CN113016267B - 一种基于穗萌种子分级标准的水稻穗萌评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于穗萌分级标准的水稻种子穗萌评估方法，该方法包括：取水稻稻穗，根据穗萌分级标准将穗发芽种子进行分级统计，确定各种子的穗萌级别；穗萌分级标准为：0级，完整饱满未萌动的种子；1级，颖壳未开裂、但去掉颖壳后可见胚根已凸起的种子；2级，胚部颖壳开裂、胚根露出颖壳、且长度小于2mm的种子；3级，胚根伸出2mm以上的种子；根据穗萌级别及公式，计算穗萌率和穗萌指数，评估水稻的穗萌情况。本发明在现有穗萌分级标准的基础上进行优化，将原方法中所忽略的水稻种子颖壳未破裂但胚根已凸起的种子纳入至穗萌种子中，解决了穗萌率和穗萌指数被低估的问题，提高了水稻穗萌评估的准确性。

Description

一种基于穗萌种子分级标准的水稻穗萌评估方法

技术领域

本发明涉及种子检验技术领域，尤其涉及一种基于穗萌种子分级标准的水稻穗萌评估方法。

背景技术

水稻穗萌是指水稻在收获前因遭遇高温和持续阴雨天气而在穗上萌发的现象，穗萌严重影响水稻种子的质量和产量。我国水稻穗萌问题较为突出，一般年份穗发芽率为5％左右，但若成熟期间遇阴雨天气则大量穗发芽，少则10％，多的可达90％。据农业部统计，容易穗萌的不育系所配组合在生产上应用的面积占全国杂交水稻总种植面积的85％以上，因此水稻穗萌的发生给农业生产造成了巨大的经济损失。培育抗穗萌水稻品种或筛选穗萌抑制剂，首先需要对穗萌程度进行合理的科学的评估。胡伟民，何慈信，马华升在“杂交水稻种子穗萌遗传效应的研究”(期刊[J].中国水稻科学,2002(03):76-79.)中提出以“0级种子-完整种子；1级种子-胚部稃壳破裂种子；2级种子-芽长(或根长)未及谷长种子；3级种子-芽长(或根长)超过谷长种子。”作为水稻种子穗萌的分级标准，在该分级标准的基础上，胡伟民等人提出以“穗萌率＝[芽谷数(2级种子数+3级种子数)/供试种子数]×100％；穗萌指数＝(0×0级种子数+1×1级种子数+3×2级种子数+5×3级种子数)/供试种子数。”作为水稻穗萌指标的计算方法对水稻穗萌情况进行评估。

然而，上述分级标准仍然存在穗萌率和穗萌指数被低估的情况，有待进一步改进。

发明内容

本发明提供了一种新的基于穗萌种子分级标准的水稻穗萌评估方法，该方法考虑到了现有方法中所忽略的水稻种子颖壳未破裂但胚根已凸起的穗萌种子，进一步优化了现有技术中的穗萌分级标准，解决了穗萌率和穗萌指数被低估的问题，提高了水稻穗萌评估的准确性。

具体技术方案如下：

本发明提供了一种基于穗萌分级标准的水稻种子穗萌评估方法，包括：

(1)种植待评估的水稻植株，取新鲜收获的水稻稻穗，脱粒后去除空粒瘪粒，根据如下穗萌分级标准将不同严重程度的穗发芽种子进行分级统计，确定各种子的穗萌级别；

穗萌分级标准为：

0级，完整饱满未萌动的种子；

1级，颖壳未开裂、但去掉颖壳后可见胚根已凸起的种子；

2级，胚部颖壳开裂、胚根露出颖壳、且长度小于2mm的种子；

3级，胚根伸出2mm以上的种子；

(2)根据步骤(1)确定的各种子的穗萌级别以及如下公式，计算穗萌率和穗萌指数，评估水稻的穗萌情况；

穗萌率＝(1～3级种子的总粒数/供试种子总数)×100％；

穗萌指数＝(0×0级种子数+1×1级种子数+3×2级种子数+5×3级种子数)/供试种子数。

由于肉眼无法将完全未穗萌的种子与颖壳未破裂但胚根已凸起的穗萌种子，所以现有技术提供的分级标准中将上述两种种子均记为正常完整种子，并未将其列入穗芽种子中，但是经试验发现，虽然未破壳但胚根已凸起的种子经过自然晒干或38℃烘干后，凸起的胚部会干瘪，肉眼无法将其与完全未穗萌种子区分开来，但这部分种子质量明显下降，发芽率显著降低、幼苗生长细弱、且不正常幼苗率显著增加。在低温、水淹逆境下，这部分种子抗逆能力弱，不能发芽和生长为正常幼苗的比例大大增加。所以，未破壳但胚根已凸起的种子其生活力和活力水平均已受到明显影响，应视为穗萌种子，并在穗萌评估时考虑在内，以指导种子生产加工清选等。

