Research progress on vigor estimation for forage seeds

doi:10.11686/cyxb2023007

Abstract

Abstract:

High-quality forage seeds are fundamental materials for grass-husbandry industry development and ecological restoration in China. Seed vigor is an important aspect of evaluate seed quality. The efficient vigor estimation of forage seeds is of great importance for selection of high-quality seed lots for cultivated grassland establishment and improvement of natural grassland， and is therefore critical to ensuring food and ecological security. Numerous studies on diverse forage seed vigor estimation methods and their ability to predict field performance have been carried out and published. In this study， the concepts and methodologies for forage seed vigor estimation are summarized， with particular emphasis on the estimation principles and their application in forage seed vigor estimation of some of the more commonly used methods. Coverage of this review includes forage seed physical properties， germination and seedling growth characteristics， stress testing， physiological and biochemical indicators， and advanced technologies. Future prospects in this field are also identified and discussed， to provide necessary direction for the improvement of future research.

Key words: electrical conductivity, vigor estimation, forage seed, radicle emergence, seed ageing, seed germination

Qi-bo TAO, Xi-hu QIE, Qian ZHANG, Yu-xuan GAO, Ya-qi ZHANG, Rui-zhen ZHANG, Xiao-fei CHEN, Tian-xiu NIU, Xiao-tong SUN, Yu-ting NIE, Ya-ru LIU, Jia-qi HU, Shang-zhi ZHONG, Juan SUN. Research progress on vigor estimation for forage seeds[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(10): 200-225.

Figures/Tables 7

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科 Family	物种 Species	参考文献 References	科 Family	物种 Species	参考文献 References
豆科 Leguminosae	紫花苜蓿M. sativa	［40-41］，［43-46］	禾本科 Poaceae	多年生黑麦草L. perenne	［39］，［64-65］
豆科 Leguminosae	鹰嘴紫云英Astragalus cicer	［47-48］	禾本科 Poaceae	羊草L. chinensis	［38］
	镰荚紫云英Astragalus falcatus	［48］		柳枝稷Panicum virgatum	［66-67］
	箭筈豌豆V. sativa	［33］，［49］		鸭茅Dactylis glomerata	［68］
	百脉根L. corniculatus	［40］，［42］，［50-52］		新麦草Psathyrostachys juncea	［69］
	红豆草Onobrychis viciifolia	［40］，［53-54］		中间偃麦草Thinopyrum intermedium	［69］
	黄花草木樨M. officinalis	［55］		沙生冰草Agropyron desertorum	［69］
	白三叶Trifolium repens	［56］		紫羊茅Festuca rubra	［70］
	红三叶T. pratense	［57］		草地早熟禾Poa pratensis	［70］
	埃及三叶Trifolium alexandrium	［58］		燕麦Avena sativa	［71］
	绛车轴草T. incarnatum	［59-60］		狗牙根Cyndon dactylon	［72］
	地三叶Trifolium subterraneum	［60-61］		无芒雀麦Bromus inermis	［73-75］
	鹰嘴豆Cicer arietinum	［62-63］		高羊茅Festuca arundinacea	［76］
	兵豆Lens culinaris	［63］		多花黑麦草Lolium multiflorum	［77］
				野牛草Buchloe dactyloides	［78］
				蓝刚草Sorghastrum nutans	［78］
				无芒冰草Agropyron inerme	［79］
				美洲蒺藜草Cenchrus ciliaris	［80］

