全 文 ：超干贮藏新麦草种子若干生理生化特性的研究
刘大林1 , 刘　芳1 ,2 , 高洪文2＊ , 陈志宏3 , 王　赞2 , 黄　顶4 , 韩建国4
(1.扬州大学动物科学与技术学院 , 江苏 扬州 225009;2.中国农业科学院 北京畜牧兽医研究所 , 北京 100193;
3.全国畜牧总站 种畜禽牧草种质资源保护利用中心 , 北京 100193;4.中国农业大学 草地研究所 , 北京 100094)
摘　要:用硅胶干燥形成的不同含水量的新麦草种子为试验材料 , 研究不同温度贮藏期间种子若干生理指标的变化。
结果表明:45 ℃贮藏 2 、4 、6 、8 个月 ,含水量为 4.470%～ 6.470%的种子发芽率及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶
(POD)活性降低均不明显 , 电导率 、丙二醛(MDA)含量增加也不明显 , 说明在 45 ℃下贮藏 , 最适含水量为 4.470%～
6.470%。 20 ℃贮藏期间 ,含水量为 5.396%的种子发芽率及 SOD、POD活性降低均不明显 ,电导率 、MDA 含量增加也
不明显 ,说明在 20 ℃下贮藏 , 最适含水量为 5.396%。
关键词:新麦草种子;超干贮藏;生理生化特性
中图分类号:Q 945　　　　　文献标识码:A　　　　　　文章编号:1671-4652(2011)01-0035-06
The physiological and biochemical properties of psathrostachys perinnis
seeds during ultra-drying storage
LIU Da-ling1 , LIU Fang1 , 2 , GAO Hong-wen2 , CHEN Zhi-hong3 ,
WANGZan2 , HUANGDing4 , HAN Jian-guo4
(1.Coll of Anim S ci and Tech , Yangzhou Univ , Yangzhou 225009 , China;
2.Inst of Anim S ci , Chinese Acad of Agric Sci , Beijing 100193 , China;
3.Nat Cen of Preserv and Uti l o f Anim and For Germ plasm Res , Nat Anim H usb Ser , Beijing 100193 , China;
4.Inst of Grass and For Sci , China A gric Univ , Beijing 100094 , China)
ABSTRACT:By drying w ith silica , psa throstachy s pe rinnis seeds w ith different moisture content wer e go t.The effect o f
the seeds sto rag e was different with stor age temperature and time.When the seeds w ere sto red a t 45 ℃, the seeds
viability , SOD , POD activity of the seeds w ith moisture content be tween 4.471% and 6.470%declined , but the reduc tion
was not significant.While the e lectrical conductivity and the content o f MDA increased insignificantly af te r 2 months ,
4 months , 6 months and 8 months storag e.The optimum moisture content w as be tw een 4.471% and 6.470% at 45 ℃
sto rag e.When the seeds we re stored at 20 ℃, the seeds viability , SOD , POD activity o f the seeds w ith moisture content
5.396% decr eased , but the reduc tion w as no t significant.While the electrical conduc tivity and the content of MDA
increased insignificantly af te r 2 months , 4 months , 6 months and 8 months sto rag e.The optimum moisture content w as
5.396% at 20 ℃ sto rage.
