花生种子老化与种子加工技术研究进展

花生种子老化与种子加工技术研究进展 于天一 左绍玲 于 芬 冯 昊 吴正锋 王才斌 山东省花生研究所 山东 青岛 莱西农业技术推广站 山东 莱西 威海市文登区高村镇农业综合服务中心 山东 威海 摘要 花生种子活力与种子萌发 幼苗生长 抗逆能力及产量形成密切相关 高活力种子是花生获 得高产的前提 合理加工是提高花生种子活力的重要手段 本文综述了老化花生种子的形态及 生理特性 种子活力对种子发芽 出苗及植株生长 发育的影响 从遗传因素 温度 水分 外源化 学投入品等几个方面阐述了花生种子活力的影响因素 总结了花生种子加工技术现状与存在问 题 提出了未来研究的重点应放在以下四个方面 研发和引进快速种子活力检测技术 研究 包衣条件下保持种子活力的贮藏条件 研究适合我国品种特性的种子精深加工技术 研发复 合型多功能种衣剂 关键词 花生 种子活力 形态特性 生理特性 种子加工技术 中图分类号 文献标识码 收稿日期 基金项目 山 东 省 年 度 农 业 重 大 应 用 技 术 创 新 项 目 山 东 省 农 业 科 学 院 创 新 基 金 项 目 作者简介 于天一 男 山东青岛人 山东省花生研究所助理研究员 博士 主要从事花生逆境生理生态研究 通讯作者 冯昊 男 山东济南人 硕士 主要从事花生栽培及生理研究 种子活力与种子发芽 出苗 幼苗生长及作物 产量形成密切相关 花生是我国重要的油料和经 济作物之一 但花生繁殖系数较低 仅有 左 右 且生产中用种量较大 因此 高活力种子是 花 生 学 报 保证花生全苗 植株健壮生长及高产高效的重要 因素之一 花生中较高的富含不饱和脂肪酸含量 导致其种子在储藏过程中易发生老化 活力降 低 老化不仅导致花生耐储藏性下降 还影 响了种子田间正常出苗和植株生长发育 降低了 效益 种子加工是延缓花生老化 提高花生种用 品质的重要途径 近年来 随着土地流转 规模 化 机械化种植以及生产水平的提高 对种子质量 提出了更高的要求 对种子进行加工的呼声越来越 高 目前我国花生种子加工技术处于起步阶段 存 在技术落后 机械化水平低及成本高等问题 本文综述了当前花生种子活力及其影响因素 的最新研究进展 分析了我国目前花生种子加工 技术现状与存在问题 并提出了发展对策 以期 为促进我国花生种子产业的发展提供一些有益的 信息和思路 种子老化的形态特征与生理特性 对出苗 植株生长发育和形态结构的影响 花生种子活力与种子发育 萌发及幼苗生长 密切相关 种子老化后 发芽势 发芽率和发芽指 数均显著降低 相对电导率增加 而且随着老化 程度加剧 各发芽指标降低程度增加 甄志高 等 报道 种子老化对花生生长发育的影响贯穿 其整个生长发育过程 表现在幼苗干 鲜重及干物 质累积速率降低 出苗到开花下针的天数增加 开 花下针到饱果成熟的天数缩减 产量下降 种子成熟时 细胞膜中各组分的分子排列井 然有序 膜的脂质分子相互平行 并与膜表面垂 直 当种子干燥时 因失去水膜的保护 磷脂和蛋 白质分子排列杂乱 膜的完整性消失 如种子再吸 胀 膜又可恢复原来的排列而重新获得其完整性 种子活力高 膜恢复迅速 活力低 则恢复慢 活力 太低的种子 无法恢复 高活力花生种子胚根 尖细胞表面平滑 细胞均匀紧密 表皮细胞完整 经老化后的种子 胚根尖表面细胞发生肿大 表皮 细胞疏松突起 老化严重的种子 胚根短而粗 胚 