科 Family	物种 Species	参考文献 References	科 Family	物种 Species	参考文献 References
豆科 Leguminosae	紫花苜蓿M. sativa	［40-41］，［43-46］	禾本科 Poaceae	多年生黑麦草L. perenne	［39］，［64-65］
豆科 Leguminosae	鹰嘴紫云英Astragalus cicer	［47-48］	禾本科 Poaceae	羊草L. chinensis	［38］
	镰荚紫云英Astragalus falcatus	［48］		柳枝稷Panicum virgatum	［66-67］
	箭筈豌豆V. sativa	［33］，［49］		鸭茅Dactylis glomerata	［68］
	百脉根L. corniculatus	［40］，［42］，［50-52］		新麦草Psathyrostachys juncea	［69］
	红豆草Onobrychis viciifolia	［40］，［53-54］		中间偃麦草Thinopyrum intermedium	［69］
	黄花草木樨M. officinalis	［55］		沙生冰草Agropyron desertorum	［69］
	白三叶Trifolium repens	［56］		紫羊茅Festuca rubra	［70］
	红三叶T. pratense	［57］		草地早熟禾Poa pratensis	［70］
	埃及三叶Trifolium alexandrium	［58］		燕麦Avena sativa	［71］
	绛车轴草T. incarnatum	［59-60］		狗牙根Cyndon dactylon	［72］
	地三叶Trifolium subterraneum	［60-61］		无芒雀麦Bromus inermis	［73-75］
	鹰嘴豆Cicer arietinum	［62-63］		高羊茅Festuca arundinacea	［76］
	兵豆Lens culinaris	［63］		多花黑麦草Lolium multiflorum	［77］
				野牛草Buchloe dactyloides	［78］
				蓝刚草Sorghastrum nutans	［78］
				无芒冰草Agropyron inerme	［79］
				美洲蒺藜草Cenchrus ciliaris	［80］

萌发指标 Germination characteristics	物种 Species	种批数量Seed lots （No.）	温度 Temperature （℃）	萌发标准 Criteria of germination	决定系数 Coefficient of determination （R²）	显著性 Significance （P）	参考文献 References
MGT	紫花苜蓿M. sativa	14	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.780	<0.01	［95］
	紫云英A. sinicus	14	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.832	<0.001	［93］
	鹰嘴豆C. arietinum	11	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.516	<0.05	［97］
	黑吉豆Vigna mungo	10	—	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.828	<0.05	［98］
	瓜尔豆Cyamopsis tetragonoloba	10	25	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.889	<0.01	［99］
	箭筈豌豆V. sativa	8	20	正常苗Normal seedling	—	—	［94］
	多花黑麦草L. multiflorum	4	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.998	<0.01	［92］
	白三叶T. repens	10	20	正常苗 Normal seedling	0.555	<0.05	［6］
	红三叶T. pratense	4	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.756	—	［36］
	家独行菜Lepidium sativum	10	20	正常苗Normal seedling	0.681	<0.01	［100］
	大麦Hordeum vulgare	10	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.530	<0.01	［101］
	燕麦A. sativa	3 3	20 20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm 胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.989 0.998	— <0.05	［96］［102］
MJGT	紫花苜蓿M. sativa	14	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.800	<0.001	［95］
	燕麦A. sativa	3	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.991	—	［96］
		15	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.917	—	［96］
		15	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.522	<0.01	［88］
		3	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.999	<0.05	［102］
	垂穗披碱草E. nutans	15	25	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.660	<0.01	［88］
	大麦H. vulgare	10	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.790	<0.01	［101］
	瓜尔豆C. tetragonoloba	10	25	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.904	<0.01	［99］
	黑吉豆V. mungo	10	—	胚根≥1 mm Radicle≥1 mm	0.908	<0.01	［98］
	多花黑麦草L. multiflorum	4	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.913	<0.05	［92］
GI	草地早熟禾P. pratensis	2	—	正常苗Normal seedling	—	—	［103］
	俄罗斯新麦草Elymus junceus	12	—	正常苗Normal seedling	0.219	—	［104］
	红三叶T. pratense	6	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	—	—	［105］
	绛车轴草T. incarnatum	5	21	正常苗Normal seedling	—	—	［106］
	光叶紫花苕Vicia benghalensis	27	20	正常苗Normal seedling	0.461	<0.01	［107］
	猫尾草Phleum pratense	6	20<=>25	苗长≥2 mm Shoot≥2 mm	—	—	［105］
	老芒麦Elymus sibiricus	7	25	正常苗Normal seedling	0.520	—	［107］
	燕麦A. sativa	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.826	<0.01	［108］
	多年生黑麦草L. perenne	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.925	<0.01	［108］
	垂穗披碱草E. nutans	7	25	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.958	<0.01	［108］
	高羊茅F. arundinacea	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.903	<0.01	［108］
	羊草L. chinensis	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.755	<0.05	［108］
	苏丹草Sorghum sudanense	34	20<=>30	正常苗Normal seedling	0.560	<0.01	［107］
GE	紫花苜蓿M. sativa	30	20	正常苗Normal seedling	0.511	<0.01	［107］
	光叶紫花苕V. benghalensis	15	20	正常苗Normal seedling	0.893	<0.01	［107］
	苏丹草S. sudanense	34	20<=>30	正常苗Normal seedling	0.628	<0.01	［107］
	燕麦A. sativa	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.865	<0.01	［108］
	羊草L. chinensis	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.702	<0.05	［108］
	高羊茅F. arundinacea	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.870	<0.01	［108］
	垂穗披碱草E. nutans	7	25	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.956	<0.01	［108］
	多年生黑麦草L. perenne	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.978	<0.01	［108］
	青稞Hordeum vulgare	4	20	正常苗Normal seedling	0.578	<0.01	［109］
VI	紫花苜蓿M. sativa	9	20	正常苗Normal seedling	0.492	<0.05	［110］
	青稞H. vulgare	4	20	正常苗Normal seedling	0.810	<0.01	［109］
	燕麦A. sativa	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.757	<0.01	［108］
	高羊茅F. arundinacea	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.684	<0.01	［108］
	多年生黑麦草L. perenne	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.852	<0.01	［108］
	苏丹草S. sudanense	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.978	<0.01	［108］
	垂穗披碱草E. nutans	7	25	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.925	<0.01	［108］

