植物盲點(diǎn)現(xiàn)象及其重要性：Brassica oleracea(甘藍(lán)屬作物，包括卷心菜、花椰菜、西蘭花等)在幼苗早期生長(zhǎng)階段可能出現(xiàn)頂端分生組織(SAM)失效的現(xiàn)象，稱為“盲點(diǎn)”(Blindness)。盲點(diǎn)表現(xiàn)為葉片原基停止發(fā)育或畸形，導(dǎo)致植株無(wú)法形成正常的地上部分結(jié)構(gòu)。該現(xiàn)象在低溫(尤其是種子吸脹和萌發(fā)期間暴露于低溫)和弱光條件下更容易發(fā)生。盡管盲點(diǎn)發(fā)生率通常較低，但在特定環(huán)境或種子生產(chǎn)條件下，可能造成高達(dá)95%的經(jīng)濟(jì)損失(如西蘭花種植中)。盲點(diǎn)的成因涉及遺傳因素和種子生產(chǎn)環(huán)境，但具體機(jī)制尚不明確。
實(shí)驗(yàn)材料：6個(gè)甘藍(lán)(kohlrabi，B. oleracea var. gongylodes)F1雜交品種種子批次(品種A、B、C各2批次)，由荷蘭Bejo Zaden公司提供。將種子在1.5°C的黑暗環(huán)境中吸脹48小時(shí)，模擬低溫脅迫條件。
物理特性測(cè)量：葉綠素?zé)晒夥治?iXeed CF Analyzer)：通過(guò)檢測(cè)單粒種子的葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度(CF值)評(píng)估種子成熟度。高CF值通常與未成熟種子相關(guān)。
多光譜成像(VideometerLab)：使用19個(gè)紫外至近紅外波長(zhǎng)(375–970 nm)掃描種子，分析顏色空間(CIELab)、飽和度、色調(diào)及反射率等參數(shù)。
呼吸速率測(cè)量(Q2)：監(jiān)測(cè)單粒種子在密閉小瓶中的氧氣消耗速率，反映種子活力。呼吸速率低或停滯的種子通常活力較差。
植株評(píng)估：種子處理后移栽至溫室(22°C，自然光照)，生長(zhǎng)2.5–5周后評(píng)估植株?duì)顟B(tài)，分為正常、盲點(diǎn)或死亡三類。
數(shù)據(jù)分析：使用R語(yǔ)言進(jìn)行方差分析(ANOVA)、Tukey HSD檢驗(yàn)、相關(guān)性矩陣和多重因子分析(MFA)，驗(yàn)證物理參數(shù)與盲點(diǎn)發(fā)生率的關(guān)系。
圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖。種子從干燥狀態(tài)到溫室評(píng)估的全流程：葉綠素?zé)晒鉁y(cè)量→多光譜成像→低溫誘導(dǎo)→呼吸測(cè)量→溫室培養(yǎng)→盲點(diǎn)評(píng)分。
CF值與種子成熟度：品種B的批次3和品種C的批次5葉綠素含量最高(CF值分別為78.4和90.7)，顯著高于其他批次。
與盲點(diǎn)的關(guān)聯(lián)：高CF值批次(批次3和5)在低溫處理后盲點(diǎn)發(fā)生率(19.1%和20.9%)和死亡率(43.6%和26.4%)顯著更高。表明未成熟種子對(duì)低溫更敏感。
圖2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)(CF值與CF面積) 不同品種和批次的葉綠素含量差異，批次3和5顯著高于其他批次。
反射率與波長(zhǎng)：近紅外(870 nm)和紅光(645 nm)反射率較高的批次(如批次3和5)盲點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)更高。紫外(375 nm)和藍(lán)光(435 nm)反射率與葉綠素含量呈正相關(guān)，進(jìn)一步支持未成熟種子的敏感性。
圖3 多光譜特征參數(shù)(種子面積、CIELab值、反射率等) 批次3和5在顏色空間、飽和度和特定波長(zhǎng)反射率上表現(xiàn)突出。
圖4 低溫誘導(dǎo)后多光譜參數(shù)變化百分比 種子吸脹后面積增大，顏色參數(shù)(如CIELab B)變化顯著，近紅外反射率變異(970 nm-SD)與盲點(diǎn)相關(guān)。
顏色空間參數(shù)：高CIELab B值(黃色調(diào))和高飽和度的種子批次更易發(fā)生盲點(diǎn)(圖3)。
氧氣消耗模式：低溫處理后，批次2(品種A)和批次4(品種B)呼吸速率最快，氧氣消耗至50%的時(shí)間最短，其正常植株比例最高(≥80%)。批次1、3和5呼吸速率顯著降低，氧氣消耗停滯比例高，對(duì)應(yīng)高盲點(diǎn)率和死亡率。
