JIA | 中国农业大学农学院种子科学与技术研究中心孙群副教授课题组：基于耗氧量和气相色谱-离子迁移谱技术的单粒种子生活力判定

以下文章来源于农业科学微平台 ，作者涂柯玲 等

种子是农业生产的基础，种子质量会直接影响田间出苗，进而影响作物产量。但即使是在安全水分下贮藏，种子的活力也会逐渐降低，最终导致生活力丧失。因此，对种子的生活力进行监测，鉴定和筛选优质种子对于提高作物产量至关重要。但传统的种子生活力检测方法，如发芽试验、四唑染色和电导率测试等均存在一定的不足，例如耗时长、所需种子量大或对种子具有破坏性。因此，亟需一种省时省力且不损伤种子的单籽粒生活力判定方法。

近期，中国农业大学农学院种子科学与技术研究中心孙群副教授课题组完成的题为“Discrimination of individual seed viability by using the oxygen consumption technique and headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2023年3期正式发表。

该研究旨在通过快速预测单粒种子的潜在发芽能力，来判定种子是否具有生活力，以改进作物种子的生活力判定方法与精选技术，从而提高种子质量。

该研究以甜玉米种子、辣椒、小麦种子为研究对象，基于种子萌发早期的耗氧量（Q）和种子的挥发性气体成分对单粒种子的生活力进行判定。对于以上三种作物种子，有生活力和无生活力种子的呼吸特征值——最终耗氧量（120小时的耗氧量，Q120）均存在差异。在此基础上，为了缩短氧传感技术（Q2）的测量过程，尽可能地减少对种子造成不可逆的损害，探究了新的耗氧量变量Qt。最终将辣椒、甜玉米和小麦种子的生活力评估时间分别缩短至12、6和9小时，生活力预测的准确率分别为91.9%、97.7%和96.2%。并且，可通过精选出有生活力种子，摒弃无生活力的种子来提高种子批的质量，最终可将三种作物的发芽率分别从原始的86.6%、90.9%和53.8%提高到100%。鉴于三种作物中单粒甜玉米种子的质量较大，存在从单粒种子上检测到挥发性气体成分的可能性，该研究进一步尝试了将空气相色谱-离子迁移谱技术（HS-GC-IMS）应用于单粒甜玉米种子的生活力判定。GC-IMS共鉴定出48个峰，其中38种挥发性物质被表征，包括醇、醛、酸和酯类，但由于单粒种子的挥发性气体微弱，有生活力种子和无生活力种子之间无显著差异。因此，在判定单粒种子生活力时，基于Q2技术的早期耗氧量指标比GC-IMS技术更加可行。该研究所采取的这些方法可为单粒种子生活力的快速鉴定提供参考。

中国农业大学农学院种子科学与技术研究中心孙群副教授为该文章的通讯作者，博士生涂柯玲为该文章第一作者。该研究得到了“十三五”国家重点研发计划项目（2018YFD0100903）的资助。

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https://doi.org/10.1016/j.jia.2‍02‍2‍.‍0‍8‍‍‍‍‍‍‍.058

Cite the article:

TU Ke-ling, YIN Yu-lin, YANG Li-ming, WANG Jian-hua, SUN Qun. 2023. Discrimination of individual seed viability by using the oxygen consumption technique and headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry. Journal of Integrative Agriculture, 22(3): 727-737.

研究团队简介

孙群副教授（左三）

中国农业大学农学院种子科学与技术研究中心孙群副教授所带领的团队主要从事种子质量无损检测和种子加工、贮藏研究。采用机器视觉技术、电子鼻技术、高光谱技术、GC-IMS技术等，开展了玉米、小麦、蔬菜及中药材种子质量的无损/快速检测及精细加工技术研究，主持或参加完成国家及省部级项目多项。研发的种子表型提取系统已在多所科研院校使用，在玉米种子活力无损检测技术方面取得重要进展。在Food Chemistry、COMPAG、JIA、《农业工程学报》等期刊上发表相关论文40余篇，获批软件著作权3项，获国家专利6项。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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