KEY WORDS:psathr ostachy s perinnis seeds;ultr a-dried sto rag e;phy siolog ical and biochemica l character
种子含水量和贮藏温度是影响种子贮藏寿命的 2个关键性因素 。传统的种子贮藏库均采用低温保
存方式 ,这种方法安全有效 ,但投资大 、耗费多 、常年运行费用高 。因此通过降低种子含水量的方法来探
讨种子贮藏途径 ,以减少低温库运行费用而达到保存种子种质的目的 。超干贮藏技术以其简便 、低耗和
有效的特点 ,受到人们的普遍关注 。超干贮藏中 ,种子最适含水量因贮藏温度不同而有所不同 ,并非含
水量越低越有利于贮藏[ 1] 。
种子超干贮藏 ,即超低含水量贮藏 ,是将种子水分降至 5%以下 ,密封后在某一温度下贮藏 ,即通过
收稿日期:2010-03-16
基金项目:教育部博士点基金资助项目(200800190001)
作者简介:刘大林(1963-　), 男 , 江苏兴化人 , 扬州大学副教授 、博士 , 主要从事牧草栽培生理研究。
＊联系作者 , E-mail:gaoh ongwen@263.net
第 32 卷第 1 期 扬州大学学报(农业与生命科学版) Vol.32 No.1
2011 年 3 月 J ournal of Yangzh ou Universi ty (Agricu ltural and Life S cience Edi tion) Mar.2011
降低种子水分代替降低贮藏温度 ,从而达到相同贮藏效果的一种方法[ 2] 。超干贮藏技术在种质资源保
存上具有巨大的应用潜力 ,但在技术可行性上仍存在很大困难 ,目前仅对农作物等少数种子进行过超干
贮藏研究 。本试验选用新麦草种子作为材料 ,研究不同温度下超干贮藏新麦草种子的生理生化特性变
化 ,以期为禾本科牧草种子超干贮藏提供理论依据 。
1　材料与方法
1.1　供试材料
供试新麦草种子来源于甘肃酒泉实验基地。
1.2　测定项目与方法
1)种子超干燥及贮藏:种子脱水干燥采用硅胶干燥法 , 将种子含水量分别干燥至 9.460%、
6.470%、5.396%、4.471%、3.583%、2.426%、1.758%。不同含水量种子用铝箔袋密封 ,分别于 45 、
20 ℃贮藏[ 3] 。
2)种子含水量测定:根据文献[ 4]的方法测定 。
3)回湿处理:按文献[ 5]的方法进行处理 。
4)种子发芽率测定:参照文献[ 5]的方法测定 。
5)电解质渗出率测定:取50粒种子 ,称重 ,用去离子水冲洗 3次 ,吸干种子表面水分 ,放入 250 mL
烧杯中 ,加入 20 ℃去离子水 200 mL , 加盖 ,以减少水分蒸发和灰尘污染 。重复 3 次 ,每次测定均设对
照 ,即 200 mL 去离子水 。将烧杯在 20 ℃下放置 24 h , 浸出液用 1层纱布过滤 ,滤液倒回烧杯中。用
EC215型电导仪浸式电极测定电导率 ,减去对照烧杯内去离子水的电导率即为种子浸出液的电导率 ,
重复 3次 。电导率均在 20 ℃条件下测定 ,以防因温度不同而造成电导率测定误差[ 7] 。
6)抗氧化系统酶活性测定:①酶提取液制备 。称取种子 0.5 g , 重复 3次 ,加入 5 mL 预冷的 PBS
液(50 mml·L-1 、pH 7.0), 冰浴研磨至匀浆 ,定溶至 10 mL , 4 ℃下 15 000 r ·min-1离心 20 min , 取
上清液冷藏备用[ 8] 。 ②超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性测定。用南京建成试剂盒测
定 ,详见说明书 。
7)丙二醛(MDA)含量测定:称取种子 0.5 g , 重复 3 次 ,加入 8 mL PBS 液(50 mmol · L-1 、
pH 7.0)及少量石英砂 ,冰浴研磨至匀浆 , 15 000 r ·min-1离心 20 min 。吸取上清液 1 mL (对照加
1 mL PBS液),加入 5 mL 10%三氯乙酸(TCA)、1 mL 0.5%硫代巴比妥酸溶液(用 10% TCA溶液配
制), 95 ℃水浴 15 min , 迅速冰浴冷却终止反应 , 15 000 r ·min-1离心 10 min , 分别测定 D532 nm 、
D 600 nm 、D450 nm值 ,计算 MDA浓度[ 9] 。
1.3　统计分析
应用 SPSS11.5软件对数据进行相关分析 ,采用 Excel软件进行示图制作 。
2　结果与分析
表 1　45 ℃贮藏不同含水量新麦草种子的发芽率
Tab.1　Changes of germination percentage of
different moisture contents psathrostachys
perinnis seeds at 45 ℃ %
种　子
含水量
不同贮藏时间种子发芽率
2个月 4个月 6个月 8个月
1.758 84a 81ab 79b 77b
