花生種子自然老化對品質及發芽的影響

趙 凱 李珊珊 馬 倩 周 帆 李忠峰 馬興立 張幸果 殷冬梅

(河南農業大學，河南 鄭州 450002)

花生(Arachis hypogaeaL.)作為一種豆科植物，是重要的油料經濟作物之一，在世界范圍內廣泛種植[1-2]。日常生活中我們所食用的包括油菜[3]、大豆[4]、芝麻[5]和花生[6]等油料作物中，花生出油率顯著高于其他作物，被稱為“中國的橄欖油”[7]。優良的種子對于花生產量起決定性作用，隨著人們對花生的需求量不斷增大及對品質的嚴格要求，提升種子質量成為育種的重要研究方向。

在種子儲藏過程中，儲藏時間、環境溫度、環境濕度及種子含水量等諸多因素均會對其品質產生一定的影響[8]。不良的儲藏環境，會降低種子的發芽率。長期以來，都是通過計算發芽率來衡量種子質量，但在實際應用中發現發芽率在非最適條件下測定并不能真實反映大田實際發芽出苗情況[9]。Zhang 等[10]利用高溫高濕人工加速老化方法處理水稻種子，發現種子在人工加速老化條件下衰老是缺氧狀態下伴隨多種酶類代謝途徑產生乙醇的過程。劉月輝等[11]研究發現，種子的活力指數、發芽勢、發芽率以及發芽指數可以作為判定種子活力的重要指標。王鶴冰[12]認為，判定種

子活力大小最有效的依據是種子的活力指數。種子活力是反映種子質量和品質的綜合指標，可以較準確地反映大田實際發芽出苗情況。種子活力不僅與種子品質及發芽特性有關，而且與環境條件、植株代謝水平等也有一定的關聯[13]。自然老化作為一種老化處理方式而應用于植物種子的活力測定時，對于研究花生老化種子起著至關重要的作用[14-16]。在種子的長期儲存中，隨著種子活力的逐漸下降；最終影響產量和品質，因此對于具有不同種子活力的不同品種(系)來說，在同樣的處理工作后會呈現出不同的耐儲性[17-20]。

本研究選用花414、花606、花825、遠雜9102、ZP06 和花8107 六個品種(系)主要從發芽率、活力指數、氯化三苯基四氮唑(triphenyltetrazolium chloride，TTC)、電導率以及油脂品質5 個方面衡量植物種子活力[14]，來研究自然老化對花生品質及發芽特性的影響，旨在探究種子活力和自然老化二者之間的關聯為實際生產中花生的存儲提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究所選用的6 個花生品種(系)為花414、花606、花825、遠雜9102、ZP06 和花8107，由河南農業大學農學院棉油重點實驗室花生組課題組提供。

1.2 試驗設計

試驗所需6 份材料于2016年5月在河南農業大學毛莊科教園區種植，單粒播種，地力肥沃，統一管理，9月收獲，晾曬保存。將晾曬后的6 份材料于室溫統一存放，進行自然老化檢測，從2017年1月至2018年7月，每3 個月測定一次。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 發芽率的測量 依據傅家瑞等[22]的方法，挑選20 粒大小均勻一致、飽滿無損傷花生種子，設置2次重復(共40 粒)。先用1% NaClO 對花生種子消毒1 min，清水沖洗3 次，然后置于28℃培養箱進行催芽，每天固定時間調查花生種子發芽粒數，同時測量花生的生長長度，根據公式計算種子發芽勢、發芽率和發芽指數(germination index，GI)[22]:

式中，Gt 為發芽試驗終期內每日發芽數；Dt 為發芽日數；∑為總和。

1.3.2 活力指數的測定 依據曹俊梅等[23]的方法，選20 粒大小均勻一致、飽滿無損傷花生種子置于1%NaClO 中1 min，清水沖洗3 次后于蒸餾水中吸脹2 ～4 h。采用玻璃板直立發芽法，選用10 cm× 15 cm× 10 cm 發芽箱，把種子橫向排列，胚向下，保持濕潤。將多個玻璃板均勻垂直插入發芽箱內，箱內加入1 cm 深蒸餾水，恒溫28℃培養。于出苗第3 天測定花生種子的下胚軸長度(子葉著生點與胚根之間的長度)、發芽率以及胚根長度，3 次重復。根據胚軸長度計算生長量(cm)，并參照張瑞富等[24]的方法計算:

1.3.3 TTC 法處理自然老化花生種子 參照Hampton 等[25]方法略有改進。選30 粒完整且發育良好的花生種子浸泡在無菌水中，直至充分吸脹為止，將種子放在試管中并加入10 mL 0.10%TTC 溶液，黑暗條件下38℃恒溫水浴4 h，蒸餾水沖洗3 次，吸干水分。取0.5 g 單粒花生加入5 mL 丙酮和純石英砂一起研磨，倒入10 mL 容量瓶中，用丙酮沖洗研缽3 次，液體倒入容量瓶中定容。將上個步驟定容的液體在4 000 r·min-1條件下離心10 min，取上清液，采用UV-2800 分光光度計(UNICO，美國)測量490 nm 波長處的吸光度值，3 次重復，從標準曲線中找出對應的TTC含量，根據公式計算TTC 還原量:

