高溫高濕對水稻種子萌發及生理生化特性的影響

摘" 要：試驗以丹粳17、丹粳20、鹽粳68為材料，采用人工加速老化方法，濕度100%RH，老化溫度為40 ℃、45 ℃、50 ℃，老化時間為0 d、3 d、6 d、9 d，研究不同溫度下隨老化時間的延長對不同品種水稻種子萌發及生理生化特性的影響。結果表明：隨著溫度提高老化時間的延長，丹粳17、丹粳20、鹽粳68水稻種子的電導率和MDA含量均有增加，CAT活性下降，種子的活力逐漸降低，其中丹粳20水稻種子的抗老化能力和耐貯性優于鹽粳68、丹粳17。

關鍵詞：高溫高濕；種子萌發；生理生化特性

中圖分類號：Ｓ511.041" " " " " " " " " " " " " 文獻標志碼：A文章編號：1673－6737（２０23）02－００19－０5

Effects of High Temperature and Humidity on Seed Germination and Physiological and Biochemical Characteristics of Rice

SONG Li-yuan

（Donggang Agricultural and Rural Development Service Center， Dandong Liaoning 118300， China）

Abstract： Using Dangeng-17， Dangeng-20 and Yangeng-68 as materials， the experiment adopted artificial accelerated aging method， humidity 100%RH， aging temperature 40 ℃， 45 ℃， 50 ℃， and aging time 0 d， 3 d， 6 d， 9 d， to study the effects of different temperatures with the extension of aging time on seed germination and physiological and biochemical characteristics of different varieties of rice. The results showed that with the increase of aging temperature and the extension of aging time， the electrical conductivity and MDA content of rice seeds of Dangeng-17， Dangeng-20 and Yangeng-68 increased significantly， while the activity of CAT decreased， and the vigor of the seeds decreased gradually. Among them， the anti-aging ability and storage resistance of rice seeds of Dangeng-20 were better than those of Yangeng-68 and Dangeng-17.

Key words： High temperature and humidity; Seed germination; Physiological and biochemical characteristics

我國幅員遼闊，水稻生產是農業發展的重點，水稻種植面積約占糧食作物總面積的35%，產量位居第一[1]。據統計，中國的糧食儲藏損失占水稻產量的3.05%，每年的糧食產量損失接近50億kg，20%是質量問題，種子惡化造成的經濟損失占較大部分。因此，水稻種子的耐貯性越來越受到關注。種子的好壞與農業生產上的產量有很大關系。種子活力（即種子的健壯度，是種子發芽和出苗能力、幼苗生長的潛勢、植株抗逆能力和生產潛力的總和），是種子質量的重要指標，低品質種子田間出芽率低，從而造成嚴重的經濟損失[2，3]。種子老化是種子貯藏過程中的常見現象，不僅影響種子萌發，幼苗生長，還影響作物生長的產量和品質，此外，它將對種質資源的保存，開發和利用產生不利影響[4]。

本文通過對3個水稻品種的種子采用高溫高濕人工加速老化法，測定老化種子發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數、電導率、丙二醛的含量以及過氧化氫酶的活性這些生理生化指標，探究高溫高濕對水稻種子萌發及生理生化特性的影響，為水稻種子的安全貯藏提供理論依據。

1" 試驗材料與方法

1.1" 試驗材料

試驗材料為丹粳17、丹粳20、鹽粳68。

1.2" 試驗設計

1.2.1" 水稻種子高溫高濕處理" 采用高溫高濕法人工加速水稻種子的老化。老化溫度為40 ℃、45 ℃、50 ℃，老化時間為0 d、3 d、6 d和9 d，3個品種（丹粳17、丹粳20、鹽粳68）分別取40 g水稻種子，濕度100%RH，置于LH－1509型老化箱中進行老化處理。

1.2.2" 水稻種子發芽試驗" 根據《國家種子檢驗規程》（GB/T3543.4）的技術規定，將3個品種水稻種子（丹粳17、丹粳20、鹽粳68）進行標準發芽試驗，采用紙間（BP）發芽床，發芽溫度25 ℃，置于RTOP－1000Y型智能人工氣候箱中進行發芽試驗，重復3次，每次重復100粒種子。每天記錄發芽種子數。于第5天和第14天計算發芽勢和發芽率，發芽試驗結束后，對發芽指數和活力指數進行計算。

