不同成熟度及種子老化程度對玉米種子的影響

李仰現(xiàn)　張明

摘要：種子成熟度與種子活力有密切關(guān)系，不同成熟度的種子，其發(fā)芽率、活力和壽命都有一定差異。隨著技術(shù)的發(fā)展，我們可以用種子加熱的方法給種子進(jìn)行人工老化處理，這樣既加快了種子的老化程度，又能在短時間內(nèi)得到很多關(guān)于種子的數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：成熟度;種子老化;玉米種子

種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中最基本的生產(chǎn)資料，種子的各項(xiàng)生理指標(biāo)的變化直接影響種子出苗情況和生長的好壞，關(guān)系著農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，關(guān)系著農(nóng)民的豐收與否。種子成熟度與種子活力有密切關(guān)系，不同成熟度的種子，其發(fā)芽率、活力和壽命都有一定差異，種子成熟度越高，其播種品質(zhì)越有保證。另外，對于種子老化，其人工老化技術(shù)的發(fā)展為研究種子活力提供了基礎(chǔ)，隨著技術(shù)的發(fā)展，我們可以用種子加熱的方法給種子進(jìn)行人工老化處理，這樣既加快了種子的老化程度，又能在短時間內(nèi)得到很多關(guān)于種子的數(shù)據(jù)。

一、不同成熟度對玉米種子的影響

影響種子活力的因素較多，其中主要包括種子遺傳因素、成熟期間的氣候變化、栽培條件及方式、種子成熟度、種子干燥及貯藏條件等。對于種子的成熟度，這一反映種子活力的重要指標(biāo)，沒有引起人們的足夠重視。目前，關(guān)于種子成熟度對種子活力影響的研究僅在少數(shù)作物如花生、煙草、大豆、小麥等上稍有涉及。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，人們對種子質(zhì)量要求更高。生產(chǎn)中迫切需要把種子成熟度納入種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，實(shí)現(xiàn)種子優(yōu)質(zhì)優(yōu)價，促進(jìn)種子生產(chǎn)者對種子成熟度的重視。

種子成熟度是種子質(zhì)量評價的重要指標(biāo)，除了會受到遺傳因素如父母本的影響外，在很大程度上還取決于種子在灌漿過程中的環(huán)境變化和灌漿時間的長短。成熟度的好壞對種子具有很重要的影響，不僅直接影響種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、拱土能力、成苗率和幼苗整齊度等綜合指標(biāo)，而且影響玉米整個生長發(fā)育過程。

我國北方在玉米種子生產(chǎn)過程中，為了凍前把種子降至安全含水量，一般采取偏早收獲的辦法，如較生產(chǎn)田早收l5-20天，尤其對于某些晚熟品種，多以犧牲種子成熟度換取安全含水量。實(shí)踐表明玉米種子成熟度與玉米生產(chǎn)保全苗有直接關(guān)系。成熟度差的種子活力低，有芽的種子不一定出苗。成熟度不好的種子其芽率、芽勢、成苗率、苗整齊度等綜合指標(biāo)下降，嚴(yán)重影響種子質(zhì)量，從而影響整個玉米生產(chǎn)。生產(chǎn)實(shí)踐中不乏由于種子成熟度不好影響全苗的事例。為此，提高玉米種子的成熟度十分必要。

玉米的90%以上的干物質(zhì)是由光合作用生產(chǎn)的，不同地區(qū)的氣候條件不同，光合有效輻射量與作物群體光能截獲率直接決定作物的生長速率、成熟度以及玉米種子質(zhì)量。玉米生育期間的溫度和光照等主要生態(tài)因素直接影響著玉米的生長發(fā)育、籽粒產(chǎn)量和種子質(zhì)量。玉米雜交種種子活力因基因型和環(huán)境的不同而不同，種子質(zhì)量與活力同時受種子成熟度的影響。另外，有效積溫是影響種子物理品質(zhì)的最主要因素，授粉至收獲階段的各生態(tài)因素對種子活力的影響在品種間反映不一致，植物不同發(fā)育階段的生物學(xué)零度指標(biāo)不同，需要的有效積溫也有差異。

