第八章+种子活力.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 种子活力,第一节,种子活力及其意义,一种子活力的概念及发展,1876,年，,Nobbe,种子学手册,种子生长力（活力）,-,一批种子内部发芽及幼苗生长速率的个体差异。,1933,年，,Goss,发芽率,96%,和,62%,的幼苗能否等同,?,活力研究热,1950,年代初期,1950,年,国际种子检验协会,(,ISTA),主席,Frank,种苗活力,1953,年，,ISTA,活力委员会,1957,年，,Isely,种子活力,指导生产、选用高活力种子,正确评定种子质量等级和价格,掌握仓贮变化，改善仓贮条件,保证播种质量，一播全苗,妥善处理低活力种子,1980,年，郑光华：,种子 的健壮度,，包括种子迅速、整齐发芽的潜力和生长、生产潜力。,80年代以来，我国,的,种子活力研究和应用,:,二种子活力的几个概念及关系,(,一,),几个概念,1.,种子生活力（,seed viability,）：,种胚具有的生命力及种子潜在的发芽力。,生化方法测定,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。,2.,种子发芽力（,germination force,）：,在,实验室可控制,的适宜条件下发芽并成苗的能力。,一般用发芽率和发芽势表示,。,3.,种子活力（,seed vigour,）：,田间,条件下的出苗能力（,seed vitality,）。,生命,发芽,生长,(,二,),三个概念的相互关系,高活力种子一定具有高的发芽力和生活力，,具有高发芽力的种子也必定具有高的生活力；,具有生活力的种子不一定都具发芽力，,能发芽的种子活力也不一定高。,劣变程度,百分率,（,%,）,50,100,活力发芽力生活力,活力,发芽力,X,Y,Z,高活力,低活力,最高活力,良好条件下，,有出苗及生,长的能力；,不良条件下，,活力越高，,越可能成苗,虽能萌发，,但不能继续,生长，畸型苗,种子并不,完全死亡,但不能萌发,种子完全死亡,正常,萌发,检验为死种子,种子萌发、生长和活力相关图解,三种子活力的意义,种子重要的品质，高活力种子具有明显的,生长优势,和,生产潜力,:,1.,保证“五苗”：“,全、齐、匀、壮、早,”；,2.,抗逆性强：,抗病虫、杂草、寒冷等,；,3.,节省种子用量；,4.,增强对病虫害杂草的竞争性；,5.,提高作物产量；,5.,耐贮藏。,一,.,遗传因素,种子活力遗传力较高,影响种子活力的因素,遗传因素,环境因素,基因型,种子形态特征,出土特性,化学成分,杂种优势,低温发芽能力,作物成熟期和采收期,二,.,环境因素,.,母株环境,-,肥力,/,栽培,/,气候,土壤肥沃,种子营养条件满足,活力高。,氮、磷、钾影响较大，不同作物间差异较大,;,提高种子蛋白质含量、大小、活力、产量。,高氮和高磷甜菜种子活力降低,其他微量元素对种子活力的影响,:,缺硼，豌豆畸苗增加；,钼高，大豆种子活力降低；,花生种子缺硼和钙，种子发育不正常，子叶缺绿，幼苗下胚轴肿胀。,栽培密度种子品质,*,密植,增加产量,降低种子大小和重量,；,*密植,影响田间通风透光，增加田间温湿度,病害蔓延，植株早衰,种子发育不良,;,留种田不适合密植,母株生长的外界条件种子活力,种子成熟期间的温、水、湿。,选择环境适宜的专门的种子生产基地,种子成熟季节无风、无雨、天气晴朗、干燥,土壤肥沃、适当灌溉。,如何做到适时收获？,*,种子干重增至最大，达生理成熟，活力最高。,此时含水量高,不便收获，一般等田间自然干燥，含水量降至,15%,20%,时采收。,*,花期长，有明显开花顺序的作物很难做到。,例,:,十字花科、棉花，不同部位采收的种子活力水平不同,:,下部果枝,在植株上种子自然老化；,中部,成熟充分，及时采收，种子质量好,活力高,;,上部,成熟度差，活力低，不宜留种,。