超干的玉米種子在加速老化過程中生理生化指標的變化

張海嬌 張耀川 白素蘭

摘要?[目的]研究超干貯藏種子的耐貯性和可以保持的優(yōu)良生理生化指標。[方法]以鄭單958、先玉335、京單28和農(nóng)大108為試驗材料，采用超干處理后進行人工老化處理，回濕后測定其發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、電導(dǎo)率和淀粉含量等指標，通過多個生理生化指標的測定來衡量種子衰老的速度。[結(jié)果]不同玉米品種各處理的衰老速度為對照（CK）>8%>5%。玉米種子在超干貯藏中呼吸弱，萌發(fā)過程中細胞膜修復(fù)的好，活力指數(shù)高，適合超干貯藏，在超干貯藏中的適宜水分含量可達到5%。 [結(jié)論]該研究可為衰老玉米種子的生產(chǎn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞?超干貯藏;活力指數(shù);淀粉含量;電導(dǎo)率;比較分析法

中圖分類號?S513文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2018）33-0001-04

通過不同的干燥方式，將種子含水量降至5%以下，稱為種子超干燥。1986年，Ellis等[1]發(fā)現(xiàn)，將芝麻種子的水分從5%降低至2%，可使其貯藏壽命延長40倍。這個效果，相當于將貯藏溫度從20 ℃降低到-20 ℃。在此基礎(chǔ)上，提出了超干保存的設(shè)想[1]。Ellis等[2]先后對萵苣、油菜、亞麻、水稻、大麥、小麥等20個品種種子的超干燥貯藏進行試驗，結(jié)果表明，所有供試種子的貯藏壽命均與種子含水量和貯藏溫度緊密相關(guān)，但不同種子的適宜含水量下限不同;如果采種時間恰當，水稻種子的含水量下限可以適當降低，從而獲得更好的貯存效果。我國對種子超干燥貯藏研究的起步較晚，主要集中在作物種子上。周祥勝等[3]研究表明，高油分的油菜、蘿卜、黑芝麻等種子適于超干燥保存，但不同種子的適宜含水量下限有差異。1989年，程紅焱等[4]首先在我國開展種子超干保存研究，并在超干種子的生理和細胞學方面取得了一定進展。為了解決種子超干處理后的吸脹損傷問題，張云蘭等[5]對豌豆、谷子等超干種子開展不同回濕方法的比較試驗，結(jié)果表明，同一品種作物，其高水分種子與低水分種子適應(yīng)的回濕方法不同，應(yīng)根據(jù)種子水分的含量高低采用適當?shù)幕貪穹椒?用PEG（聚乙二醇）回濕種子，其濃度對滲調(diào)效果影響很大，如果使用不當，不但不能起到滲調(diào)作用，反而有損于細胞膜的修補作用。胡小榮等[6]研究超干燥紅麻種子預(yù)先回濕方法，結(jié)果表明超干燥紅麻種子的吸脹損傷問題可以通過緩慢吸水來解決。胡家恕等[7]對超干紅花種子的抗老化作用及其機理進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，種子含水量降至5%以下，能顯著提高其抗老化裂變能力;超干燥雖然對細胞防御酶系統(tǒng)活性無明顯影響，但超干燥種子胚細胞中的自由基水平相對升高，不過萌發(fā)前經(jīng)回濕處理后可使因老化導(dǎo)致的過多自由基及時得到清除。朱誠等[8]通過對超干花生種子（含水量為2.11%）的耐貯性與脂質(zhì)過氧化作用之間的關(guān)系進行研究，認為對脂質(zhì)過氧化的抑制作用，是超干燥種子耐貯藏的生理原因之一。陶梅等[9]探索種子超干脫水的實用方法和超干種子的密封方法。盡管國內(nèi)外對種子超干保存的研究不少，但目前我國尚未有關(guān)于玉米種子超干燥保存的研究報導(dǎo)，如果對玉米種子超干燥貯藏后的生活力、電導(dǎo)率、淀粉含量等生理生化變化進行研究，并從這些指標綜合衡量玉米種子超干燥保存效果，創(chuàng)立玉米種子超干燥保存技術(shù)，將對玉米育種、種質(zhì)鑒定與保存有重要意義[10]。

1?材料與方法

1.1?供試材料

供試種子有鄭單958、先玉335、京單28和農(nóng)大108，均為2016年產(chǎn)，玉米種子的百粒重、發(fā)芽率和含水量測定結(jié)果見表1。

1.2?試驗方法

1.2.1?種子超干處理。采用室溫硅膠干燥法。玉米種子經(jīng)過20 d處理后，含水量分別降為8%和5%。超干后的種子密封于稱量瓶中，備用。

1.2.2?人工加速老化試驗。玉米超干和未超干（對照）種子置于45 ℃恒溫箱內(nèi)進行人工老化處理，每間隔一段時間進行生活力、電導(dǎo)率、淀粉含量測定[11]。

1.2.3?回濕。將超干和對照種子分別置于尼龍網(wǎng)中，順序放入飽和CaCl2飽和溶液、飽和NH4Cl溶液以及濕度為95%的環(huán)境中24 h，進行逐級回濕[12]。

