浸種處理對甜玉米種子萌發及活力的影響

潘彬榮，任鏡羽，趙光武

浸種處理對甜玉米種子萌發及活力的影響

潘彬榮1，任鏡羽2，趙光武2

（1.溫州科技職業學院 農生系作物所，浙江 溫州 325006；2.浙江農林大學 農業與食品科學學院，浙江省農產品品質改良技術研究重點實驗室，浙江 臨安311300）

為促進甜玉米Zea mays var.saccharata種子萌發，以6個甜玉米品種種子為試驗材料，設置不同的浸種時間(0，4，8，16，24 h)，進行種子發芽試驗，并分析種子相關活力指標的變化。結果表明：浸種8 h能最有效提高6個品種種子的發芽率，加快發芽速度，降低種子浸出液的電導率，種子脫氫酶活力顯著提高。建議甜玉米播種前，進行浸種處理8 h，以提高其活力水平和發芽能力。圖3表1參13

種子生理學；甜玉米；浸種處理；種子萌發；電導率；脫氫酶

甜玉米Zea mays var.saccharata與普通玉米Zea mays的本質區別是它攜帶了與碳水化合物有關的隱性突變基因［如su（甜質）、se（加強甜）、sh2（皺縮）等］。這些隱性突變基因可直接影響玉米籽粒碳水化合物的代謝，不同程度地增加糖分含量［1］。因此，甜玉米深受消費者歡迎，這種消費意愿極大地促進了中國甜玉米生產的發展?？墒?，甜玉米在中國的開發利用進展卻相對緩慢，推廣面積不大。造成這種現象的主要原因之一是：因甜玉米攜帶的隱性基因阻礙了糖向淀粉的轉移，導致籽粒淀粉積累少，籽粒不飽滿。因此，與普通玉米相比，甜玉米（特別是超甜玉米）種子活力低，發芽能力差，田間出苗率低。種子引發、外源激素浸種、種子包衣等處理技術可以改善種子活力，促進種子萌發和出苗［2］，而且還可以提高作物出苗后對低溫、高鹽等非生物脅迫的適應能力［3-4］，但這些技術涉及到一些技巧，且使用費用較高，農民很難接受和掌握。直接用水浸泡處理是傳統的種子處理方法，但浸種溫度和時間把握不好，不僅不會促進種子萌發，反而會起副作用［5］。此外，最佳浸種方式還因作物和品種類型不同而異。因此，本研究以6個甜玉米品種種子為材料，研究在常溫條件（25℃）下不同浸種時間對甜玉米種子萌發和活力的影響，為甜玉米生產提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 材料

本研究共有6個甜玉米品種，分別是‘農甜2號’‘Nongtian 2’，‘農甜3號’‘Nongtian 3’，‘甜單8號’‘Tiandan 8’，‘甜單10號’‘Tiandan 10’，‘金玉甜1號’‘Jinyutian 1’，‘金玉甜2號’‘Jinyutian 2’。前4個品種在市場上購買，后2個品種由浙江省溫州市農業科學研究院作物研究所提供?！饐?號’和‘甜單10號’為加強甜玉米（se基因控制），‘農甜2號’‘農甜3號’‘金玉甜1號’‘金玉甜2號’為超甜玉米（sh2基因控制）。

1.2 方法

1.2.1 浸種處理 取蒸餾水300 mL，置于500 mL燒杯中。待水溫穩定在（25±1）℃時，將300粒種子浸入水中，然后置于25℃培養箱黑暗條件下分別浸泡0，4，8，16，24 h。浸種完畢后，將種子置于1層發芽紙上攤開回干24 h，4℃儲藏備用。

1.2.2 種子發芽試驗 根據GB/T3534-1995《農作物種子檢驗規程》［6］的標準，種子發芽試驗采用卷紙發芽的方法，隨機選取100粒浸泡種子和未浸泡的對照種子，播種于2層濕潤的發芽紙上，然后蓋上1層濕潤的發芽紙，卷起后放于密封塑料袋中進行垂直發芽，25℃，12 h光照/12 h黑暗交替培養，3次重復，每天統計萌發種子數（以根達到種子長、芽達到種子長的一半為標準），7 d后計算發芽率和發芽速度（用平均發芽天數表示）。發芽率計算公式：發芽率=發芽種子數/供試種子數×100%。發芽速度計算公式：平均發芽天數=∑（GTT）/∑GT。（其中：GT為第T天發芽種子數，T為相應發芽天數）。

