水稻種子活力研究進展及工作展望

秦潔

摘? ? 要：我國作為糧食生產大國，糧食產量古往今來都是社會大眾普遍關心的一件大事。水稻種子科技研究工作的開展，能夠為水稻種植提供科學的理論依據，確保水稻增收。將研究的視角對準水稻種子活力，在文獻搜集、整理的基礎上，對近年來我國水稻種子活力研究進展展開了探究。分別從概念、原理等方面對水稻種子活力相關內容進行了簡單介紹，結合近年來研究成果，全面展示了我國水稻種子活力研究進展情況，并對我國水稻種子活力未來研究工作進行了展望。

關鍵詞：水稻;種子活力;研究進展

水稻作為一種常見的禾谷類作物，在亞洲各國均有著極為廣泛的種植，是亞洲人最喜愛的一種主食。水稻增產增收，無論是在我國還是其他亞洲各國都是一個備受關注的話題。隨著水稻免耕直播技術的廣泛推廣應用，在大大提高水稻種植效率的同時，也由于該技術種植方式的特殊性，對種子的活力提出了較高的要求。尤其是水稻的大規模機械化插秧種植，要求在育苗環節必須做到種子去休眠的整齊度的高度統一。但礙于種子活力影響因素較多，在實際生產中難以達到這一要求，這就為水稻的增產增收造成了極大的影響。在此背景下，我國社會各界研究學者圍繞種子活力展開了深入而廣泛的研究，分別從生理生化機理、遺傳分析、儲藏環境等角度對種子活力開展了研究工作[1-4]。經過不懈的努力，取得了豐碩的研究成果，對我國水稻種植生產極具科學指導意義。

1? ?種子活力概述

種子活力，通俗意義上可理解為種子本身的茁壯程度，具體表現在種子的發芽率、出苗率，幼苗的生長能力、抗病害能力、生長潛力等方面，是植株實現健康生長的關鍵一環，更是種子品質評估的重要指標。種子的生長發育一般需要經過發育、萌發的過程，在不斷吸收水分的過程中，種子內部代謝速度加快，擁有生長激素調解作用的mRNA逐漸在其體內合成，由此種子細胞在不斷分裂過程中促使胚根長出，幼苗雛形開始顯現。結合以往實驗室以及田間種子出芽率綜合情況來看，種子活力的高低主要取決于種子自身的遺傳性、發育成熟程度，以及在儲藏過程中的周圍環境因子等，這些因素綜合影響種子活力強度的可能性、表現程度及活力下降速度情況。

相對而言，種子活力是近年來才新興起來的一個全新研究領域，國際種子檢驗協會在1950年才展開了對種子活力的首次探討。

2? ?水稻種子活力影響因素及作用機理

通過對種子活力相關內容的分析可以看出，種子活力是一個綜合性狀，其受種子自身遺傳基因等因素的綜合影響，如種子發育、休眠、儲藏、萌發、劣變等。其中，遺傳因素、環境因素是決定水稻種子活力的兩個主要內外因素，共同作用于種子發育和萌發，決定了種子活力高低。

2.1? ?遺傳因素對種子活力的影響

內部遺傳因子是種子自身所固有的，是決定水稻種子活力的最主要影響因素之一。雖然在后期的生長發育過程中，種子的遺傳因子表達在某種程度上也會受到外在環境的影響而發生一定的改變，但仍然難以改變內部遺傳因子是影響種子活力第一要素的事實。

相關研究顯示，經雜交培育出來的水稻種子在綜合表現方面要優于常規水稻品質，其耐儲性更好、耐寒性及耐旱性也更佳[5-6]。素有“雜交水稻之父”盛名的袁隆平院士，自1971年調任湖南省農業科學院后就一直致力于雜交水稻的研究工作，以其為首的研究小組利用兩年時間完成了技術攻關任務，成功培育出了我國首批雜交水稻種子，這對于我國而言極具歷史意義。1997年袁隆平院士提出“雜交水稻超高產育種”技術，該技術不僅在我國得以廣泛應用，同時得到了國際學術界的重視，被廣泛引入越南、菲律賓、印度、美國。2018年張紅生學者帶領的南京農業大學團隊與王州飛學者帶領的華南農業大學團隊，共同開展了水稻種子活力基因專項調查活動，從種子發育成熟、萌發、生產、耐逆、休眠等方面，圍繞種子活力進行了理論及實踐方面的研討活動。在大量試驗的基礎上，明確了OsIPMS1基因影響種子活力的內在作用機理為，在種子萌發階段提高種子內部游離氨基酸的生物合成，致使種子內部可以迅速合成大量GA，由此加快種子TCA與糖酵解循環生化反應速度，使種子可以積攢足夠的萌發能力。

2.2? ?環境因素對種子活力的影響

種子活力是保證出芽率的重要前提，成熟后種子的活力會隨著水分的流失逐漸變弱。處于加工、儲藏階段下的種子，會隨著周圍環境溫度、濕度及空氣含氧量的變化，而產生表現出差異化的生長活力。經常看到在高溫高濕的環境下，種子在大量儲存過程中極易出現劣變的情況，這主要是由于高溫高濕環境導致種子內部營養合成系統受損，使得生長所需的蛋白質、膜、核酸供應不足，并且過氧化反應還會致使種子內部自由基出現增長，而破壞其DNA、細胞結構，在膜的滲透性作用下，使種子內部有毒物質迅速積累，由此降低種子活力。

