人工老化和PEG滲調修復對黃瓜種子浸泡液電導率及種子萌發的影響

周吉林

（廣安職業技術學院計算機與信息工程系，四川廣安，638000）

人工老化和PEG滲調修復對黃瓜種子浸泡液電導率及種子萌發的影響

周吉林

（廣安職業技術學院計算機與信息工程系，四川廣安，638000）

采用人工老化不同時間（1～13 d）后25%PEG滲調修復24 h的黃瓜種子，測定2種條件下種子浸泡液電導率的變化和種子萌發情況。測定結果顯示，老化時間越長，老化種子浸泡液的電導率越大，種子的發芽率、簡化活力指數和活力比減小；PEG滲調后，其電導率均下降，簡化活力指數和活力比都有所提高，但是發芽率變化不大。因此，PEG處理老化種子可以一定程度上修復細胞膜，降低膜的通透性，促進種子的萌發。

黃瓜種子；人工老化；PEG滲調；電導率；種子萌發

黃瓜（Cucumis sativusL.）又名胡瓜、刺瓜、王瓜，葫蘆科黃瓜屬一年生草本植物。黃瓜栽培歷史悠久，種植廣泛，是世界性蔬菜，在廣州市的年種植面積達3 333～6 667 hm2。黃瓜營養豐富，具有清熱利水、解毒消腫、生津止渴的作用，有很高的食用價值和藥用價值。

黃瓜種子在貯藏過程中容易發生老化，導致種子質量、活力和抗逆性降低，給農業生產造成巨大的經濟損失[1]。聚乙二醇(Polyethylene glycol，簡稱PEG）是一種高分子滲透劑，突出特點是其本身不能滲入活細胞，但能使活細胞慢慢吸水，有利于劣變種子得到恢復[2，3]。 Heydecker等[4]認為 PEG 滲透調節法對促進種子萌發和幼苗生長的效果最好。20世紀70年代中期，Heydecker等首先用PEG處理洋蔥種子，發現PEG處理可促種子萌發，并使種子出苗整齊，出苗率高。現在，PEG引發技術在國內外受到廣泛重視，已應用到多種作物上[5～7]。本研究主要集中測定黃瓜人工老化種子及PEG滲調后種子浸泡液的電導率變化，并且在此基礎上比較種子的萌發情況，為提高黃瓜種子質量提供生理生化基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為津研4號黃瓜良種 （Jinyan NO.4 cucumber）的種子。

1.2 試驗方法

①種子的人工老化 將黃瓜種子于40℃，相對濕度100%條件下進行老化處理。具體步驟如下：在干燥器底部盛一定量的蒸餾水，放在40℃的生化培養箱中，平衡水分2 d，再用小紗袋裝50粒大小均勻、種皮完好的種子，敞口放入干燥器中，再將干燥器密封，放入40℃的生化培養箱中。每天放入一批種子，共放入13批。然后將所有種子從干燥器中取出，于室內條件下平衡水分。這樣就得到了不同老化天數的黃瓜種子（即不同活力的黃瓜種子）。

②老化種子的PEG滲調引發 在直徑9 cm的培養皿中，加入適量的25%的PEG溶液，取老化的黃瓜種子50粒置于其內，于15℃的光照培養箱中處理24 h。然后將種子取出，用蒸餾水沖洗5次，再用吸水紙將種子表面的水吸干，并用電風扇將種子吹干至一定程度，最后于室內平衡水分。

③種子的電導率測定 分別取老化不同天數的種子及滲調修復的種子各20粒，放入培養皿中，各加蒸餾水50 mL，在30℃下吸脹 24 h，用 DJS-1型電導儀測定浸泡液的電導率，對照為蒸餾水。

④種子萌發 在直徑9 cm的培養皿中，放入3張定性濾紙，用蒸餾水濕透，按一定間距擺50粒黃瓜種子，30℃的光照培養箱中萌發。分別計算種子的發芽率，簡化活力指數和活力比。簡化活力指數=平均發芽率×幼苗干質量/種子質量；活力比=（未處理種子的活力比×處理后種子的簡化活力指數）/未處理種子的簡化活力指數，其中未處理種子的活力比設為100。

表1 黃瓜老化種子及PEG滲調后的電導率測定和種子萌發

2 結果與分析

2.1 老化處理及PEG滲調后黃瓜種子浸泡液電導率的測定

從表1可以看出，老化時間越長，老化種子浸泡液的電導率越大，其中在13 d時相對電導率從原來的9.1增大到72.6，絕對電導率從原來的0.9增大到64.4，說明老化使黃瓜種子的膜滲透率增大，即膜的通透性增大。用PEG對老化種子進行滲調后，其電導率均下降，其中在13 d時相對電導率從原來的72.6下降到25.6，絕對電導率從原來的64.4下降到17.4，推測可能是PEG使損傷的膜系統得到了一定程度的修復，膜的通透性減小所致。