1.2.3 電導率的測定 參照Zhao等［7］的方法，隨機選取‘金玉甜1號’大小均勻無損種子50粒，稱量，精確至0.01 g，用蒸餾水沖洗1次，然后用濾紙吸干浮水；沖洗后的種子分別取50粒放入干凈的500 mL燒杯中，加入蒸餾水250 mL，于室溫下浸種24 h。浸種完后用紗布過濾得到浸種液，用DDS-307A型電導儀測定浸種液電導率。3次重復，計算單位質量種子浸出液電導率。

1.2.4 脫氫酶活性測定 參照Zhao等［7］的方法，將‘金玉甜1號’種子于25°C下浸種24 h后，隨機選取10粒種子，沿中軸縱切，然后放入試管中，并在各試管中分別加入質量分數為 0.2%的三苯基氯化四氮唑（TTC）試劑10 mL，塞上試管塞，在25°C條件下染色24 h。然后取出種子的胚并用蒸餾水沖洗3次，然后再加入10 mL無水乙醇，在25°C條件下放置24 h。最后用分光光度計在490 nm紫外光下測量提取液的吸光度D（490），并重復3次。

1.2.5 統計分析 采用SAS 8.2軟件中的方差分析程序處理不同浸種時間對甜玉米種子發芽率、電導率和脫氫酶含量的影響的數據。發芽率數據在方差分析之前需進行反正弦轉換。

2 結果與分析

2.1 浸種時間對甜玉米種子發芽率的影響

由表1可以看出：不同浸種時間對6個甜玉米品種種子的發芽率均具有顯著影響（P＜0.05），隨著浸種時間的延長，發芽率呈先增加后降低的趨勢，且當浸種8 h后的促進效果最為明顯，但不同品種種子浸種時間對發芽率的影響亦存在差異。浸種8 h后，‘農甜2號’‘農甜3號’‘甜單8號’‘甜單10號’‘金玉甜1號’‘金玉甜2號’種子的發芽率分別提高了14.6%，55.4%，16.1%，175.6%，109.3%和35.3%。由此可見：浸種處理對 ‘甜單10號’和 ‘金玉甜1號’種子發芽率的促進作用最大，其次是‘農甜3號’和 ‘金玉甜2號’，效果最差的是 ‘農甜2號’和 ‘甜單8號’。此外，浸種4 h和浸種16 h僅對 ‘甜單10號’和 ‘金玉甜1號’的發芽率有顯著促進作用，但浸種24 h對甜玉米品種（‘甜單10號’除外）種子的發芽率有不同程度的抑制作用。

表1 不同浸種時間對甜玉米種子發芽率的影響Table 1 Effects of different seed soaking time on germination rate of sweet corn

2.2 浸種時間對 ‘金玉甜1號’種子發芽速度的影響

以 ‘金玉甜1號’種子為例，由圖1可以看出：不同時間浸種處理后， ‘金玉甜1號’種子的發芽速度均得到提高。與對照處理相比，浸種4，8，16，24 h后， ‘金玉甜1號’種子的發芽時間分別縮短了4.4%，18.6%，16.1%和4.8%。但僅8 h 和16 h浸泡后的種子發芽得到顯著促進，與對照相比，發芽時間均提早了1 d多。

2.3 浸種時間對 ‘金玉甜1號’種子浸出液電導率的影響

由圖2可以看出： ‘金玉甜1號’種子浸出液的電導率隨著浸種時間的延長，呈先降低后升高的趨勢，與發芽試驗結果一致。不同時間浸種處理均顯著降低了 ‘金玉甜1號’種子浸出液的電導率，且尤以浸種8 h后的電導率最低，與對照（ck）相比，其種子浸出液電導率降低了41.1%。以上結果表明：浸種處理均能顯著提高 ‘金玉甜1號’種子的活力，且尤以浸種8 h提高最為顯著。

2.4 浸種時間對 ‘金玉甜1號’種子脫氫酶含量的影響

圖1 不同浸種時間對 ‘金玉甜1號’種子發芽速度的影響Figure 1 Effects of different seed soaking times on germination speed of sweet corn cultivar“Jinyutian 1”

圖2 不同浸種時間對 ‘金玉甜1號’種子浸出液電導率的影響Figure 2 Effects of different seed soaking time on the solution conductivity of sweet corn cultivar“Jinyutian 1”

圖3 不同浸種時間對 ‘金玉甜1號’種子脫氫酶吸光度的影響Figure 3 Effects of different seed soaking time on the dehydrogenase D（λ）of sweet corn