中國科學院合肥物質科學研究院從環境因素影響種子活力這一議題出發，將關注的視角放在了種子脂肪氧化酶（Lox）上，結合試驗數據指出種子脂質氧化酶含量降低有助于種子活力的提升，能夠最大限度地延長種子儲存壽命。尤其是在延緩水稻種子劣化方面，雖然Lox1、Lox2、Lox3含量的變化都會對種子儲存過程中活力變化、蟲害情況具有一定影響，但實質效果相比較而言，Lox1、Lox2含量的降低要明顯于Lox3。因此，該研究指出Lox1、Lox2是延緩水稻種子活力的關鍵基因。

2016年原農業部圍繞種子活力的研究，專門組織專業技術人員開展了公益性科研項目“主要農作物高活力種子生產關鍵技術研究與示范”，就種子在不同環境下所表現出的性狀與活力之間的關系展開了技術研究，初步建立了包括水稻在內的農作物種子活力鑒定標準。構建了水稻種子活力高光譜快速測定方法，明確了種子淀粉、粒重、硬度、厚度、游離脂肪酸脂等與活力變化之間的關系，從環境角度對水稻高產高活力適宜種植區進行了明確劃分[7]。

3? ?展望

作為對種子質量進行衡量評估關鍵指標的種子活力，其并非是一成不變的，會受到自身遺傳因子、種子儲存生長環境條件等因素的影響。為提高水稻產量，最大限度地實現優種優育，我國農業科技工作者一直致力于優質水稻種子的選擇工作，并結合不同時代背景下水稻生產種植綜合情況對水稻種子活力具體表現進行了明確。研究顯示，通過對種子優良特性的人工選擇，干預其雜交組合活動，可以從遺傳角度實現種子質量的提升，使種子表現出較好的活力。并且在種子儲藏狀態下，通過人為干預外部儲存環境的溫度、濕度、含氧量等，也可以在一定程度上影響種子活力，使其活力降低幅度得以減緩。

通過上述材料分析可以看出，目前水稻種子活力研究早已成為我國生物領域一項重點研究課題，包括高校、研究組織、專業實驗室等在內的研究團隊圍繞水稻種子活力展開了多次研討實踐活動。經過歷代研究人員的不懈努力，我國水稻種子研究在世界領域取得了傲人的成就，使我國成為了水稻種植生產大國[8]。相關調查數據顯示，截至2020年底，我國常年水稻種植面積占據全世界水稻種植面積的20%以上，多年水稻糧食產量一直都保持在2億t以上，占全世界水稻總產量的40%左右。

農業農村部負責人表示，未來我國將繼續以水稻生產功能區為重點，加快高標準水稻種植農田的建設工作，通過一系列技術化手段，不斷促進水稻綜合生產能力的持續增強。面對我國未來水稻種植產業良好的發展趨勢，研究人員要在以往研究成果的基礎上，繼續砥礪前行，結合時代發展要求，樹立新任務、新目標。應全面審視我國在水稻種子活性研究方面存在的局限性和不足，重點解決好試驗材料、環境條件單一化對研究結果的影響，觀察在不同環境條件下不同種子群體具體的活力表現;將研究的范圍從水稻種子某一階段的萌發情況拓展到對其整個發育過程的觀察與檢測，收集足夠的數據來支持結論的科學性，使中國團隊的研究成果更具說服力。需要特別注意的是，在確保種子在非損耗狀態下的激光散斑技術、紅外熱成像法、測定單粒種子氧氣消耗法、微測技術、高光譜成像技術等也應當被作為未來種子活力檢測的重點技術加以利用和推廣。

參考文獻：

[ 1 ] 金文玲，曹乃亮，朱明東，等.基于近紅外超連續激光光譜的水稻種子活力無損分級檢測研究[J].中國光學，2020，13（5）：1032-1043.

[ 2 ] 徐四靜，徐麗嬡，周桂林，等.高活力農作物種子培育和保持的研究進展[J].安徽農業科學，2019，47（7）：6-8，11.

[ 3 ] 張紅生，程金平，王健康，等.水稻種子活力相關基因鑒定及分子調控機制[J].南京農業大學學報，2019，42（2）：191-200.

[ 4 ] 杜明，慕永紅，袁少文，等.影響水稻種子活力的儲藏因素分析[J].土壤與作物，2018，7（4）：419-422.

[ 5 ] 張安鵬，錢前，高振宇.水稻種子活力的研究進展[J].中國水稻科學，2018，32（3）：296-303.

[ 6 ] 李洪達.水稻儲藏中水稻種子活力及耐儲性研究進展及展望[J].農村科學實驗，2018（5）：72.

[ 7 ] 何龍生.水稻種子活力測定方法的初步研究[D].杭州：浙江農林大學，2018.

[ 8 ] 崔婷.水稻種子高活力生產技術初步研究[D].長沙：湖南農業大學，2016.