不同貯藏方法對燕麥種子活力及抗氧化酶活性的影響

田麗娟，慕 平

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

不同貯藏方法對燕麥種子活力及抗氧化酶活性的影響

田麗娟，慕 平

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

采用常溫、干燥、超干、冷藏、冷凍5種不同的貯藏方法，測定處理30、90 d燕麥種子活力及抗氧化酶指標(biāo)，結(jié)果表明：(1)低溫貯藏促進(jìn)燕麥根、苗的生長，最大分別達(dá)到9.11 cm和13.946 cm；(2)種子貯藏90 d后，種子活力差異顯著，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均在超干貯藏條件下達(dá)到最大，為91.33%和81.211，顯著高于其他貯藏方法，此時(shí)種子的電導(dǎo)率顯著低于其他貯藏方法；(3)燕麥種子含水量達(dá)到4.53%時(shí)，種子活力最高，抗氧化酶活性也較高，種子內(nèi)SOD、POD、CAT活性達(dá)到最大值，分別為0.794、199.56、19.97 U/(g·min)FW。5種不同貯藏方法中，對短期貯藏燕麥種子的優(yōu)勢表現(xiàn)為：超干貯藏>干燥貯藏>常溫貯藏>冷藏貯藏>冷凍貯藏。

燕麥；貯藏方法；種子活力

燕麥(Avenasativa)為禾本科(Gramineae)燕麥屬(Avena)多年生植物，具有耐寒、抗旱，對土壤適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。在我國，燕麥?zhǔn)侵饕母吆魑锛皟?yōu)良飼草。種子貯藏不當(dāng)會(huì)對燕麥生產(chǎn)造成不可挽回的損失。目前，燕麥栽培的研究涉及栽培技術(shù)、混播組合與比例、刈割、圈窩種植等方面[1]。針對燕麥種子萌發(fā)及貯藏特性的研究報(bào)道較少，李富花等[2]采用標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽、快速發(fā)芽、電導(dǎo)率測定、甲醇劣變處理和人工老化處理方法，為進(jìn)一步研究種子活力測定方法提供依據(jù)。牛瑞明等[3]發(fā)現(xiàn)應(yīng)用生化黃腐酸、氯化鈣、赤霉素、乙酰水楊酸等不同化學(xué)制劑對燕麥種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和物質(zhì)轉(zhuǎn)換率有不同的影響；徐長林等[4-6]研究了高寒區(qū)燕麥栽培、與豌豆混播、生長特性等方面；Zhou等[7]用RAPD分子標(biāo)記研究了栽培燕麥的起源，Jellen和Beard[8]對140個(gè)來源不同的燕麥種質(zhì)進(jìn)行了分析。燕麥種子收獲到下次種植有3～4個(gè)月的貯藏期，不適宜的貯藏方法會(huì)破壞燕麥種子的萌發(fā)及生理活動(dòng)。通過研究5種不同的貯藏方法對燕麥種子含水量、種子活力及抗氧化代謝的影響，以期尋找短期內(nèi)提高燕麥種子耐貯性的方法及條件，為其品種資源的合理保存提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料及種子處理方法

供試種子為2013年甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)和推廣的隴燕3號燕麥種子(初始含水量為8.25%，發(fā)芽率80%)。種子處理方法見表1，貯藏30、60 d分別選取燕麥種子100粒，3個(gè)重復(fù)，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)及生理指標(biāo)測定。

1.2 測定方法

1.2.1 種子含水量和發(fā)芽指標(biāo)測定 種子原始含水量的測定采用135 ℃烘干法[9]。挑選籽粒完好無損的種子各300粒，用自來水沖洗2遍，用消毒液浸泡5～8 min，再用蒸餾水沖洗，放置在已消毒的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽盒內(nèi)，盒內(nèi)放2層濾紙，3次重復(fù)。于培養(yǎng)箱內(nèi)24 ℃，光照10 h，黑暗14 h培養(yǎng)7 d。在第4 d統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢；第7 d統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，并測定根長、苗長。

