種子生理指標(biāo)的介紹及種子發(fā)芽方法的研究
自從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成為社會發(fā)展的一個重要部分，對于農(nóng)作物的研究一步一步逐漸的完善，尤其是對于種子的研究，從最基本的種子生理指標(biāo)的研究，到根據(jù)這些生理的情況，進行種子發(fā)芽的研究，下面我們分別就這兩個方面進行種子生理指標(biāo)的介紹及種子發(fā)芽方法的研究。
一、種子活力的意義及指標(biāo)
生命力是種子有無新陳代謝能力和生命所具有的屬性，陶嘉玲依據(jù)美國官方種子檢驗協(xié)會活力委員會制訂種子活力的定義為在廣泛的田野條件(包括適宜和不適宜條件)下，影響種子迅速、均勻出苗和長成正常幼苗的全部潛在能力的特性總稱為活力。目前種子活力研究，不但向宏觀發(fā)展，而且向微觀深人。對于種子活力的指標(biāo)，日本科學(xué)家森得典研究報道.黑松種子腺昔三磷酸(ATP)合成系統(tǒng)存在于干種子里，種子在黑暗處吸水，ATP雖有增加，但數(shù)量很少，發(fā)不出芽；若種子在光照下吸水。ATP立即合成蛋白質(zhì)等增多，代謝活動提高，發(fā)育成為幼苗。可見種子活力是受內(nèi)外因素調(diào)控的.徐本美閣研究，ATP水平是衡量種子活力、測定雜種優(yōu)勢的生化指標(biāo)。
由于生態(tài)因素直接影響母株的光合、呼吸、光呼吸和有機物轉(zhuǎn)化運拍，因此間接影響種子的生長、發(fā)育和有機物儲藏積累。唐錫華川研究表明，種胚在母株上發(fā)育時，母體年齡大小、著生位置高低、以及陽光、水分、肥料等條件，都對種子健壯有重大影響。森林蔭蔽會降低光合強度，使樹木種子產(chǎn)盆低、品質(zhì)差；在營養(yǎng)生長期蔭蔽，影響產(chǎn)量大。故成片林木應(yīng)及時撫育，特別是母樹林要去劣留優(yōu)適量疏伐，才能獲得豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的高活力種子。
二、種子成熟的生理指標(biāo)
林木種子成熟的生理特征有所不同，但是種子成熟時普遍出現(xiàn)下列現(xiàn)象：(1)種皮顏色由黃變綠.這是綠色素破壞、黃色素顯現(xiàn)或是由于細胞液酸性變大，花青家呈現(xiàn)的結(jié)果。(2)種子水分由多到少。種子成熟時，種子水分減少，細胞的原生質(zhì)溶膠變成凝膠，生理活動停滯，呈現(xiàn)休眠狀態(tài).如杉木種子含水量為11%~12%，馬尾松種子為9%~10%，楊樹種子為5%~6%。(3)種子干重很少增加。生活細胞6大類酶趨于鈍化，生理活動徽弱，有機物難運人，干重增加極少。如花期松種子成熟時轉(zhuǎn)化酶活性幾乎側(cè)不出來，近乎鈍化狀態(tài)。(4)種胚與胚腔之比大。這可用測徽尺測出，兩者之比達到70%時，胚體才算發(fā)育完全。(5)種子發(fā)芽潛力最高。原生質(zhì)活力高，則種子活力高。例如，8月份花期松種子完全成熟時，則種子活力高、發(fā)芽勢快、發(fā)芽率高、健壯苗多。之后就逐漸下降.種子質(zhì)里變差。(6)種皮變得非常堅硬。如紫荊、擦木等種子的種皮異常堅硬，水分、氣體透性很小，有機物轉(zhuǎn)化很少。
