苦蕎種子人工加速老化關鍵條件篩選試驗

王珺儒，李興，彭鐮心

（1.四川科技職業學院醫藥健康學部藥學院，四川眉山 620500；2.四川科技職業學院星廚國際烹飪與酒店管理學院，四川眉山 620500；3.成都大學農業部雜糧研發分中心，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價值的禾谷類作物[1]。研究者在長期的苦蕎栽培過程中發現，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、可重復性不高等缺點，嚴重影響了苦蕎的產量及品質，不利于農業生產和食品工業的發展。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律，后期將結合人工加速老化試驗，進一步挖掘影響種子老化的關鍵代謝物，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，來自于成都大學農業部雜糧研發分中心種子庫。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，記錄數據并根據公式（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，于45 ℃培養箱中老化。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 發芽

按照《糧油檢驗 發芽試驗》（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皿中，重復3 次。將培養皿置于人工氣候箱內，黑暗條件下發芽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，觀察并記錄發芽數[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%（前期預實驗結論）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 數據分析

試驗所得數據使用Excel 2013 軟件、SPSS 17.0 軟件進行統計。

2 結果與分析

2.1 不同含水量對苦蕎種子發芽率的影響

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含水量

種子含水量與其的生命活動密切相關，可直接影響種子新陳代謝的相關反應和反應速率，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，老化處理前應進行預處理，將種子水分調節至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 后的發芽率皆呈增加趨勢。其中，含水量為21.20%的苦蕎種子經45 ℃老化8 d 后幾乎不發芽；而含水量為9.96%的苦蕎種子在45 ℃老化8 d 后種子發芽率能達到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芽率越低。說明不同濕度老化處理會對苦蕎種子活力產生影響。其中，老化4 d 后100%相對濕度的老化苦蕎種子發芽率為0%，且在100%相對濕度條件下進行老化處理采用的是純凈水，使苦蕎種子更易發霉。經試驗驗證，老化處理4 d后，100%相對濕度條件下的苦蕎種子就陸續產生霉變。

在實際生產中，無論是種子庫還是農家貯藏的環境濕度每年達100%的占比較小，且自然條件下的環境濕度受降水、光照、溫度等因素影響一直處于動態變化。綜合農業生產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的增加，苦蕎種子的發芽率呈下降趨勢，且下降趨勢隨老化天數的增加而愈加明顯。其中，45 ℃條件下老化8 d 的苦蕎種子發芽率已低于20%，與對照組相比，發芽率顯著下降了74.75 個百分點。

25 ℃條件下老化的苦蕎種子發芽率下降但趨勢平緩，老化8 d 后苦蕎種子的發芽率仍達64.25%。而老化時間太短、老化程度不足和發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 結論與討論

植物種子在低含水量及低溫狀態下可長時間貯存與其玻璃態有關。玻璃態又稱無定形固體，即指溶液在低含水量或低溫狀態下形成的黏滯度近似于固體的一種亞穩狀態[9]。玻璃態介于液體和固體之間，既具有不結晶和易碎的固態形式又有液態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]。

處于玻璃態的種子，其細胞質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，玻璃化轉變溫度將會下降到儲存溫度以下，固態玻璃狀態黏度降低，分子流動性加強，一些不利于種子貯藏的反應迅速發生，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 ℃條件下種子的發芽率相對較高，分析是與苦蕎種子的玻璃態有關。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芽率的影響，結合前人研究結論，綜合考慮到實驗室現實條件及具體農業實際，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。