2種豆科牧草種子超干貯藏適宜條件的探索＊

王 偉，宛 濤＊，蔡 萍，伊衛(wèi)東

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古錫林郭勒盟錫林浩特職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000）

種子關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，擁有高質(zhì)量的種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必要保證，所以種質(zhì)資源保存意義重大。其中種子含水量和貯藏溫度是影響種子貯藏壽命的兩個(gè)關(guān)鍵因素，最佳貯藏溫度和種子含水量因種子種類(lèi)不同而異〔1〕。考慮到種子庫(kù)運(yùn)行成本和可行性原則，種子庫(kù)的溫度又不可能設(shè)置過(guò)多，所以在一定溫度下確定種子最佳保存含水量顯得尤為重要。國(guó)際上一般把種子含水量控制到5%±1%和－18℃低溫作為長(zhǎng)期保存種質(zhì)資源的理想條件〔2〕。但近年來(lái)有大量研究表明種子在含水量低于5%的貯藏條件可使其壽命更為延長(zhǎng)，因此種子超干貯藏技術(shù)就在探索中逐步產(chǎn)生。通過(guò)降低種子水分來(lái)達(dá)到同降低溫度相似的保存效果，從而節(jié)約了種子保存的基礎(chǔ)建設(shè)、能耗等成本。大量研究表明，在采用超干貯藏技術(shù)時(shí)，種子的最適含水量在不同溫度下并不相同，同時(shí)也不是含水量越低就越有利于貯藏〔3，4〕。種子的發(fā)芽率是判斷種子的活力的最基本標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)通過(guò)測(cè)定其外滲物的電導(dǎo)率可以了解種子細(xì)胞膜的完整程度。本試驗(yàn)旨在探求2種豆科牧草種子在4個(gè)不同溫度及不同含水量條件下，貯藏3年后的發(fā)芽率及電導(dǎo)率，以探索出在現(xiàn)有條件下最適宜扁蓿豆、塔落巖黃芪種子的貯藏條件。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

扁蓿豆種子來(lái)源于內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院草原所2007年采收的種子，初始含水量為7.35%。2008年將扁蓿豆種子制備為1.51%、2.69%、4.29%、5.32%、7.35%的5個(gè)不同含水量，分別貯藏于45℃、20℃、4℃、－4℃條件下備用。

塔落巖黃芪種子來(lái)源于內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地2007年采收的種子，初始含水量為7.38%。2008年將塔落巖黃芪種子制備為2.17%、3.89%、4.74%、5.84%、7.38% 的 5 個(gè) 不同含水量，分別貯藏于45℃、20℃、4℃、－4℃條件下備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 超干處理方法

采用室溫硅膠干燥法〔5〕：將種子置于尼龍網(wǎng)袋中，填埋于干燥器內(nèi)的干燥硅膠里，種子與硅膠的質(zhì)量比為1∶10，室溫下脫水干燥，每12h更換經(jīng)120℃烘干冷卻后的干燥硅膠。每30d稱(chēng)重1次，當(dāng)種子含水量分別降到試驗(yàn)所需要的含水量時(shí)，取出裝入鋁箔袋中密封貯藏。

1.2.2 超干種子的貯藏方式

將經(jīng)超干處理后不同含水量梯度的種子放在一起組成1套種子，將成套種子分成4份，分別貯藏于－4℃、4℃、20℃（室溫）、45℃條件下備用。種子貯藏時(shí)間為2008年6月至2011年6月，指標(biāo)測(cè)定時(shí)間為2011年9月，通過(guò)發(fā)芽率、電導(dǎo)率指標(biāo)測(cè)定及數(shù)據(jù)分析，觀察不同情況下的貯藏狀況。