圖5 低溫誘導(dǎo)后氧氣消耗曲線 不同批次的氧氣消耗速率差異，批次2和4呼吸最快，批次1和3最慢。
最終氧氣濃度：呼吸速率低的批次(如批次3)在72小時(shí)后瓶?jī)?nèi)氧氣濃度仍高達(dá)66.9%，表明大量種子活力喪失。
圖6 氧氣消耗中位數(shù)與累積曲線(R75-POD) 批次2和4的氧氣消耗曲線斜率最大，盲點(diǎn)率最低。
圖7 Q2呼吸參數(shù)統(tǒng)計(jì) 批次1、3和5的氧氣消耗時(shí)間(R75.Time)和最終氧氣濃度(Final-O?)顯著較高。
低溫處理后，呼吸活躍的種子在移栽前形成的幼苗組織面積更大。組織面積與存活率呈正相關(guān)(r=0.55)，與盲點(diǎn)率呈負(fù)相關(guān)(r=-0.28)。
圖8 幼苗組織面積示例 通過(guò)nCDA模型量化種子萌發(fā)后的組織面積，批次3組織面積最小。
圖9 低溫誘導(dǎo)后幼苗組織面積統(tǒng)計(jì)。批次3和5的組織面積顯著小于其他批次。
第一維度(57.9%方差)將盲點(diǎn)和死亡種子與正常種子區(qū)分，主要貢獻(xiàn)參數(shù)為645 nm反射率、飽和度和葉綠素含量；第二維度(14.3%方差)通過(guò)氧氣濃度和組織面積區(qū)分死亡與正常種子。
圖10 溫室評(píng)估結(jié)果。批次3和5的盲點(diǎn)率和死亡率最高，批次2和4正常植株比例最高。
圖11 參數(shù)相關(guān)性矩陣。葉綠素含量、多光譜參數(shù)與盲點(diǎn)率呈正相關(guān)，呼吸速率與存活率正相關(guān)。
1. 物理特性與盲點(diǎn)的關(guān)聯(lián)機(jī)制
未成熟種子的脆弱性：本研究結(jié)果表明，高葉綠素含量和多光譜特征(如近紅外反射率)可有效標(biāo)識(shí)未成熟種子。這些種子在低溫下吸脹時(shí)，代謝活動(dòng)異常，導(dǎo)致SAM發(fā)育受阻。
呼吸速率的作用：通過(guò)種子活力的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，呼吸活躍的種子能更快啟動(dòng)修復(fù)機(jī)制，而未成熟種子因代謝能力不足，更易在脅迫下死亡或形成盲點(diǎn)。
2. 技術(shù)應(yīng)用潛力
種子分選技術(shù)：根據(jù)種子葉綠素?zé)晒鈾z測(cè)結(jié)果顯示，基于葉綠素?zé)晒夥诌x設(shè)備(如CF-Mobile)可高效剔除易感種子，提升批次質(zhì)量。
預(yù)處理方案：針對(duì)高敏感性批次，可采用種子預(yù)處理(如激素調(diào)控)降低盲點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)。
3. 研究局限與未來(lái)方向
品種特異性差異：部分參數(shù)(如紫外反射率)在不同品種中相關(guān)性不一致，需擴(kuò)大樣本量驗(yàn)證。
機(jī)制深入研究：需結(jié)合分子生物學(xué)手段(如基因表達(dá)分析)明確低溫脅迫下SAM發(fā)育的調(diào)控通路。
Bello P., Bradford K.J. Relationships of Brassica Seed Physical Characteristics with Germination Performance and Plant Blindness[J]. Agriculture 2021, 11, 220.
種子成熟度是種子活力的重要內(nèi)在指標(biāo)。成熟度不好的種子其芽率、芽勢(shì)、拱土能力、成苗率和苗整齊度等綜合指標(biāo)下降，嚴(yán)重影響種子質(zhì)量，從而影響整個(gè)生產(chǎn)，為此，提高種子的成熟度十分必要。在種子成熟過(guò)程中，種皮內(nèi)的葉綠素會(huì)逐漸分解。因此，通過(guò)葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)可以測(cè)量種子的成熟度，來(lái)協(xié)助判定合適的收獲期。CFA-200/300是用來(lái)測(cè)量種子里面葉綠素含量的儀器，適用作物及種子類型：蔬菜種子，花卉種子，玉米種子，水稻種子，大豆種子等。
Q2可自動(dòng)測(cè)量 1.5 ml、2 ml 玻璃小瓶中或微孔板（48/96孔板）中種子在萌發(fā)過(guò)程中的新陳代謝。可自動(dòng)對(duì)正常萌發(fā)種子、高耗氧量種子、萌發(fā)不完全種子、萌發(fā)異常種子、休眠種子、死種子進(jìn)行分類。
電話：021-32555118