氧傳感技術在測定煙草種子活力上的應用

潘 威1，楊曉東1，杜景誠1，喬 雨1，鄭昀曄，逄 濤2，馬文廣

(1.玉溪中煙種子有限責任公司，云南 玉溪 653100； 2.云南省煙草農業科學研究院，云南 玉溪 653100)

煙草種子是煙葉生產中不可替代的生產資料，提高煙草種子質量是煙葉生產技術中最基本、最可靠、最經濟有效的增產措施[1-3]。煙草種子優劣主要通過常規發芽試驗來評價[4-7]，而發芽率僅代表種子是否能夠萌發[8-10]，不能全面、客觀、準確反映種子質量及田間表現，以其作為評價標準來進一步提高煙草種子質量已經遇到瓶頸。而種子活力[11-14]可衡量高發芽率的種子批在廣泛的環境下出苗時不同方面綜合特性，能更準確反映種子質量，以其作為評價標準可在高發芽率的基礎上進一步提高煙草種子質量。Q 2氧傳感技術是近年來發展起來的一種通過監測種子萌發過程中的呼吸耗氧情況來判定種子活力自動化檢測種子活力的新技術[15-19]，通過課題組前期研究發現，利用Q 2氧傳感技術測定呼吸代謝指標，尤其是OMR值(呼吸代謝速率)來衡量煙草種子活力，效果較好，相比于發芽率更能準確反映煙草種子的出苗質量[20]。因此，在前期研究的基礎上，課題組進一步利用Q 2氧傳感技術檢測不同后熟溫度、不同采收部位、不同回干工藝煙草種子的活力，以確定煙草種子最優的后熟溫度、采收部位和回干條件，優化種子生產工藝，提高種子活力。

1 材料與方法

1.1 材 料

后熟種子為玉溪中煙種子有限責任公司西雙版納冬繁基地2014年度采收云煙105裸種。將采收后的云煙105種子置于棕色玻璃小瓶中，瓶口不密封，分別在-20 ℃，4 ℃，18 ℃和25 ℃下貯藏，空氣相對濕度控制在30%～40%，1年后取出，用于呼吸代謝檢測和標準發芽試驗。

不同采收部位種子為玉溪中煙種子有限責任公司西雙版納冬繁基地2015年度生產云煙97裸種，種子均采集自同一片區。云煙97為常規種，待種子進入褐熟期后開始逐果采收，成熟1顆采收1顆，共采收4次，每次采收時將不同花枝采蒴果分類裝好，整個中心花枝(最上部的3～4杈)的煙果均編號為1號，自中心花枝外從上往下對每一花枝上蒴果依次編號，分別為2號、3號、4號、5號，其余花枝上蒴果不再采收，將采收的1號、2號、3號、4號、5號蒴果分別晾曬、干燥，脫粒，再用30目、50目篩子篩除雜質和不飽滿的種子，留下凈種用于呼吸代謝檢測和發芽試驗。

不同回干工藝種子為玉溪中煙種子有限責任公司庫存的MS云煙87(同一棉袋內)良種經催芽、包衣、干燥后所得包衣種。取MS云煙87良種，依照玉溪中煙種子有限責任公司催芽生產技術規程進行催芽。催芽后按以下4種方式處理：