三、影響種子發(fā)芽的因素
(一)光照
光質(zhì)、照光時間均影響種子的發(fā)芽。例如，對冷凍美國五針?biāo)煞N子發(fā)芽的研究表明，未照射紅光的種子，發(fā)芽速度緩慢，數(shù)量僅為20%；而照射紅光的種子，發(fā)芽速度很快，數(shù)量多達90%。海濱松、金黃榕、團花、歐洲赤松、白花泡桐、赤揚屬和樺木屬植物的種子，屬需光種子，以100勒克司光照射10min或以上，就能刺激發(fā)芽。
(二)溫度
油松、日本落葉松、玉蘭、黃山玉蘭、天目玉蘭等種子，冷藏或干藏在恒溫下都不發(fā)芽；但在15~20℃變溫下則發(fā)芽良好。糖械種子在5℃層積過程中，赤霉素(GA：)、細胞分裂素(CK)，都隨儲藏期延長而逐漸增多，分別到20d、40d之后，才積聚減少；而脫落酸(ABA)只幾天就迅速降低，20d時便非常之少；種子的發(fā)芽數(shù)t不斷增多。GA、CK含童下降.是由于它們與糖類結(jié)合為糖昔之故。有些林木種子克服了休眠，能夠發(fā)芽，但常因高溫或.缺氧等限制因素而二次休眠。
(三)水分
種子發(fā)芽時最低限度的水分，為臨界含水量。宋學(xué)之研究報道.坡壘、青皮種子的臨界含水量分別為31.7%和41.6%。謝粗堅川報道，中國栗不同種子的臨界含水最各有不同，如接栗為44.7%，灰栗為40.18%，毛栗為39.04%。若水分再少，則發(fā)芽率就很低，甚至發(fā)芽率為零。
(四)種皮的生理結(jié)構(gòu)
種皮的結(jié)構(gòu)對種子休眠有4個方面影響：一是不透水性，二是不透氣性，三是有抑制物，四是機械阻礙。例如，美國皂英、尖葉械、歐洲岑、冬青、大側(cè)柏等種子，有堅厚不透性種皮，常稱硬實，限制胚根露出山茱英種子有種皮不透性和胚后熟的雙重休眠.刺槐種子在濕潤條件下成熟時，硬實數(shù)量很少，而在干燥氣候中成熟時，硬實率達100%�？梢姺N皮結(jié)構(gòu)的不同，是由于遺傳基因所控制，生態(tài)條件所影響.且和休眠程度相關(guān)聯(lián)的。
四、促進種子發(fā)芽的新方法
(一)激素處理
彭幼芬困試驗表明，赤霉素對油桐種子發(fā)芽具有促進效應(yīng)。劉永慶等利用細胞流檢儀檢側(cè)番茄GA二缺陷性、ABA一缺陷性和相應(yīng)的正常品種(野生型)成熟種子胚根尖細胞倍性水平時發(fā)現(xiàn)；GA一缺陷系和野生型種子絕大多數(shù)細胞DNA水平為ZC，而ABA一缺陷型種子則含有較多的4C細胞。在精密種子發(fā)芽箱的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽條件下，ABA一缺陷型和野生型種子浸種1天后胚根尖細胞DNA開始復(fù)制，隨后胚根突破種皮而發(fā)芽。然而GA一缺陷型種子除非加人外源GA，否則既不發(fā)生復(fù)制，也不發(fā)芽。這說明內(nèi)源GA是啟動番茄種子胚根尖細胞復(fù)制的關(guān)鍵因素，同時也說明番茄根尖細胞復(fù)制是種子發(fā)芽的必要條件。實驗證明：ABA不抑制細胞DNA合成，但阻止細胞進人到M期.外源處理野生型種子與滲控處理結(jié)果相似，可以大幅度提高胚根尖4C/2C細胞的比例，但抑制種子的最終發(fā)芽。