进一步地，步骤(1)中，种子各级别的判断方法为：

(A)对颖壳未开裂、胚根未露出颖壳的种子，进行去颖壳处理，观测胚根是否凸起；

(B)对于胚根已露出颖壳的种子用直尺测量胚根长度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明在现有穗萌分级标准的基础上进行优化，将原方法中所忽略的水稻种子颖壳未破裂但胚根已凸起的种子纳入至穗萌种子中，解决了穗萌率和穗萌指数被低估的问题，提高了水稻穗萌评估的准确性。

(2)本发明方法的穗萌分级更加严格，对原有方法忽略的水稻种子颖壳未破裂但胚根已凸起的部分种子进行了细化，可更加准确地评估水稻穗萌的严重程度。

(3)本发明对划分的不同级别种子质量差异进行了深入研究，证明了分级标准的合理性和科学性。

附图说明

图1为穗萌种子分级标准图例(标准A)。

图2为胡伟民等人(2002)穗萌种子分级标准图例(标准B)。

图3为钱优0508不同级别穗萌种子标准发芽第5天的情况；注：比例尺Bar＝2cm。

图4为钱优0508不同级别穗萌种子标准发芽第14天的情况；注：比例尺Bar＝2cm。

图5为钱优0508不同级别穗萌种子低温胁迫处理后发芽第5天的情况；注：比例尺Bar＝2cm。

图6为钱优0508不同级别穗萌种子低温胁迫处理后发芽第9天的情况；注：比例尺Bar＝2cm。

图7为Y两优689标准发芽实验第5天种的子形态。

图8为Y两优689标准发芽实验第14天的种子形态。

图9为Y两优689水淹处理后发芽实验第5天的种子形态。

图10为Y两优689水淹处理后发芽实验第14天的种子形态。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，以下列举的仅是本发明的具体实施例，但本发明的保护范围不仅限于此。

首先，按本发明中的分级方法对新鲜收获种子进行分级，研究分级后的种子经过不同干燥条件后的发芽情况，以及在低温、水淹逆境下的发芽情况，探讨不同分级种子的质量差异，由此对本发明中的分级方法准确性、有效性进行验证并提供依据。并进一步利用本发明的分级方法对同一批施用穗萌抑制剂后的种子进行穗萌抑制效果评估。

以下实施例中，水稻品种“钱优0508”、“Y两优689”来自浙江农科种业有限公司。

实施例1

1、供试材料：钱优0508杂交水稻种子

2、试验方法：

田间试验于2020年在浙江大学紫金港校区农场进行，根据亲本的生育期特点进行分期播种，以保证双亲花期相遇。每处理三次重复(小区)，小区面积为30m²。

穗萌环境营造、取样处理：使用自动喷水装置，每日6：00到18：00，每隔30分钟喷水一次，每次喷水5分钟，喷淋至叶片滴水为止，保持穗层湿润，喷水持续7-10天，保证水稻成熟期间田间相对湿度85％以上。

每小区采用5点取样法随机取样，每个处理随机采500穗，重复3次，去除空粒瘪粒，进行穗萌分级统计。对颖壳未开裂、胚根未露出颖壳的种子，进行去颖壳处理，观测胚根是否凸起，对于胚根已露出颖壳的种子用直尺测量胚根长度。

穗萌分级方式如下(见说明书附图图1)：

0级——种子完整饱满未萌动未发芽；

1级——种子胚部颖壳未开裂、但去掉颖壳后，可见胚根已凸起；

2级——种子胚部颖壳开裂、胚根已露出颖壳，胚根长度小于2mm；

3级——胚根伸出2mm以上；

3、不同级别种子质量差异验证试验：

(1)干燥处理：将分级后的种子自然晒干，种子水分降至13％。

(2)标准发芽试验：

采用纸床发芽，发芽条件为光照12小时/黑暗12小时，恒温30℃。每处理100粒种子，3次重复。第5天计算发芽势，第14天计算发芽率、不正常幼苗率、平均发芽时间和发芽指数。

