柱花草種子的超干保存

何云 李瓊

摘 要 以圭亞那、西卡、有鉤柱花草為試驗(yàn)材料，采用室溫硅膠干燥法，獲得不同含水量的柱花草種子，經(jīng)過人工老化和室內(nèi)回濕，測定其發(fā)芽率、電導(dǎo)率、丙二醛等指標(biāo)。結(jié)果表明：圭亞那柱花草種子超干處理到含水量為3.3%、西卡柱花草種子超干處理到含水量為2.7%、有鉤柱花草種子超干處理到含水量為3.7%，經(jīng)室內(nèi)回濕處理，超干種子細(xì)胞膜系統(tǒng)的完整性良好。因此，利用超干技術(shù)貯存柱花草種子是可行的。

關(guān)鍵詞 柱花草種子 ；超干保存 ；電導(dǎo)率 ；丙二醛

分類號(hào) S541.9 Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.03.016

Abstract The seeds of Stylosanthes guianensis， Stylosanthes hamata， Stylosanthes scabra were used as experimental material. With the method of drying by gel， the seeds from different moisture contents were obtained. Through artificial aging and indoor humidity， the germination rate， conductivity and MDA were determined. The results showed that the moisture contents of Stylosanthes guianensis was 3.3%， Stylosanthes hamata was 2.7%， Stylosanthes scabra was 3.7%. After indoor humidity， the cell membrane system performed well， consequently. It is feasible to storage the seeds of stylosanthes with the ultra-dry technology.

Keywords stylosanthes seeds ； ultra-dry storage ； electric conductivity ； malonadehyde

種子是植物種質(zhì)資源的主體，由于種子對(duì)植物的繁衍和傳播具有特殊的優(yōu)越性，目前世界各國普遍采用現(xiàn)代化低溫種子庫的方式保存植物種質(zhì)資源。聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）和國際植物遺傳資源委員會(huì)（IBPGR）制定的長期保存種子種質(zhì)的條件是 5.0%～7.0%的含水量和-18～-25℃的貯藏溫度，但長期維持低溫能源耗資巨大，這時(shí)迫切需要尋找一種節(jié)能和簡便易行的種子保存技術(shù)[1]。種子超干貯藏，是指將種子含水量降至5%以下（依不同種類種子而定），密封后置于常溫條件下貯藏[2]。近十幾年來，超干種子貯藏的研究涉及到大約50個(gè)種，結(jié)果表明，大部分種子在常溫下的超干保存效果較好。柱花草是中國南方地區(qū)種植面積最大、利用最廣的優(yōu)良豆科牧草，主要以種子保存為主。筆者在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上開展柱花草種子超干貯存研究，旨在為中國熱帶豆科牧草種子的貯藏提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，為熱帶作物種質(zhì)資源的設(shè)施保存提供科學(xué)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以圭亞那柱花草（Stylosanthes guianensis Sw.）、有鉤柱花草[Stylosanthes hamata（L.）Taub.]、西卡柱花草（Stylosanthes scabra Vog.）3個(gè)種柱花草為實(shí)驗(yàn)材料，該種子于 2012年收獲，圭亞那柱花草初始發(fā)芽率為98%，含水量為6.0%；西卡柱花草初始發(fā)芽率為56%，含水量為7.4%；有鉤柱花草初始發(fā)芽率為38%，含水量為8.3%。

1.2 方法

1.2.1 種子含水量的測定[3]

采用高恒溫烘干法測定種子含水量，試驗(yàn)重復(fù)2次，取平均值。用千分之一分析天平稱取種子樣品4.000～5.000 g，在130～133℃條件下烘干2 h，取出放入干燥器冷卻至室溫，稱重。

1.2.2 種子超干處理[4]