根尖出现畸形 生理生化特性 膜脂过氧化作用加剧以及膜的透性增加被认 为是引起花生种子老化劣变的重要原因 在老 化过程中 丙二醛 含量及相对电导率逐渐 增加 子叶的增加量大于胚轴 胚轴中的超 氧化物歧化酶 活性先增后降 子叶中的 活性呈直线下降 对活性氧的清除能力减 弱 种子活力逐渐丧失 蛋白质 氨基酸含量及组分的变化是花生种子 老化的重要标志之一 花生种子经老化后 子叶内 肽酶活性下降 蛋白质的合成能力降低 总蛋白 球 蛋白 贮藏蛋白中最重要的成分 及氨基酸组分均 有不同程度降低 但当花生种子活力降到一定 程度时 种胚内出现一种蛋白 其含量随老化程度的加剧而增加 另外 花生 胚轴中不饱和脂肪酸含量下降 也是种子老化的重 要特征之一 影响种子活力的因素 遗传因素 花生种子休眠性能使种子以较高的活力贮藏 较长的时间 对保持种子活力有重要意义 但也给 需要在收获后较短时间内进行下茬播种的地区带 来一定困难 是影响出苗因素之一 不同类型 品种间休眠性差异较大 短的只有几天 长的可达 以上 普通型和龙生型种子休眠期较长 珍 珠豆型和多粒型花生种子休眠期较短 近年来杂交 育成的一些大果品种休眠期较短 休眠性主要 表现在两个方面 一是由于被复物 如种皮 对胚的 障碍作用 二是由于胚内存在发芽抑制物质或缺乏 发芽促进物质 等 报道 珍珠 豆型花生除去种皮后 发芽率可提高 可见种子的休眠主要受种皮调控 普通型花生在除 去种皮后发芽率只能提高 表明其休眠还 受到子叶和胚轴的调控 与休眠有关的胚内发芽 抑制物目前已知的主要是乙烯 花生种子中富含脂肪 油酸是花生油脂中重 要的脂肪酸 占脂肪酸总量的 油 酸含量高的花生 高油酸品种 种子抗氧化能力 强 储存能力强 其制品货架期长 研究表 明 种植老化的高油酸品种 荚果和籽仁产量没有 明显降低 温度与水分 温度是影响花生种子活力及贮藏寿命的主要 因素 花生种子萌发需要一定的温度 珍珠豆型 和多粒型早熟小花生的萌发最低温度为 普 花 生 学 报 卷 通型和龙生型晚熟大花生为 在不同的温 度下 萌发所需的时间不同 在 时发 芽最为迅速 发芽率也高 超过 发芽速度下 降 高温能引起种皮结构的改变 提高透性 因而有解除休眠的作用 对发芽率为 的新 鲜珍珠豆型花生 种子进行干热 处 理 发芽率达 对休 眠 性 强的普 通型 花生种子 新鲜花生种子发芽率为 经干热 处理 后 发芽率也达 李春娟等 研究表明 不同花生品种播前最佳预 处理温度为 超过最适温度 随 温度升高种子活力逐渐降低直至失活 花生种子的吸水量要达到本身重量的 才能萌动 到出苗时的吸水量相当于种子 本身重量的 倍 幼苗发芽出土土壤水分应高于 最大持水量的 种子含水量是决定贮藏 时间最主要因素之一 含水量低 贮藏寿命长 胡 承莲等 研究表明 种子含水量耐贮程度排列顺 序为 植物生长调节物质与营养元素 经多效唑或脱落酸处理后 种子萌发受抑制 发芽时间延缓 发芽率降低 壳聚糖 哈茨 木霉等生长调节物质能促进花生种子萌发 用壳 聚糖 浓度 处理花生种子 发芽率和 发芽势分别提高 和 脂肪酶活性 赤 霉素和吲哚乙酸含量分别增加 和 用 苄氨基嘌呤预处理种子 能提 高活力 降低可溶性蛋白及过氧化氢酶活性 哈茨木霉处理种子 发芽时间提前 种子活力提 高 相对电导率降低 用 钼酸钠浸种 能显著提高 花生种子发芽率 促进胚根生长 施钙肥能提 高低钙土壤中花生种子活力 