超干的玉米种子在加速老化过程中生理生化指标的变化

张海娇 张耀川 白素兰

摘要 [目的]研究超干贮藏种子的耐贮性和可以保持的优良生理生化指标。[方法]以郑单958、先玉335、京单28和农大108为试验材料，采用超干处理后进行人工老化处理，回湿后测定其发芽率、发芽指数、活力指数、电导率和淀粉含量等指标，通过多个生理生化指标的测定来衡量种子衰老的速度。[结果]不同玉米品种各处理的衰老速度为对照（CK）>8%>5%。玉米种子在超干贮藏中呼吸弱，萌发过程中细胞膜修复的好，活力指数高，适合超干贮藏，在超干贮藏中的适宜水分含量可达到5%。 [结论]该研究可为衰老玉米种子的生产应用提供理论依据。

关键词 超干贮藏;活力指数;淀粉含量;电导率;比较分析法

中图分类号 S513文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）33-0001-04

通过不同的干燥方式，将种子含水量降至5%以下，称为种子超干燥。1986年，Ellis等[1]發现，将芝麻种子的水分从5%降低至2%，可使其贮藏寿命延长40倍。这个效果，相当于将贮藏温度从20 ℃降低到-20 ℃。在此基础上，提出了超干保存的设想[1]。Ellis等[2]先后对莴苣、油菜、亚麻、水稻、大麦、小麦等20个品种种子的超干燥贮藏进行试验，结果表明，所有供试种子的贮藏寿命均与种子含水量和贮藏温度紧密相关，但不同种子的适宜含水量下限不同;如果采种时间恰当，水稻种子的含水量下限可以适当降低，从而获得更好的贮存效果。我国对种子超干燥贮藏研究的起步较晚，主要集中在作物种子上。周祥胜等[3]研究表明，高油分的油菜、萝卜、黑芝麻等种子适于超干燥保存，但不同种子的适宜含水量下限有差异。1989年，程红焱等[4]首先在我国开展种子超干保存研究，并在超干种子的生理和细胞学方面取得了一定进展。为了解决种子超干处理后的吸胀损伤问题，张云兰等[5]对豌豆、谷子等超干种子开展不同回湿方法的比较试验，结果表明，同一品种作物，其高水分种子与低水分种子适应的回湿方法不同，应根据种子水分的含量高低采用适当的回湿方法;用PEG（聚乙二醇）回湿种子，其浓度对渗调效果影响很大，如果使用不当，不但不能起到渗调作用，反而有损于细胞膜的修补作用。胡小荣等[6]研究超干燥红麻种子预先回湿方法，结果表明超干燥红麻种子的吸胀损伤问题可以通过缓慢吸水来解决。胡家恕等[7]对超干红花种子的抗老化作用及其机理进行研究，结果发现，种子含水量降至5%以下，能显著提高其抗老化裂变能力;超干燥虽然对细胞防御酶系统活性无明显影响，但超干燥种子胚细胞中的自由基水平相对升高，不过萌发前经回湿处理后可使因老化导致的过多自由基及时得到清除。朱诚等[8]通过对超干花生种子（含水量为2.11%）的耐贮性与脂质过氧化作用之间的关系进行研究，认为对脂质过氧化的抑制作用，是超干燥种子耐贮藏的生理原因之一。陶梅等[9]探索种子超干脱水的实用方法和超干种子的密封方法。尽管国内外对种子超干保存的研究不少，但目前我国尚未有关于玉米种子超干燥保存的研究报导，如果对玉米种子超干燥贮藏后的生活力、电导率、淀粉含量等生理生化变化进行研究，并从这些指标综合衡量玉米种子超干燥保存效果，创立玉米种子超干燥保存技术，将对玉米育种、种质鉴定与保存有重要意义[10]。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试种子有郑单958、先玉335、京单28和农大108，均为2016年产，玉米种子的百粒重、发芽率和含水量测定结果见表1。

1.2 试验方法

1.2.1 种子超干处理。采用室温硅胶干燥法。玉米种子经过20 d处理后，含水量分别降为8%和5%。超干后的种子密封于称量瓶中，备用。

1.2.2 人工加速老化试验。玉米超干和未超干（对照）种子置于45 ℃恒温箱内进行人工老化处理，每间隔一段时间进行生活力、电导率、淀粉含量测定[11]。

1.2.3 回湿。将超干和对照种子分别置于尼龙网中，顺序放入饱和CaCl2饱和溶液、饱和NH4Cl溶液以及湿度为95%的环境中24 h，进行逐级回湿[12]。

1.2.4 种子生活力测定。按照玉米种子《国际种子检验规程》，采用砂床发芽方法。

1.2.5 电导率测定。采用毕辛华等[13]的方法，用DDSJ-308A型电导仪测浸泡液和对照的电导率（μs）。

1.2.6 淀粉含量测定。采用CaCl2-HOAc浸提-旋光法[13]测定。

2 结果与分析

2.1 超干贮藏对种子生活力的影响

2.1.1不同品种间玉米种子发芽率的比较。对照组中农大108在40 ℃老化处理5 d后种子的发芽率降为0，郑单958、先玉335和京单28在第6天后发芽率降为零，发芽率下降均较快;8%水分下郑单958、先玉335和农大108在6 d后发芽率降为0，京单28在第11天后发芽率降为0，发芽率较对照组下降缓慢。5%（超干）水分的玉米种子，农大108在第15天后发芽率降为0，郑单958、先玉335和京单28分别在21 d后发芽率降为0。经过超干处理的玉米种子在40 ℃老化30 d后，高含水量的玉米种子发芽率下降严重，超干的玉米种子发芽率下降的很缓慢，说明耐贮性大大增强。