2.426 81a 83ab 84a 78b
3.583 88a 85a 85a 82a
4.471 85a 83ab 81b 79b
5.396 82a 79b 72c 66c
6.470 73b 44c 33d 22d
9.460 0c 0d 0e 0e
　　＊同列不同字母数值间差异显著(P<0.05)。
2.1　45 ℃超干贮藏新麦草种子的贮藏效果
1)对种子发芽率的影响:由表 1可见 , 45 ℃贮
藏 2个月 ,含水量为 1.758%～ 5.396%的种子发芽率
差异不显著 ,发芽率均在 80%以上 ,含水量为 3.583%
的种子发芽率最高。含水量为 6.470%的种子发芽率
显著低于含水量为 1.758%～ 5.396%的种子 ,含水量
高至 9.460%时种子全部死亡。45 ℃贮藏 4个月 ,含
水量为 1.758%～ 4.471%的种子发芽率差异不显著 ,
以含水量为 3.583%的种子发芽率最高。含水量为
5.396%的种子发芽率显著低于含水量为 3.583%的
种子 ,含水量为 6.470%的种子发芽率极显著低于含
水量为 3.583%的种子 。45 ℃贮藏 6个月 ,含水量为
36 扬州大学学报(农业与生命科学版) 第 32卷
2.426%与 3.583%的种子发芽率差异不显著 , 以含水量为 3.583%的种子发芽率最高 。含水量为
1.758%与 4.471%的种子发芽率显著低于含水量为 3.583%的种子 。含水量为 5.396%的种子发芽率
极显著低于含水量为 3.583%的种子 。45 ℃贮藏 8个月 ,以含水量为 3.583%的种子发芽率最高 ,显著
高于含水量为 1.758%、2.426%和 4.471%的种子 。含水量为 5.396%的种子发芽率极显著低于含水
量为 3.583%的种子。含水量为 6.470%种子发芽率显著低于含水量为 5.396%的种子 。由此可见 ,
45 ℃贮藏8个月期间 ,以含水量为 3.583%的种子发芽率最高 ,说明并非含水量越低 ,种子发芽率越高 ,
越适合种子贮藏 。
2)对种子生物膜透性的影响:由图1可见 , 45 ℃贮藏2个月 ,不同含水量间种子电导率变化明显 ,
含水量为 4.471%和 5.396%的种子电导率相对较低 ,含水量为 2.426%和 6.470%的种子电导率相对
较高 。而 45 ℃贮藏 4 、6 、8个月 ,不同含水量间电导率变化不明显 。
3)对种子抗氧化酶系统的影响:由图 2可见 , 45 ℃贮藏 2个月 ,随含水量的逐渐升高 , SOD 活性
呈先降低后升高的趋势 ,含水量为 5.396%时出现 1个峰值 ,此后又升高 。45 ℃贮藏 4 、6 、8个月 , SOD
活性变化趋势一致 ,且当含水量为 5.396%时出现 1个峰值 ,此后 SOD活性又降低。这说明种子 45 ℃
贮藏 4个月后抗氧化酶系统已严重遭到破坏 。
图 1　45 ℃贮藏种子含水量对电导率的影响
Fig.1　Effects of different moisture contents
on electrical conductivity at 45 ℃
贮藏时间:1.2个月;2.4个月;3.6个月;4.8个月
图 2　45 ℃贮藏种子含水量对 SOD活性的影响
Fig.2　Effects of different moisture contents
on SOD activity at 45 ℃
贮藏时间:1.2个月;2.4个月;3.6个月;4.8个月
　　由图 3可见 , 45 ℃贮藏 2个月 ,含水量为 3.583%～ 5.396%的种子 POD活性变化不明显。45 ℃
贮藏 4 、6 、8个月 , POD活性变化趋势一致 ,随含水量的逐渐升高 ,呈现W 型变化 ,含水量为 3.583%、
6.470%的种子 POD活性相对较高。这说明适度超干的新麦草种子可延缓种子衰老 ,有利于贮藏。
4)对种子抗脂质过氧化的影响:由图 4可见 , 45 ℃贮藏 2个月 ,不同含水量间 MDA 含量差异不
明显 ,含水量为1.76%的种子MDA 含量最高 ,达1.074 nmol· g-1 。45 ℃贮藏 4 、6 、8个月 ,种子 MDA
含量变化趋势一致 ,以含水量为 4.471%的种子 MDA 含量最高 ,当含水量达到 5.396%时迅速降低 。
图 3　45 ℃贮藏种子含水量对 POD活性的影响
Fig.3　Effects of different moisture contents
on POD activity at 45 ℃
贮藏时间:1.2个月;2.4个月;3.6个月;4.8个月
图 4　45 ℃贮藏种子含水量对MDA含量的影响
Fig.4　Effects of different moisture contents
on MDA content at 45 ℃
贮藏时间:1.2个月;2.4个月;3.6个月;4.8个月
37第 1 期 刘大林等:超干贮藏新麦草种子若干生理生化特性的研究