(二)靜電處理
高壓靜電場種子處理技術(shù)就是把植物放置于場強大小適宜的高壓靜電場中，處理一定時間后再及時播種，使其發(fā)芽生長。植物種子經(jīng)靜電處理后，種子活化能和種子內(nèi)多種酶的活性會有所提高，同時，靜電對種子還有消毒殺菌作用，可提高種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)和減少植株病蟲害，改善植株的品質(zhì)。高壓靜電場場強的大小和種子處理的時間因植物材料而異。例如：對白菜、油彩、蘿卜等小顆粒種子，在電場強度為30KV/m的高壓靜電中，只需處理5min左右就行了，而對豌豆、黃豆、花生等較大顆粒種子，則要在電場強度為1.0KV/m的高壓靜電場中處理20min左右才行。處理種子時電場強度過大，處理時間過長，會使種子受傷害，甚至死亡。而電場強度過小，處理時間過短，又會造成處理效果不明顯.目前，有的地區(qū)和單位已生產(chǎn)出靜電種子處理機，能對小麥、水稻等大田作物種子作批處理，使其產(chǎn)盤提高5%~10%。經(jīng)過高壓靜電處理的種子，必須及時播種，最遲不超7d的時間就要播種完畢，否則處理效果就不明顯。鄧鴻摸等報道了在靜電場作用下，猴頭菇和平菇等食用菌、芹菜、生菜、油菜和韭菜等對葉類蕊菜及番茄等對果類蔬菜、花卉等種子的發(fā)芽及生長變化。修瑞貴等川研究了靜電處理對棉花種子活力的影響。結(jié)果表明，經(jīng)過適宜的靜電場處理，棉花種子發(fā)芽及簡化活力指數(shù)可以提高，種子萌發(fā)時脫氮酶與異檸橄酸裂解酶也有提高，電導(dǎo)率降低。表明適宜的靜電處理可以提高棉花種子的活力，促進種子的萌發(fā)和生長。但也有與此不一樣的報道。有人用1.5KV/em10(20，30)min，2.5KV/em10(10，30)min、3.5KV/em10(20，30)min等9個組合的靜電場強處理檸條、沙蓄、沙打旺3種固沙飼用植物的種子，研究了靜電對其種子萌發(fā)及活力的效應(yīng)。結(jié)果表明.所有靜電自理組合對3種植物發(fā)芽率(勢)、胚根生長、簡化活力指數(shù)、細胞膜透性均無顯著影響。梁運章通過對靜電場處理過的甜菜種子的ESR波譜測定結(jié)果的分析，對比生理生化測定和連續(xù)10年田間試驗的結(jié)果，給出靜電場處理甜菜種子的生物學(xué)效應(yīng)和一種機制。梁運章陽J報道，用靜電場處理水生作物菱、芡等種子，使菱增產(chǎn)23.5%，芡增產(chǎn)14%.
(三)超聲波處理
郭孝武用頻率為20kH，輻射源平均聲強度約為0.5w/cm2和頻率為1.1MHZ，輻射源輸出之聲能經(jīng)透鏡滾焦后焦區(qū)的平均聲強度約為50w/cm2的超聲波，分別對烤煙種子處理1、2.3、3.3、6.6、10min，結(jié)果表明：烤煙種子經(jīng)低超聲波處理后，發(fā)芽率受促進程度隨處理時間的延長而增大，處理3.5min最高，以后下降，而經(jīng)高頻聚焦超聲處理的種子發(fā)芽率除處理lmin有促進外，其余均受抑，且時間愈長，受抑制越大.
