云南煙草種質庫種子的生活力監測

許美玲，焦芳嬋，盧新雄，吳興富，馮智宇，尹廣鹍*

農藝與調制

云南煙草種質庫種子的生活力監測

許美玲1，焦芳嬋1，盧新雄2，吳興富1，馮智宇1，尹廣鹍2*

1 云南省煙草農業科學研究院，云南昆明市五華區圓通街33號 650021；2 中國農業科學院作物科學研究所，北京市海淀區中關村南大街12號 100081

【目的】開展煙草種質庫資源生活力監測，確保庫存資源的安全保存?！痉椒ā窟x擇1979至2008年保存于云南省煙草農業科學研究院種質庫的煙草種子；于1992、2005和2019年分別開展3次生活力監測，并統計分析發芽率和發芽勢?！窘Y果】種子發芽勢和發芽率的年降低值與保存年限有關，保存年限越長，生活力年降低值則越高；而不同年份入庫種子生活力下降速率并不一致；種子保存前起始生活力越高，生活力降低越慢?！窘Y論】為了確保煙草種子的長期安全保存，應加強煙草種植過程中田間管理，以及在氣象條件較好的天氣下收獲煙草種子，從而提高種子質量；推薦煙草種質入庫發芽率≥90%，但如果條件限制，也不能低于70%；應及時監測預警生活力降至70%的種子，并安排繁殖更新；在煙草種子含水量<5.0%的超干燥和室溫的保存條件下，第一次監測間隔不能長于10年，以后每次監測間隔應根據煙草種子生活力下降情況相應縮短。

煙草；生活力監測；發芽勢；發芽率

種質低溫保存是種子類種質資源的主要保存方式[1-2]。即使在低溫保存條件下，種子生活力在保存過程中也不可避免地下降[3-5]。因此，對種質庫保存資源開展種子生活力監測，及時對低生活力種子進行更新繁種，是確保種質資源長期安全妥善保存的關鍵。由于長期庫和中期庫的保存溫度是恒定的，因此，如何在庫存溫度不變的條件下，延緩庫存種子生活力下降速率，最大程度地維持種子高生活力，是種質庫資源保存的重要研究方向。

庫存種子的種子生活力下降受起始生活力、繁殖地、物種等多種因素的影響，不同因素導致種子生活力下降的值差異較大。種子入庫時的起始發芽率越高（＞95.0%），種子生活力下降越慢[6-10]；而種子因繁殖地不同活力下降速率差異較大[11-12]。對庫存種子生活力的監測結果表明[13-14]，油脂類種子保存壽命比蛋白和淀粉類種子較短；蔬菜類的種子保存壽命較短，例如韭菜種子存活僅5年，生菜存活7年，而豌豆、普通豆和玉米種子分別存活23、21和19年。不同作物的種子保存壽命差距很大，貯藏20～24年后，與初始活力相比，燕麥等11種作物活力下降幅度最?。ǎ?.0%）；高粱、煙草等的種子降低5.0%～10.0%；花生、大豆和黑麥種子活力的變化更顯著（＞10.0%）[15-18]。

煙草是我國重要的經濟作物，云南省具有豐富的煙草種質資源。云南省煙草農業科學研究院種質庫從1972年開始收集保存煙草種質資源，目前已保存了3400余份資源，主要包括11種類型。本研究于1992、2005和2019年3分次對庫存資源的生活力進行監測，分析保存時間、入庫年份和起始生活力對煙草種質生活力下降的影響，為煙草種質資源的安全保存提供科學依據。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

用于生活力檢測的煙草種子取自于云南省煙草農業科學研究院種質庫，繁種地點為云南省玉溪市研和試驗基地。1992年檢測1972—1991年采收的種子330份；2005年檢測1979—2005年的種子1867份；2019年抽取1979—2008年的種子943份，共監測3140份（表1）。

表1 種子生活力檢測表

1.2 種子貯藏方法

由于超干燥保存能延長煙草種子的貯藏時間[18]，1994年起將煙草種子含水量降低至5.0%以下，并在常溫下的干燥器內進行保存；2006年起，云南建成了煙草種質資源庫，將原室溫貯藏的超干燥種子轉移至低溫庫（0℃～4℃）中保存，即為超干燥煙草種子的低溫保存。

1.3 種子生活力監測方法

煙草種子生活力按中華人民共和國標準[19]：農作物種子檢驗規程發芽試驗進行檢測，在人工氣候箱內恒溫25℃～28℃，光照強度750～1250 lx，以脫脂棉上加一張濾紙為發芽床，逐日數其發芽粒數。

1.4 數據處理和統計分析

采用EXCEL 2016進行各項數據的統計分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 早期采收的煙草種子及生活力