1.2.3 回濕處理

經(jīng)超干處理種子在吸脹時(shí)，由于水分急劇提高，膜相調(diào)整會(huì)出現(xiàn)紊亂現(xiàn)象，修復(fù)時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)，當(dāng)修復(fù)速度趕不上膜相調(diào)整的速度時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生吸脹損傷〔6，7〕。所以在吸脹前要先對(duì)種子進(jìn)行回濕調(diào)節(jié)處理，使吸水速度膜相調(diào)整速度相適合。具體方法是將貯藏到期的各超干處理種子分別置于尼龍網(wǎng)袋中，依次放入盛有飽和氯化鈣溶液（相對(duì)濕度為35%）、飽和氯化銨溶液（相對(duì)濕度為70%）和蒸餾水（相對(duì)濕度為100%）的干燥器中，用凡士林密封，室溫下分別平衡24h，取出待用〔8〕。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 發(fā)芽率指標(biāo)測(cè)定

根據(jù)《牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程》〔9〕測(cè)定發(fā)芽率：以3層濾紙為發(fā)芽床，50粒／皿，重復(fù)4次。塔落巖黃芪發(fā)芽條件的選擇為25℃恒溫培養(yǎng)，光照8h，第7d首次計(jì)數(shù)，第12d木次計(jì)數(shù)。扁蓿豆發(fā)芽條件的選擇為先在4℃下冰箱預(yù)冷7d打破休眠，再在20℃恒溫下培養(yǎng)，光照8h，第10d首次計(jì)數(shù)，第14d末次計(jì)數(shù)，計(jì)算正常種苗的百分率。

1.3.2 電導(dǎo)率指標(biāo)測(cè)定

取50粒種子稱(chēng)重，3次重復(fù)，稱(chēng)重后用去離子水沖洗3次，吸干種子表面吸附的水分，放入250mL的帶蓋三角瓶中，用量筒加入200mL去離子水。每次測(cè)定都設(shè)1個(gè)對(duì)照，對(duì)照加200mL去離子水。將三角瓶在20℃的恒溫箱內(nèi)放置24h后，用EC215型電導(dǎo)儀測(cè)定浸出液電導(dǎo)率，減去對(duì)照三角瓶?jī)?nèi)去離子水的電導(dǎo)率，再除以樣品重量與硬實(shí)種子重量的差值，即為種子浸出液的電導(dǎo)率〔10〕。電導(dǎo)率計(jì)算公式為：

電導(dǎo)率（μs·cm－1·g－1）＝（樣品值－對(duì)照值）／（樣品重量—硬實(shí)種子重量）

2 結(jié)果與分析

2.1 超干貯藏扁蓿豆種子于不同溫度下貯藏3年后發(fā)芽率的比較

從圖1中可以看出，相同溫度條件下隨著含水量增加，扁蓿豆種子發(fā)芽率表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)。在45℃條件下，含水量為1.51%的發(fā)芽率最高，為39.0%，明顯高于對(duì)照組21.5%的發(fā)芽率；在20℃、4℃和－4℃條件下，發(fā)芽率最高時(shí)，含水量均為2.69%，其各溫度的發(fā)芽率分別為：45.5%、47.0%和48.5%。

在相同含水量條件下，隨貯藏溫度的降低，扁蓿豆種子發(fā)芽率呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。其中45℃處理下的扁蓿豆種子發(fā)芽率與其他溫度相比在各含水量梯度下都是最低。45℃條件下，在含水量為7.35%時(shí)，扁蓿豆種子發(fā)芽率最低，為21.5%；在－4℃條件下，在含水量為2.69%時(shí)，扁蓿豆種子發(fā)芽率最高，為48.5%。

圖1 超干處理后不同含水量扁蓿豆種子在不同溫度下的發(fā)芽率

2.2 超干貯藏扁蓿豆種子于不同溫度下貯藏3年后電導(dǎo)率的比較

在同一含水量條件下，電導(dǎo)率隨著溫度的升高而增大（圖2）。45℃條件下的扁蓿豆種子電導(dǎo)率均高于其它溫度條件下各含水量的電導(dǎo)率，含水量為7.35%時(shí)，電導(dǎo)率值最高，為285μs／g·cm。其中扁蓿豆種子電導(dǎo)率在－4℃，含水量2.69%時(shí)最低，為123μs／g·cm。