平均发芽时间＝∑(Gt×Dt)/∑Gt，发芽指数＝∑(Gt/Dt)(其中Gt为在不同天数的发芽数，Dt为发芽天数，∑Gt为发芽数总和)。

测量苗高、根长、干重。

统计分析：采用SPSS 24.0软件进行方差分析，多重比较采用Turkey，α＝0.05(下同)。

4、实验结果与分析：

干燥后，1级穗萌种子凸起的胚部干瘪，肉眼无法将其与0级种子区分开来。

不同级别种子自然晒干后的标准发芽结果显示(表1)，1级、2级、3级种子的发芽势极显著地低于0级种子，在第5天时，0级种子均为正常幼苗，而1级、2级发芽的种子中基本不长根，为不正常幼苗(见说明书附图图3)。1级、2级、3级种子的发芽率极显著低于0级种子，穗萌种子发芽过程中均是先长芽，根明显受阻，导致生长后期水分及养分供应不足，幼苗生长缓慢甚至死亡。

虽然1级种子发芽率为49.33％，但是发芽的种子中不正常幼苗占64.70％，2级种子发芽率仅为9.33％，并且几乎全部为不正常幼苗，3级种子最终均不发芽(见表1和说明书附图图4)。相比于0级种子，1、2级种子的发芽指数显著下降，1级种子正常幼苗的根长、苗高、干重极显著的低于0级种子，且长势较弱。

表1钱优0508自然晒干后不同级别穗萌种子标准发芽情况

注：数值后面不同小写字母表示不同处理间的差异显著(Turkey，α＝0.05)，“-”表示无正常幼苗或正常幼苗极少，无法进行根长、苗高、幼苗干重的统计，下同。

实施例2

1、供试材料：钱优0508杂交水稻种子

2、试验方法：田间试验、穗萌环境营造、取样处理、种子穗萌分级方式、统计分析同实施例1。

3、不同级别种子质量差异验证试验

(1)干燥处理：将分级后的种子自然晒干，种子水分降至13％。

(2)活力测定

低温发芽试验：纸床发芽，采用低温11℃，光照12小时/黑暗12小时处理5天。每个处理100粒种子，3次重复。5天低温处理后转入光照12小时/黑暗12小时，恒温30℃培养箱发芽9天。恒温30℃培养箱第5天测定发芽势，第9天测定发芽率，不正常幼苗率。计算平均发芽时间和发芽指数。测量苗高、根长、干重。

4、实验结果与分析：

不同级别种子自然晒干后的低温发芽结果显示(表2)，1、2、3级种子在发芽势、发芽率、发芽指数上差异更加突出，均极显著地低于0级种子，相比于实施例1，低温胁迫的1级种子发芽率下降显著，发芽率仅为10.00％,而且其中有46.67％的不正常幼苗。转入恒温30℃培养箱第5天时，发芽的0级种子均能长出根和苗发芽率达95.33％，而出芽的1、2、3级种子基本不长根，幼苗生长缓慢(说明书附图图5)，最终的发芽率仅为5％～10％左右，发芽的种子中不正常幼苗达46.67％～65.00％(见表2说明书附图图6)，一定程度反映出1、2、3级抗低温胁迫能力弱，种子质量较差。

表2钱优0508不同级别穗萌种子低温胁迫处理后发芽情况

实施例3

1、供试材料：Y两优689杂交水稻种子

2、试验方法：田间试验、穗萌环境营造、取样处理、种子穗萌分级方式、统计分析同实施例1。

3、不同级别种子质量差异验证试验

(1)干燥处理：将分级后的种子采用38℃烘箱烘干法进行干燥(模拟农业生产进仓烘干温度)，种子水分降至13％。

(2)标准发芽试验：同实施例1

4、实验结果与分析：

不同级别种子干燥后的标准发芽结果显示(表3)，0级种子既长根又长芽，且以长根为主，1级种子主要长芽，其根较短甚至有一半几乎不长根，而2级、3级种子的发芽势极显著地低于0级种子，2级、3级种子几乎不长根(见表3说明书附图图7)，1级、2级、3级种子的发芽率、发芽指数、根长、苗高、幼苗干重均极显著低于0级种子(表3)，最终1级、2级、3级发芽的种子中不正常幼苗率分别达23.76％、40.84％、21.98％，它们正常发芽的幼苗长势相比均显著弱于0级种子的幼苗，并且这3种级别的种子相比于0级种子平均发芽时间极显著增加，发芽缓慢。(见表3和说明书附图图8)。

