第七章+种子寿命农学

1、第七章 种子寿命一、种子寿命及其差异性一、种子寿命及其差异性物种延续和发展物种延续和发展 ;繁种次数减少繁种次数减少, 费用降低费用降低;种质资源保存中保持品种的典型性和保种质资源保存中保持品种的典型性和保证种子的纯度。证种子的纯度。种子生命形式比其他具有更长的寿命。种子生命形式比其他具有更长的寿命。种子寿命的意义种子寿命的意义 1. 种子寿命的概念种子寿命的概念 种子寿命种子寿命指种子在一定环境条件下所能保持生活力的指种子在一定环境条件下所能保持生活力的 期限期限 生物学：种子收获至生命力衰竭。生物学：种子收获至生命力衰竭。经济学：种子收获至发芽率为经济学：种子收获至发芽率为80%。(农业生

2、产农业生产) 遗传学遗传学 ：种子收获至种子保持遗传学完整性：种子收获至种子保持遗传学完整性 最短最短, 测定测定DNA、蛋白质的变化、蛋白质的变化平均寿命（半活期）平均寿命（半活期） 常用常用 -种子发芽率从种子收获降低到种子发芽率从种子收获降低到50%的期限。的期限。 生物学生物学 经济学经济学 遗传学遗传学2. 种子寿命的差异性种子寿命的差异性 植物种子寿命差异极大，从几天到几十年几百年甚至上植物种子寿命差异极大，从几天到几十年几百年甚至上千年不等。千年不等。 依据种子寿命大的差异，依据种子寿命大的差异，Ewart将种子分为短、中、长将种子分为短、中、长命三类：命三类： 短命类短命类寿命

3、寿命15年，许多豆类、瓜类、陆地棉、莲类年，许多豆类、瓜类、陆地棉、莲类 等都属此类，特点是种皮坚韧致密，脂肪含量等都属此类，特点是种皮坚韧致密，脂肪含量 少，且多为小粒种子少，且多为小粒种子 依据种子贮藏的依据种子贮藏的难易难易，Delouche则把农作物种子分为易则把农作物种子分为易贮、难贮、中等三类：贮、难贮、中等三类： 易贮的如水稻、谷子易贮的如水稻、谷子籽粒外有颖壳保护籽粒外有颖壳保护难藏的如大豆、花生难藏的如大豆、花生脂肪高且粒大脂肪高且粒大其它为中等其它为中等 依据贮藏行为依据贮藏行为，种子种子划分为划分为: (Roberts) 传统型传统型耐耐干燥干燥，含水量可低（，含水量可低

4、（1-5），寿命），寿命随含水量和温度降低而延长随含水量和温度降低而延长; 中、长命中、长命 顽拗型顽拗型对脱水和低温高度敏感，对脱水和低温高度敏感，干燥干燥时损伤时损伤新种子活力新种子活力，降低至临界水分，生活力全部丧失，降低至临界水分，生活力全部丧失，须须高水分适温贮藏高水分适温贮藏，寿命短，寿命短 ; 热带和水生植物，多年生木本植物，一般粒热带和水生植物，多年生木本植物，一般粒形较大形较大: :板栗板栗、椰子、面包树、椰子、面包树、水浮莲、水浮莲、橡橡胶、胶、龙眼、荔枝龙眼、荔枝中间型中间型开始寿命与水分负相关，到一定程度开始寿命与水分负相关，到一定程度（7-12）关系逆转）关系逆转。柑

5、桔、小果咖啡柑桔、小果咖啡 种子取样种子取样含水量和生活力测定含水量和生活力测定干燥至干燥至10-12%含水量含水量生活力测定生活力测定大多数种子死亡大多数种子死亡大多数种子死亡大多数种子死亡大多数种子存活大多数种子存活干燥至干燥至5%含水量含水量生活力测定生活力测定大多数种子存活大多数种子存活-20密封贮存密封贮存3月月生活力测定生活力测定大多数死亡大多数死亡几乎所有种子存活几乎所有种子存活可能是传统型可能是传统型可能是中间型可能是中间型可能是顽拗型可能是顽拗型温带植物温带植物最佳温度最佳温度约约5热带植物热带植物最佳温度最佳温度约约10温带植物温带植物最佳温度最佳温度约约5热带植物热带植物