式中，V 為樣品定容時體積(恒為10 mL)；C 為標準曲線上查得的TTC 含量，μg·mL-1；W 為樣品重量，g。

1.3.4 種子活力的測定 采用電導法，選擇20 粒無損傷、大小均勻飽滿的花生種子，對其進行消毒，用蒸餾水多次沖洗，吸干水分，然后將樣品置于含有20 mL蒸餾水的燒杯內，浸泡后搖勻，測定初始電導率，在8 h內每隔2 h 測一次，共計4 次(分別記作d1、d2、d3、d4)，每個材料設置3 次重復，根據公式計算浸出液的電導率:

式中，W 為供試樣品重量，g。

1.3.5 品質分析 從2017年1月至2018年7月共18 個月，每隔3月，將備用的花生籽粒放置于DA7250近紅外分析儀(波通公司，瑞典)中，直接讀取6 個花生材料的品質含量(油酸、亞油酸、含油量和粗蛋白)數值，并計算油亞比，每個材料測量20 粒，3 次重復。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2013 和SPSS 19.0 對所得數據進行整理分析和處理，采用鄧肯新復極差法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 自然老化條件下不同花生品種(系)發芽率及種子活力指數變化情況

自然老化過程中不同花生品種(系)的發芽率、發芽勢、發芽指數、生長量以及活力指數均存在明顯差異。花414 和遠雜9102 的發芽率、發芽勢、發芽指數及活力指數明顯高于花606、花825、花8107和ZP06 花生品種(系)，ZP06 的生長量明顯高于花414、遠雜9102、花606、花825 和花8107 花生品種(系)。隨著自然老化時間的延長，6 個花生品種(系)的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數均呈下降趨勢。

由表1 可知。貯藏21 個月后，花414、花606、花825、遠雜9102、花8107 和ZP06 的發芽率分別降低了33、43、25、17、22 和50 個百分點。貯藏6 ～21 個月期間，發芽勢降低趨勢與發芽率基本相似。貯藏21 個月后，花414、花606、花825、遠雜9102、花8107 和ZP06的發芽勢分別降低了42、43、38、30、23 和47 個百分點。其中花414、花606、花825 和ZP06 的下降幅度相對較大，遠雜9102 和花8107 的下降幅度明顯低于其余品種(系)，表現為較高的耐儲藏性。在活力指數方面，貯藏3～21 個月，花414、花606、花825、遠雜9102、花8107 和ZP06 的發芽指數分別降低了65.90%、71.00%、52.00%、47.92%、22.78%和70.44%；生長量分別降低了81.63%、81.25%、87.10%、84.24%、81.63%和85.17%；活力指數分別降低了83.84%、94.51%、94.08%、91.76%、85.97%和95.12%，說明花606 和花8107 對于自然老化的抵抗能力高于其他品種。

各材料在貯藏前9 個月的發芽率、發芽勢、發芽指數及生長量與貯藏后9 個月表現出明顯差異(表1)，但花414 在貯藏12 ～18 個月的活力指數在14.99 ～18.79 之間，花825 在貯藏6 ～12 個月的活力指數在24.58～32.78 之間，花8107 在貯藏9 ～18 個月的活力指數在12.78～36.32，活力指數平穩下降，可見自然老化處理對上述6 種品種(系)的影響是不同的，總體來說花8107 抗老化能力更強。

2.2 自然老化花生種子TTC 還原量的變化

表2 可知，花414、花606、花825、遠雜9102、ZP06 和花8107 花生種子內TTC 還原量的變化趨勢一致，均隨著自然老化時間的延長呈降低趨勢，貯藏3 ～21 個月分別降低了75.07%、79.41%、82.97%、83.73%、83.11%和79.49%，且不同貯藏時段存在顯著差異。表明種子活力逐漸下降，其中貯藏前12個月內TTC 還原量下降較迅速，貯藏后9月則相對較緩慢。花606 和ZP06 2 個品種各貯藏時期的TTC還原量差異均較小，花414、花825、遠雜9102 和花8107 2 個花生品種(系)在老化處理過程中各時期的TTC 還原量差異較小，花825 和遠雜9102 下降的幅度較大，花414、花606、ZP06 和花8107 下降幅度較小，其中ZP06 下降幅度最小，表明其活力較其他品種(系)要高。

2.3 自然老化花生種子電導率的變化趨勢

由表3 可知，花414、花606、花825、遠雜9102、ZP06 和花8107 花生種子浸出液的電導率隨著自然老化時間的延長呈逐步上升趨勢，其中均在貯藏12 ～18個月期間上升幅度最大，其余貯藏時段上升幅度較小，表明花生種子的活力隨著自然老化時間的延長而降低。老化處理對各品種(系)種子電導率的升高效果與其發芽特性的顯著變化表現一致，可見，不同品種(系)的花生種子細胞中，其細胞膜的穩定性存在著顯著差異。各品種(系)在自然老化處理的21 個月期間，其電導率總體存在顯著差異，貯藏21 個月后，花414、花606、花825、遠雜9102、Z906 和花8107 的電導率分別顯著提高5.31、8.01、6.42、5.60、787 和5.24倍。其中，花8107 的電導率上升的最少，因此細胞膜穩定性較其他材料要高。

