第二章种子生物学和生理生化基础 本章教学时数：10学时（第3-12讲） 第七节种子活力理论和测定方法 (第12讲) 一、种子活力的概念和意义 (一)种子活力的概念 种子活力问题的萌芽是在19世纪末20世纪初 l876年，Nabbe提出“生长力”(triebkraft) 1933年，G0ss提出“96%和62%的发芽能否等同”问题 世界上的活力研究热出现在50年代初期： 1950年，ISTA主席Frank首次提出种苗活力，并在年会上 讨论 1953年，ISTA专门成立活力委员会 1957年，Isely首次提出种子活力概念 1977年，ISTA的活力委员会正式通过活力概念 1980年，美国官方种子检验协会通过活力定义 Isely(1957)种子活力概念：活力是在不良的田间条件下成苗 的一切特性的总和。 ISTA种子活力的定义(Perry,1978):“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。种子表现良好的为高活力种子。” AOSA(北美)种子活力的定义(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潜在 能力的总称。” 以上定义的基本内容是十分相似的。简单概括地说，种子活力就 是种子的健壮度（郑光华，1980）。健壮的种子（高活力种子）发芽、出
苗整齐迅速，对不良环境抵抗能力强。 (二)种子活力与生命力、生活力、发芽力含义的差异 生命力是表示种子死与活的概念。 生活力是指种子萌发的潜在能力。 发芽力是指种子在适宜萌发条件下，形成正常幼苗的能力，通常 以发芽率表示。 一般田 正常幼苗 种 力的种子 力的种 生命力的 在适宜条件下可 ,形成正 虽萌发但不能形成 正常幼苗 未死亡但不能萌发 死种子 图2.27种子活力、发芽力、生活力与生命力的关系 种子活力与种子发芽力（生活力）对种子劣变的敏感性有很大的 差异。当种子劣变达X水平时，种子发芽力并不下降，而活力则有下 降，当劣变发展到Y水平时，发芽力开始下降，而活力则表现严重下 降，当劣变至最后一根纵线时，其发芽力尚有50%，活力仅为10%， 此时种子已没有实际应用价值
50 劣变过程 图2.28种子劣变过程中发芽力（生活力）与活力的相五关系 (DeloucheCaldwell,1960) (三)种子活力的主要意义 高活力种子具有明显的生产优越性 1.提高田间出苗率 2.抵御不良环境条件 3.抗寒力强，适于早播 4.增强对病虫杂草竞争能力 5.节约播种费用 6.增加产量 7.提高种子耐贮性 二、种子活力的测定 (一)测定方法的概述 直接法-一是模拟田间不良条件，观察种子出苗能力或幼苗生长 速度和健壮度。 间接法-一是测定某些与种子活力有关的生理生化指标，如酶的 活性、浸泡液的电导率、种子呼吸强度等。 ISTA活力测定委员会编写的《活力测定方法手册》（第三版， 1995),推荐了二种种子活力测定方法：电导率测定(Conductivity
Test)和加速老化试验(Accelerated Ageing Test).并建议了七种种 子活力测定方法： 1、抗冷测定(Cold Test) 2、低温发芽测定(Cool Germination Test) 3、控制劣变测定(Controlled Deterioration Test) 4、复合逆境活力测定(Complex Stressing Vigour Test) 5、希尔特纳测定(Hiltner Test) 6、幼苗生长测定(Seedling Growth Test) 7、四唑测定(Tetrazolium Test) (二)测定方法介绍 l.发芽指数(Germination index)测定 发芽指数(GI)=Σ(Gt/Dt) 式中：Gt=在不同时间的发芽数，Dt=相应的发芽日数，∑为 总和。GI值与活力成正相关。 例：A,B样品发芽率均为95% 发芽天数：1,2,3,4,5,6,7 A样品发芽数：5,10,15,20,20,20,5 B样品发芽数：15,25,20,15,20,0,0 A样品GI=5+5+5+5+4+3.3+0.7=28 B样品GI=15+12.5+6.7+3.8+4=42 2.活力指数(Vigor index)测定 活力指数(VT)=GI×S 式中：S=一定时期内幼苗长度(cm)或幼苗重(g)，GT=发芽指 数。 3.简易活力指数测定 适用于发芽快速的作物种子，如油菜、黄麻等。 简易活力指数=G×S 式中：G=发芽率，S=幼苗长度(cm)或重量(g) 4.幼苗生长速率测定(SG)