1992年對1972—1991年采收并置于干燥器內保存1～20年的煙草種子進行全面清理和活力檢測，表明不同年度的種子活力差異較大。其中，1972—1977年的種子（已保存15～20年）全部喪失活力，1978、1979、1987、1981、1982等年份的種子已有半數以上發芽勢和發芽率＜50.0%；而1985、1988和1991等年份≥90.0%的種子占68.0%以上。發芽勢和發芽率≥90.0%的種子占比分別20.0%和27.9%，而發芽勢和發芽率＜50.0%的種子分別占47.0%和43.0%（表2）。當年淘汰活力低的種子或更新繁種，其余種子在常溫下的干燥器內繼續保存。

表2 1972—1991年采收的種子各發芽勢和發芽率段的種子數占比

2.2 煙草種子生活力下降與保存時間的關系

1979—2008年收集入庫保存943份種子于2005年和2019年進行2次生活力監測，結果表明，發芽勢和發芽率均不同程度的下降，保存年限越長，生活力年降低值則越高（表3）。1979—1991年采收的162份種子，從1992年至2005年保存14年后，其平均發芽勢和發芽率分別從保存前的77.7%和85.6%降低至保存后的69.5%和76.8%，發芽勢和發芽率年降低均值分別為0.6%和0.7%；而1992—2004年采收的1383份種子，保存1～13年后，其平均發芽勢和發芽率分別從保存前的90.9%和91.8%降低至保存后的90.2%和91.2%，其發芽勢和發芽率年降低值均為0.2%。變異系數各發芽勢和發芽率為中變異性或弱變異性，生活力年降低值的CV在172.7%～237.5%，均為強變異性（表4）。因此，種子發芽勢和發芽率的年降低值與保存年限有關，生活力下降并不是等速率下降，而是保存年限越長，生活力年降低值則越高。因此，在超干燥和室溫保存條件下，第一次監測間隔不能長于10年，以后每次監測間隔應根據生活力下降情況而相應縮短。

表3 煙草種子生活力監測結果

表4 煙草種子保存過程中生活力總體下降情況

Tab.4 The general decline of viability in tobacco seeds during storage

2.3 煙草種子生活力下降與入庫年份的關系

不同年份入庫種子生活力下降速率并不一致，如圖1所示，發芽勢年降低值以1979（40年）、1981（38年）、1990（29年）等年份的種子為大（＞2.0%）；其次是1986（33年）和1989（30年）的種子較大為1.9%和1.7%；1980（39年）、1985（34年）、1988（29年）、1995（24年）的種子為1.0%～1.4%，其余年份（保存13～28年）的種子較小在0.2%～1.0%之間；種子發芽率年降低值以1981、1979等年份的為大（＞2.0%），1997、1998、1999、2001、2006、2007等年份的為?。ā?.2%），其余年份的種子發芽勢和發芽率年均降低較小在0.2%～1.0%之間。因此這可能由于不同入庫年份的種植、田間管理、種子收獲時氣象條件不同導致種子質量不同。因此，需加強田間管理，在氣象條件較好的天氣條件下收獲煙草種子，以提高入庫質量。

圖1 不同年份入庫的煙草種子在保存過程中發芽勢和發芽率年下降值

2.4 起始種子生活力對種子生活力變化的影響

種子起始生活力對煙草種子生活力下降的影響如圖2所示，種子起始發芽勢和發芽率≥90.0%的種子份數比占65.0%以上，80.0%～89.9%的種子占22.0%以上，60.0%以下的種子僅占<3.0%。種子起始生活力越高，發芽勢和發芽率年降低值就越低；當保存前發芽勢或發芽率≥90.0%時，其發芽勢和發芽率的年均降低值在0.3%～0.4%之間，當種子發芽勢或發芽率<70.0%時，發芽勢和發芽率的年降低值＞1.2%（表5），可將70.0%的發芽勢和發芽率作為煙草種子活力急驟下降的拐點下限。以上結果表明：種子保存前起始生活力越高，保存后的活力降低越慢；起始生活力越低，保存后的生活力降低越快。因此，推薦煙草種質入庫發芽率≥90.0%，但如果條件限制，也不能低于70.0%。

圖2 不同發芽勢和發芽率水平的煙草種子份數占比

表5 不同生活力水平的煙草種子在保存過程中發芽勢和發芽率年降低的比較

3 討論

種子的保存壽命與保存條件密切相關。低溫和低含水量是延長種子保存壽命的最關鍵因素[20]。在本研究中，1979—1991年入庫的煙草種子，保存于常溫干燥器中（種子含水量未檢測，不明確）；1992—2004年入庫的煙草種子，保存于常溫條件下的干燥器中（種子含水量小于5.0%）；2006年以后收集的種子（含水量小于5.0%），保存于4℃的低溫庫中。生活力監測數據表明，早期常溫保存條件下，生活力下降速率最快；常溫條件與種子含水量小于5.0%的保存條件下，可以顯著延長種子保存壽命，可能是由于種子含水量在超干燥條件下生理代謝緩慢，減少了超氧自由基生成，從而抑制了氧化損傷而延緩種質衰老[21]；低溫庫保存條件下極大延長了煙草種子的壽命，可能是4℃的低溫抑制了種子的生理代謝，從而促進了保存壽命的延長。煙草種子在下降過程中呈非勻速下降，保存時間越長，生活力下降速率越快，與中國國家作物種質庫的研究結果一致[11, 22]。