6、最佳温度最佳温度约约10确定最佳湿贮温度确定最佳湿贮温度确定最佳风干贮藏环境确定最佳风干贮藏环境种子贮藏习性种子贮藏习性确定简图确定简图内因内因种皮结构种皮结构化学成分化学成分物理性质物理性质生理状态生理状态外因外因贮藏湿度贮藏湿度温度温度气体状况气体状况二、影响农作物种子寿命的因素二、影响农作物种子寿命的因素（一）内因（一）内因 遗传因素遗传因素1 1.种皮结构种皮结构 坚韧、致密、具蜡质和角质，硬实坚韧、致密、具蜡质和角质，硬实寿命长；寿命长； 2.化学成分化学成分 脂肪脂肪脂肪酸败脂肪酸败游离脂肪酸和丙二醛，破坏细胞膜游离脂肪酸和丙二醛，破坏细胞膜。棉花棉花: 游离脂肪酸达游离脂肪酸达5

7、%，种子全部死亡，种子全部死亡;豌豆豌豆:丙二醛浓度到丙二醛浓度到0.5M，蛋白质合成速率下降，蛋白质合成速率下降一半。一半。含油高的种子难贮藏。含油高的种子难贮藏。花生、大豆、向日葵花生、大豆、向日葵3.3.种子的物理性质种子的物理性质 大小大小、硬度硬度、完整完整、吸湿吸湿呼吸强度呼吸强度寿命寿命* *小粒小粒、瘦粒瘦粒、破损种子破损种子, 比面积大比面积大, 胚部比率高胚部比率高呼呼吸强度高吸强度高寿命短寿命短* *吸湿性强吸湿性强水分和微生物多水分和微生物多劣变劣变 种子入库前干燥和清选加工种子入库前干燥和清选加工* *大胚大胚寿命短寿命短 大麦大麦胚乳（胚乳（ 糊粉层）的呼吸强度为糊

8、粉层）的呼吸强度为76 mm CO2/g.h,胚的胚的 为为715mm CO2/g.h。 玉米玉米4.种子的生理状态种子的生理状态 活跃，耐贮藏性差活跃，耐贮藏性差指标指标: 种子呼吸强度增加种子呼吸强度增加 凡未成熟，受潮受冻，已萌动或发芽又重新凡未成熟，受潮受冻，已萌动或发芽又重新干燥的种子，由于旺盛的呼吸大大缩短寿命。干燥的种子，由于旺盛的呼吸大大缩短寿命。 受潮种子受潮种子 呼吸强度较干燥增加呼吸强度较干燥增加10倍，即使再倍，即使再干燥到原来的程度，仍维持较高水平干燥到原来的程度，仍维持较高水平,无法下降。无法下降。 受冻害受冻害 水解酶活化水解酶活化, 细胞内含物分解，细胞细胞内含

9、物分解，细胞“自溶自溶”，严重时种子腐烂。，严重时种子腐烂。尽量将种子生理活动维持在低水平，是延尽量将种子生理活动维持在低水平，是延长寿命的必要条件之一。长寿命的必要条件之一。（二）外因（环境因素）（二）外因（环境因素）1.湿度湿度 最关键最关键种子水分越高，寿命越短。种子水分越高，寿命越短。 若不密闭贮藏，与周围湿度交流达到平衡。若不密闭贮藏，与周围湿度交流达到平衡。如环境湿度高，种子吸湿，水分增加。如环境湿度高，种子吸湿，水分增加。 超过安全贮藏水分超过安全贮藏水分, 5-14%范围内，每上升范围内，每上升 1-2.5%，种子寿命缩短一半。，种子寿命缩短一半。 许多种子最适宜水分：许多种子

10、最适宜水分： 4-7% 2贮藏温度贮藏温度 水分控制下，温度越低，寿命越长。水分控制下，温度越低，寿命越长。 0-55范围内，每升高范围内，每升高6，寿命缩短一半。，寿命缩短一半。 呼吸强度随温度上升而增加；呼吸强度随温度上升而增加； 微生物繁殖微生物繁殖; 脂质氧化。脂质氧化。 最有利的贮藏温度最有利的贮藏温度-10 -20，同时同时, 种子水分需低于临界水分。种子水分需低于临界水分。3. 气体状况气体状况 氧气促使种子呼吸和物质分解加速，不利氧气促使种子呼吸和物质分解加速，不利贮藏。贮藏。 低温、干燥、密闭贮藏低温、干燥、密闭贮藏注意注意: 如种子水分和贮藏温度高，如种子水分和贮藏温度高，