1) 催芽后種子回干至裸種含水量<10%，再進行造粒，同天進行丸化包衣，再經篩選、拋光、染色、干燥，最后得到包衣種子作為對照ck。

圖1 不同溫度后熟云煙105呼吸代謝情況

2) 將引發后種子自然風干至表面無水，種子能完全散開，直接造粒，丸化(當天)，再經篩選、拋光、染色、干燥，得到包衣種子C 1。

3) 催芽后種子回干至裸種含水量<10%，再進行造粒，造粒后種子放置過夜，隔天包衣，再經篩選、拋光、上色，干燥等過程，得到種子C 2。

4) 將引發后種子自然風干至表面無水，種子能完全散開，直接造粒，造粒后種子放置過夜，隔天包衣，再經篩選、拋光、上色，干燥等過程，得到種子C 3。

取ck、C 1、C 2、C 3包衣種，進行呼吸代謝檢測和發芽試驗。同時將4個處理的種子18 ℃保存6個月，每月進行1次發芽試驗。

1.2 檢測方法

1.2.1種子呼吸代謝分析

種子呼吸代謝檢測的實驗方法及檢測指標等參照潘威等[20]的方法。

1.2.2發芽檢測

在培養皿中先墊1層海綿，然后墊上2層濾紙，加水濕潤，濾紙上均勻放置100粒種子，加蓋，每個樣品3次重復，種子置于光照培養箱內，25 ℃下每天光照12 h，發芽期間保持濾紙濕潤。第7天以胚根正常、胚軸頂端(子葉)見綠為計數標準，統計種子發芽數量，并計算發芽率。

1.2.3相關性分析

采用SPSS 17.0軟件分析IMT、OMR、COP、RGT、HOM與種子發芽率之間的相關顯著性和相關系數。

2 結果與分析

2.1 不同后熟溫度煙草種子呼吸代謝指標和發芽指標

通過Q 2氧傳感技術分別測定了云煙105裸種在-20 ℃，4 ℃，18 ℃、25 ℃下后熟1年后的呼吸代謝情況。由圖1可以看出，-20 ℃、4 ℃后熟種子批呼吸代謝差異較大，180 h后部分種子萌發結束，氧氣消耗完畢，但仍有較多種子呼吸速率極低，氧氣消耗較少，說明這些種子仍未進入快速萌發階段，整批種子萌發極不整齊；而18 ℃后熟種子批的呼吸代謝曲線分布較為接近，180 h后氧氣基本消耗完畢；25 ℃后熟種子批呼吸曲線緊密一致，180 h后氧氣基本消耗完畢，說明種子呼吸均勻一致，萌發整齊。

由表1可以看出，不同后熟溫度的煙草種子，其OMR與種子發芽率在0.01水平呈極顯著正相關，相關系數達到0.99，RGT與HOM與種子發芽率在0.05水平顯著負相關，相關系數達到-0.98和-0.96。相較于其他后熟溫度種子，25 ℃后熟種子OMR值最高為2.02%，呼吸代謝數率最快，HOM值最低為9.67，種子批萌發最整齊，這都說明該溫度下后熟種子活力最高，質量最好。

表1 不同后熟溫度煙草種子呼吸代謝情況

溫度(℃)IMT(h)OMR(%/h)COP(%)RGT(h)HOM發芽率(%)-2078.21.7629.4306.6382.683.7484.11.8931.9247.4299.091.31873.52.0018.5141.793.798.32561.72.0220.3115.69.6799.3相關系數-0.660.99**-0.81-0.98*-0.96*

注：“*”在0.05水平顯著相關，“**”在0.01水平呈顯著相關。下同。

2.2 不同采收部位煙草種子呼吸代謝指標和發芽指標

從表2可以看出，對比不同花枝上種子活力，1號花枝即中心花枝種子在4次采收中相對于其他花枝上種子，OMR值更高，活力更好，而3號、4號花枝上種子活力一般，5號花枝上種子在4次采收中OMR值均較低，活力最低。而對比不同采收次數的煙草種子呼吸代謝，發現第1次、第2次采收的種子OMR值比第3、第4次略高，說明第1次、第2次采收的種子活力略高，即隨著花期的延長，形成種子的質量略有下降。

