1、 种子检验技术的现状与发展1、种子检验简介概述：种子检验是指利用科学、先进和标准的方法，对种子样品的质量进行检测、分析、鉴定，以判断其质量优劣的一门科学技术。托普云农作为种子检验实验室综合解决服务商为专业客户和企事业单位种子检验实验室提供全套建设方案和种子检验仪器（发芽仪器、净度仪器、水分仪器、纯度仪器、千粒重仪器、活力健康仪器、仓储仪器）、种子真实性检验仪器、种子 SSR 分子标记检验仪器等常规检测仪器和系统，实现从图纸规划到实体落成的全过程服务。新进研发生产的低温低湿储藏柜、智能光照培养箱、智能种子计数系统、玉米考种分析系统、称重型电脑自动数粒仪、大米外观品质检测仪等高新种子检验仪器和系统
2、，以及种子低温低湿库、种子标准样品库、种质资源库、人工气候室等。随着现代科学技术的发展，生物技术、信息技术等新技术在种子检测中逐步得到应用，特别是分子标记技术为品种鉴定提供了新的手段，免疫技术、计算机技术在种子管理和检验方面都有广阔的应用前景，种子检验在检验技术、检验理论等方面均取得了显著成就，这些都促进了种子检测学的不断发展。文章通过对种子检验技术近年来国内外研究成果的总结，阐述了种子检验发展历程。通过分别对种子检验研究的三个主要方面，即种子纯度检验、种子活力检验和种子健康检验，分别探讨了科技进步及技术发明对三者的推动作用。最后对种子检验在种子国际贸易中的作用作了进一步阐释。2、种子检验的目
3、的：种子检验(seed testing)是保证种子质量（种子品质）的重要关键，特别是把种子作为商品流通后，种子检验工作就显得更为重要，所有种子的生产、加工、销售全部过程的质量，都须通过对种子进行检验确定。病虫感染率表示。“干”是指种子干燥耐藏的程度，可用种子含水百分率表示。综上所述，种子检验的内容包括种子真实性、品种纯度、净度、发芽力（生活力）、活力、千粒重、种子水分和健康状况等。其中，纯度、净度、发芽率和水分四项指标为种子质量分级的主要标准，是种子收购、种子贸易和经营分级定价的依据。3、种子检验的类型：种子质量检测是种子生产最重要的基础性工作，目的就是要弄清楚每一个牧草品种的来龙去脉，明白它
4、的身世和特性。种子质量检测包括种子净度、种子纯度、种子含水量以及种子发芽率等，这些都有相对应的国家标准，下面就来进行了解一下种子净度以及种子形态检测。1、种子净度检测：从样品中称取一定量的种子，然后通过使用鼓风式净度仪将种子与杂质进行第一部分离，接着将分离出来的种子放到种子净度台上进行进一步的分离，分离时必须根据种子的明显特征，对样品中的各个种子单位进行仔细检查分析，并依据形态学特征、种子标本等加以鉴定。当不同植物种之间区别困难或不可能时，则填报属名，该属的全部种子均为净种子，并附加说明。2、种子形态检测：随机从送验样品中数取 400 粒种子，鉴定时须设重复，每个重复不超过 100 粒种子。再
5、进行取粒检测的时候，一般不可能人为地去数，一般是借助仪器来进行操作，可以使用光电自动数粒仪来进行操作。3、根据种子的形态特征，必要时可借助扩大镜等进行逐粒观察，必须备有标准样品或鉴定图片和有关资料。如水稻种子根据谷粒形状、长宽比、大小、稃壳和稃尖色、稃毛长短、稀密、柱头夹持率等；大麦种子根据籽粒形状、外稃基部皱褶、籽粒颜色、腹沟基刺、腹沟展开程度、外稃侧背脉纹齿状物及脉色、外稃基部稃壳皱褶凹陷。小穗轴茸毛多少、鳞被(浆片)形状及茸毛稀密等；大豆种子可根据种子大小、形状、颜色、光泽、光滑度，蜡粉多少及种脐形状颜色等，葱类可根据种子大小、形状、颜色、表面构造及脐部特征等。4、种子检验的内容：农作物
6、种子检验可分为田间检测、室内检查和田间小区种植鉴定三大部分1、 田间检测 在作物生长期间，到种子生产田取样分析鉴定。主要检验项目为种子真实性和品种纯度，其次是异作物、杂草、病虫害及其田间生长情况、倒伏程度等。通过田间检验，确定种子繁育田的质量状况，以决定种子田间生产的种子能否作为商品种子收购2、室内检测 种子收获后到销售前对种子样品的检验。检验项目包括样品种子的品种真实性、种子纯度、水分、净度、发芽率、生活力、重量、健康等。其中，种子纯度、水分、净度、发芽率四项指标是现行标准规定的衡量种子质量的主要指标。检验方法依据国家推荐标准农作物种子检验规程3、田间小区种植鉴定 对于尚没有室内检测技术标准