11、密闭密闭使处于旺使处于旺盛呼吸的种子被迫转入盛呼吸的种子被迫转入缺氧呼吸缺氧呼吸，因而产生大，因而产生大量量CO2和酒精，使种子很快窒息死亡。和酒精，使种子很快窒息死亡。 通风摊晾，使种子水分和温度迅速下降。通风摊晾，使种子水分和温度迅速下降。某些种子需要某些种子需要较高水分较高水分 茶籽茶籽:25%以上以上 橡实橡实:30%以上以上 较高温度较高温度和和充足氧气充足氧气:干燥和低温密闭贮藏干燥和低温密闭贮藏死亡死亡顽拗型种子顽拗型种子异常型种子异常型种子 三、种子衰老及其机制衰老衰老是机体是机体各个部分功能的衰退和老化各个部分功能的衰退和老化的过程。的过程。种子经过发育达到形态成熟和生理成熟

12、后，不管处种子经过发育达到形态成熟和生理成熟后，不管处于自然环境中还是人工管理条件下都会逐渐进入于自然环境中还是人工管理条件下都会逐渐进入活活力下降直至生活力完全丧失力下降直至生活力完全丧失的的不可逆的历程不可逆的历程这一过程中所表现出来的这一过程中所表现出来的形态的、生理的、生化的、形态的、生理的、生化的、乃至遗传的综合效应乃至遗传的综合效应便是衰老。便是衰老。量变量变质变质变渐进、积累渐进、积累形态、生理、生化、遗传形态、生理、生化、遗传环境一一. 种子衰老的形态特征种子衰老的形态特征种被颜色的变化种被颜色的变化：淡绿：淡绿绿色绿色紫红色紫红色黑色黑色黄色黄色深黄深黄走油走油褐色褐色 种胚

13、的变化种胚的变化：干涩、失去鲜嫩感、胚乳角质程度降低、异：干涩、失去鲜嫩感、胚乳角质程度降低、异味变浓味变浓 发生劣变但还能发芽的种子发生劣变但还能发芽的种子：畸形苗比例大、幼苗生长迟：畸形苗比例大、幼苗生长迟缓，整齐度下降，导致产量低、品质差缓，整齐度下降，导致产量低、品质差 超微结构上超微结构上：脂肪体融合脂肪体融合：膜破裂、脂质溢出，形成脂质：膜破裂、脂质溢出，形成脂质团，团，质膜质膜收缩、破损、内质网断裂、线粒体解体收缩、破损、内质网断裂、线粒体解体、核仁、核仁、核膜核膜模糊、染色质结块、模糊、染色质结块、细胞结构消失细胞结构消失二二. 种子衰老的生理生化变化种子衰老的生理生化变化 膜

14、系统损伤及膜质过氧化：膜系统损伤及膜质过氧化：细胞膜中膜脂过氧化直接导致膜的选细胞膜中膜脂过氧化直接导致膜的选择通透性加大和细胞器衰退、破裂和解体。其中活性氧的积累是导择通透性加大和细胞器衰退、破裂和解体。其中活性氧的积累是导致脂质过氧化的主要原因。致脂质过氧化的主要原因。 营养物质的变化营养物质的变化: 贮藏的营养物质，结构蛋白变性。贮藏的营养物质，结构蛋白变性。 有毒物质的积累有毒物质的积累 ：无氧呼吸产生的酒精和二氧化碳，脂质过氧化、无氧呼吸产生的酒精和二氧化碳，脂质过氧化、蛋白质分解及微生物分解毒素。蛋白质分解及微生物分解毒素。 物质合成能力下降：物质合成能力下降：糖类和蛋白质合成能力

15、明显下降。核酸合成糖类和蛋白质合成能力明显下降。核酸合成受阻。其他重要物质的合成能力下降。受阻。其他重要物质的合成能力下降。 生理活性物质的破坏与失衡：生理活性物质的破坏与失衡：各种酶活性降低。内源激素变化显各种酶活性降低。内源激素变化显著。著。 遗传基础的变异遗传基础的变异： 衰老相关基因表达升高；衰老相关基因表达升高； 基因突变和基因突变和DNA损损伤伤种种子子衰衰老老膜系统受损膜系统受损 渗漏增加渗漏增加酶活性下降酶活性下降 TTC染色减弱染色减弱高能量化合物高能量化合物 合成速度下降合成速度下降呼吸速率下降呼吸速率下降 耗氧量减少耗氧量减少蛋白质及蛋白质及RNA 合成速度下降合成速度下

