|
|
|
|
|
国家种质库部分作物种子生活力监测结果与分析
卢新雄 崔聪淑 陈晓玲 陈 贞 陈叔平 (中国农业科学院作物品种资源研究所，北京 100081)
摘要 对国家种质库中23种作物1.8万多份种子进行了生活力监测，结果表明，贮存10～12年后，96%以上的被监测种子发芽率仍保持在85%以上，但有95份种子(占被监测份数的0.51%)出现了明显的下降(发芽率从80%以上降至70%以下)。胡萝卜、莴苣、棉花、胡麻、蓖麻等5种作物种子整体监测发芽率平均值都出现了显著下降，而胡萝卜、莴苣这二种作物的监测发芽率下降更为显著。不同起始发芽率水平及贮存前所处环境条件对贮存种子的生活力下降有一定影响。 关键词 低温种质库；种子长期贮藏；生活力监测
在世界上已收集到的610万份植物种质资源中，约90%是以种子体形式保存于上千座低温种质库中［1］，可见低温种质库是目前保护种子体植物种质的最佳途径。但应该看到，在低温贮藏过程中，物种或品种间的种子生活力下降存在着非常大的差异，如有的种子贮藏不到15年，其发芽率就降至10%以下［2，3］。更有报道称，多达50%的原种质库贮存样品已丧失生活力或更新后发生了遗传漂变［4］。因此，低温库贮存种子的生活力监测研究已成为种质安全保存的核心。国家库从1991年起，有目的地选择部分作物种子进行生活力监测，以期了解各种作物种子在-18℃库中的整体生活力变化情况，以及了解不同作物(类型)、不同起始发芽率水平及不同生态繁种地对贮存种子生活力变化的影响，为国家库种子生活力监测和更新方案的制定提供科学依据。 1 材料与方法 1.1 生活力监测材料 国家库贮存种子一般在入库初始都经过生活力检测并符合入库发芽率标准，合格种子经干燥脱水使种子含水量降至5%～7%(大豆8%)，然后密封包装，存入-18℃冷库。供监测种子有二部分：①水稻、小麦等23种作物的18000余份种子，其贮存年限在11～14年之间，监测的目的是了解各作物贮存种子的整体生活力变化情况，以及不同繁种生态点对贮存种子生活力下降的影响；②起始发芽率水平不同的水稻种子78份、小麦85份、花生40份，进行连续5年的跟踪监测，以了解不同起始发芽率水平对贮存种子生活力下降的影响。 1.2 生活力监测方法 生活力监测方法与入库初始检测方法相同，采用《国际种子检验规程》［5］中规定的发芽条件进行，考虑到库存资源珍贵和避免浪费，每份种质监测用种量的粒数减为标准检测的一半，每个重复的粒数也相应减为标准的一半。 1.3 监测结果的生活力下降显著性的判断方法 因种子测定本身含有试验误差，依据《国际种子检验规程》中的表5c试验一致性的容许差值，可判断贮存种子生活力是否出现显著下降，若初始测定值与监测测定值之差不超出该表的容许差值，表明生活力没有出现显著下降，反之则表明种子生活力出现了显著下降。 2 结果与分析 2.1 贮存10年后种子生活力整体变化情况 23种作物的18576份种质的生活力监测结果列于表1。结果表明，经10～12年贮存后，总体上贮存种子的生活力仍保持在较高的水平，发芽率不低于85%的种质占到96.12%。但也有95份种子(占被监测份数的0.51%)的生活力出现了明显的下降，其发芽率降至70%以下，其中水稻的3个品种的发芽率分别降至68%(初始为94%)、46%(初始为92%)、15%(初始为95%)。从作物来看，胡萝卜、莴苣、棉花、胡麻、蓖麻等5种作物种子整体发芽率平均值都出现了显著下降，其中胡萝卜、莴苣种子发芽率下降更为显著。 2.2 不同繁种地点的种子生活力下降差异 对水稻、高粱、蓖麻、棉花和莴苣被监测种子的生活力按不同繁种地统计。结果表明，湖北农科院现代化所繁种的高粱种子，其监测发芽率平均值出现了显著下降，而其他10个单位的则没有下降。新疆巴州农科所繁的棉花种子和中国农科院油料所繁的蓖麻种子，其监测平均发芽率也出现了显著下降，而其他单位的则没有下降。因此，对于同一作物，不同繁种地点间的种子生活力下降的确存在差异，这与种子入库贮存前经历的不同环境条件有关。种子成熟和收获时期的恶劣气候或收获后的干燥、脱粒及运输等环节导致的损伤会影响到种子贮存过程中生活力的下降速率［6］。 2.3 不同起始发芽率水平的种子间生活力下降的差异 在种质资源保存中，高的起始生活力是非常重要的。为了了解不同起始发芽率水平对种子生活力下降的影响，在水稻、小麦和花生这三种作物中，有目的地选择三组不同起始发芽率水平的种子进行连续5年的跟踪监测。结果表明，在不同作物和类型之间 ，其表现存在差异，如起始发芽率水平低的粳稻(90%～91%)和花生(85%～86%)种子，贮存5年后生活力下降明显高于起始发芽率水平高的种子，而在籼稻和小麦种子之间则没有这种差异。两组起始发芽率水平低(85%～86%)的花生种子之间的监测结果呈现显著差异，也再次表明繁种地(贮藏前的环境因素)对种子生活力下降有着重要的影响。3 讨论与结论 监测结果表明，在1.8万多份被监测种子中，96%以上的被监测种子发芽率仍保持在85%以上，可以说大部分贮存种子生活力在国家库贮存10年后仍保持在较高的水平上。但有95份材料出现了明显的下降(发芽率从80%以上降至70%以下)，其原因有以下几方面：①物种本身的遗传特性所决定的。如胡萝卜和莴苣这两种作物的种子，是属于不耐贮藏的短寿命种子［7］，在低温贮藏条件下也同样表现出耐贮性较差。