發芽勢（%）=G5/N×100%

發芽率（%）= G14/N×100%

發芽指數（GI）=∑（Gt/Dt）

活力指數（VI）= GI×S

式中，G5發芽第5天的總發芽數；G14發芽第14天的總發芽數；N供試種子總數； Dt發芽天數；Gt與Dt相對應的每天發芽種子數；S平均根長（cm）。

1.3" 測定指標

試驗中采用電導儀測定種子浸出液電導率，三氯乙酸、硫代巴比妥酸法測定丙二醛含量，高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶含量等。

1.4" 數據分析

試驗數據應用DPS v9.01數據處理系統和Microsoft Excel表格相結合進行數據分析。

2" 結果與分析

2.1" 不同老化處理對水稻種子萌發的影響

在種子老化過程中3個品種的水稻種子在不同老化溫度下隨著老化時間的延長，種子萌發各項指標均表現下降趨勢，如表1所示。

隨老化溫度加劇、老化時間延長，3個品種水稻種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數均表現越來越小，在老化6 d后與對照相比各項指標均顯著降低。當老化溫度為50℃、老化時間達9 d時，鹽粳68、丹粳17和丹粳20的發芽指數分別降低了66.40%、66.22%、64.38%，活力指數分別降低了70.34%、72.25%、68.56%。

2.2" 不同老化溫度下對不同水稻種子電導率和MDA含量的影響

種子老化處理后測定種子浸出液電導率和丙二醛（MDA）含量，得不同處理下3個品種水稻種子電導率和丙二醛含量的數據變化曲線，如圖1、2、3所示。不同老化天數不同溫度下同一品種的電導率和MDA含量差異較大。與未老化種子相比，種子老化6 d后鹽粳68電導率增加比例最高，達69.01%，其次為丹粳20增加31.96%，丹粳17電導率增加比例最低，增加19.82%；種子老化6 d后鹽粳68、丹粳17、丹粳20的MDA含量分別增加了19.85%、22.73%、19.12%，這表明在人工種子老化過程中膜系統受到嚴重破壞。隨著老化程度的增加，電導率和MDA含量均增加，表明種子老化后，細胞膜過氧化作用加劇，最終導致種子活力喪失。

2.3" 不同溫度老化下3個品種水稻種子CAT活性的變化

采用高錳酸鉀滴定法測定老化處理過程中3個品種水稻種子內過氧化氫酶（CAT）活性變化如圖4、5、6所示。在種子老化過程中隨老化溫度及老化天數的增加，過氧化氫酶活性逐漸降低，且3個品種的變化總趨勢基本一致。鹽粳68、丹粳17、丹粳20種子在老化9 d后過氧化氫酶活性分別降低了78.26%、68.57%、68.25%。

3" 結論與討論

種子貯藏過程中老化是不可避免的生理進程。發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數是眾多研究者公認的鑒定種子老化的適宜指標[5-7]。本研究結果表明：當老化溫度為50 ℃、老化時間達9 d時，3個品種水稻種子的發芽指數及活力指數降低率均在60%以上，其中丹粳20水稻種子降低的比率最少，發芽指數降低了64.38%、活力指數降低了68.56%。

本研究中3個品種水稻種子經老化處理后電導率和丙二醛（MDA）含量增加、過氧化氫酶（CAT）活性降低。丹粳20老化后MDA含量增加的最少、CAT活性下降的最少，說明其抗老化能力優于其他2個品種。

種子老化后膜系統受到嚴重破壞，脂質過氧化加劇，MDA含量增加，細胞保護酶受到抑制，過氧化氫酶活性降低，這與閆蘊韜、朱世東等研究結果相同，CAT活性與種子老化程度呈負相關即老化程度越高，CAT活性越低[8-10]。

Koostra和Harrington首先提出膜脂過氧化是種子老化惡化的主要原因[11]。MDA是膜脂過氧化后的生成物，它的出現會使細胞膜破壞。MDA等同于脂質過氧化，可以用來判斷膜是否受到了破壞。楊亞平等在水稻種子中發現 MDA的含量隨著種子老化程度的加深而升高，并且與種子的活力呈現負相關[12]。種子老化后最直觀表現就是種子活力的降低和細胞膜過氧化作用加劇[13]，而種子活力是種子品質的重要指標，張文明等利用加速老化法測定雜交稻種子活力的研究中表明老化發芽率與種子田間成苗率存在顯著正相關關系[14，15]，因此種子活力的高低不僅影響種子的貯藏及萌發，還嚴重影響農作物的質量與產量。

種子的衰老過程非常復雜，不僅與細胞膜結構和功能有關，而且與種子基礎代謝的一系列生理生化變化有關。這些生理和生化變化相互制約，最終導致種子的退化，但這些變化的原因還需要進一步研究。

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