圖2 超干處理后不同含水量扁蓿豆種子在不同溫度下的電導(dǎo)率

相同溫度條件下，對(duì)照組電導(dǎo)率值都高于超干組 （除 －4℃、5.32% 外），45℃ 時(shí)，在 含 水 量2.69%～4.29%扁蓿豆種子電導(dǎo)率都處在較低水平，為210～221μs／g·cm；20℃處理下的扁蓿豆電導(dǎo)率隨著含水量的增加呈先減后增的變化，含水量為2.69%～4.29%時(shí)值最低，都為174μs／g·cm；4℃處理下的扁蓿豆電導(dǎo)率隨著含水量的增加變化平緩，對(duì)照組電導(dǎo)率值最大，為176μs／g·cm；－4℃處理下的扁蓿豆電導(dǎo)率隨著含水量的增加呈先減少后增加趨勢(shì)，含水量處于2.69%～4.29%之間時(shí)電導(dǎo)率值都處于較低水平，為123～140μs／g·cm。

2.3 超干貯藏塔落巖黃芪種子于不同溫度下貯藏3年后發(fā)芽率的比較

由圖3可知，塔落巖黃芪在45℃處理下的發(fā)芽率在各含水量梯度下都低于其他溫度，在含水量為7.38%時(shí)發(fā)芽率最低，為0.0%。20℃、4℃、－4℃處理下的塔落巖黃芪種子在貯藏3年后其發(fā)芽率都高于45℃處理下的塔落巖黃芪發(fā)芽率，并且這3個(gè)溫度下貯藏種子的發(fā)芽率在各含水量梯度下變化較緩，相比來(lái)說(shuō)對(duì)照組種子發(fā)芽率都低于對(duì)應(yīng)超干組種子。

20℃處理時(shí)，含水量在2.17%～4.74%之間發(fā)芽率較高，為86.0%～89.0%；4℃處理下含水量為2.17%時(shí)，發(fā)芽率最高為89.0%，對(duì)照組發(fā)芽率最低為77%；－4℃處理下在各含水量梯度呈緩慢降低趨勢(shì)，在含水量為2.17%時(shí)，塔落巖黃芪發(fā)芽率最高為95.0%。

圖3 超干處理后不同含水量塔落巖黃芪種子在不同溫度下的發(fā)芽率

2.4 超干貯藏塔落巖黃芪種子于不同溫度下貯藏3年后電導(dǎo)率的比較

從圖4中可以看出，塔落巖黃芪種子電導(dǎo)率值在同一水分梯度下隨著溫度的升高而升高，同一溫度下隨著含水量的增加，電導(dǎo)率呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，相同溫度條件下，未經(jīng)超干處理的對(duì)照組電導(dǎo)率較高，其值大于所有同一溫度下其他含水量下種子。45℃處理下的電導(dǎo)率值都處于高位，其中在含水量7.38%時(shí)，電導(dǎo)率最大，值為290μs／g·cm；20℃、4℃、－4℃處理下的電導(dǎo)率曲線變化平緩，其中在－4℃條件，含水量2.17%時(shí)，電導(dǎo)率最低，值為70μs／g·cm。

圖4 超干處理后不同含水量塔落巖黃芪種子在不同溫度下的電導(dǎo)率

3 討論與結(jié)論

傳統(tǒng)的種子干燥理論認(rèn)為種子貯藏壽命與種子的含水量和貯藏溫度都有關(guān)，認(rèn)為貯藏溫度越低，壽命越長(zhǎng)，貯藏時(shí)超干種子含水量越低，種子壽命越長(zhǎng)。最適含水量隨著貯藏溫度的變化而變化，貯藏溫度越高，種子超干處理后最適含水量越低，但就目前而言發(fā)現(xiàn)超干貯藏最適合含水量沒(méi)有固定范圍，因種子不同而不同。

3.1 超干處理后扁蓿豆種子的儲(chǔ)存效果

本實(shí)驗(yàn)中發(fā)芽率隨溫度變化的總體趨勢(shì)是隨著溫度的升高發(fā)芽率降低，同一溫度下對(duì)照組發(fā)芽率值低于超干組，過(guò)度干燥不利于扁蓿豆種子貯藏，在含水量為2.69%左右時(shí)所有溫度下都保持著較高發(fā)芽率，其中在－4℃時(shí)發(fā)芽率最大，為48.5%。

