同小写字母表示不同水稻品种经相同老化天数处理后的种子发芽率差异显著; 数值前不同大写字母表示同一水稻品种经不同老化天数处理后的种子发芽率差异显著(P<0.05) 表 3 不同水稻品种老化处理后种子发芽指数比较
Table 3. Germination index of accelerated aging seeds of four rice cultivars
品种 不同老化时间处理后的发芽指数 ck 3 6 9 d 4K58 A 72.61 ± 4.97 a B 61.79 ± 1.54 b C 40.56 ± 1.21 b D 23.97 ± 1.03 d 4K59 A 75.89 ± 3.51 a B 62.25 ± 0.58 b C 46.46 ± 1.23 a D 28.97 ± 1.64 c C178 A 81.11 ± 2.06 a B 63.42 ± 4.42 ab C 40.38 ± 1.69 b D 32.94 ± 0.84 b C179 A 83.17 ± 1.42 a B 68.08 ± 1.92 a C 48.00 ± 0.10 a D 38.34 ± 2.06 a 说明: ck是指未经老化处理的种子。数值后不同小写字母表示不同水稻品种经相同老化天数处理后的种子发芽指数差异显著#数值前不同大写字母表示同一水稻品种经不同老化天数处理后的种子发芽指数差异显著(P < 0.05) 表 4 不同水稻品种老化天数处理后种子平均发芽时间比较
Table 4. Mean germination time of accelerated aging seeds of four rice cultivars
品种 不同老化天数处理后的平均发芽时间/d ck 3 6 9d 4K58 C 1.55 ± 0.11 a C 1.76 ± 0.04 a B 2.74 ± 0.01 a A 4.18 ± 0.43 a 4K59 C 1.44 ± 0.08 a C 1.75 ± 0.02 a B 2.20 ± 0.03 c A 3.83 ± 0.33 a C178 D 1.36 ± 0.03 a C 1.73 ± 0.08 a B 2.52 ± 0.03 b A 3.08 ± 0.07 b C179 D 1.31 ± 0.04 a C 1.67 ± 0.10 a B 2.10 ± 0.02 d A 2.78 ± 0.05 b 说明:ck是指未经老化处理的种子。数值后不同小写字母表示不同水稻品种经相同老化天数处理后的种子平均发芽时间差异显著;数值前不同大写字母表示同一水稻品种经不同老化天数处理后的种子平均发芽时间差异显著(P<0.05) -
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链接本文:
https://zlxb.zafu.edu.cn/article/doi/10.11833/j.issn.2095-0756.2018.03.013