發(fā)芽勢(%)=(4 d 內(nèi)發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%

發(fā)芽率(%)= (7 d 內(nèi)發(fā)芽總數(shù)/供試種子數(shù))×100%

表1 種子處理方法Table1 The treatment methods of seed

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt

式中：Gt為第t天的發(fā)芽數(shù),Dt為相應(yīng)發(fā)芽的天數(shù)[10,11]。

1.2.2 回水處理 種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)前，采用逐級回濕的平衡水分法對種子進(jìn)行逐級回水處理[12，13](由于種子處理后含水量顯著變化，若在進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn)前不采取任何措施，將會(huì)導(dǎo)致種子爆破，影響種子的正常發(fā)芽)。取不同貯藏條件下的種子若干，將不同含水量的種子分別置于尼龍網(wǎng)袋中，順序放入裝有飽和CaCl2溶液(相對濕度為36%)、飽和NH4Cl溶液(相對濕度為45%)及水(相對濕度為100%)的干燥器中，密封，室溫下各處理相對濕度平衡24 h[13]。

1.2.3 電導(dǎo)率抗氧化酶活性測定 電導(dǎo)率是檢測種子脫水耐性的一個(gè)重要指標(biāo)，它反映了脫水對種子產(chǎn)生的損傷程度，喻方圓等[14]認(rèn)為種子浸泡液的電導(dǎo)率數(shù)值可以定量反應(yīng)種子活力。電導(dǎo)率采用雷磁-DDS電導(dǎo)儀，參照文獻(xiàn)[15]的方法測定。

種子抗氧化酶類的測定：(1)采用硝基氮藍(lán)四唑(NBT)法[16，17]測定超氧化物歧化酶(SOD)在D560nm的活性。(2)采用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶(POD)活性[16,18，19]。(3)用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定法測定過氧化氫酶(CAT)活性[16]。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及作圖，采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA分析，用最小字母標(biāo)記法(Least significant different ，LSD)對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，試驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子活力

貯藏30、90 d后不同的貯藏方法下種子的含水量(MC)均不相同(表2)，超干貯藏90 d后種子含水量為4.53%，小于其他貯藏方法種子的含水量，與干燥貯藏后種子含水量(4.64%)差異不顯著。冷凍貯藏、冷藏貯藏條件下根長度最高，顯著高于其他貯藏。貯藏30 d以干燥貯藏條件下發(fā)芽率最高，可達(dá)95.00%，其次超干貯藏條件下發(fā)芽率為92.67%；超干貯藏條件下發(fā)芽指數(shù)最大，為79.894，此時(shí)種子的電導(dǎo)率也顯著低于其他貯藏，而冷凍、冷藏貯藏的種子電導(dǎo)率顯著高于其他條件，發(fā)芽指數(shù)卻顯著低于其他方法貯藏的種子。貯藏90 d后發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均在超干貯藏條件下達(dá)到最大值，為91.33%和81.211，顯著高于其他貯藏條件，此時(shí)種子的電導(dǎo)率顯著低于其他貯藏。

表2 不同貯藏方法下種子活力Table2 Seed vigor under different storage methods

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，不同小寫字母表示顯著差異(P<0.05)

2.2 SOD活性

SOD對細(xì)胞的氧化與抗氧化平衡起著關(guān)鍵的作用，能夠清除超氧陰離子自由基，保護(hù)細(xì)胞免受損傷，是種子抗氧化代謝物質(zhì)中的重要組成部分。不同貯藏方式對種子SOD活性的影響差異顯著(P<0.05)，貯藏30 d，與常溫貯藏(CK)相比，干燥貯藏的種子SOD活性顯著高于常溫貯藏，SOD活性達(dá)到最大值，為0.743 U/(g·min)FW，冷凍貯藏30 d后的種子SOD活性顯著低于其他貯藏，為0.683 U/(g·min)FW，說明干燥貯藏可以提高燕麥種子SOD活性，增強(qiáng)了燕麥種子的抗氧化代謝能力，冷凍貯藏降低了SOD活性。90 d后各貯藏條件下，種子SOD活性均顯著高于常溫貯藏(CK)，超干貯藏效果最好，種子SOD活性顯著高于其他處理，為0.794 U/(g·min)FW，干燥貯藏的種子SOD活性也處于較高水平，為0.752 U/(g·min)FW。超干、干燥、冷藏、冷凍貯藏提高了燕麥種子SOD活性，只有超干貯藏30 d與90 d后種子的SOD活性差異顯著，其他處理差異不顯著(圖1)。

圖1 不同貯藏方法下種子SOD活性Fig.1 Activity of SOD in oat seeds under different storage methods

