黃瓜種子人工老化過程中生理生化變化研究

楊文彬

（漢中市南鄭區農業技術推廣中心，陜西，723100）

中國是黃瓜生產和消費大國，雜種一代黃瓜品種在生產中應用廣泛[1]。雜交種子生產成本大、售價高，因而對種子質量要求更高，對生產和貯藏有很大的挑戰。采用傳統方法貯藏黃瓜種子，在高溫潮濕的南方地區，最多貯存1 a，而在北方地區一般也只能保存2~3 a[2]。根據國際植物遺傳資源委員會（BPGR）推薦的－18℃、（5±1）%含水量進行低溫貯藏[3]耗資巨大，這對大部分育種單位、種子經營單位來說是很難實現的。

本試驗采用高溫高濕老化法人工加速種子老化，通過測定與分析老化黃瓜種子活力及生理生化指標，探尋種子活力下降和種子老化過程中生理生化變化規律，對合理貯藏黃瓜種子、保持或提高種子活力、確保播種質量、滿足生產需要有十分積極的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黃瓜種子：農城3號（西北農林科技大學園藝學院研究育成的一代雜種）。

試劑：三氯乙酸、乙醇、TTC（天津市大茂化學試劑廠），硫代巴比妥酸、丙酮（天津市科密歐化學試劑有限公司），磷酸（上海展云化工有限公司），磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉（天津市恒興化學試劑制造有限公司），牛血清蛋白（北京博爾西科技有限公司），愈創木酚（上海國藥試劑集團），30%過氧化氫（上海凌峰化學試劑有限公司），考馬司亮藍G-250（天津市瑞金特化學品有限公司）。

1.2 試驗方法

①種子老化處理 本試驗采取高溫高濕老化法（HH）[4，5]處理種子。該方法相對溫和，采取45℃恒溫、相對濕度100%的控制條件較接近于自然環境，被認為是一種較為理想的模擬自然老化的研究方法。

試驗于2020年3月開展，共設4個處理，即高溫高濕老化處理0、3、5、7 d，以未經高溫高濕處理為對照（CK），每處理3次重復。取3份質量相等、大小一致的黃瓜種子置于45℃、空氣相對濕度100%的恒溫培養箱中，分別處理3、5、7 d后取出，于陰涼處攤開晾干后進行各指標的測定。

②發芽勢、發芽率及發芽指數的測定 將濾紙墊在培養皿底部，加水使其充分吸水至飽和，分別取各小區種子50粒，均勻放置于培養皿中，加蓋，置于30℃恒溫光照培養箱中培養。從種子放入培養箱24 h后，連續7 d每天于固定時間統計種子發芽數，并計算種子的發芽率、發芽勢及發芽指數。發芽勢（%）＝3 d發芽種子數/試供發芽種子總數×100；發芽率（%）＝7 d發芽種子數/試供發芽種子總數×100；發芽指數（GI）＝∑（Gt/Dt），其中，Gt為每天發芽種子數，Dt為發芽日數。

③生理生化指標的測定 種子浸出液電導率的測定：取各小區種子50粒稱質量（精確到0.01 g）后放置于100 mL燒杯中，注入去離子水50 mL，加蓋，于室溫下浸泡，分別浸泡3、6、12、24 h后測定種子浸出液的電導率。分別采用TTC法、硫代巴比妥酸（TBA）法、考馬司亮藍G-250染色法、愈創木酚法測定種子的脫氫酶活性（490 nm處測定吸光度A值）、POD活性、MDA含量和可溶性蛋白含量。

1.3 數據分析

利用Excel 2007軟件進行數據統計和作圖，利用SPSS 19.0統計軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 高溫高濕老化處理對種子發芽勢、發芽率及發芽指數的影響

由表1可看出，隨著老化時間延長，黃瓜種子發芽勢和發芽率顯著下降（P<0.05，下同）。老化處理3 d后，發芽勢、發芽指數均較對照顯著下降，但發芽率下降不顯著。老化處理5 d后發芽指標均較對照顯著下降。老化處理7 d后黃瓜種子發芽率、發芽勢分別較對照下降50%、65%。說明隨著老化處理時間延長，黃瓜種子發芽速度減慢，出苗不整齊，生活力降低。