種子入庫時的起始生活力顯著影響種子安全保存時間，是入庫保存的重要指標之一[23]。由于種子在田間種植，每年的田間管理、種子收獲時氣象條件均不可能相同，從而導致種子初始生活力不同。初始發芽勢和發芽率越高，種子質量越好，保存年份越長，反之則生活力下降較快[24]。國家作物種質庫的生活力監測結果表明：起始發芽率水平低的粳稻（90.0%～91.0%）和花生（85.0%～86.0%）種子，貯存5年后生活力下降速率明顯高于起始發芽率水平高（95%以上）的種子[3]。本研究的監測結果表明：煙草種質入庫發芽率≥90%時，生活力下降速率減慢，顯著延長了保存時間；但發芽率低于70%時，下降速率較快，不利于長期保存。因此，可將70.0%作為煙草種子生活力拐點的下限。綜上，推薦煙草種子入庫發芽率≥90%，但如果條件限制，也不能低于70%；在保存過程中，需及時監測預警出生活力降至70%的種子，并安排繁殖更新。

4 結論

煙草種子保存年限越長，生活力年降低值則越高；而不同年份入庫種子生活力下降速率并不一致；種子保存前起始生活力越高，保存后的生活力降低越慢。因此，為了確保煙草種子的長期安全保存，一是提高入庫前種子的初始生活力；二是要及時監測生活力，隨著保存時間的延長，監測間隔時間要縮短。

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Viability monitoring of seed stocks in Yunnan tobacco genebank

XU Meiling1, JIAO Fangchan1, LU Xinxiong2, WU Xingfu1, FENG Zhiyu1, YIN Guangkun2*

1 Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences, Kunming, 650021, China; 2 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing, 100081, China

This study aims to implement vitality monitoring of resources in the tobacco germplasm repository to ensure the safe preservation of stock resources.Materials: tobacco seeds stored in Genebank from 1979 to 2008 in Yunnan Institute of Tobacco Agricultural Sciences were collected as research objects Seed viability monitoring was carried out in 1992, 2005 and 2019, respectively, and the germination rate and germination potential were analyzed statistically.The annual decline in seed germination potential and germination rate is related to the length of preservation. The longer the preservation period, the higher the annual vitality decline. However, the rate of decline in seed vitality is not consistent for seeds deposited in different years. The higher the initial vitality of the seeds before preservation, the slower the decline in vitality.In order to ensure the long-term safe preservation of tobacco seeds, field management should be strengthened during the tobacco planting process, and tobacco seeds should be harvested under favorable meteorological conditions to improve seed quality. It is recommended that the germination rate of tobacco germplasm entering the repository should be ≥90%, but it should not be less than 70% if conditions are limited. Seeds with vitality dropping to 70% should be promptly monitored and warned, and breeding updates should be arranged. Under the preservation conditions of ultra-dry tobacco seeds with a moisture content <5.0% and room temperature, the first monitoring interval should not be longer than 10 years, and each subsequent monitoring interval should be shortened accordingly based on the decline in tobacco seed vitality.

tobacco; viability monitoring; germination potential; germination rate

. Email：yinguangkun@caas.cn

“十四五”優質抗病烤煙新品種選育及配套技術研究（2022530000241017）；國產雪茄煙葉品種生態適應性評價及種質資源鑒定研究（110202101011(XJ-03)）；雪茄煙品種生態適應性評價及種質資源鑒定評價（2021530000241001）

許美玲（1963—），碩士，研究員，主要研究方向為煙草種質資源；Tel：0871-65100947，Email：lqlxumeiling@sina.com

尹廣鹍（1981—），博士，副研究員，主要從事作物種子保存研究：Tel：18311090218，Email：yinguangkun@caas.cn

2022-04-15；

2023-08-07

許美玲，焦芳嬋，盧新雄，等. 云南煙草種質庫種子的生活力監測[J]. 中國煙草學報，2024，30（1）. XU Meiling, JIAO Fangchan, LU Xinxiong, et al. Viability monitoring of seed stocks in Yunnan tobacco genebank[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2024,30(1). doi:10. 16472/ j. chinatobacco.2022.T0086