,实践上以腰花留种。,种子收获后的干燥、精选、装袋、贮藏及运输中，种子间或与机械碰撞造成损伤，,程度与,种子水分,有关。,玉米种子水分（大豆）机械损伤,14%,34%,18%,7080%,或：,1418%,损伤较轻,种子收获后及时干燥,干燥不当和过分干燥,较低,812%,和较高,20%,损伤均较重,干燥损伤,吸胀损伤,干燥不当,（,T,过高或干燥剂比例过高,）,脱水过速,，,损伤胚细胞,，,膜透性改变,，,修补能力降低,对干燥损伤的敏感性：,油菜谷类小麦水稻籼稻粳稻,过分干燥,吸胀损伤,子叶横裂,应对措施,-,梯度吸湿,发芽前在相对湿度,10-15%,、,25%,、,50%,、,75%,和,100%,放置,。,.,种子贮藏条件,时间,方法,环境条件,贮藏条件,微生物,病菌,种子虫害,(,一,),种子的老化和劣变的表现,1.,概念,老化,(aging),-,种子活力的自然衰退。,高温、湿,劣变（,deterioration),-,种子生理机能的恶化。,2.,老化和劣变的关系,老化也是劣变过程，劣变不一定都由老化引起。,突然的高温或结冰,三,.,种子活力与种子劣变,生理生化特征,大分子物质变性,膜系统损伤,有毒物质积累,生理活性物质破坏与失衡,形态特征,种子变色,萌发迟缓，发芽率低，多畸形苗,生长势差，抗逆力弱,生物产量和经济产量都低。,3.,种子劣变的表现,第三节,种子活力和生活力测定,生物化学法,四唑测定,、溴麝香草酚蓝法、甲烯蓝法、中性红法和二硝基苯法,组织化学法,靛蓝染色法、,红墨水法,、软射线造影法,荧光分析法,离体胚测定法,（一）种子生活力测定方法,四唑测定,原理,:,应用,2,，,3,，,5-,三,苯基氯化四氮唑,(,四唑,TTC,),无色溶液作为指示剂，,TTC,被种子活组织吸收后，接受活细胞脱氢酶中的氢，被还原成一种红色、稳定、不会扩散和不溶于水的物质，无生活力的种子无此反应，不染色。,TTC:,白色或淡黄色粉剂，微毒，容易见光分解，棕色瓶装，外包黑纸。配成的溶液也用棕色瓶盛装，在黑暗条件下进行染色反应。,Photo from,玉米种子,Scutellum,Coleoptile,Coleorhiza,红墨水法,原理,:,胚的活细胞膜具有选择渗透能力，能阻止红墨水渗入组织内部,不染色，死细胞染色。,红墨水浓度：,1ml,红墨水,+,60ml,水,染色时间：,室温下,15min,，水洗后鉴定,四唑测定,电导率测定,酶活性测定,（二）种子活力测定方法,幼苗生长特性测定,幼苗生长测定,逆境抗性测定,抗冷测定,低温发芽试验,加速老化测定,希尔特纳测定,(,砖砂试验,),生理生化测定,幼苗评定测定,发芽速率测定,1.,幼苗生长测定,适用：,具有直立胚芽和胚根的禾谷类和蔬菜类种子。,条件：,黑暗恒温箱内培养,7d,，温度为正常发芽温度。,n,1,x,1,+n,2,x,2,+nixi,25,L-,胚芽或胚根平均长度,n-,每对平行线间的胚芽尖或胚根尖数目,x,i,-,种子点到各对平行线中点的距离,L=,2.,幼苗评定试验,适用：,大粒豆类、棉花种子,方法,:,实验室标准条件，先将种子分成发芽和不发芽两类，将幼苗分成三级：,前两种相加为发芽种子,注意：,种子去休眠；,幼苗对环境（温、湿度等）敏感。,高活力（壮苗,）,-,胚芽强壮、深绿色；,低活力（弱苗）,-,胚芽短或细长，初生根少；,畸形苗,-,根或芽残缺或破裂，褪绿等。,Seedling Evaluations,UC,DAVIS,STRONG,WEAK,ABNORMAL,3.,发芽速度测定,通用 古老 简单,方法：,标准发芽，每日记载正常发芽种子数（牧草、树木等发芽缓慢，可隔日或隔数日记载）。