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

(甘肅農業大學 農學院，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

(甘肅農業大學 農學院，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，結果表明：(1)低溫貯藏促進燕麥根、苗的生長，最大分別達到9.11 cm和13.946 cm；(2)種子貯藏90 d后，種子活力差異顯著，發芽率、發芽指數均在超干貯藏條件下達到最大，為91.33%和81.211，顯著高于其他貯藏方法，此時種子的電導率顯著低于其他貯藏方法；(3)燕麥種子含水量達到4.53%時，種子活力最高，抗氧化酶活性也較高，種子內SOD、POD、CAT活性達到最大值，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勢表現為：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，對土壤適應性強的特點。在我國，燕麥是主要的高寒作物及優良飼草。種子貯藏不當會對燕麥生產造成不可挽回的損失。目前，燕麥栽培的研究涉及栽培技術、混播組合與比例、刈割、圈窩種植等方面[1]。針對燕麥種子萌發及貯藏特性的研究報道較少，李富花等[2]采用標準發芽、快速發芽、電導率測定、甲醇劣變處理和人工老化處理方法，為進一步研究種子活力測定方法提供依據。牛瑞明等[3]發現應用生化黃腐酸、氯化鈣、赤霉素、乙酰水楊酸等不同化學制劑對燕麥種子發芽勢、發芽率和物質轉換率有不同的影響；徐長林等[4-6]研究了高寒區燕麥栽培、與豌豆混播、生長特性等方面；Zhou等[7]用RAPD分子標記研究了栽培燕麥的起源，Jellen和Beard[8]對140個來源不同的燕麥種質進行了分析。燕麥種子收獲到下次種植有3～4個月的貯藏期，不適宜的貯藏方法會破壞燕麥種子的萌發及生理活動。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。

1 材料和方法

1.1 試驗材料及種子處理方法

供試種子為2013年甘肅農業大學作物遺傳改良與種質創新重點實驗室引進和推廣的隴燕3號燕麥種子(初始含水量為8.25%，發芽率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個重復，進行發芽試驗及生理指標測定。

1.2 測定方法

1.2.1 種子含水量和發芽指標測定 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，放置在已消毒的標準發芽盒內，盒內放2層濾紙，3次重復。于培養箱內24 ℃，光照10 h，黑暗14 h培養7 d。在第4 d統計發芽勢；第7 d統計發芽率，并測定根長、苗長。

發芽勢(%)=(4 d 內發芽數/供試種子數)×100%

發芽率(%)= (7 d 內發芽總數/供試種子數)×100%

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

發芽指數(GI)=∑Gt/Dt

式中：Gt為第t天的發芽數,Dt為相應發芽的天數[10,11]。

1.2.2 回水處理 種子萌發實驗前，采用逐級回濕的平衡水分法對種子進行逐級回水處理[12，13](由于種子處理后含水量顯著變化，若在進行發芽實驗前不采取任何措施，將會導致種子爆破，影響種子的正常發芽)。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 電導率抗氧化酶活性測定 電導率是檢測種子脫水耐性的一個重要指標，它反映了脫水對種子產生的損傷程度，喻方圓等[14]認為種子浸泡液的電導率數值可以定量反應種子活力。電導率采用雷磁-DDS電導儀，參照文獻[15]的方法測定。

種子抗氧化酶類的測定：(1)采用硝基氮藍四唑(NBT)法[16，17]測定超氧化物歧化酶(SOD)在D560nm的活性。(2)采用愈創木酚法測定過氧化物酶(POD)活性[16,18，19]。(3)用KMnO4標準溶液滴定法測定過氧化氫酶(CAT)活性[16]。

1.2.4 數據分析 采用Excel 2007進行數據統計及作圖，采用SPSS 19.0統計分析軟件對數據進行ANOVA分析，用最小字母標記法(Least significant different ，LSD)對數據進行顯著性分析，試驗結果以平均值±標準誤差表示。

2 結果與分析

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芽率最高，可達95.00%，其次超干貯藏條件下發芽率為92.67%；超干貯藏條件下發芽指數最大，為79.894，此時種子的電導率也顯著低于其他貯藏，而冷凍、冷藏貯藏的種子電導率顯著高于其他條件，發芽指數卻顯著低于其他方法貯藏的種子。貯藏90 d后發芽率、發芽指數均在超干貯藏條件下達到最大值，為91.33%和81.211，顯著高于其他貯藏條件，此時種子的電導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：表中數據為平均值±標準差，不同小寫字母表示顯著差異(P<0.05)

2.2 SOD活性

SOD對細胞的氧化與抗氧化平衡起著關鍵的作用，能夠清除超氧陰離子自由基，保護細胞免受損傷，是種子抗氧化代謝物質中的重要組成部分。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能夠消除細胞中的氧，并產生細胞所需的某些代謝物，也是種子抗氧化研究的重要指標。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。

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，保護細胞內的糖、氨基酸、磷脂、核苷酸、有機物等的過度消耗，使細胞免受損傷，也可表示植物細胞的抗氧化代謝。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 討論與結論

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

發芽指數能更準確描述種子活力，一般膜脂過氧化作用是導致種子活力下降的原因，可能來自細胞結構的改變和細胞內物質的改變。胡家恕等[21]認為，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]等認為，水稻種子耐干能力差，必須采取適當的預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鍵因素。研究表明，貯藏90 d后超干貯藏種子發芽指數顯著高于其他處理，電導率顯著低于其他處理。這可能與種子含水量有關，含水量為4.53%對種子細胞膜破壞性小，保持了細胞膜的完整性，種子內含物代謝相對較慢，最終使得種子活力較高。楊永青等[23]也認為，超干處理可使膜結構得到保持與修復，保持了膜系統的完整性，使膜功能得以正常發揮，強化了種子活力。

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的活性氧，防止過氧化反應發生，并維持活性氧的代謝平衡、保護膜結構[24]。酶系統活性的提高直接促進了高水平自由基清除系統的維持，減少活性氧的積累，從而降低膜脂過氧化的產生，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]發現萵苣種子含水量在2.6%～15.0%與種子壽命呈負對數關系，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果。

超干貯藏90 d后，種子活力與抗氧化代謝均表現出明顯的優勢。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，而抗氧化系統保持良好，當種子吸水萌發時，存在于種子內的酶恢復其活性，使種子在貯藏期間劣變積累的過多有毒物質及時得到清除，避免了對膜系統的損傷，保證了超干種子進入正常的萌發狀態，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，種子活力順序為超干貯藏>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了燕麥根、苗的生長；超干貯藏90 d貯藏燕麥的最優方法，此時種子含水量保持在4.53%，且燕麥種子發芽指數、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

國家燕麥蕎麥產業體系(CARS-08)項目資助

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