北方粳稻南繁不同收獲期種子粒重及發芽率研究

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(1.遼寧省水稻研究所, 沈陽 110101； 2.連云港市農業科學院, 江蘇 連云港 222006；3.遼寧省農業科學院海南育種中心, 海南 樂東 572500)

種子是糧食作物生產不可或缺的生產資料，較強種子活力是種子質量的基本要求，對各作物種子活力也多有研究，成熟度與種子活力密切相關，過早或過晚收獲種子，種子活力都會受到影響[1]。因此，在最合適的時期收獲種子，有利于保持最佳的種子活力，提高種子發芽率。種子成熟包括兩方面：一方面是生理成熟，即種子成熟過程中，種胚具有發芽能力時，達到生理成熟；另一方面是形態成熟，指種子具有成熟的特征，如粒重、殼色等[2]。目前，學者們針對不同作物不同收獲期的種子活力做了大量研究，發現不同作物品種、同一作物不同品系種子完成發育的時間長短不一[3-7]。周建明等[8]研究了雜交粳稻常優3號種子不同收獲時期的發芽勢、發芽率和種子活力，發現各處理間差異明顯。石德奎[9]測定了不同成熟度玉米種子的千粒重和水分含量以及發芽率，各個成熟度均呈現出顯著差異。蘭劍等[10]研究了不同時期收獲的黑麥草種子的發芽特性，后期收獲的種子各個性狀均優于前期，且千粒重大的種子其發芽勢、發芽率、出苗率、成苗率均高于千粒重小的種子。盡管在該領域研究取得了顯著進展，但目前針對同一品種在不同生態區及不同收獲期的種子發芽率研究較少。1960年以來，北方粳稻育種家為加快育種進程，冬季均選擇在海南加代種植[11]，但為了促進與本地區下一個生長季的高效銜接，往往會選擇適時早收，但對于收獲日期目前尚缺乏系統的研究。本試驗以北方粳稻品種及雜交粳稻骨干親本為材料，研究授粉后不同日期種子的發芽率及千粒重等，以期為北方粳稻南繁北育工作提供參考。

1 材料與方法

選用遼寧省主栽品種遼粳9號和骨干恢復系C 418為試驗材料(品種，因素A)，分別于2016年5月(夏季)、11月(冬季)種植于海南基地，2016年4月種植于沈陽(種植環境，因素B)。在抽穗開花期，分別標記各品種當天開花的穎花3 000粒左右，于開花后10，15，20，25，30，35 d(開花至取樣天數即灌漿日數，成熟度，因素C)各取標記谷粒3個100粒(即3次重復)，各因素及水平設置如表1。將谷粒樣本充分晾曬后，測定各樣品粒重，折算成千粒重，并將樣品放置于陰涼通風處保存，于2017年4月對各品種不同灌漿日數的谷粒樣品做發芽率試驗。認定灌漿35 d的種子為正常種子，計算各樣品相對粒重和相對發芽率。

相對粒重=(粒重/灌漿35d粒重)×100%;

相對發芽率(%)=(發芽率/灌漿35 d發芽率)×100%。

試驗數據用DPS軟件和Excel軟件分析。

2 結果與分析

2.1 各處理的發芽率及粒重差異

方差分析表明，種子發芽率在品種間、不同成熟度間以及品種與成熟度互作、種植環境與成熟度互作差異均達極顯著水平。表明種子活力因品種而異，受成熟度影響較大。在粒重方面，品種間、種植環境間、成熟度間以及各因子互作間差異均達極顯著水平(表2)。表明粒重因品種而異，且受產地和成熟度影響較大。

表1 試驗各因子及水平

因素水平品種(A)A1遼粳9號,常規品種A2C418,雜交粳稻恢復系種植環境(B)B12016年春季、沈陽B22016年夏季、海南三亞B32016年冬季、海南樂東灌漿日數(C)C110dC215dC320dC425dC530dC635d

表2 方差分析

變異來源df發芽率粒重F值p值F值p值區組20.84630.43340.47530.6237A×127.18180.0001299.95790.0001B×21.86760.162178.17950.0001C×5270.24120.0001572.720.0001A×B×25.91970.004218.61530.0001A×C×58.34960.000114.2140.0001B×C×107.2560.000123.91840.0001A×B×C×101.61790.11943.23160.0018誤差70總和107

2.2 不同生長環境對北方水稻發芽率和粒重的影響

對同一地點不同品種及不同處理的發芽率及粒重均值進行方差分析，結果(表3)表明，海南樂東冬季生產的種子發芽率略高于在沈陽春季和海南三亞夏季生產的種子，但差異均未達到顯著水平。水稻粒重方面，以種植于冬季樂東的為最大，其次是春季沈陽，二者沒達到顯著水平，但均極顯著高于種植于夏季三亞的粒重。表明種子發芽率受生長環境影響較小，但水稻粒重受生長環境的影響較大。

表3 不同生長環境水稻種子發芽率及粒重均值比較

種植環境發芽率(%)粒重(g)B369.0321.32aAB165.8420.88aAB265.1418.83bB

注：小寫字母表示5%顯著水平，大寫字母表示1%極顯著水平。下同。

2.3 不同成熟度的水稻種子活力比較

計算同一成熟度不同地區、不同品種的水稻種子發芽率及粒重均值并進行方差分析結果(表4)表明，灌漿10 d的籽粒已經有一定發芽率，約為5%，灌漿15 d的發芽率已大幅度提高，達到43%左右，極顯著高于灌漿10 d的發芽率；灌漿20，25，30，35 d間籽粒發芽率差異不顯著，均已經達到80%以上，以25 d最高，為91%，但4個成熟度種子的發芽率均比灌漿15 d及10 d的極顯著增加。表明水稻穎花從開花日起，灌漿20 d后籽粒發芽率已經基本達到正常種子水平。