,初期发芽率,发芽天数,发芽指数,发芽速率,与发芽速度有关的指标,初期发芽率,(,发芽势,),小麦、玉米,4,天,发芽天数,发芽率达一定，,90%,或,50%,或,25%,时的天数。,天数越多，活力越低（对同一品种）,发芽指数,GI,GI=,Gt:,第,T,日（,7,天）内的发芽数,（非累计）,Dt:,发芽日数,活力指数,VI,VI=GI S,发芽速率（平均日数）,=,(GtDt)/,发芽率,一定时期内幼苗长度,或重量,Gt,Dt,例,:,有两批种子分别为,A,和,B,，各取,100,粒作发芽试验，结果如下表，试比较它们的活力强弱。,发芽天数,1 2 3 4 5 6 7 S(cm),样品,A 1 5 18 12 40 4 0 80 11,样品,B 8 22 30 20 0 0 0 80 13,GI(A)=1/1+5/2+18/3+12/4+40/5+4/6=21.2,GI(B)=8/1+22/2+30/3+20/4=34,VI(A)=21.211=233.2,VI(B)=3413=442,发芽指数、活力指数能综合反映种子活力。,强,强,4.,抗冷测定,适用春播喜温作物，玉米、大豆、豌豆等，秋播作物发芽时具有忍耐低温的能力，故不宜应用。,低温（,10,），湿土，处理,7,天；取出置于适宜条件下，进行发芽。,玉米、水稻,30 3d,大豆、豌豆,25 4d,5.,低温试验,适用：,主要适用棉花，此外还有高粱、黄瓜等春播喜温作物。,方法：,18,模拟田间低温条件，其试验方法与标准发芽试验基本相同。,6.,加速老化试验,适用多种作物,方法,:,高温（,40-45,）、高湿（,100%,相对湿度）处理种子,时间因作物而异。,高活力种子处理仍能正常发芽，低活力种子长不出正常幼苗或全部死亡。,注意：,种子初始含水量；,种子与水面距离；,老化条件稳定（温、湿）。,Germination before and after accelerated ageing(AA)of four seed lots of a,Brassica,species,7.,砖砾试验（希尔特纳试验）,禾谷类作物种子（最初是用来检测谷物种子镰刀菌感染情况的试验）,模拟粘土土壤的机械压力，受损伤或带病及低活力种子，芽鞘顶土能力弱，高活力种子顶土能力强。,2-3 mm,碎砖或粗沙，加水湿润，播种后覆湿沙,3-4cm,，加盖或覆聚乙烯薄膜保湿，室温（,20,），黑暗条件,10 14,天。统计顶出砖沙的正常幼苗数。,8.,四唑法（,TTC,法）,可靠、简单,原理：,无色的四唑被种子胚部活细胞中脱氢酶还原成红色的三苯基甲腊，高活力种子胚部脱氢酶活性强，染色鲜红面积较大。,高活力种子脱氢酶活性强，染色面积大，颜色清晰。,High-vigor seed,tetrazolium test,Low-vigor seed,Nongerminable seed,玉米糊粉层四唑测定,糊粉层在禾谷类种子的发芽代谢中起重要作用，糊粉层细胞的活力水平直接影响种子的活力。,种子吸水软化，沿与种胚平行方向纵切，种子基部相连，在种子无胚一面上浅切，是糊粉层细胞能吸收四唑溶液。处理好的种子浸入,1%,四唑溶液，,30,保持,2-4,天，溶液中可加入少量防腐剂（,0.005%,）防止微生物感染。,高活力种子：染色面积占全部糊粉层的,75-100%,低活力种子：染色面积占全部糊粉层面积,75%,以下。,9.,电导率测定,原理,:,种子细胞膜完整性,细胞内渗出的可溶性物,浸泡液电导率,活力,数值,与田间出苗率负相关,豌豆 菜豆 大豆 玉米,种子大小、容器大小、仪器的稳定性等影响,很难准确。,10.,脱氢酶活性测定,将种子萌发一天，拨下胚，每个样,10,个完整胚。三次重复。置于试管内，加入,0.1,TTC,溶液,10ml,摇匀，盖上塞子。置,35,温箱（黑暗）中染色,3h,，终止反应后用蒸馏水冲洗,3,次，用滤纸吸去种子表面水分，将种子倒入干净试管，加入,10ml,无水乙醇，于,35,温箱中浸提,24h,，将提取液倒出，测定,490nmOD,值。