表3 Y两优689不同级别穗萌种子38℃烘干后的标准发芽情况

实施例4

1、供试材料：Y两优689杂交水稻种子

2、试验方法：田间试验、穗萌环境营造、取样处理、种子穗萌分级、统计分析同实施例1。

3、不同级别种子质量差异验证试验

(1)干燥处理：将分级后的种子采用38℃烘箱烘干方式进行干燥(模拟农业生产进仓烘干温度)，种子水分降至13％。

(2)活力测定：

淹水逆境试验：在100ML管中装入50ML沸水，冷却至室温后放入100粒种子，3次重复。恒温30℃，黑暗24小时处理5天，转入光照12小时/黑暗12小时，恒温30℃培养箱发芽9天。恒温30℃培养箱第5天测定发芽势，第9天测定发芽率，不正常幼苗率。计算平均发芽时间和发芽指数。测量苗高、根长、干重。

4、实验结果与分析：

不同级别种子干燥后的淹水逆境发芽结果(表4)显示，1级、2级、3级种子的发芽势、发芽率、发芽指数、根长、苗高均极显著地低于0级种子，并且这些穗萌种子在发芽时均是先长芽，根生长严重受阻。在1、2、3级种子中，1级2级种自的发芽率高但是不正常幼苗率高达42.24％和82.61％，3级种子的发芽率为61.33％，不正常幼苗率高达96.74％，几乎全为不正常幼苗(见表4和说明书附图图9、图10)。

表4 Y两优689不同级别穗萌种子38℃烘干后的淹水逆境发芽情况

综合实施例1～4，

发现1、2、3级种子经过不同的处理后，种子的发芽率明显降低、幼苗生长细弱、且不正常幼苗率显著增加。在低温、淹水逆境下，1～3级种子的抗逆能力弱，无法正常发芽或产生不正常幼苗的比例大大增加。不论是标准发芽试验条件还是低温、淹水逆境条件，1～3级种子发芽时均是先长芽，根的生长明显受阻，导致生长后期水分级养分供应不足，幼苗生长缓慢甚至死亡。其中未破壳但胚根已凸起的1级种子其与0级种子在外观上无明显差异，但其生活力和活力水平均已受到明显影响，应视为穗萌种子，并在穗萌评估时考虑在内，以正确指导种子的生产加工清选等。

进一步地将本发明的分级标准(称为分级标准A)与胡伟民等(2002)提出的分级标准(称为分级标准B)进行对比。

以下实施例中，水稻品种“钱优0508”、“Y两优689”来自浙江农科种业有限公司；穗萌抑制剂A(60mg/kg脱落酸+40mM环己胺)、B(40mg/kg脱落酸+160mM环己胺+60mg/kg丁香酚)(公开号为CN111955459A)；穗萌抑制剂C(1200mg/kg丁香酚+300mg/kg烯效唑+400mg/kg马来酰肼)、D(400mg/kg丁香酚+600mg/kg烯效唑+400mg/kg马来酰肼)(公告号为CN104982438A)。四种药剂均来自浙江大学种子科学中心。