采用室溫硅膠干燥法，柱花草種子置于種子袋中，埋在干燥器內(nèi)的干燥硅膠里，種子與硅膠的質(zhì)量比為 1∶10，室溫下密封脫水干燥。每天更換經(jīng)120℃烘干冷卻后的硅膠，每天定時(shí)稱重，以制備不同含水量的種子，最終獲得不同含水量的種子用雙層鋁箔袋密封后保存于低溫種子柜。圭亞那柱花草種子含水量梯度：5.7%、4.8%、3.3%、2.5%、1.7%；西卡柱花草種子含水量梯度：5.6%、4.7%、3.9%、2.7%、1.8%；有鉤柱花草種子含水量梯度：6.0%、5.1%、4.7%、3.7%、2.9%、1.5%。以在低溫保存的自然含水量狀態(tài)下的種子為對(duì)照CK。

1.2.3 種子人工老化[5]

將不同含水量的種子密封于鋁箔袋中，置于（50±1）℃、濕度100%生化培養(yǎng)箱中老化15 d。

1.2.4 超干種子回濕處理[6]

發(fā)芽試驗(yàn)前，將不同含水量的柱花草種子分別置于尼龍網(wǎng)袋中，先將超干種子放入底部盛有飽和CaCl2溶液的干燥器中8 h，然后放入底部盛有飽和NH4Cl溶液的干燥器中8 h，取出至室溫放置。

1.2.5 種子發(fā)芽率測定

柱花草種子先用80℃熱水浸種3～5 min，然后置于2層濾紙床發(fā)芽，溫度為25℃，每份種子100粒，3次重復(fù)。每天記錄發(fā)芽個(gè)數(shù)，10 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

1.2.6 電導(dǎo)率測定[7]

取100粒種子并稱重，去除種莢，用無離子水沖洗干凈，吸干種子表面吸附的水分，放入帶蓋的三角瓶中，加入25 mL無離子水浸泡，每次測定都設(shè)1個(gè)對(duì)照，對(duì)照加25 mL去離子水。每隔2 h用DDSJ-308A型電導(dǎo)儀測定種子浸出液的電導(dǎo)率，重復(fù)3次。電導(dǎo)率計(jì)算公式為：電導(dǎo)率（μs/cm/g）=（樣品值-對(duì)照值）/樣品重量。

1.2.7 丙二醛（MDA）含量測定[8]

稱取0.5g的植物樣品種子粉碎后，加預(yù)冷的5% TCA 5 mL均漿，在4 000 r/min下離心10 min，取上清液2 mL（對(duì)照取2 mL蒸餾水），加0.67% TBA 2 mL，混合物在100 ℃水浴上煮沸15 min ，迅速冷卻后，在4 000 r/min離心，分別測定上清液3 mL在450、532和 600 nm 處得吸光度值，并按公式C（μmol/L）=6.45（A532-A600）-0.56A450算出 MDA 濃度，再按以下公式算出單位鮮量組織中的MDA含量：

MDA（μmol/g FW）=[MDA濃度（μmol/L）×提取液體積（mL）]/植物組織鮮重

2 結(jié)果與分析

2.1 常溫貯藏柱花草種子的最適含水量

試驗(yàn)結(jié)果見圖1-A、1-B、1-C，經(jīng)過老化處理后未經(jīng)回濕，圭亞那柱花草種子含水量降至1.7%仍有較高的發(fā)芽率93%，西卡柱花草種子含水量降到4.7%的發(fā)芽率22%，有鉤柱花草種子含水量降到1.5%的發(fā)芽率14%，說明經(jīng)過老化處理后，種子活力因種子過干而下降，超干處理對(duì)種子本身造成傷害。但經(jīng)回濕處理的種子，種子活力隨著含水量升高呈緩慢上升趨勢，種子能有效地防止種子吸脹損失，保持較好的發(fā)芽率。

由圖1-A、1-B、1-C可見，3個(gè)不同種柱花草經(jīng)50℃老化15 d后，含水量3.3%的圭亞那柱花草發(fā)芽率為99%，含水量2.7%的西卡柱花草發(fā)芽率為42%、含水量3.7%的有鉤柱花草種子發(fā)芽率為25%，其生活力隨著含水量的降低呈緩慢下降趨勢，含水量在2.7%～3.7%的柱花草種子其生活力保持較高的水平，說明超低含水量種子能提高耐藏性。結(jié)果表明，超干處理柱花草后進(jìn)行回濕處理是保證超干種子活力的關(guān)鍵因子；在常溫下，柱花草種子的含水量在2.7%～3.7%范圍內(nèi)，其發(fā)芽率接近于低溫保存種子的效果（圭亞那柱花草發(fā)芽率為98%，西卡柱花草發(fā)芽率為56%，有鉤柱花草發(fā)芽率為38%。）。