萌发指标 Germination characteristics	物种 Species	种批数量Seed lots （No.）	温度 Temperature （℃）	萌发标准 Criteria of germination	决定系数 Coefficient of determination （R²）	显著性 Significance （P）	参考文献 References
MGT	紫花苜蓿M. sativa	14	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.780	<0.01	［95］
	紫云英A. sinicus	14	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.832	<0.001	［93］
	鹰嘴豆C. arietinum	11	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.516	<0.05	［97］
	黑吉豆Vigna mungo	10	—	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.828	<0.05	［98］
	瓜尔豆Cyamopsis tetragonoloba	10	25	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.889	<0.01	［99］
	箭筈豌豆V. sativa	8	20	正常苗Normal seedling	—	—	［94］
	多花黑麦草L. multiflorum	4	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.998	<0.01	［92］
	白三叶T. repens	10	20	正常苗 Normal seedling	0.555	<0.05	［6］
	红三叶T. pratense	4	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.756	—	［36］
	家独行菜Lepidium sativum	10	20	正常苗Normal seedling	0.681	<0.01	［100］
	大麦Hordeum vulgare	10	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.530	<0.01	［101］
	燕麦A. sativa	3 3	20 20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm 胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	0.989 0.998	— <0.05	［96］［102］
MJGT	紫花苜蓿M. sativa	14	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.800	<0.001	［95］
	燕麦A. sativa	3	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.991	—	［96］
		15	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.917	—	［96］
		15	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.522	<0.01	［88］
		3	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.999	<0.05	［102］
	垂穗披碱草E. nutans	15	25	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.660	<0.01	［88］
	大麦H. vulgare	10	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.790	<0.01	［101］
	瓜尔豆C. tetragonoloba	10	25	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.904	<0.01	［99］
	黑吉豆V. mungo	10	—	胚根≥1 mm Radicle≥1 mm	0.908	<0.01	［98］
	多花黑麦草L. multiflorum	4	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	0.913	<0.05	［92］
GI	草地早熟禾P. pratensis	2	—	正常苗Normal seedling	—	—	［103］
	俄罗斯新麦草Elymus junceus	12	—	正常苗Normal seedling	0.219	—	［104］
	红三叶T. pratense	6	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	—	—	［105］
	绛车轴草T. incarnatum	5	21	正常苗Normal seedling	—	—	［106］
	光叶紫花苕Vicia benghalensis	27	20	正常苗Normal seedling	0.461	<0.01	［107］
	猫尾草Phleum pratense	6	20<=>25	苗长≥2 mm Shoot≥2 mm	—	—	［105］
	老芒麦Elymus sibiricus	7	25	正常苗Normal seedling	0.520	—	［107］
	燕麦A. sativa	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.826	<0.01	［108］
	多年生黑麦草L. perenne	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.925	<0.01	［108］
	垂穗披碱草E. nutans	7	25	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.958	<0.01	［108］
	高羊茅F. arundinacea	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.903	<0.01	［108］
	羊草L. chinensis	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.755	<0.05	［108］
	苏丹草Sorghum sudanense	34	20<=>30	正常苗Normal seedling	0.560	<0.01	［107］
GE	紫花苜蓿M. sativa	30	20	正常苗Normal seedling	0.511	<0.01	［107］
	光叶紫花苕V. benghalensis	15	20	正常苗Normal seedling	0.893	<0.01	［107］
	苏丹草S. sudanense	34	20<=>30	正常苗Normal seedling	0.628	<0.01	［107］
	燕麦A. sativa	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.865	<0.01	［108］
	羊草L. chinensis	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.702	<0.05	［108］
	高羊茅F. arundinacea	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.870	<0.01	［108］
	垂穗披碱草E. nutans	7	25	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.956	<0.01	［108］
	多年生黑麦草L. perenne	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.978	<0.01	［108］
	青稞Hordeum vulgare	4	20	正常苗Normal seedling	0.578	<0.01	［109］
VI	紫花苜蓿M. sativa	9	20	正常苗Normal seedling	0.492	<0.05	［110］
	青稞H. vulgare	4	20	正常苗Normal seedling	0.810	<0.01	［109］
	燕麦A. sativa	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.757	<0.01	［108］
	高羊茅F. arundinacea	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.684	<0.01	［108］
	多年生黑麦草L. perenne	7	20	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.852	<0.01	［108］
	苏丹草S. sudanense	7	20<=>30	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.978	<0.01	［108］
	垂穗披碱草E. nutans	7	25	胚根突出种皮Radicle broke through the seed coat	0.925	<0.01	［108］