2.1.2 不同品种间玉米种子发芽指数的比较。不同品种间玉米种子的发芽指数表现出与发芽率相似的变化特征，即发芽指数下降程度较对照组相对缓慢。5%（超干）水分的玉米种子，农大108在第15天时发芽指数为346，郑单958、先玉335和京单28在第21天时发芽指数分别为2.3、36.2和33.1，仍保持一定的生活力，表明经超干处理后玉米种子耐贮性大大增强。

2.1.3不同品种间玉米种子活力指数的比较。从表4可以看出，超干玉米种子生活力下降缓慢，在45 ℃老化21 d后，仍保有一定的生活力，高含水量的种子发芽指数已在5～11 d生活力降为0，超干的玉米种子耐贮性大大增加。

2.2 超干贮藏对玉米种子电导率的影响

老化后种子浸泡时，由于细胞膜结构和功能的破坏，种子中氨基酸、有机酸、糖分等化合物渗入水中，增加了水中离子浓度，使电导率增加。结果如表5所示，5%水分超干的种子电导率上升的速度明显慢于8%水分的玉米种子，8%水分玉米种子电导率上升的速度慢于对照组。

如图1所示，对照组郑单958衰老速度最快，最慢为京单28，为9.0 μΩ/（cm·d）。8%水分组，郑单958衰老速度最快为13.1 μΩ/（cm·d），京单28最慢，为 4.8 μΩ/（cm·d）。5%水分组（超干），农大108衰老速度最快，最慢为京单28，电导率日均增量为2.2 μΩ/（cm·d）。各品种衰老的速度CK>8%>5%（超干）。

2.3 超干贮藏对种子淀粉含量变化的影响

种子内部存在丰富的营养物质，一方面在呼吸过程中转化为能量，用于生长和合成;另一方面通过代谢转化成新细胞组成的成分。而玉米种子中淀粉含量达到70%以上，所以测算淀粉的含量，可以比较种子的衰老速度。各品种淀粉含量的变化如表6所示。5%水分超干的种子淀粉含量下降的速度明显慢于8%水分的玉米种子，8%水分玉米种子淀粉含量下降的速度慢于对照组。

如图2所示，对照组种子中，消耗淀粉最多的为郑单958，最少的为农大108，日均消耗量为99 g/kg。8%水分种子中，消耗淀粉最多的为农大108，最少的为京单28。5%种子组，消耗淀粉最多的为农大108，日均消耗量为24.8 g/kg，最少的为京单28。各品种衰老的速度CK>8%>超干（5%）。因此，在该试验中超干的玉米种子是可以长时间贮藏。

3 结论

（1）从种子的活力指数看，经过超干处理的玉米种子在40 ℃老化21 d后，仍保有一定的生活力，高含水量的种子生活力在5～11 d降为零，超干的种子贮藏的天数增加了2～3倍，不同品种间玉米种子活力指数变化趋势相似。

（2）从种子细胞膜修复的程度来看，通过比较分析电导率增加的速度，4个品种各处理的衰老速度为CK>8%>5%（超干），超干贮藏种子的细胞膜修复的能力好于高水分种子的修复能力。

（3）从种子淀粉量消耗的程度来看，通过比较分析淀粉量消耗的速度，4个品种各处理的淀粉消耗速度为CK>8%>5%（超干），可以看出超干的玉米种子呼吸是最弱的，但并不

是完全没有呼吸。

综上所述，玉米种子在超高贮藏中呼吸弱，萌发过程中细胞膜修复的好，活力指数高，适合超干贮藏。该试验中缺少对玉米种子遗传特性的探讨，后续研究中能证明超干贮藏的玉米种子的遗传性稳定，将使试验更加準确可行。

参考文献

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[2] ELLIS R H，HONG T D，ROBERTS E H.A comparison of the low-moisture-content limit to the logarithmic relation between seed moisture and longevity in twelve species[J].Annals of botany，1989，63（6）：601-611.

[3] 周祥胜，毕辛华.超低水分贮藏对几种高油分种子生活力的影响[J].种子，1993（4）：13-19.

[4] 程红焱，郑光华，陶嘉龄.超干处理对几种芸苔属植物种子生理生化和细胞超微结构的效应[J].职务生理学报，1991，17（3）：273-284.

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[7] 胡家恕，朱诚，曾广文，等.超干红花种子抗老化作用及其机理[J].植物生理学报，1999，25（2）：171-177.

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