7、的作物或品种的品种真实性和纯度鉴定作为对照，根据鉴定作物的田间表现特征、特性进行样品的品种真实性和纯度鉴定。五、种子检验研究的方法：生产力是人类运用各类专业科学工程技术，制造和创造物质文明和精神文明产品，满足人类自身生存和生活的能力。科学技术作为第一生产力，尤其是现代科学技术发展的特点和现状告诉我们，科学技术特别是高技术，正以越来越快的速度向生产力诸要素全面渗透，同它们融合。而种子检验科学技术的发展正是生产力发展史的一段缩影。公元前 372 年，希腊人 Theophrastus 认为种子萌发取决于土壤、水分、温度、气候以及种龄。他曾注意到土壤和土中水分、温度影响种子的萌发，特别是萌发速度。一般
8、春季种子萌发较快。而我国早在魏晋南北朝时期就具有了一系列种子检验的有关知识 1。例如，从麻子断面以及口含后是否变色来鉴别种子的优劣。这是我国古人创造的种子感官检验法，很有实用价值，流传至今在检验种子质量上广泛应用着，如在种子纯度检中验籽粒形态法。随着近代一系列科学技术（如分子标记，电泳技术，计算机识别等）的出现，种子检验不再仅仅停留在感官上，而取得了长足的发展。下面分别介绍种子检验研究的三个主要方面，即种子纯度检验、种子活力检验和种子健康检验的发展情况。1 种子纯度检验据王祯农书垦耕篇第四中记载 “若诸色种子，年年拣净，别无稗莠，数年之间，可无荒秽，所收常倍于熟田。”这是讲收割庄稼时，谷物中常
9、常混入杂草和其他种子，因此在播种前一定要净化种子并进行选种，对种子纯度提出了要求。这也是我们要介绍的第一种方法。1.1 形态检验形态学方法是检验人员借助放大镜、解剖镜等工具，依据某一作物品种不同于其他品种的特定的外观形态特征来进行鉴定的方法。1.1.1 籽粒形态鉴定根据种子形状、大小、色泽、质地、表面的光与毛以及种子外表各部位的特征来加以鉴别，以区分本品种与异品种。如在玉米杂交种籽粒形态鉴定中以杂交种的粒色和顶色为标志性性状并利用种子花粉直感现象，可以直接鉴定种子的纯度。1.1.2 幼苗形态检验法根据不同品种幼苗的独特性状进行检验，如幼苗芽鞘颜色，幼苗生长锥，子叶的形状、颜色、大小等。如芽鞘的
10、颜色。玉米幼苗的芽鞘一般分紫色与绿色两大类，因品种不同又有深浅之分。该性状比较稳定，不易受环境条件影响。鉴定可与发芽试验结合进行，但须在光照条件下发芽，待芽鞘呈现出固有颜色时，就可从芽鞘的颜色来鉴定品种的真实性和种子纯度。张春庆等2（1995）通过对 39 个玉米材料苗期性状的分析，确定了苗期田间纯度鉴定的时期（5 叶 1 心期），明确了叶色、叶缘色、叶鞘色、光泽是苗期纯度鉴定所依据的典型性状。1.1.3 田问小区种植检验法(成株期形态检验法)该法是将一定量的作物种子在田问种植一个小区，单粒播种，不间苗，不定苗，并设有标准品种小区作对照，成株期依据其主要特征鉴定纯度，这是最为通用的且比较可靠的
11、方法，但是往往略显麻烦。1.2 生化技术检验法用生化技术鉴定种子纯度的方法近年来发展很快，应用面广，准确性高。目前用生化技术鉴定品种纯度，主要是利用电泳技术分离种子内某一成分的化学组成，根据其变异来鉴定品种真实性和种子纯度。自 1809 年俄国物理学家 首次发现电泳现象起，电泳技术已经得到了飞速发展，其中由 80年代发展起来的新的毛细管电泳技术，是化学和生化分析鉴定技术的重要新发展，己受到人们的充分重视。正是以此为基础，种子纯度检验进入电泳时代。1.2.1 同工酶电泳法同工酶是指来源相同，催化相同反应而结构不同的酶分子类型，具组织、发育和品种间特异性。杨太兴等（1991）运用脂酶和过氧化物酶同
12、工酶电泳技术，对 15 个玉米常用品种及其亲本种子进行酶谱纯度检验，从样品制备到图谱分析的设备和技术进行了改进，形成了一套标准检测技术体系。研究发现供试自交系的脂酶酶谱显著不同，而过氧化物酶谱差异比脂酶小，但在有些自交系之间仍存在差异。贾希海等3（1992）采用脂酶同工酶技术对 11 个玉米杂交种进行酶谱纯度测定，同时进行田间品种纯度检验。1.2.2 种子贮藏蛋白电泳法种子中所含的贮藏蛋白质可分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白等。每一类蛋白质的比例因品种而异，但在品种鉴定上多是根据醇溶蛋白(禾谷类)和球蛋白(豆类)的多样性，来进行鉴定。以玉米种子为例，玉米的种子贮藏蛋白电泳主要包括醇溶蛋白的