适用于玉米、大豆种子的测定，采用纸巾卷直立发芽法，黑暗下 25士1℃发芽7天，鉴别出正常幼苗，将正常幼苗(or shoot,or roots or mesocotyl)在80℃下烘干24h后称重。 Examples and interpretation of SGR results a)Seed planted =50 b)Dead =2 c）Abnormal=3 d)Total normal seedlings a-(b+c)=45 e)Seedling Dry Wt.=2700 mg SGR=(e/d)2700/45 60 mg/seedling 5.加速老化试验 适用多种作物 采用高温(40-50℃)、高湿(100%)处理种子，加速种子老化。 高活力种子经老化处理后仍能正常发芽，低活力种子则产生不正常幼 苗或全部死亡。大豆种子试验方法如下：首先准备老化外箱和内箱 外箱能保持恒温，使箱温调节至41℃。内箱最好是有盖塑料或玻璃 容器（勿用金属容器）。内箱中有一支架，上放一个金属丝框，于内箱 中加水，距框6-8cm。将种子放在框内，约200多粒，须使框底铺满， 然后加盖密封。将内箱置于外箱的支架上，然后关闭外箱，保持密闭， 经72h取出种子用风扇吹干，进行发芽试验。 表2.15不同作物种子加速老化试验的温度和时问 (ISTA,1995) 作物 温度（℃） 时间(h) 推荐：大豆 72 建议：首蓿、菜豆、油菜、甜玉米、莴苣 洋慈、胡椒、红二叶、高羊茅、番茄、小麦 黑麦草 41 48 法国染豆 45 48 玉米 45 72 绿豆 45 96 高粱、烟草 43 72
6.种子浸出液电导率测定(Electrical Conductivity Test) 此法成功地应用于豌豆种子活力测定，其它种子如大豆、菜豆 玉米等也可采用。 原理是种子吸胀初期，细胞膜重建和损伤修复的能力影响电解质 和可溶性物质外渗的程度，重建膜完整性的速度越快，外渗物越少。 高活力的种子，重建膜的速度和修复损伤的程度快于和好于低活力种 子，因此，高活力种子浸泡液的电导率低于低活力的种子。电导率与 田间出苗率成明显的负相关。 试验结果受许多因素，如种子大小、完整性、种子水分、容器大 小、溶液体积等影响，应予注意。 三、种子活力的控制方法 研究种子活力的目的，在于利用活力，更多地发挥种子的增产增 收作用，利用有多方面，从育种、制种、收获、加工，贮藏直至播种， 涉及领域较多，因此在此只概述月前所采取的主要措施。 1.抓好种子发育，成熟期间的管理。 这个环节关键是根据作物种类，因地制宜，加强水肥管理，以利 种子发育；另外综合利用各种化控措施，解决面临的特殊问题，如杂 交水稻繁制种上广泛应用的GA,即解决不能抽穗难的问题，又增产 和改进种子质量。 2.适时收获，合理干燥，精细加工，为获得并保持高活力种子奠 定基础 其中种子含水量尤为关键，对于耐干藏种子，掌握合适的干燥温 度（不宜过高），防止过快过速脱水：对于不耐干燥种子，注意选择方 法，保持含水量在最低含水量以上，才能保持活力。 3.合理贮藏。 这个环节成败在于种子内在因素及外在贮藏环境条件的综合。就 内在因素来说，种子耐藏性一方面受种子本身遗传基因所制约，另 方面尚受本身的生理状况，化学成份，种子含水量，原有活力水平等 6
因素的影响。贮藏条件的影响参考以后章节。 4.做好播前预措。 农林园艺生产上有许多预措种子方法。按其目的可基本上归纳为 两大类，一是消毒与保护种子免除侵害：二是为达到提高种子活力， 获得齐苗，健苗月的而进行的预措 前者的成败必须以保证种子活力为前提：后者方法最多，概述如 ()浸种：适当的湿浸对多数种子萌发有促进作用，不宜时间过 长，以免引起生理失调和外渗物质过多的弊害，破除硬实的烫种处理， 更要严格控制温度和时间。 10℃以下的冷浸对多数原产亚热带植物和豆类种子都会造成不 同的生理冷害，因此要特别注意开始浸种时的水温（一般不低于15 ℃)。但也有一些种子叶大而种皮薄的豆类种子，常因水温较高，吸 水快而不均匀，造成子叶断裂等伤害，则采取吸胀预处理，一是湿干 交替处理(2~3次)，使细胞胶体化程度加大，适当提高束缚水含量， 增强蛋白质的凝固温度和胶体吸水性，提高原生质的粘滞和韧性：另 一是将干种子在低温下吸湿锻炼，有效地提高抗冷效果和幼苗活力： 此外还有“闪电式”浸种，即将种子装袋，快速直接浸入水中，湿后 立即取出，连袋闷上一定时间播种 利用PEG(聚乙二醇)或无机盐的种子引发处理，对提高种子活力、 抗逆性有明显效果。其原理是控制种子吸水作用到一定水平，足以在 种子发芽第二阶段开展代谢活动，但防止胚根伸出种皮。目前常用的 引发方法有渗透调节，鼓式滚筒引发，磁场强化引发以及生物引发。 (2)激素、微量无素及其他药剂处理：合适剂量的NAA、IAA或 G等外源激素能促进萌发和增强幼苗生长势，利用有机溶剂渗入法 G、壳梭霉素等快速渗入种子，提高活力效果比水浸显著，微量元素 浸种是解决幼苗在田间可能遇到某些元素缺乏所造成生理障碍，同时 些元素本身又是种子代谢，生理生化过程必不可少的物质，播前预 措有助于活力提高，尤以Cu,Zn等效果最为明显
将上述各种促进剂、保护剂适量配合以种衣剂，能起到各种处理 的效果，且方便机械播种。 (③)物理因素处理：随着物理技术进步，各种新技术也应用于种 子处理，提高种子活力。目前常用的有磁场和磁化水，高频电场，超 声波，微波，红外及紫外线等