实施例5

1、供试材料：钱优0508杂交水稻种子

2、供试药剂：穗萌抑制剂A、B、C、D

3、试验方法

试验于2019年在浙江大学紫金港校区农场进行，根据亲本的生育期特点进行分期播种，以保证双亲花期相遇。每处理设置三次重复(小区)，小区面积为2.4m²。

穗萌抑制剂的喷施时间和方法：在乳熟末期至黄熟初期间，按照每亩45kg药量均匀喷施，对照喷施等量清水。

穗萌环境营造、取样处理：与实施例1相同穗萌分级标准：

(1)依据本发明的分级标准(标准A，见说明书附图图1)及配套的穗萌指标计算方法：

0级——种子完整饱满未萌动未发芽(记为未萌动)；

1级——种子胚部颖壳未开裂、但颖壳去掉后，可见胚根已凸起；

2级——种子胚部颖壳开裂、胚根露出颖壳(胚根长度<2mm，)；

3级——胚根伸出2mm以上。

每穗发芽粒数＝1级种子数+2级种子数+3级种子数

穗萌率＝(穗萌种子数(1级+2级+3级)/供试种子数)×100％

穗萌指数＝(0×0级种子数+1×1级种子数+3×2级种子数+5×3级种子数)/供试种子数，

注：对于未颖壳开裂、胚根未露出颖壳的种子，进行去颖壳处理，观测胚根是否凸起，对于胚根已露出颖壳的种子用直尺测量或目测胚根长度。

(2)依据胡伟民等人(2002)提出分级标准(标准B，见说明书附图图2)及穗萌指标计算方法：

0级——完整种子；

1级——胚部稃壳破裂种子；

2级——芽长(或根长)未及谷长种子；

3级——芽长(或根长)超过谷长种子。

穗萌率＝[(2级种子数+3级种子数]/供试种子数]×100％

穗萌指数＝[0×0级种子数+1×1级种子数+3×2级种子数+5×3级种子数]/供试种子数。

统计分析：采用SPSS 24.0软件进行方差分析，多重比较采用Turkey，α＝0.05。

4.试验结果与分析

采用分级标准B，未喷施穗萌抑制剂的CK的穗萌0级率(即未穗萌种子)为60.87％(见表5)，但将这60.87％的种子去除颖壳后，观察发现其中有29.6％的种子胚根凸起，占每穗实粒数的18.02％。此外，标准B中1级的露白种子并未纳入穗萌率的计算。而在本发明中实施例1～4中已证明这两部分种子经干燥后质量已发生显著变化，在实际农业生产中利用价值较低，应将这两部分种子纳入穗萌率的计算。重新按照标准A统计后，CK的穗萌率从24.96％增加到62.65％，表明，若采用标准B进行统计，实际的田间穗萌率是被大大低估的。

利用标准B及其穗萌指标计算方法，研究穗萌抑制剂A、B、C、D穗萌抑制效果，结果表明，这四种药剂在穗萌抑制效果上无显著差异，无法评判哪一种穗萌抑制剂抑制效果更好(见表5)。而采用本发明的标准A分级后，发现穗萌抑制剂B的穗萌率下降最为显著，对钱优0508的抑制效果最好，其次是抑制剂C(见表6)。由此表明，标准A较标准B更能准确的判断和评估钱优0508种子的穗萌情况，利于穗萌抑制剂的筛选。

表5四种穗萌抑制剂施用后钱优0508田间穗萌情况

(依据胡伟民等人(2002)的标准B及其穗萌指标计算方法)

表6四种穗萌抑制剂施用后钱优0508穗萌情况

(依据本发明的穗萌分级标准A及其穗萌指标计算方法)

实施例6

1、供试材料：Y两优689杂交水稻种子

2、供试药剂：同实施例5

3、试验方法、统计分析同实施例5

4、试验结果：

采用分级标准B，未喷施穗萌抑制剂的CK的穗萌0级率(即未穗萌种子)为46.35％(见表7)，但将这46.35％的种子去除颖壳后，观察发现其中有25.18％的种子胚根凸起，占每穗实粒数的11.67％。此外，标准B中1级的露白种子并未纳入穗萌率的计算。

标准B计算穗萌率为36.70％，而按标准A计算后穗萌率达65.28％(见表7、8).按标准B进行评估，四种穗萌抑制剂均能极显著地降低水稻田间的穗萌率和穗萌指数，其中穗萌抑制剂B、C的抑制效果较佳，但两种药剂间抑制穗萌的效果无显著差异；而采用标准A的分级方式，发现穗萌抑制剂B的穗萌率和穗萌指数较其它抑制剂显著下降，对Y两优689的穗萌抑制效果最好。由此表明，标准A较标准B更能准确的判断和评估Y两优689种子的穗萌情况，利于穗萌抑制剂的筛选。

表7四种穗萌抑制剂施用后Y两优689穗萌情况

(依据胡伟民等人(2002)的标准B及其穗萌指标计算方法)

表8四种穗萌抑制剂施用后Y两优689穗萌情况

(依据本发明的穗萌分级标准A及其穗萌指标计算方法)

综合实施例1～6，本专利的分级标准更加严格，本发明的分级标准及其穗萌指标计算方法更利于水稻田间穗萌情况考察、穗萌抑制剂效果评估以及抗穗萌品种的筛选和培育等。

Claims (1)

1.一种基于穗萌分级标准的水稻种子穗萌评估方法，其特征在于，包括：

(1)种植待评估的水稻植株，取新鲜收获的水稻稻穗，脱粒后，去除空粒瘪粒，根据如下穗萌分级标准将不同严重程度的穗发芽种子进行分级统计，确定各种子的穗萌级别；

穗萌分级标准为：

0级，完整饱满未萌动的种子；

1级，颖壳未开裂、但去掉颖壳后可见胚根已凸起的种子；

2级，胚部颖壳开裂、胚根露出颖壳、且长度小于2mm的种子；

3级，胚根伸出2mm以上的种子；

种子各级别的判断方法为：

(A)对颖壳未开裂、胚根未露出颖壳的种子，进行去颖壳处理，观测胚根是否凸起；

(B)对于胚根已露出颖壳的种子用直尺测量或目测胚根长度；

(2)根据步骤(1)确定的各种子的穗萌级别以及如下公式，计算穗萌率和穗萌指数，评估水稻的穗萌情况；

穗萌率＝(1～3级种子的总粒数/供试种子总数)×100％；

穗萌指数＝(0×0级种子数+1×1级种子数+3×2级种子数+5×3级种子数)/供试种子数。

Images