13、等电聚焦电泳（IEF）和盐溶蛋白的聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）。其中 “玉米种子蛋白质聚丙烯酰胺电泳（PAGE）法”在我国被广泛采用4。1.3 分子生物学方法检验结构学派和信息学派的划时代的发现，即 Watson 和 Crick 的 DNA 双螺旋学说用分子结构的特征解释生命现象的最基本问题之一基因复制的机理，从而使生物学真正进入分子生物学的新时代。得益于分子生物学的发展，品种纯度检验从形态观察进入到基因水平。自从 20 世纪 70 年代最早提出 RFLP 方法以来，在十多年间出现了许多 DNA 标记的检测技术，概括起来分为两类：一类是以Southern 转移和分子杂交为基础的技术，如 RF
14、LP；另一类是以 PER 为基础的技术，如 RAPD、AFLP、SSR 等3。1.4 计算机识别技术在种子纯度检验中的应用自上世纪 90 年代以来，计算机虚拟技术、识别技术自出现以来依靠雄厚的资金支持在各领域应用中取得显著的成果。随着图像处理技术和机器视觉技术在农业生产中的广泛应用,利用机器视觉技术和图像处理技术进行种子纯度检验已成为可能。当然利用计算机识别技术进行种子纯度检验，实际是利用种子外部形态的不同，可归于第一类。由于方法的特殊性把它单独归为一类。但是，世界上没有完全可信的技术。计算机识别技术仍然是一个在发展中的学科，它也有很多不尽如人意的地方。首先，迄今为止没有任何一个计算机识别技术
15、可以做到 100识别率。密码等传统识别方案，使用“是”或者“否”来通过认证；而大部分计算机识别技术完全是依靠概率来工作的，一般 80-95匹配就可以认为成功通过。这样一来就不可能保证识别总是成功有效5。我们不得不面对可能出现的小概率事件：正确的对象不能得到正确的识别；错误的对象却成功通过。并且这种概率缺陷是无法弥补的，我们只有不断提升识别技术来减少可能发生错误事件，而不能完全避免它。当然，计算机识别取代人工视觉检验，不仅降低了外界人为因素所造成的主观误差，其效率也是人工所无法相比的。综上所述，种子纯度检验技术已由传统的形态学方法发展到分子水平，其方法是由简单到复杂，结果也更加精确。但是，每一种
16、方法都有其自身的优缺点，目前还没有哪一种方法集中了所有优点，能够比较全面、准确、快速、经济地进行种子纯度检验。我们可以根据具体情况选择最适宜的检验方法，追求次优的结果。2 种子活力检验齐民要术种韭篇：“若市上买韭子，宜试之。以铜铛盛水，于火上微煮韭子。须臾，牙生者好。牙不生者，是浥郁矣。”6这是古人创造的鉴别种子生活力的微煮法。虽然方法原始朴素，但是却相当实用。1876 年种子学的创始人 Nobbe 发现同一批种子在发芽和幼苗生长速度上存在个体差异，首次提出了长力（driving force）一词即现在的种子活力7。在 ISTA 大会中，种子活力检测的标准方法也随着技术改进不断变化。2.1 生
17、物化学法根据种子的抗逆能力，生理活性强度等为指标，利用一系列的生化方法测定种子某一项生理生化指标，作为种子活力的参照。2.1.1 四唑法凡是有活力的种子，在呼吸作用过程中都有氧化还原反应，当 TTC(氯化三苯基四氮唑)渗入种胚的活细胞内，并作为氢受体被脱氢辅酶上的氢还原时，TTC 会由无色变为红色的 TTF。2.1.2 双氧水法由于正常代谢活动细胞内含有活跃的过氧化氢酶能使细胞避免过氧化物的伤害，该酶能利用 H2O2 使各种酚类及芳香族胺发生氧化而产生颜色。此法使用的是联苯胺和 a-萘酚，有活力能发芽的种子将被染成红色，如果是无色或黄色则表示失去活力，不能发芽。同 TTC 的试验方法相同，若胚