《四)磁場處理
磁場作為一種刺激因素對生物從電子、分子到細胞和代謝的各個層次都可以施加影響，人們用磁場和磁化水對多種生物進行了試驗研究。在農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域，種子經(jīng)磁場處理后，能提高種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢，使農(nóng)作物成熟期提前，單產(chǎn)提高很多。恒定磁場處理可使小麥、水稻等種子萌發(fā)時酶活性受到影響，過筑化物醉和酸酶同工醉譜帶增多，顯色較深，且不同磁場強度對醉活性的影響不同。有研究者曾用600~1500GS的脈沖磁場(簡稱PMF)處理小安種子10min，然后在種子發(fā)芽室中進行發(fā)芽，其萌發(fā)階段的a一淀粉璐、過暇化氮醉和抗壞血酸載化酶、硝酸還原醉活性均高于對服組。小斑幼苗葉綠素含量、干物質(zhì)重也高于對照組。從而認(rèn)為，脈沖徽場有可能作為一種播前種子處理技術(shù)。另外，還有用微量元素畏演、濕干交替鍛煉、低祖低扭層積、稀鹽溶滾任種、尿和灰粉拌勻、瑯乙二陣、(PEG)診透、褐燕酸鹽攪拌或液體條施溝里等方法。這些方法處理種子.雖外表上未見其萌動，但實質(zhì)上卻引起了生理生化反應(yīng).加強播前種子劣變的修復(fù)和完善種子發(fā)芽前的準(zhǔn)備，即使下種，則發(fā)芽勢快、發(fā)芽率高、生長勢好、抗逆力強，可獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的苗木.例如，牛海山等研究吸濕回干種子處理是否能提高小麥在萌發(fā)期及幼苗期的抗鹽性.在鹽脅迫下，處理種子的發(fā)芽率低于未處理種子，然而如果繼續(xù)培養(yǎng)，觀察其正常幼苗的比率，情況卻截然不同，尤其在高鹽脅迫下(159/LNaa)，處理種子正常苗比率顯著高于未處理種子.隨抓化鈉濃度升高，處理幼苗的根數(shù)基本上呈上升趨勢，而對照幼苗根數(shù)卻在159/LNaa條件急劇下降，處理幼苗的總根長、苗高也在高鹽脅迫條件下顯著大于未處理.另外，處理種子的發(fā)芽率對吸漲萌發(fā)0~24h內(nèi)給予的敘化鈉脅迫最敏感。
喬永剛等將藥用植物的種子處理技術(shù)歸結(jié)為以下幾類(1)黃岑、大黃、紫蘇、遠志、半夏、板藍根、知母等種子在采收、保存、播種等方面可以參照普通蔬菜種子的各種處理方法。(2)對于杜仲、天門冬、白術(shù)、香框、牡丹、云南蘿芙木、中華稱猴桃等需要一段后熟作用的種子及人參、西洋參、刺五加、明黨參、柴胡、黃連、貝母、遼細辛等有休眠習(xí)慣的種子，使用變溫處理效果較好；豆科、蔡科、茄科、百合科、錦葵科、甘草、黃茂等硬實種子播種前必須進行處理如沸水漫泡、濃硫酸浸種、碎玻瑞研磨等方法。(3)杜仲、柴胡、天門冬、天南星、防風(fēng)、丹參、桔梗、當(dāng)歸、射干、安息香、除蟲菊、兒茶、白芷、土沉香、黨參、海南蘿芙木、玫瑰茄、白扁豆、蘇木等種子壽命較短，大規(guī)模栽培時必須確保種源，選用新種播種。(4)肉豆蔥、肉桂、古柯、檳榔、白豆蔥、羅漢果、丁香、長籽馬錢、明黨參、天門冬、巴戟天等種子，在曬干或晾干久放都將失去生活力，應(yīng)在剛收時及時播種。(5)其他特殊類型.如條葉龍膽種子較小，萌發(fā)時需要有較高的溫度和較大的濕度，并且有光照時才萌發(fā).天麻的種子無胚乳，必須依靠共生萌發(fā)菌來提供營養(yǎng)而萌發(fā).還有象印度馬錢和大楓子等含有蛋白質(zhì)和脂肪量較大的種子，在潮濕的環(huán)境中易排變，在脂肪酶作用下產(chǎn)生游離脂肪酸而變質(zhì)，此類種子必須置于干燥通風(fēng)處保存。而我國于1959年引種的南天仙子種子，必須在完全密封干燥的環(huán)境中才能貯存較長的時間。