16、降染色体及染色体及DNA受损受损 突变增加突变增加种子耐贮力下降种子耐贮力下降萌发及生长减缓萌发及生长减缓 整齐度下降整齐度下降 抗逆境能力下降抗逆境能力下降 产量下降产量下降出苗率降低出苗率降低不正常幼苗增加不正常幼苗增加种子失去发芽能力种子失去发芽能力细胞完全死亡细胞完全死亡 生生理理劣劣变变生生化化劣劣变变种子衰老各生化、生理种子衰老各生化、生理变化顺序图变化顺序图陈种子的利用： 贮藏贮藏1年以上的种子常谓之陈种。陈种子能否在生产年以上的种子常谓之陈种。陈种子能否在生产上利用？这主要取决于种子的活力状况上利用？这主要取决于种子的活力状况: 贮藏不好活力下降的陈种子不能用贮藏不好活力下降的

17、陈种子不能用。 活力高的陈种子完全可以用，活力高的陈种子完全可以用，有的能缩短生育期有的能缩短生育期，提高经提高经济产量济产量。所以，所以， 种子新陈不是能否作种用的指标，唯一可靠的种子新陈不是能否作种用的指标，唯一可靠的是活力是活力高低高低。而不能仅看其室内发芽率，因为一些衰老程度较而不能仅看其室内发芽率，因为一些衰老程度较轻甚至中度的种子，其发芽率并不一定低。轻甚至中度的种子，其发芽率并不一定低。 虽为新种子但若活力严重降低，也不能用虽为新种子但若活力严重降低，也不能用。 四、种子寿命的预测 生产中要对种子寿命特别是长寿命种子进行测定，要经历生产中要对种子寿命特别是长寿命种子进行测定，要经

18、历极长时间，常需要预测。目前对古老种子寿命的估算，是利用极长时间，常需要预测。目前对古老种子寿命的估算，是利用14C同位素进行；对种子未来寿命的预测，常用数理统计进行同位素进行；对种子未来寿命的预测，常用数理统计进行推测。推测。 1972 年，年， Roberts在详尽研究了在详尽研究了种子生活力丧失的规律及种子生活力丧失的规律及其与温度、水分的关系其与温度、水分的关系后，推导出了对数直线回归方程式：后，推导出了对数直线回归方程式： LogP50 = Kv - C1m - C2t 式中：式中：P50 平均寿命（天）平均寿命（天） m 种子含水量（种子含水量（%） t 贮藏温度（贮藏温度（ ）

19、Kv、C1、C2为常数（表）为常数（表）表 5-1 几种作物的 Kv、C1和 C2常数值（Roberts, 1972）作物名称KvC1C2水 稻653101590069小 麦506701080050大 麦674501720075蚕 豆576601390056豌 豆643201580065 任一温度和水分组合下种子的平均寿命（天）任一温度和水分组合下种子的平均寿命（天） 种子要保持一定时间的寿命所要求的温度、水分种子要保持一定时间的寿命所要求的温度、水分例：一批水稻种子含水量例：一批水稻种子含水量10%，贮藏于，贮藏于10 ，平均寿命？，平均寿命？ 预测：预测： LogP50 = 6.531 -

20、 0.159 10-0.069 10 = 4.251 P50 = 17824（天）（约（天）（约49.5年）年） 此方程简单，缺点是只能求平均寿命，而农业生产上要此方程简单，缺点是只能求平均寿命，而农业生产上要求较高的发芽百分率。求较高的发芽百分率。 另一缺陷是以另一缺陷是以假定种子入库时的发芽率为假定种子入库时的发芽率为100%为前提为前提，实际多数情况下不是如此，而实际多数情况下不是如此，而原始发芽率的不同，对活力下原始发芽率的不同，对活力下降的影响极大降的影响极大。应用此方程可求算应用此方程可求算依此，依此，Poberts和和Ellis推导出了新方程：推导出了新方程： P V = Ki 10KE - Cw logm - CHt - CQt Ki原始发芽率原始发芽率 V贮藏预定时间后的发芽率贮藏预定时间后的发芽率 P贮藏天数贮藏天数 m种子含水量（种子含水量（%） t贮藏温度（贮藏温度（ ） KE、CW 、 CH、C