物种 Species	种批数量 Seed lots （No.）	温度 Temperature （℃）	胚根突出标准 Criteria of radicle emergence	统计时间点Timing for radicle emergence count	决定系数 Coefficient of determination （R²）	显著性 Signifiance （P）	参考文献 References
紫花苜蓿M. sativa	10 6	20 20	胚根>2 mm Radicle>2 mm 胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	24 h/28 h 24 h	— 0.860	— <0.01	［116］［117］
紫云英A. sinicus	14	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	20 h	0.866	<0.001	［93］
鹰嘴豆C. arietinum	11	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	48 h	0.764	<0.001	［97］
黑吉豆V. mungo	10	—	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	28 h	0.924	<0.01	［98］
百脉根L. corniculatus	10	5	胚根≥1 mm Radicle≥1 mm	7 d	0.922	<0.01	［118］
瓜尔豆C. tetragonoloba	10	25	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	32 h	0.880	<0.01	［99］
燕麦A. sativa	15	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	52 h	0.628	<0.01	［88］
冷地早熟禾Poa crymophila	7	15<=>25	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	6 d	0.605	<0.05	［119］
披碱草Elymus dahuricus	9	20<=>30	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	108 h	0.672	<0.05	［119］
垂穗披碱草E. nutans	15	25	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	76 h	0.656	<0.01	［88］
	6	25	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	76 h	—	—	［101］
大麦H. vulgare	10	20	胚根刚突破种皮Radicle just broke through the seed coat	36 h	0.693	<0.05	［101］
美洲狼尾草Pennisetum glaucum	2	25	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	32 h	—	—	［120］
中华羊茅F. sinensis	12	15<=>25	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	88 h	0.607	<0.05	［121］
家独行菜L. sativum	10	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	24 h	0.863	<0.001	［100］
芝麻菜Eruca sativa	12	20	胚根≥2 mm Radicle≥2 mm	24 h	0.752	<0.001	［122］