干燥溫度對(duì)苜蓿草種子活力的影響研究

梁提松 趙卉雙 張振濤

摘要 ? ?種子在干燥過(guò)程中隨著溫度的變化會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導(dǎo)致生理特性發(fā)生改變和種子活力下降，進(jìn)而降低種用價(jià)值。為探討干燥溫度對(duì)苜蓿種子活力的影響，選擇不同干燥溫度對(duì)苜蓿種子進(jìn)行干燥，分別測(cè)定了發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、抗氧化酶活性、代謝酶活性及有害物質(zhì)丙二醛的含量。結(jié)果表明，當(dāng)干燥溫度為35 ℃時(shí)，種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)最高，超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性顯著高于其他干燥溫度，丙二醛含量顯著低于其他干燥溫度，脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶活性顯著高于其他干燥溫度。干燥溫度為35 ℃時(shí)有利于苜蓿種子的干燥，并且能夠明顯提高種子活力。本研究結(jié)果能較好地說(shuō)明不同干燥溫度對(duì)苜蓿種子活力的影響，為實(shí)際生產(chǎn)中苜蓿草種子的干燥提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞 ? ?苜蓿種子;干燥溫度;種子活力;抗氧化酶;代謝酶

中圖分類號(hào) ? ?S551+.7 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2020）17-0206-04 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Abstract ? ?During the drying process， the seeds will age with the change of temperature， which leads to the change of physiological characteristics and the decrease of seed vigor， thus reducing the value of seed. In order to investigate the effect of drying temperature on the vigor of alfalfa seeds， different drying temperatures were selected to dry the alfalfa seeds， and the germination rate， germination potential， antioxidant enzymes activity， metabolic enzymes activity and harmful substances malondialdehyde contents were determined. The results showed that when the drying temperature was 35 ℃， the seed germination rate and germination potential were the highest， superoxide dismutase （SOD） and catalase （CAT） activity were signifi-cantly higher than other drying temperatures， and the malondialdehyde content was significantly lower than other temperature. The activity of lipase， protease， and amylase were significantly higher than other drying temperatures. The drying temperature of 35 ℃ was conducive to the drying of alfalfa seeds， and could significantly improve seed vigor. The results of the study can better explain the effects of different drying temperatures on the vigor of alfalfa seeds， and provide references for the drying of alfalfa seeds in actual production.

Key words ? ?alfalfa seed; drying temperature; seed vigor; antioxidase; metabolic enzyme

苜蓿（Medicago sativa L.）作為世界上最重要、種植最廣泛的豆科牧草之一，具有適應(yīng)性廣、產(chǎn)草量高的特點(diǎn)，同時(shí)富含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)以及氨基酸，是家畜的主要飼料來(lái)源，被譽(yù)為“牧草之王”[1-4]。苜蓿栽培歷史悠久，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，而且種質(zhì)資源豐富，文獻(xiàn)記載的苜蓿品種達(dá)46個(gè)[5]。苜蓿能夠提高土壤肥力和保持水土的能力，具有重要的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)功能[6-8]。

然而，苜蓿種子在采集后由于自身含水量較高，若不及時(shí)進(jìn)行干燥處理將會(huì)導(dǎo)致種子霉變甚至腐爛，導(dǎo)致品質(zhì)下降，影響種子活力。同時(shí)我國(guó)對(duì)苜蓿產(chǎn)品需求量巨大，導(dǎo)致苜蓿種植面積進(jìn)一步擴(kuò)大，因而苜蓿良種的缺乏已經(jīng)對(duì)苜蓿生產(chǎn)造成一定限制[9]。因此，對(duì)種子及時(shí)進(jìn)行干燥處理，防止出現(xiàn)發(fā)霉變質(zhì)，保持種子活力，延長(zhǎng)種子的儲(chǔ)藏期限，保護(hù)現(xiàn)有種子資源十分有必要[10]。加強(qiáng)苜蓿草種子干燥處理，防止種子霉變變質(zhì)和保持種子的良好活力具有重要意義。目前，對(duì)干燥溫度對(duì)苜蓿種子活力影響的研究相對(duì)較少，研究的廣度和深度需要進(jìn)一步擴(kuò)展。本研究以苜蓿種子為研究對(duì)象，通過(guò)不同溫度對(duì)苜蓿種子進(jìn)行干燥處理，進(jìn)而檢測(cè)種子活力及相關(guān)酶活性的變化，探究不同干燥溫度對(duì)苜蓿種子活力的影響，為苜蓿種子的采后干燥研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

2.5 ? ?不同干燥溫度下苜蓿種子代謝酶活性

如圖5所示，不同的干燥溫度對(duì)苜蓿種子中各種代謝酶活性有一定的影響。脂肪酶活性隨著溫度的升高呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，溫度超過(guò)35 ℃，活性下降。淀粉酶活性隨著溫度升高至35 ℃，酶活性達(dá)到最高。蛋白酶活性隨著溫度的升高呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，溫度超過(guò)35 ℃時(shí)，活性下降。當(dāng)干燥溫度為35 ℃時(shí)，各種代謝酶活性最高，這表明35 ℃的干燥溫度對(duì)于苜蓿種子中淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶活性的提高有一定促進(jìn)作用， 有利于提高種子活力，加快種子的萌發(fā)。

3 ? ?結(jié)論與討論

種子是植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)材料，種子的活力與種子萌發(fā)有著密切的聯(lián)系，同時(shí)也關(guān)系到牧草業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，種子萌發(fā)易受到硬實(shí)、種子質(zhì)量、種子活力、病害及環(huán)境因素的影響。當(dāng)苜蓿種子含水量超過(guò)13%時(shí)要進(jìn)行干燥處理，降低自由水含量使種子進(jìn)入靜止或者休眠狀態(tài)，有利于種子活力的延長(zhǎng)和種子壽命的保持，同時(shí)對(duì)于種子中雜質(zhì)和塵土也需進(jìn)行清選，以避免雜質(zhì)對(duì)種子質(zhì)量造成影響[14-15]。因此，對(duì)收獲的種子進(jìn)行干燥處理是十分有必要的。

