苦蕎種子人工加速老化關(guān)鍵條件篩選試驗

王珺儒，李興，彭鐮心

（1.四川科技職業(yè)學院醫(yī)藥健康學部藥學院，四川眉山 620500；2.四川科技職業(yè)學院星廚國際烹飪與酒店管理學院，四川眉山 620500；3.成都大學農(nóng)業(yè)部雜糧研發(fā)分中心，四川成都 610106）

苦蕎屬于我國特色品種雜糧，是具有較高藥用價值和營養(yǎng)價值的禾谷類作物[1]。研究者在長期的苦蕎栽培過程中發(fā)現(xiàn)，苦蕎種子活力隨貯存年份的增加而下降，苦蕎種子在室溫條件下儲存1 年時，種子發(fā)芽率從100%下降到70%左右，儲存2 年時下降至40%左右，存在自然老化耗時較長、可重復(fù)性不高等缺點，嚴重影響了苦蕎的產(chǎn)量及品質(zhì)，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食品工業(yè)的發(fā)展。因此，在探求種子老化機理方面的研究通常會選擇進行人工老化試驗，在一定程度上模擬自然老化條件[2]。通過前期對不同年份多品種自然老化苦蕎種子的生理生化研究，初步獲得苦蕎種子老化的生理生化規(guī)律，后期將結(jié)合人工加速老化試驗，進一步挖掘影響種子老化的關(guān)鍵代謝物，闡釋苦蕎種子的老化過程及老化機制[3]。本研究從含水量、溫度、濕度3 方面考慮苦蕎種子老化因素，并進行發(fā)芽試驗，擬篩選出相對合適的條件以便于對苦蕎種子進行進一步人工加速老化研究。

1 材料與方法

1.1 不同含水量的選擇

1.1.1 選種、干燥

1）試驗材料為西蕎1 號苦蕎種子，來自于成都大學農(nóng)業(yè)部雜糧研發(fā)分中心種子庫。2）取適量西蕎1 號種子，將其分成8 等份，并用濾紙吸干水分稱其鮮重。3）將種子置于稱量瓶中，放在25 ℃人工氣候箱中干燥，分別在干燥2 h、4 h、5 h、6 h、7 h、8 h、12 h 和24 h 時取1 份種子進行稱重，記錄數(shù)據(jù)并根據(jù)公式（1）計算其含水量。

1.1.2 老化

將以上8 等份不同干燥時間的種子每份分別分成2 小份，均勻置于干燥器內(nèi)，于45 ℃培養(yǎng)箱中老化。4 d 后第1 批取樣，8 種樣品各取1 小份老化種子，于4 ℃冰箱中冷藏備用；8 d 后取出第2 批樣品，于4 ℃冰箱中冷藏備用。

1.1.3 發(fā)芽

按照《糧油檢驗 發(fā)芽試驗》（GB/T 5520—2011）的標準試驗，從兩批（共計16小份）的老化苦蕎種子中，各選取100 粒顆粒飽滿、大小均一的種子，在25 ℃純凈水中浸泡10 h，均勻放置在鋪有3 層濕潤中速定性濾紙的培養(yǎng)皿中，重復(fù)3 次。將培養(yǎng)皿置于人工氣候箱內(nèi)，黑暗條件下發(fā)芽7 d，氣候箱溫度保持在25 ℃、濕度保持在65%。每1 d 適量澆水4次，觀察并記錄發(fā)芽數(shù)[4]。

1.2 不同濕度的選擇

選取干燥24 h 的苦蕎種子并將其平均分為3組，每組5份，分裝并在45 ℃條件下進行老化，相對濕度分別為75%、82%、100%，分別在干燥器底部放置飽和氯化鈉溶液、飽和氯化鉀溶液和純凈水來保證濕度[5]。每組分別在0 d、2 d、4 d、6 d、8 d 時各取1份樣品，4 ℃冷藏備用。

1.3 不同溫度的選擇

選取干燥24 h（含水量低于10%）的苦蕎種子，平均分為3組，每組5份，分裝，選擇在相對濕度82%（前期預(yù)實驗結(jié)論）條件下，在25 ℃、35 ℃和45 ℃中進行老化處理，每組分別在0 d、2 d、4 d、6 d、8 d 時各取1 份樣品，4 ℃冷藏備用。其中，以老化0 d 的分組作為對照組。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗所得數(shù)據(jù)使用Excel 2013 軟件、SPSS 17.0 軟件進行統(tǒng)計。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同含水量對苦蕎種子發(fā)芽率的影響

由表1 可知，隨苦蕎種子干燥時間的增加，其含水量逐漸減少；與干燥2 h 相比，干燥24 h 的含水量下降了11.24 個百分點。其中，干燥2～4 h 的苦蕎種子含水量急劇變化，從干燥2 h 到干燥4 h，種子含水量下降了6.78%，之后苦蕎種子含水量變化下降趨于平緩，下降幅度控制在1 個百分點左右。