18、被染成红色，说明为有活力种子，若为无色或黄色，则为无活力种子8。2.1.3 发芽试验在逆境条件下处理种子，然后按照标准发芽试验进行，测定其发芽势等指标，如训如发芽速度与幼苗生长测定、冷冻测定、人工老化测定等。2.2 物理方法随着光谱物理学的发展，一些新的光谱分析技术在种子检验中得到利用。其中近年来，近红外技术广泛应用于测定农作物的蛋白质、淀粉、脂类、酶、维生素、灰分等。其中，近红外光谱(NIR)分析具有速度快、效率高、成本低、测试重现性好、测量方便等特点，已被越来越多地应用于食品工业、石油化工、制药工业等领域。韩亮亮（2008）等对采用近红外光谱结合主成分马氏距离模式识别方法鉴别了 3 种不同
19、活力的燕麦种子研究结果表明，在 40006900cm“波数范围内的光谱，通过 SNV(Standard Normal Variate)预处理方法，用 4 个主成分建立的模型效果最佳，模型对校正集样本和预测集样本的鉴别率都分别达到 1009。3 种子健康度检验世界第一家种子检验站于 1869 年由 Nobbe 在德国西北部的萨克森省建立，自此种子的发芽率与纯度就成为度量种子批质量的通用项目。1876 年 Nobbe 发表了黑穗病菌核及麦角菌硬粒与种子批质量的关系的论文，首次提出了种子健康度的问题10。但对种子的健康检验方法除了“肉眼检验”以外，未能提出新的检验方法。3.1 感官法即直接检验，以肉
20、眼或借助手持放大镜检查种子是否有霉烂、变色、皱褶、畸形等症状，种子表面是否有菌丝、微菌核等各种子实体。如有异常则挑去病菌部位切片用显微镜检查。另外还可以将种子过筛，检出夹藏在种子间的菌核、菌婴、病株残屑等8。这种最为原始的种子健康度检验方法，直到现在仍然被广泛应用。但是其应用范围较窄，往往只能针对真菌细菌等大型菌体。而且，缺乏精确度，且人为操作需接触病菌，往往引起不必要的卫生问题。3.2 软 X 射线应用软 射线法可以很好地测定种子的饱满度。优良种子是指种子呈白色、透明、内部组织均匀、有立体感、胚或内含物饱满的种子。低劣种子的胚不明显或很小或变形，胚和胚乳明显缩小。空粒是指无胚或无胚乳的种子。
21、半仁粒的胚乳缩成一团，种皮分离。破损粒指种皮、胚、胚乳有一处破裂或分离，或种子内部有虫蛀痕迹。取 100 粒(大粒 50 粒)种子，4 次重复，检测后计算优良度，容许差距同发芽试验11。3.3 免疫检测法在种传病毒检验中往往需用到免疫技术，进行特异性检验。自 20 世纪的 60 年代，免疫学有了迅速发展，尤其是抗原检测技术。沈建国等（2009）采用抗原捕获和一步 RT-PCR 相结合的方法，并通过反应条件优化，确定一步 IC-RT-PCR 的反应程序，同时对该方法的特异性及实际检测效果进行验证。并对菜豆荚斑驳病毒免疫捕获一步 RT-PCR 检测12。总之种子健康度检验经过一个多世纪的发展，当前
22、在种子领域已成为农业生产稳定持续发展，种子贸易健康进行的有利保证措施。健康度检验技术的发展，提高了海关检疫效率，促进了种子的跨国跨区域贸易。4 结语种子检验即利用感官和仪器测定等方法对种子包括其他播种材料进行质量鉴定的过程。作为一项检验活动，其顺利的进行离不开各种辅助器具和系统的方法。科学技术的进步，随着其衍生的专门性技术及仪器发明在种子检验领域中的应用，不断推动着种子检验事业的发展。我们惊喜地发现在国际社会中还存在着像 ISTA（国际种子检验协会）这样以提高种子检验质量，推动检验方法全球标准化为己任的非政府组织。据据国际种子贸易协会统计，全球种子贸易总额达300 亿美元13。而种子检验技术的
23、发展无疑推动了种子国际贸易标准化。需要说明的是，有些技术尚处于研究阶段，还需要进一步更加深人的研究和完善。值得说明的是，新技术不能完全替代传统方法，二者是相互补充的。因此，各检测机构应根据不同作物类型和拥有的技术设备条件，选择适宜、经济、有效的方法来解决农作物种子检测的实际问题，从而进一步推进种子检验、种子贸易的全球化。公司简介：浙江托普云农科技股份有限公司 农业物联网、农业信息化综合解决方案服务商托普云农潜心十二年致力于中国农业信息化发展，同时提供面向土壤、农业气象、种子、植物生理、植物保护、粮油食品等监测检测精准农业仪器装备。迄今为止已获国家发明专利 5 项、实用新型专利 42 项，软件著作权 70 余项，软件登记证书 18 项，被评为国家高新技术企业、杭州市院士工作站，研发实力强！受到多位行业专家及行业领导认可，智能硬件及农业信息化应用遍及全国！上市公司（股票代码：833692）、大品牌，质量信得过、售后有保障！