由圖3可以看出：經浸種處理后， ‘金玉甜1號’種子脫氫酶活性顯著提高，且在浸種8 h后，種子脫氫酶活性提高最為顯著。與對照處理相比，浸種4，8，16，24 h后， ‘金玉甜1號’種子脫氫酶活性分別提高了85.5%，171.0%，81.2%和62.3%。以上結果表明：浸種8 h對 ‘金玉甜1號’種子活力提高程度最大。

3 結論與討論

種子播前浸種既有利于種子細胞膜的修復和完善，又有利于細胞內細胞器、蛋白質、酶和核酸的活化，是促進種子萌發的重要措施。何曉明等［8］在研究浸種處理對超甜玉米種子發芽率的影響時認為浸種時間以1 h為宜。趙寶榮［9］在研究普通玉米種子吸水規律及最佳浸種時間時指出，小粒種子的浸種時間以12~14 h為宜，大粒種子則以16~18 h為宜。本研究表明：3種類型的甜玉米種子浸種時間均以8 h為宜。造成這種差異的原因很可能與種子自身的基因型有關。各個研究者使用的實驗材料不一樣，最佳浸種時間也不一致。因此，我們認為，基因型不同，最佳浸種時間也不同，不能一概而論。本研究中，浸種處理對 ‘甜單10號’和 ‘金玉甜1號’種子發芽率的促進作用最大，其次是 ‘農甜3號’和 ‘金玉甜2號’，效果最差的是 ‘農甜2號’和 ‘甜單8號’。這一研究結果也反映了浸種處理對發芽率差的品種種子的效果要好于質量好的品種。張玉屏等［5］的研究結果也表明了相似的結論。

膜系統的完整是種子活力的基礎，質膜和液泡膜具有調節溶質的進出，維持內外的濃度梯度以保持正常物質運轉等一系列生理功能［10］。種子隨著衰老或損傷，細胞膜中的脂蛋白變性，分子排列改變，在無離子水中的滲性增加，其內部的電解質（如糖分、氨基酸和有機酸等）外滲增多。一般來說，種子浸出液電導率與種子的發芽率和活力呈顯著負相關［11］。何曉明等［7］的研究結果表明：浸種1 h后，超甜玉米‘超甜28’種子的發芽率最高，但其浸種液電導率很低。我們的研究結果說明8 h浸種回干后的 ‘金玉甜1號’種子的細胞膜系統得到了最佳的修復，如果時間過短或過長，回干后種子的電導率均較高，細胞膜未得到較好的修復甚至損傷更嚴重，不利于種子活力和發芽能力的改善。

氧化態的無色TTC，接受了活種子呼吸過程脫氫酶所產生的氫，而變成還原態的紅色三苯基甲月替（TTCH）。種子染色后經乙醇溶液提取，然后將定量提取液放在分光光度計上測定其光密度值，以計算種子內脫氫酶的活性，其吸光度值高或TTC含量高，則表明種子活力強［12］。張永升等［13］的研究結果表明：用0.25~1.00 g·L-1的硫酸錳處理普通玉米 ‘鄭單958’ ‘Zhengdan 958’和 ‘農大108’ ‘Nongda 108’種子，提高了種子的活力指數和種子萌發時脫氫酶的活性。我們的研究表明： ‘金玉甜1號’種子浸泡后，種子萌發和活力得到顯著改善，其浸出液電導率顯著降低，種子脫氫酶活性顯著提高，且尤以浸種8 h的變化最為明顯。

綜上所述，浸種處理能夠使甜玉米種子保持細胞膜完整性，并能顯著提高種子內脫氫酶的活性，從而改善了種子的活力，進一步促進了種子的萌發和提高了種子的發芽率。因此，建議在甜玉米播種前，進行浸種處理8 h，以提高其活力水平和發芽能力。

［1］ 樊龍江，顏啟傳.甜玉米種子活力低下原因及其種子處理技術研究進展［J］.中國農學通報，1996，12（6）： 24 -26. FAN Longjiang,YAN Qizhuan.Low seed vigor of sweet corn and seed processing technology research progress［J］. Chin Agric Sci Bull,1996,12（6）:24-26.

［2］ 趙光武，孫群，王建華.藥沙引發對超甜玉米種子活力及其生理變化的影響［J］.作物學報，2006，32（1）：147-151. ZHAO Guangwu,SUN Qun,WANG Jianhua.Effect of chemical-sand priming on seed vigor of super corn and their physiological changes［J］.Acta Agron Sin,2006,32（1）:147-151.

［3］ AFZAL I,BASRA S M A,IQBAL A.The effects of seed soaking with plant growth regulators on seeding vigor of wheat under salinity stress［J］.J Stress Physiol&Biochem,2005,1（1）:6-14.