二、人工老化對玉米種子的影響

人工老化能影響種子活力的多個方面。當(dāng)種子達(dá)到生理成熟時，其活力也達(dá)到飽和，隨后便下降，直至活力喪失。種子老化是指伴隨著種子貯藏的增加而發(fā)生和發(fā)展自然不可逆的過程。目前，關(guān)于種子人工老化及其相關(guān)研究報道已有很多，是國內(nèi)外的一個研究熱點(diǎn)。但是老化的機(jī)制仍未得出明確的結(jié)論。在種子老化過程中，種子內(nèi)部發(fā)生了一系列生理生化變化，其中的結(jié)構(gòu)均受到破壞，最終導(dǎo)致種子貯藏能力、田間健植率、生活力、和植株生產(chǎn)性能等均有所下降，嚴(yán)重甚至能使其活力喪失。

細(xì)胞膜是由蛋白質(zhì)和膜脂組成的。膜脂的組成成分是磷酸和脂肪酸，脂肪酸決定膜的穩(wěn)定性，膜損傷的重要原因之一就是脂肪酸的過氧化。能夠造成膜脂分解，失去膜的完整性。有研究結(jié)果表明，松樹和械樹種子老化時不飽和程度高的亞麻酸和亞油酸含量降低。在豌豆與花生種子的研究結(jié)果中也有相似發(fā)現(xiàn)，老化種子中不飽和的亞油酸、亞麻酸含量下降，說明老化期間不飽和脂肪酸更不穩(wěn)定，更加容易發(fā)生分解。在種子細(xì)胞中代謝組分的空間分隔的地位是不容忽視的，膜系統(tǒng)對細(xì)胞區(qū)域的劃分起著至關(guān)重要的作用，若膜系統(tǒng)遭到破壞將導(dǎo)致代謝異常。當(dāng)種子含水量下降到一定水平時，磷脂和蛋白質(zhì)分子排列發(fā)生轉(zhuǎn)向，膜的連續(xù)界面遭到破壞，膜由流動相變?yōu)槟z相，滲透調(diào)節(jié)功能喪失。

在植物體內(nèi)，CAT是重要的有毒物質(zhì)清除酶，POD是重要的抗氧化酶，兩者協(xié)同作用清除細(xì)胞內(nèi)的自由。在種子老化過程中，抗氧化系統(tǒng)遭到破壞，自由基不斷積累，會使酶鈍化、DNA及RNA損傷、蛋白質(zhì)變性還會引起膜脂分子的過氧化，使有機(jī)自由基與蛋白質(zhì)分子和脂肪酸鏈發(fā)生作用。有研究發(fā)現(xiàn)玉米種子在吸漲后淀粉酶的活性隨著老化程度的加深，呈先增加后下降的趨勢，但老化種子淀粉酶活性總體上顯著高于未老化的種子。對多種作物種子的研究發(fā)現(xiàn)，過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）的活性隨著種子老化程度加深而不斷下降。在菜豆種子中，胚軸中脫氫酶活與幼苗長勢呈現(xiàn)明顯正相關(guān)，隨著不斷老化，脫氫酶的活力下降;在小麥種子中，老化種子的脫氫酶活與未老化的種子無明顯差異;在辣椒種子老化的研究中也有類似的報道;玉米老化種子在萌發(fā)前的吸漲過程中，呼吸速率與未老化種子無明顯差異。

玉米種子中的貯藏物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、可溶性糖等在種子老化過程中其含量隨老化時間增加而下降。膜脂過氧化作用會使貯藏物質(zhì)含量下降，溶酶體失去活性，繼而使得貯藏物質(zhì)的降解速率不斷加快。

種子萌發(fā)及生長相關(guān)的各種內(nèi)源激素的含量高低與合成能力是種子老化的基本特征之一。隨老化時間的延長，人工老化的玉米種子劣變程度逐漸加劇，乙烯釋放模式以及乙烯釋放量均呈現(xiàn)明顯變化，種子老化的原因之一也可能是乙烯產(chǎn)生系統(tǒng)的損傷。

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