膜結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定主要表現(xiàn)在膜的選擇透性上，若細(xì)胞受到輕微的破損，種子就會(huì)失去半透性功能，種子浸水后，細(xì)胞內(nèi)的部分礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)全滲到中，引起水的電導(dǎo)率增加。在本實(shí)驗(yàn)所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)條件下，同一水分梯度下隨著溫度的升高電導(dǎo)率值增大，對(duì)照組電導(dǎo)率都顯著高于超干組，且過(guò)度超干的種子電導(dǎo)率值都較高，其中在－4℃含水量為5.32%時(shí)電導(dǎo)率高于對(duì)照組可能是因?yàn)樵谶@個(gè)條件下膜系統(tǒng)被破壞造成電解液大量滲出電導(dǎo)率偏高。單就電導(dǎo)率而言適度超干貯藏有利于扁蓿豆種子的貯藏，各溫度下最適合含水量不隨溫度變化而變化，這與Vertucci等人的研究結(jié)果相一致〔11〕，本實(shí)驗(yàn)中塔落巖黃芪種子最適合含水量為2.69%。

本實(shí)驗(yàn)條件下超干貯藏適合扁蓿豆種子的保存，在－4℃含水量為2.69%時(shí)發(fā)芽率最大為48.5%、電導(dǎo)率為123μs／g·cm。

3.2 超干處理后塔落巖黃芪種子的儲(chǔ)存效果

在4個(gè)溫度下都呈現(xiàn)出隨著含水量的增加發(fā)芽率降低的趨勢(shì)，高溫條件下超干組發(fā)芽率比對(duì)照組有顯著增加，室溫及低溫條件下超干組都保持較高發(fā)芽率，說(shuō)明在本實(shí)驗(yàn)中溫度對(duì)塔落巖黃芪種子發(fā)芽率影響不是很大，其發(fā)芽率大小主要由含水量多少?zèng)Q定。45℃處理下在含水量2.17%～3.89%之間其發(fā)芽率值相對(duì)較高；20℃、4℃、－4℃處理下的塔落巖黃芪種子在貯藏3年后其發(fā)芽率都高于45℃處理下的塔落巖黃芪發(fā)芽率，并且這3個(gè)溫度下貯藏種子的發(fā)芽率在各含水量梯度下變化較緩，各組之間相差不大，相比來(lái)說(shuō)對(duì)照組發(fā)芽率都低于對(duì)應(yīng)超干組種子，說(shuō)明超干貯藏有利于塔落巖黃芪的保存。

電導(dǎo)率方面，塔落巖黃芪在同一含水量條件下隨著溫度的升高電導(dǎo)率值升高，同一溫度下隨著含水量的增加，電導(dǎo)率呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，同一溫度下未經(jīng)超干處理的對(duì)照組電導(dǎo)率最高，其值大于所有同一溫度下其他含水量下種子。45℃時(shí)在2.17%處電導(dǎo)率值最低，20℃、4℃、－4℃處理下的塔落巖黃芪電導(dǎo)率曲線相互變化不大較平緩，20℃處理下在2.17%～4.74%之間電導(dǎo)率值相對(duì)較小；4℃處理下的其含水量在2.17%～5.84%之間值都相對(duì)較小，－4℃處理下除對(duì)照組外其他含水量種子貯藏3年后都保持較完整的膜系統(tǒng)。

本實(shí)驗(yàn)條件下我們可以發(fā)現(xiàn)塔落巖黃芪適合超干貯藏，并且最佳含水量范圍隨著溫度的降低范圍增大，這與Smith等人的研究結(jié)果一致〔12〕，45℃時(shí)最佳含水量為2.17%；20℃時(shí)最佳含水量為2.17%～4.74%；4℃時(shí)最佳含水量為2.17%～5.84%；－4℃時(shí)最佳含水量為2.17%～5.84%，本實(shí)驗(yàn)下最佳貯藏條件為－4℃下含水量為2.17%，發(fā)芽率為95%、電導(dǎo)率為70μs／g·cm。

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