［4］ WANG Yang,HU Jin,QIN Guochen,et al.Salicylic acid analogues with biological activity may induce chilling tolerance of maize（Zea mays）seeds［J］.Botany,2012,90（9）:845-855.

［5］ 張玉屏，朱德峰.浸種時間和溫度對不同類型水稻品種種子吸水與萌發的影響［J］.中國農學通報，2002，18（5）：25-27. ZHANG Yuping,ZHU Defeng.Effects of soaking time and temperature on the germination of seeds and water absorption of different types of rice［J］.Chin Agric Sci Bull,2002,18（5）:25-27.

［6］ 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T3534-1995農作物種子檢驗規程［S］.北京：中國標準出版社，1979.

［7］ ZHAO Guangwu,SUN Qun,WANG Jianhua.Improving seed vigour assessment of super sweet corn and sugar enhanced sweet corn［J］.New Zealand J Crop Hortic Sci,2007,35（3）：349-356.

［8］ 何曉明，謝大森，林毓娥，等.浸種處理對超甜玉米種子發芽率的影響［J］.中國種業，2002（4）：24. HE Xiaoming,XIE Dasen,LIN Yu’e,et al.Effects of water treatment on seed germination of super-sweet maize［J］. China Seed Ind,2002（4）:24.

［9］ 趙寶容.玉米種子吸水規律及催芽最佳浸種時間試驗［J］.黑龍江農業科學，1999（3）：60-62. ZHAO Baorong.Maize seed water uptake and germination optimum soaking time test［J］.Heilongjiang Agric Sci,1999 （3）:60-62.

［10］ 陶佳齡，鄭光華.種子活力［M］.北京：科學出版社，1991：120-122.

［11］ SIDDIQUE M A,GOODWIN P B.Conductivity measurements on single seed to predict the germinability of French beans［J］.Seed Sci Technol,1985,13（3）:643-652.

［12］ 顏啟傳，胡偉民，宋文堅.種子活力測定的原理和方法［M］.北京：中國農業出版社，2006：92.

［13］ 張永升，楊國航，崔彥宏.硫酸錳浸種處理對玉米種子萌發的生理效應［J］.河北農業大學學報，2011，34 （4）：5-9. ZHANG Yongsheng,YANG Guohang,CUI Yanhong.Physiological effects of manganese on seed germination of maize ［J］.J Agric Univ Hebei,2011,34（4）:5-9.

Germination and vigor of sweet corn seeds with seed soaking time

PAN Binrong1，REN Jingyu2，ZHAO Guangwu2
（1.Institute of Crop Sciences,Wenzhou Vocational College of Science and Technology,Wenzhou 325006,Zhejiang, China;2.School of Agriculture and Food Science,Key Laboratory of Agricultural Products Quality Improvement Technology in Zhejiang Province,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China）

To improve seed germination of sweet corn （Zea mays var.saccharata）,seeds of six cultivars （Nongtian 2,Nongtian 3,Tiandan 8,Tiandan 10,Jinyutian 1,Jinyutian 2）were soaked for 0,4,8,16,and 24 h.A germination experiment（3 replicates for 100 seeds each chosen randomly and completely randomized design with treatments of 0,4,8,16,and 24 h soaking）was conducted and vigor indices （electric conductivity and dehydrogenase activities）were analyzed （Electic conductivity test and TTC method used,respectively）. Results showed that the most effective soaking time was 8 h.After 8 h soaking,germination for the six cultivars accelerated and germination rates were enhanced according to ANOVA analysis （P＜0.05）.For instance,germination rate of"Jinyutian 1"seeds was improved by 109.3%and its mean germination time was shortened by 18.6%.Moreover,in the case of Jinyutian 1,the electric conductivity decreased and dehydrogenase activities improved according to ANOVA analysis（P＜0.05）.All the aboved results suggested that seed germination and vigor of sweet corn were significantly promoted after 8 h soaking.［Ch,3 fig.1 tab.13 ref.］

seed physiology;sweet corn;seed soaking;seed germination;electric conductivity;dehydrogenase activity

S513

A

2095-0756（2015）01-0047-05

浙 江 農 林 大 學 學 報，2015，32（1）：47-51

Journal of Zhejiang A＆F University

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.01.007

2014-04-02；

2014-08-31

浙江省重大科技專項農業項目（2012C12902-4-6，2012C12902-4-4）；浙江省自然科學基金資助項目（LY13C130011）；國家自然科學基金資助項目（31371712）

潘彬榮，副研究員，從事甜玉米育種及推廣研究。E-mail：83941255@qq.com。通信作者：趙光武，副教授，博士，從事種子科學與玉米育種研究。E-mail：gwuzhao@126.com