表1 苦蕎種子的干燥時間及其對應(yīng)含水量

種子含水量與其的生命活動密切相關(guān)，可直接影響種子新陳代謝的相關(guān)反應(yīng)和反應(yīng)速率，進而影響種子活力。隨著種子含水量的增加，種子呼吸作用增強，生活力喪失速度加快；當種子含水量升高出現(xiàn)游離水時，酶活性增強，更易引起種子生活力的喪失[6]。郝楠等認為老化處理前種子的含水量高低直接影響種子的老化程度和老化效果，因此，老化處理前應(yīng)進行預(yù)處理，將種子水分調(diào)節(jié)至10%～14%[7]。綜合試驗時長、條件及后期試驗的實用性等因素，本研究采用干燥24 h降低苦蕎種子含水量至10%后對其進行老化處理。

由圖1 可知，隨種子含水量的減少，苦蕎種子老化4 d、8 d 后的發(fā)芽率皆呈增加趨勢。其中，含水量為21.20%的苦蕎種子經(jīng)45 ℃老化8 d 后幾乎不發(fā)芽；而含水量為9.96%的苦蕎種子在45 ℃老化8 d 后種子發(fā)芽率能達到95%。說明，低含水量種子在老化條件一致的條件下其發(fā)芽率明顯高于高含水量種子。

2.2 不同濕度的選擇

由圖2 可知，隨著老化程度的增加，濕度越高的老化苦蕎種子發(fā)芽率越低。說明不同濕度老化處理會對苦蕎種子活力產(chǎn)生影響。其中，老化4 d 后100%相對濕度的老化苦蕎種子發(fā)芽率為0%，且在100%相對濕度條件下進行老化處理采用的是純凈水，使苦蕎種子更易發(fā)霉。經(jīng)試驗驗證，老化處理4 d后，100%相對濕度條件下的苦蕎種子就陸續(xù)產(chǎn)生霉變。

在實際生產(chǎn)中，無論是種子庫還是農(nóng)家貯藏的環(huán)境濕度每年達100%的占比較小，且自然條件下的環(huán)境濕度受降水、光照、溫度等因素影響一直處于動態(tài)變化。綜合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際情況及成都市氣候特點（年平均相對濕度79%～84%），本試驗選定后期試驗相對濕度為82%[8]。

2.3 不同溫度的選擇

由圖3 可知，隨著老化溫度及老化天數(shù)的增加，苦蕎種子的發(fā)芽率呈下降趨勢，且下降趨勢隨老化天數(shù)的增加而愈加明顯。其中，45 ℃條件下老化8 d 的苦蕎種子發(fā)芽率已低于20%，與對照組相比，發(fā)芽率顯著下降了74.75 個百分點。

25 ℃條件下老化的苦蕎種子發(fā)芽率下降但趨勢平緩，老化8 d 后苦蕎種子的發(fā)芽率仍達64.25%。而老化時間太短、老化程度不足和發(fā)芽率變化不顯著說明種子仍保持著較高活力，因此，25 ℃條件處理下的苦蕎種子不適合做后續(xù)的測定分析。綜合考慮老化試驗的時間需求及實驗室條件，選定45 ℃作為后期試驗的溫度條件。

3 結(jié)論與討論

植物種子在低含水量及低溫狀態(tài)下可長時間貯存與其玻璃態(tài)有關(guān)。玻璃態(tài)又稱無定形固體，即指溶液在低含水量或低溫狀態(tài)下形成的黏滯度近似于固體的一種亞穩(wěn)狀態(tài)[9]。玻璃態(tài)介于液體和固體之間，既具有不結(jié)晶和易碎的固態(tài)形式又有液態(tài)分子的無序性和物理特征，以一種黏滯度極高的超冷凍液體形式存在[10]。

處于玻璃態(tài)的種子，其細胞質(zhì)的極高黏度和低分子流動性可防止或抑制許多有害過程的發(fā)生，使種子長時間保持活力。隨溫度或種子含水量的增加，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度將會下降到儲存溫度以下，固態(tài)玻璃狀態(tài)黏度降低，分子流動性加強，一些不利于種子貯藏的反應(yīng)迅速發(fā)生，種子活力降低[11]。WILLIAMS 等研究表明，在低含水量條件下，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于40 ℃。例如，隨著玉米種胚含水量上升到20%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降至低于-60 ℃[12]。

本研究中低含水量條件下及25 ℃條件下種子的發(fā)芽率相對較高，分析是與苦蕎種子的玻璃態(tài)有關(guān)。通過測試不同濕度、不同溫度和不同含水量老化對苦蕎種子發(fā)芽率的影響，結(jié)合前人研究結(jié)論，綜合考慮到實驗室現(xiàn)實條件及具體農(nóng)業(yè)實際，最終本研究確定采用的老化條件為將在人工氣候箱25 ℃條件下干燥24 h的苦蕎種子，于45 ℃、82%RH 條件下老化8 d。