苜蓿作為我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)牧草，在我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展中有著重要的地位。我國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展對(duì)苜蓿產(chǎn)品需求量巨大，導(dǎo)致苜蓿種植面積也在進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，苜蓿良種的缺乏已經(jīng)對(duì)苜蓿生產(chǎn)造成一定限制，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有苜蓿草資源的保護(hù)十分有必要。本研究中探討了不同干燥溫度對(duì)苜蓿種子活力的影響，結(jié)果顯示，不同干燥溫度對(duì)種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)有一定的影響;干燥溫度為35 ℃時(shí)，種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)明顯高于其他溫度，這表明35 ℃有利于種子萌發(fā)。干燥溫度過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)影響種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，這可能與溫度影響萌發(fā)相關(guān)酶的活性有關(guān)，種子各種酶的最適酶活都有適宜的溫度[16]。

種子中重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要有蛋白質(zhì)、淀粉和脂肪。蛋白質(zhì)作為種子發(fā)育過(guò)程中重要的貯藏物質(zhì)，其在種子休眠、萌發(fā)、幼苗早期生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中扮演著重要的角色[17]。因此，對(duì)不同溫度下種子中的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)定很有必要。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同的干燥溫度對(duì)蛋白質(zhì)含量有著一定的影響，35 ℃時(shí)蛋白質(zhì)含量最高，可見(jiàn)35 ℃對(duì)于種子萌發(fā)的營(yíng)養(yǎng)供給有著促進(jìn)作用。

種子的代謝強(qiáng)度與其細(xì)胞膜系統(tǒng)的完整性有關(guān)。膜系統(tǒng)常因過(guò)氧化作用而受到傷害，細(xì)胞內(nèi)的過(guò)氧化物酶具有清除自由基、降低活性氧、防止過(guò)氧化作用的功能，免受膜損傷，對(duì)于維持種子中抗氧化系統(tǒng)穩(wěn)定性方面有著重要作用[18-19]。因此， 抗氧化酶活性對(duì)種子的活力及正常萌發(fā)有著重要的作用。超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）是細(xì)胞內(nèi)清除活性氧的主要酶類，試驗(yàn)結(jié)果表明，不同溫度對(duì)種子內(nèi)抗氧化酶活性有著明顯的影響，35 ℃時(shí)各種抗氧化酶活性均最高，MDA含量最低，究其原因可能是溫度的升高進(jìn)而造成細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)功能受到破壞，使細(xì)胞完整性喪失，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)滲漏和MDA積累，導(dǎo)致種子質(zhì)量下降。當(dāng)溫度為35 ℃時(shí)MDA含量最低，可能與種子內(nèi)抗氧化酶（CAT、SOD 等）有效消除活性氧自由基有關(guān)[20]。在較低溫度（25、30、35 ℃）時(shí)，過(guò)氧化物酶活性沒(méi)有顯著區(qū)別，55 ℃時(shí)活性最高。不同酶有不同的最適溫度。綜合考慮，當(dāng)溫度為35 ℃時(shí)，苜蓿種子中抗氧化酶活性最高，對(duì)于種子中的活性氧有著良好的清除作用，有利于保持苜蓿種子的活力。

種子中重要的儲(chǔ)能物質(zhì)包括糖類、蛋白質(zhì)和脂肪。主要的貯藏物質(zhì)是糖類，為種子的生命活性提供呼吸基質(zhì)，保證呼吸作用正常進(jìn)行。脂類可以抑制種子的透水性進(jìn)而對(duì)細(xì)胞膜進(jìn)行保護(hù)，對(duì)于維持種子細(xì)胞內(nèi)各項(xiàng)生命活動(dòng)的正常進(jìn)行有著重要作用。蛋白質(zhì)作為構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的主要有機(jī)物，也為種子的正常代謝和發(fā)育提供氮來(lái)源[21-24]。淀粉和蛋白質(zhì)作為苜蓿種子中的主要有機(jī)物，在種子萌發(fā)時(shí)被各種代謝酶（淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶）水解為簡(jiǎn)單的有機(jī)物，為種子的正常萌發(fā)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[25]，是種子萌發(fā)過(guò)程中重要的酶類。因此，代謝酶活性的大小關(guān)系到種子萌發(fā)的質(zhì)量和速度。淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶是催化水解淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)的主要酶類，其活性大小會(huì)影響到淀粉、蛋白和脂肪的水解程度，進(jìn)而影響種子的生長(zhǎng)過(guò)程。本文試驗(yàn)結(jié)果中，不同的干燥溫度對(duì)代謝酶的活性有著一定的影響，當(dāng)溫度為35 ℃時(shí)，各種代謝酶活性均最高，顯示該溫度可提高種子各代謝酶活性，表明35 ℃有利于提高代謝酶活性，進(jìn)而提高種子萌發(fā)時(shí)的營(yíng)養(yǎng)供給，提高種子活力。當(dāng)干燥溫度為35 ℃時(shí)，種子發(fā)芽率最高，達(dá)到84%，發(fā)芽勢(shì)達(dá)到75%。抗氧化酶活性也較高，有利于種子的萌發(fā)。本文僅從蛋白質(zhì)水平研究了干燥溫度對(duì)苜蓿種子活力的影響，相關(guān)的分子機(jī)理還需要進(jìn)一步探究。

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