表2 不同采收部位煙草種子呼吸代謝情況

采收次數采收部位IMT(h)OMR(%/h)COP(%)RGT(h)HOM發芽率(%)152.092.0031.23317.80772.8093.3255.652.0127.14141.6217593.51347.901.9925.58111.1016.5792.8446.941.9331.37117.1021.0191.7548.861.4829.71153.70122.384.4143.991.9927.73497360693.4249.922.0028.06116.725.7393.72344.731.5828.87130.142.2887.0445.651.3728.00175.6328.882.0557.251.7130.3516441170089.0144.231.7127.85123.227.2688.5237.661.3433.42134.923.682.43348.831.4829.06139.728.5684.3447.331.5731.99188.3513.486.7544.161.3733.64515.7344781.2165.181.7335. 532459974889.2258.351.5635.261989625287.34359.681.8435.35841294489.5458.811.6432.16565.8173384.3569.931.6730.76220.1439.285.5相關系數-0.140.97**-0.39-0.038-0.097

2.3 不同回干工藝煙草種子呼吸代謝指標和發芽指標

由圖2、圖3可以看出，新制備的4種不同回干處理工藝的催芽MS云煙87丸化包衣種子發芽質量基本相當，發芽勢在97.3%～98.0%之間，發芽率在97.3%～98.5%之間。但18 ℃貯藏6個月后，C 3處理的包衣種發芽略有降低，發芽勢降為92.25%，發芽率降為93.5%，而其他3種處理ck、C 1、C 2的種子發芽質量基本沒有變化，且3種處理間仍沒有顯著差異，即發芽指標無法精確區分幾種處理包衣種質量。

前期研究中，課題組探索了Q 2氧傳感技術在煙草裸種活力測定中的應用[20]，但未研究過包衣種呼吸代謝情況。圖4為4種不同回干工藝條件下MS云煙87包衣種的呼吸代謝曲線。可以看出，4種處理的種子基本都能萌發，所有曲線氧氣濃度在種子萌發一定時間后都有明顯降低，但C 1的包衣種明顯萌發情況差異較大，種子一致性差，而其他3個處理種子呼吸代謝均較好。進一步分析4種處理包衣種子的呼吸代謝指標(表3)發現，干燥、造粒后當天包衣處理的ck、風干后直接造粒、包衣處理C 1，風干后造粒、隔夜包衣處理C 3這3種處理的包衣種子OMR值差異不大，分布在1.85%～1.88%之間，而IMT值也基本相當，而經干燥后隔夜造粒丸化形成的包衣種子(C 2處理)OMR值略有提高，達到2.05%，IMT值和HOM值也最低。總的來說，利用氧傳感指標可以看出幾種處理種子的細微差異，經干燥后隔夜造粒包衣形成的包衣種子活力最好。

圖2 4種回干工藝包衣種貯藏6個月發芽勢對比

圖3 4種回干工藝包衣種貯藏6個月發芽率對比

表3 不同干燥包衣工藝對種子呼吸代謝影響

品種處理方式IMT(h)OMR(%/h)COP(%)RGT(h)HOMMS云煙87ck62.681.8726.71139.2159.0C164.651.8827.40137.8112.6C258.112.0526.84115.016.07C362.341.8526.45124.216.47

圖4 不同干燥工藝包衣種呼吸代謝曲線

3 結論與討論

在前期研究的基礎上，本研究以Q 2氧傳感技術為手段，分析了不同后熟溫度、不同采收部位、不同回干工藝處理煙草種子萌發過程中的呼吸代謝情況，發現25 ℃后熟1年種子相對于-20，4，18 ℃后熟種子萌發更整齊，活力更高；而中心花枝采收種子活力要略高于其他花枝，同一花枝采收種子隨著花期延長，活力則略有降低；而對于不同回干工藝煙草包衣種子，以經催芽、干燥、造粒、放置過夜后包衣種子OMR值最高，活力最好，這些結果都對煙草種子實際貯藏、采收、催芽回干具有指導意義。

Q 2氧傳感技術不僅可以用來評價煙草裸種的活力，也可以用來評價煙草包衣種子活力，相較于發芽指標，氧傳感指標評價包衣種活力更加敏感、準確。