,种子活力测定技术发展趋向,（一）室内活力测定与田间生产性能的相关分析,对雀麦草和杂交水稻研究发现：活力指数、电导率、低温出苗率、淀粉酶活性和过氧化物酶活性指标能较好预测田间生长性能。,（二）人工老化和自然老化本质差异研究,对小麦和杂交水稻研究发现：人工老化和自然老化种子在苗期后的生长发育特性存在本质差异。自然老化影响全生育期，人工老化只影响早期，对后期没有影响。,（三）研究开发更准确和量化预测田间性能的新活力测定方法,（四）争取将标准化的种子活力测定方法列入,ISTA,和,AOSA,规程,种子活力检测技术热点,计算机图象处理技术,PCR,技术,氧传感技术,计算机图象处理技术,计算机图像处理技术是随着计算机的发展和成熟而在近年来迅速发展起来的一个重要应用技术。,它是用计算机实现人类视觉功能，把所测对象映射为数字图像，并模拟人的判别准则去识别图像和分析图像，其主要原理是用图像采集卡和摄像机将外界图像转换成以红、绿、蓝三原色灰度值表示的数字图像，然后运用相应软件进行分析、加工、处理和输出。,杉木和马尾松发芽图像的计算机处理程序界面,将,X,射线技术与图像处理系统相结合用于蔬菜高活力种子的分选。每分钟可处理种子,1000,粒左右。,PCR,技术,聚合酶链式反应简称,PCR,，类似于,DNA,的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。,广泛应用于品种的真实性与纯度检测，种子健康检测等领域。,The fingerprint of 42 maize inbred lines with phi080,The fingerprint of 42 maize inbred lines with phi96100,（,1-22,）,玉米指纹图谱,氧传感技术,氧传感技术是集生物技术和信息技术于一体的现代高科技检测方法，通过测定种子萌发过程中的耗氧量来反映种子的质量状况。,一般在种子萌发之前，即胚根从种皮伸出前即可结束，具有直接、快速、真实、可靠等特点，在种子质量检测的基础研究和商业应用中具有划时代的意义。,water,temperature,Speed and,O,2,stress,A multi dimensional view on vigor,Germination speed,Start of increased metabolism,Water stress,Maximum energy use,Oxygen stress,Temperature stress,The ASTEC values of seed quality,IMT-increased metabolism time(hr),OMR-oxygen metabolism ratio(%,O2,/hr),COP-critical oxygen pressure(%O,2,),RGT-relative field emergence(/hr),IMT-increased metabolism time(hr),OMR-oxygen metabolism ratio(%,O2,/hr),COP-critical oxygen pressure(%O,2,),RGT-relative field emergence(/hr),Machine software,A help in seed processes,upgrading,priming,coating,Normal,primed and aged seeds,思考题,种子发芽力、种子生活力、种子活力有何区别和联系？,影响种子活力的因素以及如何获得高活力种子？,种子活力测定技术的常用方法及发展趋势？,如何进行加速老化试验？,