2.2 高溫高濕老化處理對種子浸出液電導率的影響

由圖1可看出，各處理種子浸出液的電導率均隨浸泡時間延長而增大，且老化處理時間越長，種子浸出液電導率越高。經老化處理的種子浸出液電導率明顯高于對照。說明老化處理過的種子細胞膜系統的完整程度明顯低于未經老化處理的種子，且隨著老化時間的延長，種子細胞膜系統的完整程度逐漸降低，這與種子發芽指標的變化情況一致。

圖1 老化不同時間黃瓜種子浸出液電導率

2.3 高溫高濕老化處理對種子丙二醛（MDA）含量的影響

由表1可看出，經老化處理過的黃瓜種子MDA含量均顯著高于對照，且隨老化時間延長，MDA含量逐漸增加。其中，老化處理3、5、7 d后MDA含量分別比對照增加了0.8%、5.9%、10.5%。

2.4 高溫高濕老化處理對種子過氧化物酶（POD）活性的影響

從表1可看出，隨著黃瓜種子老化處理時間延長，POD活性顯著下降，其中老化處理3、5、7 d后種子POD活性比對照分別下降20.4%、48.2%、61.3%。

表1 高溫高濕老化處理對黃瓜種子發芽指標、生理生化指標的影響

2.5 高溫高濕老化處理對種子可溶性蛋白含量的影響

由表1可看出，老化處理后，黃瓜種子可溶性蛋白含量呈下降趨勢，且隨著老化處理時間的延長，可溶性蛋白含量下降幅度增加。其中，老化處理5、7 d后可溶性蛋白質含量均顯著低于對照，老化處理3 d后可溶性蛋白質含量與對照間差異不顯著。

2.6 高溫高濕老化處理對種子脫氫酶活性的影響

脫氫酶活性密切影響種子的活力，脫氫酶活性愈強，種子活力愈高。由表1可看出，隨老化時間延長，黃瓜種子脫氫酶活性逐漸下降。其中，老化處理5、7 d后脫氫酶活性均顯著低于對照，老化處理3 d后脫氫酶活性與對照間差異不顯著，說明老化處理的時間越長，種子脫氫酶活性活性越低。

3 結論與討論

本試驗研究表明，隨著高溫高濕老化處理時間的延長，黃瓜種子的發芽勢、發芽率、發芽指數均明顯降低，這與棉花[6，7]、玉米[8，9]、油菜[10]種子在人工老化條件下的研究結果一致。種子在老化過程中，活性氧誘導細胞膜質發生過氧化反應，導致細胞膜受損[11]，細胞膜通透性增大，細胞內物質迅速滲出，從而導致電導率升高[12]。膜脂質過氧化反應會產生大量的自由基和MDA。MDA可以結合抗氧化酶（如POD等），使其活性下降，致使清除自由基能力減弱，又進一步加速細胞膜的受損[13，14]。本研究中，黃瓜種子浸出液電導率及MDA含量均隨老化時間的延長而升高，POD活性則隨黃瓜種子老化時間延長而下降，說明老化誘導的膜脂質過氧化作用是導致黃瓜種子活力下降的重要原因。

種子貯藏物質如可溶性蛋白含量隨老化時間的延長逐漸下降[15]，這是由于過氧化作用使細胞內的溶酶體受到破壞，提高了貯藏物質的降解速度[16]。本試驗中黃瓜種子可溶性蛋白含量的變化也證實了這一點。脫氫酶是種子呼吸過程中的主要酶類，一般認為脫氫酶活性隨種子的衰老而降低。崔鴻文等[17]、唐祖君等[18]發現，黃瓜、大白菜種子老化過程中脫氫酶活性隨著老化天數的延長而降低。本試驗結果也證明了這一點，可見黃瓜種子老化對脫氫酶活性具有一定的影響。

綜上所述，在人工老化過程中，細胞膜脂質過氧化作用導致細胞膜受損以及抗氧化酶系統功能失調是黃瓜種子老化、種子活力下降的重要表現。種子浸出液電導率、MDA含量、可溶性蛋白含量、POD活性和脫氫酶活性可作為衡量種子活力的指標。