2.3 POD活性

POD能夠消除細(xì)胞中的氧，并產(chǎn)生細(xì)胞所需的某些代謝物，也是種子抗氧化研究的重要指標(biāo)。不同貯藏方式貯藏種子30、90 d后對種子POD活性的影響不同，貯藏30 d后，干燥貯藏的種子POD活性最高，為192.76 U/(g·min) FW，顯著高于其他貯藏，超干、冷藏、冷凍貯藏方法與常溫貯藏POD活性差異不顯著。貯藏90 d后，超干貯藏的種子POD活性最高，為199.56 U/(g·min)FW，其次是干燥貯藏的種子，POD活性為197.49 U/(g·min)FW，干燥、超干、冷藏、冷凍貯藏與常溫貯藏差異顯著(圖2)。隨著貯藏時(shí)間的延長，燕麥種子POD活性變化顯著，常溫貯藏下種子POD活性有所下降，而降低含水量和低溫處理下種子POD活性均有一定程度的增強(qiáng)。

圖2 不同貯藏方法下種子POD活性Fig.2 Activity of POD in oat seeds under different storage methods

2.4 CAT活性

CAT主要是催化H2O2分解生成H2O和O2，保護(hù)細(xì)胞內(nèi)的糖、氨基酸、磷脂、核苷酸、有機(jī)物等的過度消耗，使細(xì)胞免受損傷，也可表示植物細(xì)胞的抗氧化代謝。貯藏種子30 d后，干燥貯藏的種子CAT活性最高，為17.45 U/(g·min)FW，超干貯藏的次之，這兩種貯藏方式下種子的CAT活性均顯著高于其他貯藏；貯藏種子90 d后干燥、超干、冷藏、冷凍貯藏的種子的CAT活性均顯著高于常溫貯藏，超干貯藏的種子CAT活性最高，為19.97 U/(g·min)FW，其次干燥貯藏的種子CAT活性為18.08 U/(g·min)FW(圖3)。超干貯藏90 d后，燕麥種子的CAT活性顯著高于其他處理。

圖3 不同貯藏方法下種子CAT活性Fig.3 Activity of CAT in oat seeds under different storage methods

3 討論與結(jié)論

種子活力是判斷種子品質(zhì)和儲(chǔ)存壽命的重要指標(biāo)之一，而種子的含水量、儲(chǔ)存溫度和環(huán)境因素對種子生活能力(種子的發(fā)芽率、出苗率、幼苗生長和生產(chǎn)能力)的影響至關(guān)重要[20]。電導(dǎo)率是檢測種子脫水耐性的一個(gè)重要指標(biāo)，它反映了脫水對種子產(chǎn)生的損傷程度[14]。隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加，種子電導(dǎo)率值逐漸增加[16,20]。試驗(yàn)表明，低溫貯藏促使種子電導(dǎo)率顯著增大，低溫嚴(yán)重破壞了種子細(xì)胞膜的透性，引起細(xì)胞內(nèi)含物質(zhì)的流失，影響種子正常的生理活動(dòng)，主要表現(xiàn)為電導(dǎo)率值顯著高于其他處理。干燥、超干貯藏下種子的電導(dǎo)率相對較低，保持了細(xì)胞膜的完整性，避免細(xì)胞內(nèi)含物質(zhì)流失，對種子的安全貯藏有促進(jìn)作用。

發(fā)芽指數(shù)能更準(zhǔn)確描述種子活力，一般膜脂過氧化作用是導(dǎo)致種子活力下降的原因，可能來自細(xì)胞結(jié)構(gòu)的改變和細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的改變。胡家恕等[21]認(rèn)為，紅花種子含水量降至5%以下，在常溫下能顯著提高抗老化能力，延長貯存壽命；Ellis[22]等認(rèn)為，水稻種子耐干能力差，必須采取適當(dāng)?shù)念A(yù)處理及超干后處理等措施才能避免超干對種子的傷害。因此，種子含水量是影響種子活力的關(guān)鍵因素。研究表明，貯藏90 d后超干貯藏種子發(fā)芽指數(shù)顯著高于其他處理，電導(dǎo)率顯著低于其他處理。這可能與種子含水量有關(guān)，含水量為4.53%對種子細(xì)胞膜破壞性小，保持了細(xì)胞膜的完整性，種子內(nèi)含物代謝相對較慢，最終使得種子活力較高。楊永青等[23]也認(rèn)為，超干處理可使膜結(jié)構(gòu)得到保持與修復(fù)，保持了膜系統(tǒng)的完整性，使膜功能得以正常發(fā)揮，強(qiáng)化了種子活力。