1.2.4?種子生活力測定。按照玉米種子《國際種子檢驗規(guī)程》，采用砂床發(fā)芽方法。

1.2.5?電導(dǎo)率測定。采用畢辛華等[13]的方法，用DDSJ-308A型電導(dǎo)儀測浸泡液和對照的電導(dǎo)率（μs）。

1.2.6?淀粉含量測定。采用CaCl2-HOAc浸提-旋光法[13]測定。

2?結(jié)果與分析

2.1?超干貯藏對種子生活力的影響

2.1.1不同品種間玉米種子發(fā)芽率的比較。對照組中農(nóng)大108在40 ℃老化處理5 d后種子的發(fā)芽率降為0，鄭單958、先玉335和京單28在第6天后發(fā)芽率降為零，發(fā)芽率下降均較快;8%水分下鄭單958、先玉335和農(nóng)大108在6 d后發(fā)芽率降為0，京單28在第11天后發(fā)芽率降為0，發(fā)芽率較對照組下降緩慢。5%（超干）水分的玉米種子，農(nóng)大108在第15天后發(fā)芽率降為0，鄭單958、先玉335和京單28分別在21 d后發(fā)芽率降為0。經(jīng)過超干處理的玉米種子在40 ℃老化30 d后，高含水量的玉米種子發(fā)芽率下降嚴重，超干的玉米種子發(fā)芽率下降的很緩慢，說明耐貯性大大增強。

2.1.2?不同品種間玉米種子發(fā)芽指數(shù)的比較。不同品種間玉米種子的發(fā)芽指數(shù)表現(xiàn)出與發(fā)芽率相似的變化特征，即發(fā)芽指數(shù)下降程度較對照組相對緩慢。5%（超干）水分的玉米種子，農(nóng)大108在第15天時發(fā)芽指數(shù)為346，鄭單958、先玉335和京單28在第21天時發(fā)芽指數(shù)分別為2.3、36.2和33.1，仍保持一定的生活力，表明經(jīng)超干處理后玉米種子耐貯性大大增強。

2.1.3不同品種間玉米種子活力指數(shù)的比較。從表4可以看出，超干玉米種子生活力下降緩慢，在45 ℃老化21 d后，仍保有一定的生活力，高含水量的種子發(fā)芽指數(shù)已在5～11 d生活力降為0，超干的玉米種子耐貯性大大增加。

2.2?超干貯藏對玉米種子電導(dǎo)率的影響

老化后種子浸泡時，由于細胞膜結(jié)構(gòu)和功能的破壞，種子中氨基酸、有機酸、糖分等化合物滲入水中，增加了水中離子濃度，使電導(dǎo)率增加。結(jié)果如表5所示，5%水分超干的種子電導(dǎo)率上升的速度明顯慢于8%水分的玉米種子，8%水分玉米種子電導(dǎo)率上升的速度慢于對照組。

如圖1所示，對照組鄭單958衰老速度最快，最慢為京單28，為9.0 μΩ/（cm·d）。8%水分組，鄭單958衰老速度最快為13.1 μΩ/（cm·d），京單28最慢，為 4.8 μΩ/（cm·d）。5%水分組（超干），農(nóng)大108衰老速度最快，最慢為京單28，電導(dǎo)率日均增量為2.2 μΩ/（cm·d）。各品種衰老的速度CK>8%>5%（超干）。

2.3?超干貯藏對種子淀粉含量變化的影響

種子內(nèi)部存在豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，一方面在呼吸過程中轉(zhuǎn)化為能量，用于生長和合成;另一方面通過代謝轉(zhuǎn)化成新細胞組成的成分。而玉米種子中淀粉含量達到70%以上，所以測算淀粉的含量，可以比較種子的衰老速度。各品種淀粉含量的變化如表6所示。5%水分超干的種子淀粉含量下降的速度明顯慢于8%水分的玉米種子，8%水分玉米種子淀粉含量下降的速度慢于對照組。

如圖2所示，對照組種子中，消耗淀粉最多的為鄭單958，最少的為農(nóng)大108，日均消耗量為99 g/kg。8%水分種子中，消耗淀粉最多的為農(nóng)大108，最少的為京單28。5%種子組，消耗淀粉最多的為農(nóng)大108，日均消耗量為24.8 g/kg，最少的為京單28。各品種衰老的速度CK>8%>超干（5%）。因此，在該試驗中超干的玉米種子是可以長時間貯藏。

3?結(jié)論

（1）從種子的活力指數(shù)看，經(jīng)過超干處理的玉米種子在40 ℃老化21 d后，仍保有一定的生活力，高含水量的種子生活力在5～11 d降為零，超干的種子貯藏的天數(shù)增加了2～3倍，不同品種間玉米種子活力指數(shù)變化趨勢相似。

（2）從種子細胞膜修復(fù)的程度來看，通過比較分析電導(dǎo)率增加的速度，4個品種各處理的衰老速度為CK>8%>5%（超干），超干貯藏種子的細胞膜修復(fù)的能力好于高水分種子的修復(fù)能力。

（3）從種子淀粉量消耗的程度來看，通過比較分析淀粉量消耗的速度，4個品種各處理的淀粉消耗速度為CK>8%>5%（超干），可以看出超干的玉米種子呼吸是最弱的，但并不

是完全沒有呼吸。

綜上所述，玉米種子在超高貯藏中呼吸弱，萌發(fā)過程中細胞膜修復(fù)的好，活力指數(shù)高，適合超干貯藏。該試驗中缺少對玉米種子遺傳特性的探討，后續(xù)研究中能證明超干貯藏的玉米種子的遺傳性穩(wěn)定，將使試驗更加準確可行。

參考文獻

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