表4 不同成熟度水稻種子發芽率及粒重比較

成熟度發芽率粒重(g)C689.39aA24.22aAC589.25aA23.76aAC490.84aA23.56aAC382.52aA21.75bBC242.96bB17.69cCC15.06cC11.19dD

水稻粒重隨成熟度的提高而不斷增加，但開花后25，30，35 d間差異不顯著，而三者的粒重均比開花后20，15，10 d的粒重顯著增加，同時開花后20，15，10 d 3個成熟度間的粒重差異達極顯著水平。表明水稻籽粒自開花起灌漿25 d粒重基本達到正常水平。

2.4 兩個品種在不同地區種子活力的變化動態

2.4.1 粒 重

由圖1和圖2可見，總體上2個品種的相對粒重均隨灌漿日數的增加而提高，且均在灌漿10，15，20 d增加幅度較大。但C 418在海南夏季灌漿后15 d的粒重已接近正常水平，在海南冬季及沈陽地區的粒重也于灌漿后20 d趨于穩定，其中在海南夏季的粒重在整個灌漿期內一直高于其它地區。而遼粳9號的粒重在灌漿后25 d才接近正常水平，與C 418相似，其在海南夏季的粒重也一直高于其它地區。

2.4.2 發芽率

由圖3、圖4可見，2個品種的相對發芽率隨灌漿日數的增加而不斷增加，灌漿后10，15，20 d增加幅度較大；遼粳9號于海南冬季在灌漿20 d后發芽率趨于穩定，而在海南夏季和沈陽春季種植時，于灌漿后25 d的發芽率方能接近正常水平。與粒重的趨勢相似，C 418在海南夏季種植時在灌漿后15 d的發芽率即穩定在正常水平，在海南冬季及沈陽春季種植時，種子發芽率也于灌漿后20 d達到正常種子水平。

圖1 不同成熟度遼粳9號粒重

圖2 不同成熟度C 418粒重

圖3 不同成熟度遼粳9號種子發芽率

圖4 不同成熟度C 418種子發芽率

2.4.3 粒重與發芽率的關系

種子發芽率和粒重都隨灌漿日數的增加而增加，對二者進行線性擬合，得出回歸方程X2=-77.361 6+1.802 3X1，r=0.919 5，二者正相關關系達極顯著水平；通徑分析結果，粒重對發芽率的直接作用大于灌漿日數(表5)。表明粒重直接影響種子發芽率。

表5 水稻種子發芽率相關通徑系數

因子直接作用間接作用→灌漿日數→粒重灌漿日數0.39080粒重0.840812.6116

3 結論與討論

對于不同收獲期水稻種子的發芽能力，國內很多學者做過相關研究，王秀萍等對不同成熟度的水稻種子發芽率測定結果表明，成熟度越高，種子的發芽能力越強；種子的發芽率在開花授粉后20 d可達到70%，25 d可達到80%以上[12]。張連科等研究表明，水稻授粉受精后15 d以下的種子在自然情況下不具有發芽能力，而授粉受精25 d后的種子已具有正常發芽能力[13]。本研究結果表明，水稻自穎花開花授粉日起10 d水稻即有5%左右的發芽率，隨著灌漿日數的增加種子發芽率不斷提高。同時，不同品種在海南夏季、海南冬季及沈陽春季種植時灌漿20 d后種子發芽率均基本達到正常種子水平，粒重已經達到正常粒重的80%以上，灌漿25 d，種子發芽率和粒重均已達到正常種子水平，因此開花后20～25 d可作為多數材料適當早收時間指標。同時，品種間的灌漿速度差異較大，同等條件下雜交粳稻恢復系比常規粳稻品種粒重及發芽率趨于穩定的日期早，且同一品種，在溫度偏高的海南夏季種植時可比在海南冬季種植時提早收獲。

本研究表明，種子發芽率和粒重均隨成熟度的增加而增加，前期增加幅度較大，25 d后二者均趨于穩定；粒重對發芽率有直接作用，正相關達極顯著水平。張桂蓮等對不同成熟度的水稻種子的萌發情況及其生理特性進行了研究，結果表明, 隨著種子成熟度增加，種子的發芽率、發芽勢、活力指數逐漸提高，成熟度較低的種子都有一定的發芽能力, 不同作物其發芽能力隨著成熟度提高而表現出不同的變化趨勢[14]。張睿佳等研究指出，隨著采收時間的推遲，水稻品種“秋優金豐”種子的成熟度越來越高，發芽勢、發芽率及發芽指數均呈先增大后穩定的趨勢[15]。因此，在實際制種過程中,適當提前收獲不會影響種子的萌發。周建明等研究結果表明，千粒重與種子的發芽勢、發芽率等呈負相關關系，隨著收獲時間的延遲，種子的發芽率和活力會逐漸下降，千粒重達到最大值，種子完熟，種子的發芽率和活力下降程度均達到極顯著水平[8]。由于試驗材料和取樣時期不同導致結果與本研究結果不一致。