物种内的不同基因型间常常也表现出寿命差异，导致了个别品种生活力丧失较快；②种子在低温库保存，其外在的贮藏条件是相同的，因而影响种子生活力丧失快慢的因素，除种子本身的遗传特性外，贮藏前的环境条件是另一重要影响因素，如种子成熟和收获时期受到的恶劣气候或其它不良环境因素的影响。监测中发现同一作物不同繁种地点的种子间生活力下降存在明显差异，就属于此种情况；③其它因素，如对种子贮藏特性了解不够。有报道指出，辣椒(Capsicum frutescens)，在低温贮藏的最佳含水量是10%左右［8］。而-18℃的贮藏温度及种子含水量为5%～8%，是否为各种作物种子长期保存的理想贮藏条件，还有待于进一步研究和验证。此外，入库贮藏前的加温干燥，也有可能是影响种子活力下降的潜在因素。此外，监测结果也表明，生活力出现明显下降的种子，一般在5年之内就能表现出来，这表明某些种子在入库时生活力虽然符合入库标准，但由于其活力受到损伤而使种子生活力丧失较快。 为此，为确保国家库33万份种质得以长期安全保存，在制定国家库贮存种子生活力监测和更新方案时，必须做好以下几方面的工作。第一，应把不耐贮藏的作物和类型作为重点监测对象，对生活力整体出现明显下降的某些繁种单位提供的种子，亦应作为重点监测对象；第二，生活力监测应逐份进行，不宜采用抽测方式，并增加活力监测内容；第三，确定适宜的种质更新发芽率标准。在对水稻种子生活力丧失特性的研究中，作者发现水稻种子生活力出现快速下降的拐点发芽率水平约为75%［9］，并认为有必要在种子生活力出现快速下降之前更新。因此，尽管作物间生活力快速下降的拐点水平可能有所差别，但为保险起见，若种子发芽率降至70%以下，有必要安排繁殖更新；此外，应开展种子生活力丧失预警指标、以及无破坏性的种子生活力和活力监测方法的研究，以提高种质衰老的预警能力。
参考文献 in the Gatersleben genebank.Plant Genetic Newsletter.1997,(111):64～68 Genetic Resources:Conservation and Evaluation.Allen and Unwin Ltd..1984,120～130 5 ISTA. International Rules for Seed Testing.Seed Sci.& Technol.,1985,15:299～355 6 Sai Babu KG,Husaiai SH,Muralimonan R B et al.Effect of moisture and container on the storability of paddy seed under ambient conditions of Hyderabad.Seed Research.1983,11(1):71～73
Cell and Environment.1985,8:557～562 during storage.Seed Sci.& Technol.1990,18:179～185 9 卢新雄.三种禾本科种子老化过程中生活力丧失特性及其生理生化遗传变异的研究.硕士学位论文.1999
Survey of seed germinability after 10～12 years storage in the National Genebank of China
LU Xinxiong CUI Congshu CHEN Xiaoling CHEN Zhen CHEN Shuping (Institute of Crop Germplasm Resources,CAAS,Beijing 100081) Abstract Seed viability of 18000 accessions of 23 crops was monitored.After 10～12 years storage in National Genebank of China(NGC),more than 96% of the monitored accessions maintained high germination percentage (over 85%).The germination percentage of 95 accessions,accounting for 0.51% of the total,declined significantly from over 80% to under 70%.For each crop of carrot,lettuce,cotton,linseed and costar bean,the mean monitored germination percentage declined significantly as a whole.Of which,carrot and lettuce seeds declined more significantly.Seed initial germination percentage and storage condition before the seeds were placed into the genebank affect the seed viability.Key words Seed genebank;Longterm storage;Viability monitoring
|