2.4 自然老化花生種子品質的變化趨勢

由表4 可知，不同品種(系)的花414、花606、花825、遠雜9102、ZP06 和花8107 花生種子貯藏3 ～21個月期間油酸含量分別降低了8.29、4.14、4.39、9.02和11.8 個百分點，而花825 的油酸含量升高了0.83個百分點。6 個品種(系)種子中亞油酸含量分別升高了9.47、6.53、2.92、6.58、6.38 和9.80 個百分點，由此可知花414、ZP06 和花8107 油酸含量下降幅度較大，亞油酸含量上升幅度較高，表明花414、ZP06 和花8107 的耐儲穩定性較差，其中花414 和ZP06 的耐儲穩定性更差。根據總體油酸亞油酸水平來看，隨著自然老化時間的延長，老化處理對植物的油酸含量和亞油酸含量有顯著影響。

隨著自然老化時間的延長，貯藏3 ～21 個月，花414、花606、花825、遠雜9102、ZP06 和花8107 的油亞比分別下降了85.24%、23.01%、5.21%、24.76%、31.51%和42.01%。隨著植株種子自然老化，各品質組分含量呈規律性交替變化，花生品質組分中油酸、亞油酸、含油量較高，粗蛋白較低。以花414 例，其油酸含量在31.35%～51.35%之間，亞油酸含量在28.30%～48.30%之間，含油量在48.72%～55.01%之間，粗蛋白含量在20.47%～25.75%之間，可見，自然老化過程中，油酸和亞油酸變化幅度較大，含油量和粗蛋白含量變化幅度較小。

3 討論

在貯藏過程中種子老化是不可避免的現象，其表面特征、含水量和內部結構均發生變化。種子的出苗率、生長量及抗逆能力等指標后期對產量和品質也會產生直接影響[26-28]。隨著貯藏時間的延長不同基因型花生的活力指數均有所下降，但不同基因型花生之間存在一定的差異，根據本研究中花生種子發芽勢、發芽指數、生長量和活力指數的變化趨勢可知，在貯藏前9 個月內花生種子的活力指數下降趨勢較慢，之后下降較快，而花825、花9102、花414、花8107 相對于花606、ZP06 更耐貯藏，自然老化種子活力變化規律的探索對保護和改善種子活力意義重大，但其耗時較長。隨著自然老化時間的延長，花生種子的TTC 還原量也表現為下降的趨勢，也進一步說明隨著貯藏時間延長種子活力降低。且各品種(系)的種子活力表現存在差異，與前人研究結果基本一致[29-30]，但在試驗的過程中會發現某些無法正常發芽的種子仍會被染色，可能是部分種子活力水平過低不能正常發芽，屬于無活力種子，仍然能夠被染色。

表1 自然老化條件下不同花生品系(種)發芽率及種子活力指數變化情況Table 1 Effects of natural aging on germination rate and seed vigor index in different peanut varieties(line)

表2 自然老化對花生種子TTC 還原理的影響Table 2 Effects of natural aging on TTC reduction amount in peanut seeds /(μg·mL-1)

表3 自然老化對花生種子電導率的影響Table 3 Effects of natural aging on electrical conductivity in peanut seeds

表4 自然老化對花生種子品質的影響Table 4 Effects of natural aging on quality in peanut seeds

表4(續)

電導率可以衡量種子細胞膜的穩定性，劉明久等[31]研究表明隨著玉米種子老化時間加長，電導率表現為升高的趨勢。不同基因型花生品種(系)的電導率隨著自然老化時間的延長存在一定差異，在自然老化處理的21 個月內，其結果與前人研究基本一致。此外，衡量花生貯藏穩定性的重要指標之一是油酸和亞油酸的比例，高油酸的花生品種貯藏時間較長。王允等[32]研究發現不同含油量品種在萌發后不同階段各脂肪酸的降解模式不同。本研究中除亞油酸以外，其余均呈現下降趨勢，結果與前人[33-34]研究結果相同。但由于自然老化耗時較長，費時費力，今后可以借助人工老化的方法，加速種子裂變，對其活力進行檢測評價，可大大縮短試驗周期，為進一步探索種子活力提供支撐。

4 結論

本試驗對6 個花生品種(系)種子在貯藏21 個月過程中其種子活力和品質變化進行研究，結果表明自然老化對花生品質和發芽特性均產生負向影響，隨著自然老化時間的延長，花生種子的發芽率、活力指數、TTC 還原量均呈下降趨勢，而電導率表現為上升趨勢，油酸、亞油酸和粗蛋白含量等品質指標變化趨勢一致，總體呈下降趨勢。本試驗主要以自然老化處理的方式進行種子活力研究，雖然操作簡便、成本較低，但是試驗周期較長，下一步需要建立自然老化與人工老化的對應關系，加快種子活力相關檢測，為農業生產提供理論與技術指導。