POD、CAT、SOD等抗氧化酶普遍存在于植物的各種組織中，它們通過催化植物體內(nèi)的活性氧，防止過氧化反應(yīng)發(fā)生，并維持活性氧的代謝平衡、保護(hù)膜結(jié)構(gòu)[24]。酶系統(tǒng)活性的提高直接促進(jìn)了高水平自由基清除系統(tǒng)的維持，減少活性氧的積累，從而降低膜脂過氧化的產(chǎn)生，最終提高植株的抗逆性，降低植株遭受脅迫的程度[25]。研究表明：超干貯藏對燕麥種子抗氧化酶活性的促進(jìn)作用最顯著，其次是干燥貯藏。尤其是燕麥種子超干貯藏90 d后SOD、POD、CAT活性顯著高于其他處理。Ellis等[22]發(fā)現(xiàn)萵苣種子含水量在2.6%～15.0%與種子壽命呈負(fù)對數(shù)關(guān)系，即符合種子壽命方程式。脂肪類種子油菜2.8%、芥菜2.8%；蛋白類種子中豌豆6.0%、綠豆6.0%；淀粉類種子中小麥5.6%、大麥4.6%等[26-29]。FAO/IPGRI于1994年在原有基礎(chǔ)上拓寬了種子貯藏中含水量的適用范圍為5±2%[30]。燕麥種子也屬于淀粉類種子，超干貯藏90 d后種子含水量為4.53%，與上述研究種子最適含水量接近。超干貯藏90 d的種子內(nèi)抗氧化酶活性顯著高于其他條件，在花生[31]、紅花[32]、油菜[33]的研究中也有同樣的結(jié)果。

超干貯藏90 d后，種子活力與抗氧化代謝均表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。由于所含水分的減少，使種子在貯藏期間呼吸代謝降低到較低水平，膜脂過氧化被部分的抑制，而抗氧化系統(tǒng)保持良好，當(dāng)種子吸水萌發(fā)時(shí)，存在于種子內(nèi)的酶恢復(fù)其活性，使種子在貯藏期間劣變積累的過多有毒物質(zhì)及時(shí)得到清除，避免了對膜系統(tǒng)的損傷，保證了超干種子進(jìn)入正常的萌發(fā)狀態(tài)，這就是超干貯藏種子的抗氧化代謝與活力的變化是完全相一致的原因。

整體而言，不同貯藏方法下，種子活力順序?yàn)槌少A藏>干燥貯藏>常溫貯藏>冷藏貯藏>冷凍貯藏>常溫貯藏，低溫貯藏在一定程度上促進(jìn)了燕麥根、苗的生長；超干貯藏90 d貯藏燕麥的最優(yōu)方法，此時(shí)種子含水量保持在4.53%，且燕麥種子發(fā)芽指數(shù)、抗氧化酶活性最高。

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Effects of different storage methods on the oat seeds vigor and its antioxidant enzyme activity

TIAN Li-juan，MU Ping

(DepartmentofAgronomy,GansuAgricultureUniversity,Lanzhou730070,China)

Used five methods fo storing oat seeds,including ambient temperature,drying,ultra dry,refrigerated as well as frozen.The seed vigor and antioxidant index were measured after storage with 30 days and 90 days.The results showed that:(1) low temperature in the storage promoted oat roots and seedling growth,which reached to 9.11 cm and 13.946 cm,respectively;(2) After the storage of 90 days,the germination rateand germination index reached the maximum of 91.33% and 81.211 in ultra dry storage conditions,which were significantly higher than that of other storages.Meanwhile,the seed of the conductivity was significantly lower than that of other storages;(3) When the moisture of oat seeds was 4.53%,the seed vigor was highest and activities of antioxidant enzymes was higher,the SOD,POD,CAT activity of oat seeds reached the maximum of 0.794 U/(g· min)FW,199.56 U/(g·min)FW,19.97 U/(g·min)FW,respectively.In conclusion,the effect rank of different storage methods on oat seeds in short term storage was ultra-dry storage>dry storage>storage under room temperature>cold storage>refrigeration storage

oats;ultra-dry storage;seed vigor

2015-01-12；

2015-04-22

國家燕麥?zhǔn)w麥產(chǎn)業(yè)體系(CARS-08)項(xiàng)目資助

田麗娟(1990-)，女，甘肅臨澤縣人，在讀碩士。 E-mail：412089083@qq.com 慕平為通訊作者。

S 543.041

A

1009-5500(2015)04-0044-06