2.2 超干對(duì)柱花草種子膜透性的影響

測定種子浸出液的電導(dǎo)率與種子活力水平成反比關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果見圖2-A、2-B、2-C，含水量為3.3%圭亞那柱花草、2.7%西卡柱花草、3.7%有鉤柱花草種子直接吸脹，與低溫貯藏種子的浸出液電導(dǎo)率相比，差異不大，說明直接吸脹的種子細(xì)胞膜系統(tǒng)受到一定損壞。如果吸脹前經(jīng)過回濕處理，電導(dǎo)率隨著吸脹時(shí)間的增加而緩慢增加，圭亞那柱花草種子含水量在2.5%～3.3%、西卡柱花草種子含水量在2.7%～3.9%、有鉤柱花草種子含水量在3.7%的超干種子其電導(dǎo)率顯著低于其他含水量的種子，這說明在貯藏過程中超干柱花草種子細(xì)胞膜保持良好。

2.3 超干對(duì)貯藏過程中抗脂質(zhì)過氧化的影響

種子在劣變過程產(chǎn)生醛類物質(zhì)，其中在種子脂類氧化分解過程中產(chǎn)生的丙二醛是最普通的產(chǎn)物，對(duì)種子有著嚴(yán)重的毒害作用，因此，丙二醛是常用的膜質(zhì)過氧化指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果見圖3-A、3-B、3-C，超干種子經(jīng)過15 d人工老化后，種子內(nèi)MDA的含量與對(duì)照（低溫貯藏）的種子差異不大，但是隨著種子含水量的增加，MDA含量先降低后升高。圭亞那柱花草種子含水量在3.3%、西卡柱花草種子含水量在2.7%～3.9%、有鉤柱花草種子含水量在3.7%時(shí)，3個(gè)不同種柱花草種子的MDA 含量相對(duì)較低，表明超干種子脂質(zhì)過氧化作用降低，超干種子具有較高的耐藏性。

3 討論與結(jié)論

3個(gè)不同種柱花草種子的耐脫水性差異較大，圭亞那柱花草種子的含水量降至1.7%時(shí)，經(jīng)超干保存其發(fā)芽率仍可達(dá)到94%；而西卡、有鉤柱花草種子含水量分別降至1.8%、1.5%時(shí)，經(jīng)超干保存其發(fā)芽率僅為38%、23%。尤其西卡和有鉤柱花草種子的電導(dǎo)率顯著大于圭亞那柱花草，表明西卡、有鉤柱花草種子質(zhì)膜受損較大，大量電解質(zhì)滲透，繼而進(jìn)一步產(chǎn)生大量丙二醛。說明蛋白質(zhì)類柱花草種子在不同種間存在較大差異。

柱花草種子經(jīng)過超干處理到含水量范圍2.7%～3.7%，再經(jīng)室內(nèi)回濕處理，種子的發(fā)芽率沒有影響，接近于低溫保存的效果（圭亞那柱花草發(fā)芽率為98%，西卡柱花草發(fā)芽率為56%，有鉤柱花草發(fā)芽率為38%），說明超干柱花草種子吸脹萌發(fā)前給予一定的回濕處理是重要的。超干種子與對(duì)照種子（圭亞那柱花草含水量為6.0%，西卡柱花草含水量為7.4%，有鉤柱花草含水量為8.3%）比較，其電導(dǎo)率略有下降，脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛的積累減少。

結(jié)果表明，柱花草種子經(jīng)超干處理能提高種子耐藏性，其最適含水量為3.0%左右。因此，從操作性、成本等角度考慮，超干技術(shù)在柱花草種子貯藏上是可行的。

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