2.2 人工老化處理及PEG滲調修復處理對黃瓜種子萌發的影響

將老化不同天數 （0～13 d）的黃瓜種子和經PEG滲調的黃瓜老化種子進行發芽率、簡化活力指數及活力比的測定（表1）。從表1可以看出，隨著老化天數的增加，種子發芽率、簡化活力指數和活力比逐漸減小；當使用PEG滲調后，發芽率變化不大，但是簡化活力指數和活力比都有所提高，說明PEG對老化種子進行滲調修復可促進種子的萌發。

3 小結與討論

種子的劣變可定義為 “降低種子生存能力的，導致種子喪失活力及萌發力的不可逆變化”。本試驗利用人工加速老化法模擬種子的自然老化或劣變過程。人工加速老化處理種子只是加速了種子內部的代謝過程，并無老化機理上的差異[8～10]。研究表明，發生劣變的種子，其浸泡液的電導率都不同程度地增加[11，12]。同時，劣變過程中，線粒體首先受到傷害，隨著種子劣變程度的加深，氨基酸大量外滲、溶酶體破裂、細胞全面降解，若進一步劣變就會導致種子萌發力的下降或喪失[13]。PEG作為一種高分子的惰性物質，在種子萌發期間可以提高種子內各種代謝酶的活性，提高合成DNA、RNA和蛋白質的能力。用PEG處理人工老化的劣變種子，有利于劣變種子吸脹初期膜系統的修復，從而有利于修復種子在貯藏中的損傷，提高種子活力，促進種子萌發和初期生長[14，15]。

老化處理以及PEG滲調修復后種子浸泡液電導率和種子萌發之間是否存在對應關系？研究表明，黃瓜種子隨著老化時間的延長（0～13 d），其浸泡液的相對電導率和絕對電導率不斷增加，同時種子的發芽率逐漸降低，只是在10 d后具有明顯的變化，但是簡化活力指數和活力比卻隨著老化時間的延長不斷減小，和電導率具有對應關系。PEG滲調修復老化的種子后，其相對電導率和絕對電導率都在原來的基礎上有所減少，同時簡化活力指數和活力比也在增大，同樣具有對應關系，但是種子的發芽率沒有明顯的變化。從而進一步證明劣變種子的膜通透性會增加，種子活力下降；PEG處理后，劣變種子的細胞膜得到一定程度的修復，完整性增強，種子活力增加。然而，在其他方面，PEG滲透修復后老化種子浸泡液的電導率與種子萌發間是否存在對應關系，還需要進一步研究。

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[6]梁小玉，張新全.PEG滲調處理改善鴨茅種子活力的研究[J].植物遺傳資源學報，2005，6（3）：330-334.

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[9]伍春蓮，喬愛民.黃瓜種子的人工老化及基因組DNA的提取[J].長江蔬菜，2009（10）：36.

[10]伍春蓮，喬愛民，孫敏.黃瓜老化種子基因組DNA的損傷與修復的 RAPD 研究[J].長江蔬菜，2009（14）：15-18.

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[13]Osborne D J.Biochemical control systems operating in theearly hours of germination [J].Canadan Journal of Botany,1983,61:3 568-3 577.

[14]夏拉帕提，馬春暉，張玲.PEG滲調處理對不同成熟度高羊茅種子活力的影響[J].塔里木大學學報，2007，19（1）：20-23.

[15]張百俊，楊和連，李貞霞，等.PEG滲調西葫蘆種子效應研究[J].種子，2006，25（9）：76-78.

Effect of Artificial Accelerated Aging and PEG Osmoprimed Repairment on Electro-conductivity and Seed Germination of Cucumber

ZHOU Jiling
(Deparment of Computer and Information Engineering,Guang'an Professional Technological College,Guang'an,Sichuan 638000)

Electro-conductivity and seed germination of cucumber seed were tested in artificial accelerated aging (1-13 days)and 25%PEG osmoprimed repairment for 24 h.The results showed that electro-conductivity augmented grandually along with aging time extension,whereas germination rate,reduced vigour index and vigour ratio decreased by degrees.After PEG osmopriming repair,electro-conductivity decreased grandually,at the same time reduced vigour index and vigour ratio increased continuously,but germination rate didn't change nearly.Therefore,PEG could repair cell memberane of aging seeds in a certain extent,reduce permeation and improve seed germination.

Cucumber seed;Artificial accelerated aging;PEG osmopriming;Electro-conductivity;Seed germination

10.3865/j.issn.1001-3547.2011.12.012

周吉林（1971-），男，講師，主要從事植物組織培養、種子活力及生物信息學等相關研究，電話：13281952429，

E-mail：512833274@qq.com

2011-04-21