水稻种子活力和耐储性研究进展

水稻种子活力和耐储性研究进展

朱秋桦

屏边县农科局 云南省661200

摘要：然而,传统的水稻育种周期长,要求投入的人力、物力较大。随着分子生物学技术的快速发展,从生物化学与分子生物学技术入手研究和解决水稻耐储藏问题,将为创制和培育耐储藏的水稻新品种提供技术支撑和保障。

关键词：水稻种子；活力；耐储性

前言

我国是世界上最大的稻米生产和消费国,水稻作为我国第一大粮食作物,它的稳定生产是国家粮食安全的基本保障,具有十分重要的意义。然而,稻米在储藏过程中由于陈化变质和霉变等问题造成每年几十亿斤的损失,约占总储量的3%,这不仅影响到国家粮食安全,也对食品安全造成很大的威胁。同时,稻谷储藏引起的种子发芽率下降,对水稻育种工作造成的直接和间接经济损失更是不可估量。虽然,控制储藏温度和湿度以及保持适宜的通气条件是保证粮食作物安全储藏的重要外界条件,但是要满足这些条件,必须建设高标准的低温库或气调库,长期持续的消耗大量的能源和资源,而通过提高作物的耐储性来解决或缓解陈化变质问题无疑是一条经济有效的途径。因此,创制耐储藏的水稻优良品种对于提高国家粮食安全和食品安全具有极其重要的意义。

1水稻种子活力与耐储性

种子活力(SeedVigor)是1977年国际种子检验协会(ISTA)提出的一个综合概念,即:“种子活力是决定种子或种子批在发芽和出苗期间的活力水平和行为的那些种子特性的综合表现。表现良好的为高活力种子,表现差的为低活力种子”。高活力种子具有较高的发芽力和生活力,可以较好地抵抗各种逆境,如高温、高湿等不良条件。种子活力形成于种子发育的脱水阶段,储藏物质的积累是种子活力形成的基础。随着种子成熟,体内的蛋白质、淀粉等物质逐渐积累,种子发芽率和活力逐渐提高,至生理成熟期达到高峰,此时,表现出最高的种子发芽率及活力[12]。种子活力受遗传、种子发育期间的环境条件及储藏条件等多种因素影响。种子活力的保持与储藏期间的代谢有关,主要包括:细胞膜结构的改变,抗氧化系统的激活,二糖和寡糖的积累,储藏蛋白、胚胎发育晚期丰度(LEA)蛋白和热休克蛋白(HSP)的合成。在储藏过程中种子活力开始下降,这种不可逆的下降变化涉及蛋白、糖、核酸、脂肪酸、挥发性物质,如乙醛、膜脂过氧化、酶的活性、修复机制等多个因素。水稻耐储性主要包括两方面:作为稻米消费,长时间储藏后仍能保持稻米的原有风味;作为种子或种质保存,长时间储藏后仍具有较强生活力。
目前,对水稻耐储性的研究主要集中在后者。因此通过提高种子活力而增强种子的耐储性是解决种子储藏问题的一个重要方向。

2水稻储藏中水稻种子活力及耐储性的现状

2.1忽视对水稻采用科学合理的储藏方法

水稻是所有农作用中储藏时间最长的粮食，水稻收割后，如果没有对水稻进行科学合理的筛选处理与储藏，很容易使水稻在储藏的过程中陈化变质，水稻种子的呼吸量与吸水性较高，种子在低温潮湿的环境下能够吸收水气，当水稻的含水量超标，就容易导致水稻种子活力四射地生芽。水稻在进行储藏时，如果忽视运用科学合理的储藏方法，会使水稻种子活力与耐储性稳定性相对较差，极易导致种子堆发热的现象，一旦水稻储藏的时间延长，会导致水稻种子活力与耐储性下降，进而使种子发生老化、裂变与霉变。水稻如果在储藏期间管理不当，水稻种子将发生霉变、发芽，会导致水稻种子的品质老化、裂变或者丧失种子活力，造成重大的损失。

2.2霉变与虫蛀对水稻种子产生的影响

水稻储藏中发生霉变与虫蛀，会对水稻的生长与产量产生一定的影响，所以提高水稻种子的活力与耐储性具有重要的意义。由于，水稻储藏期间的环境受到气候变化的影响，很容易导致水稻霉变与虫蛀，储藏中滋生地霉变与虫蛀会危害到水稻种子活力与耐储性。虫蛀与霉变会使水稻储藏种子活力与耐储性发生质变，在储藏过程中，这类现象如果没有及时发现，很容易导致霉变与害虫大面积的扩散，致使水稻的受霉变与虫蛀的侵袭。因霉变与害虫危害造成水稻种子的出苗率下降、畸形苗增多，直接或间接地给经济造成一定的损失。