促进萌发 用适 宜浓度的硝酸钙和青霉素单独或混合处理老化花 生种子 能够提高种子的发芽率和发芽指数 有害物质 重金属 污染物及其他有害物质对花生种子 萌发产生负面影响 当溶液汞离子浓度达 到 镉离子浓度大于等于 时 花 生出苗率降低 及以下的酸雨能显著 降低花生种子活力 胚根长度及发芽率 适宜 浓度 的氯化三苯四氮唑 溶液可显著增加花生种子的生活力及活力指数 但对其发芽率及发芽指数均无显著影响 种子加工技术现状与存在问题 以简单的手工粗加工为主 种子质量差 目前我国花生多数种子来源于农户自留的普 通荚果 种子的加工是来自农民简单的手工挑拣 即使是种子企业销售的种子 大多为荚果 其种源 也来自生产者的手工挑选 企业只是将种植者拣 好的种子进行简单包装后直接销售 由于挑拣过 程质量标准存在较大差异 导致种子在生活力 出 苗率 整齐度等方面存在较大差异 机械播种尤为 明显 因此 常常是造成田间缺苗断垄和群体整 齐度差的主要成因 据估计 每年由于种子质量差 造成的产量损失达 以上 高的达到 仅 次于病虫害对产量造成的损失 种子精深加工技术落后 成本高 近年来 国内部分企业开始尝试对种子进行 脱壳 精选 包衣等深加工 并取得了较好的效果 种子深加工在减少运输成本 保障种子均匀度及 活力 增加包衣剂功能及安全性 提高群体质量及 新品种增产效果等方面显示了很大的优势 但由 于目前加工水平较低 脱壳过程破碎率高 包衣过 程种皮脱落等导致种子加工过程损耗大 成本高 提高了深加工种子的价格 令一般种植者望而生 畏 市场竞争力不强 种衣剂功能单调 种子包衣存在一定风险 在成分方面 目前我国种衣剂多数由杀虫 杀 菌剂复合而成 主要用于防治病虫危害 而其他 如促进生长发育 抗旱保苗等 方面虽有些剂型 但多数功能单一 复合型的少 在实际生产中 由 于用种衣剂包衣而引起的烂种时常发生 每年因 种衣剂使用不当而造成烂种减产在某些地区或年 份相当严重 其原因一是种衣剂原材料的选用和 加工工艺不合理 二是农民拌种时技术不当 未来提高我国花生种子活力技术 途径及加工技术的研发重点 研发和引进快速种子活力检测技术 种子活力检验是保证种子质量的基础 目前 种子活力检测主要分为生理生化测定 如四唑染色 法 和物理特性测定法 如软 射线测定法 前 期 于天一 等 花生种子老化与种子加工技术研究进展 者较为准确 但操作繁琐费时 后者准确度较差 因此 根据花生种子特点 研究花生快速种子活力 检测技术很有必要 丹麦福斯电子公司和美国芝 加哥种子仪器公司根据四唑染色原理研制出一种 可快速测定种子活力的仪器 小巧玲 珑 使用方便 测定快速 在禾谷类作物 蔬菜等已 广泛应用 可进一步探索在花生上的应用技术 研究包衣条件下保持种子活力的贮藏条件 与传统种子带壳贮藏相比 花生种子脱壳包 衣后种仁的环境发生了较大变化 一方面失去了 果壳的保护作用 另一方面 种衣剂长时间与种仁 接触 有可能引起种仁活力的改变 导致生活力下 降 甚至丧失生命力 因此 应研究包衣种子保持 活力的环境条件 活力衰减规律等 建立包衣种子 保活贮藏技术 研究适合我国品种特性的种子精深加工技 术 实现种仁做种 目前 我国花生脱壳破碎率高 分级筛选达不到 规格要求 种衣剂包衣脱皮等严重影响花生种子深 加工的质量 效率和效益 是限制该产业发展的主要 因素 研发适合我国花生品种特性的种子精深加工 关键技术 实现种仁做种的产业化是当务之急 研发复合型多功能种衣剂 在深入研究种子包衣后出苗慢的成因的基础 上 通过物理 如低温预处理 化学 如调节剂 等 手段 解决种衣剂包衣出苗慢的问题 在此基础上 实现种衣剂的多功能 精用量 高效率 无公害 参考文献 万书波 中国花生栽培学 上海 上海科学技术 出版社 孙旭亮 种子加工存在的问题与应对措施 种子 科技 汤菊香 李广领 彩改玲 等 花生种子活力与生理 生化性状关系的研究 河南农业大学学报 段莹 甄志高 赵晓环 等 花生种子老化过程中的 生理生化变化及对田间性状的影响 花生学报 甄志高 段莹 王晓林 等 种子老化对花生植株发 育的影响 陕西农业科学 廖斌 卢春斌 王蕾 等 花生种子发育和萌发过程 中贮藏蛋白的合成和降解 植物生理与分子生物 学学报 李卓杰 傅家瑞 不同活力花生种子的扫描电镜观察 和能谱分析 逻辑学研究 宋松泉 傅家瑞 夏伟 花生种子的人工老化与膜脂 过氧化的研究 中国油料 陈志德 王州飞 刘永惠 等 花生种子人工老化对 萌发期种子活力的影响 江苏农业学报 沈一 刘永惠 陈志德 人工老化对花生种子营养成 分的影响 江苏农业科学 宾金华 傅家瑞 不同活力花生种子子叶内肤酶活 性及花生球蛋白的降解 热带亚热带植物学报 范国强 傅家瑞 陈润政 花生种子老化相关蛋白 质的初步研究 热带亚热带植物学报 黄丽萍 传家瑞 花生种子活力 及 分 泌初探 中山大学学报 自然科学版 王才斌 万书波 花生生理生态学 北京 中国 农业出版社 禹山林 中国花生品种及其系谱 上海 上海科 学技术出版社 迟晓元 陈明娜 潘丽娟 等 花生高油酸育种研究 进展 花生学报 王传堂 张青云 唐月异 等 自然老化对高油酸花 生产量性状的影响 山东农业科学 陈静 石运庆 崔风高 等 花生种子休眠性研究 花生学报 李春娟 闫彩霞 张廷婷 等 温度对不同花生品种 种子活力的影响 花生学报 下转第 页 花 生 学 报 卷 从茎枝处脱落或从荚果处脱落 未见果柄从中间 断裂的情况 花育 号在不同试验中 果柄自茎 枝处脱落百分率变幅 花育 号果 柄自茎枝处脱落百分率变幅 说明地块因素会影响花生果柄脱落部位 本研 究 中 共 有 份 参 试 花 生 品 系 即 等 份 大 花 生 品 系 等 份小花生 品系 果柄自茎枝处脱落的百分率为 表 说 明选育出摘果不带果柄的花生品种是可能的 结语与讨论 本研究表明 地块因素不仅会影响花生果柄 强度 还会影响花生果柄自荚果处脱落的百分率 提示选择合适的地块种植适宜的花生品种 对于 实现花生收获与加工机械化是必要的 本研究对 份花生新品系进行鉴定 选出了 果柄强度与对照种花育 号相当或优于对照种 花育 的大花生新品系 花生荚果从植株上脱 落 要么带着果柄 果柄通常自茎枝处脱落 也有 可能从果柄中间断裂 要么不带果柄 果柄从荚 果处脱落 本研究首次报道了 份果柄自茎 枝处脱落百分率均为 的花生新品系 果柄均从 荚果处脱落是一个很好的特性 可以省去一道为 荚果脱去果柄的工序 本研究选出的 等高油酸花生新品系 不仅果柄强度较高 而 且荚果自花生植株上脱离时不带果柄 为培育适合 机械化收获与加工的优质花生品种奠定了基础 参考文献 吴琪 曹广英 王云云 等 个花生品种果柄强度研 究 山东农业科学 王传堂 张建成 花生遗传改良 上海 上海科学 技术出版社 胡志超 王海鸥 王建楠 等 型半喂入