3水稻储藏中水稻种子活力及耐储性的进展及展望

3.1科学合理地进行水稻储藏，以确保水稻种子活力与耐储行

科学合理地储藏水稻，能够有效提高水稻种子活力与耐储性。水稻种子活力与耐储性，能够保证种子的品质，高品质的水稻种子具有较强的抵抗力，可以抵御不良环境的土壤，提高种子的出苗率，并壮地生长与提高水稻产量，从而确保我国对稻谷的需求，并使粮食的供应需求保持平衡。科学合理地储藏水稻是一项重大的工作，因为不合理的储藏，会破坏水稻种子活力与耐储性等各方面的成分，当种子活力与耐储性成分遭到破坏时，会使水稻种子活力与耐储性逐步下降，并使水稻种子老化、品质裂变，进而影响水稻种子的发育与产量。因此，在水稻入库储藏时，首先要挑选相对干燥、通风透气的良好环境，再对储藏环境进行全面清扫与消毒，以及做好防鼠等各项工作。水稻储藏前，应先将水稻种子装袋，将种子装袋处理，可以使水稻种子保持干燥，让水稻种子的活力及耐储性的时间延长。入库后的水稻不能直接接触地面，应先采用“非”字铺放防潮垫后再堆置水稻，进而避免水稻受潮。

3.2建立健全与完善的管理模式

水稻储藏仓库的环境条件，直接影响水稻种子活力与耐储性。因此，在水稻储藏仓库中，应建立健全水稻储藏管理制度，要明确分工与责任落实，并配备仓库管理专员对水稻的名称、生产日期、数量等方面的信息进行完整登记。水稻储藏仓库的管理专员，应在固定的时间，对仓库的环境进行巡查，使水稻种子处于适宜的环境中。由于，水稻储藏期间的环境受到气候变化的影响，水稻种子活力与耐储性也会因此受到影响，仓库管理专员应一个月对水稻种子进行筛查，发现问题立即处理与解决，从而减少因高温、潮湿、虫害、霉变等造成的损失。

4展望

目前有关种子储藏的研究依然不能完全解决我国粮食储藏的安全问题,特别是水稻连年增产,这对水稻储藏研究来说既是机遇也是挑战。从水稻种子储藏安全角度,今后应注重以下几个方面:第一,注重生理代谢的研究。水稻种子在贮藏过程中不断地进行代谢活动,引起种子养分的降解、化学组成的变化、细胞膜结构和酶活性的改变等,且籼稻和粳稻,常规稻种和杂交稻种对仓储条件的要求迥异,因此,在水稻种子储藏技术的研究上应把品种作为前提,深入开展生理代谢差异性的研究。第二,注重脂肪氧化酶的研究。已有研究指出,脂肪氧化酶在谷物变质过程中起着关键的作用,Lox-3缺失突变体有延缓水稻种子失活的作用。Lox-1、Lox-2缺失可能会降低膜脂过氧化作用,使细胞膜的结构完整,降低游离脂肪酸的含量,但未经证实。因此,应深入研究水稻种子体内3种脂肪氧化酶的作用机理。第三,注重研究方法的有机结合。应同时进行作物栽培与育种的研究,通过施肥及田间管理增加水稻种子耐储性,并在高产优质的基础上选育耐储性强的水稻品种。要把常规实验与分子生物学实验相结合,运用植物生理学与分子生物学原理对水稻种子储藏关键酶脂肪氧化酶的基因进行纯化、克隆和测序,最后进行转基因验证,为水稻种子贮藏提供理论依据。

结束语

高活力的种子具有较高的生产潜力和生长优势。提高水稻种子活力，可以提高发芽率、发芽势和发芽指数，增加幼苗的整齐度和成苗率，增强植株的健壮度，从而最终实现高产。前人的研究成果给我们以借鉴，我们科研人员需要在此基础上更深入地发掘出更多的种子活力相关基因和收集更丰富的优异种质资源，为我国乃至世界的水稻增产贡献力量。

参考文献：

[1]方玉梅,宋明.种子活力研究进展.种子科技,2006,24(2):33-36.

[2]刘毓侠,王铁固.种子活力研究进展.玉米科学,2012,20(4):90-94.