2.2　20 ℃超干贮藏新麦草种子的贮藏效果
表 2　20 ℃贮藏不同含水量新麦草种子的发芽率
Tab.2　Changes of germination percentage
of different moisture contents psathrostachys
perinnis seeds at 20 ℃ %
种　子
含水量
不同贮藏时间种子发芽率
2个月 4个月 6个月 8个月
1.758 78a 83a 81c 80bc
2.426 88b 85a 87a 85a
3.583 85ab 86a 87a 83ab
4.471 86ab 84a 83b 81bc
5.396 82ab 86a 84b 81bc
6.470 85ab 84a 82bc 78c
9.460 83ab 74b 73d 71d
　　＊同列不同字母数值间差异显著(P <0.05)。
　　1)对种子发芽率的影响:由表 2 可见 , 20 ℃贮
藏 2个月 ,含水量为 2.426%～ 9.460%的种子发芽率
差异不显著 ,以含水量为 2.426%的种子发芽率最高。
含水量为 1.758%的种子发芽率显著低于含水量为
2.426%的种子。20 ℃贮藏 4个月 ,含水量为 1.758%～
6.471%的种子发芽率差异不显著 , 以含水量为
3.583%的种子发芽率最高。含水量为 9.460%的种
子发芽率显著低于含水量为 6.470%的种子 。20 ℃贮
藏 6个月 ,含水量为 2.426%与 3.583%的种子发芽率
相近 ,且最高 。含水量为 4.471%、5.396%的种子发
芽率显著低于含水量为 3.583%的种子 。20 ℃贮藏
8个月 ,含水量为 2.426%的种子发芽率最高 ,含水量
为 6.470%的种子发芽率极显著低于含水量为
2.426%的种子 。由此可见 , 20 ℃贮藏 8个月期间 ,以含水量为 2.426%的种子发芽率最高 ,说明种子
含水量高低会影响种子发芽率 ,含水量过高或过低种子的耐贮藏力均较低 ,不利于种子的贮藏 。
2)对种子生物膜透性的影响:由图5可见 , 20 ℃贮藏2个月 ,随含水量的逐渐升高 ,电导率呈先降
低后升高的趋势 ,含水量为3.583%～ 6.470%的种子电导率较低 ,此后升高。20 ℃贮藏 4 、6 、8个月 ,电
导率变化趋势一致 ,随含水量的逐渐升高 ,呈平缓的下降趋势。这说明20 ℃贮藏 4个月 ,含水量对种子
电导率的影响很小。
3)对种子抗氧化酶系统的影响:由图 6可见 , 20 ℃贮藏 2个月 ,含水量为 2.478%的种子 SOD活
性最高 ,含水量为 3.583%、5.396%时 SOD活性达到 2 个低谷 ,其中以含水量为 5.396%的种子 SOD
活性最低。20 ℃贮藏 4 、6 、8个月 , SOD活性变化趋势一致 ,随含水量的逐渐升高 ,呈先降低后升高的
趋势 ,以含水量为 5.396%的种子 SOD活性相对较高 。
图 5　20 ℃贮藏种子含水量对电导率的影响
Fig.5　Effects of different moisture contents
on electrical conductivity at 20 ℃
贮藏时间:1.2个月;2.4个月;3.6个月;4.8个月
图 6　20 ℃贮藏种子含水量对 SOD活性的影响
Fig.6　Effects of different moisture contents
on SOD activity at 20 ℃
贮藏时间:1.2个月;2.4个月;3.6个月;4.8个月
　　由图 7可见 , 20 ℃贮藏 2个月 ,不同含水量的种子 POD活性变化不明显。20 ℃贮藏 4 、6 、8个月 ,
POD活性变化趋势一致 ,随含水量的逐渐升高 ,呈现 W 型变化 ,含水量为 3.483%和 6.47%时种子
POD活性出现 2个低谷 ,含水量为 5.396%的种子 POD活性出现拐点 。
4)对种子抗脂质过氧化的影响:由图 8可见 , 20 ℃贮藏 2 、4 、6 、8 个月 ,不同含水量种子 MDA 含
量变化趋势一致 ,随含水量的逐渐升高 ,呈现 M 型变化 ,含水量为 2.426%、6.470%的种子 POD活性
最高 ,含水量为 4.471%的种子 POD活性最低。
3　讨论
随贮藏时间的延长 ,新麦草种子发芽率下降 ,种子浸出液电导率和MDA含量升高 , SOD 、POD活
38 扬州大学学报(农业与生命科学版) 第 32卷
图 7　20 ℃贮藏种子含水量对 POD活性的影响
Fig.7　Ef fects of dif frent moisture contents
on POD activity at 20 ℃
贮藏时间:1.2个月;2.4个月;3.6个月;4.8个月
图 8　20 ℃贮藏种子含水量对MDA含量的影响
Fig.8　Ef fects of dif frent moisture contents
on MDA content at 20 ℃
贮藏时间:1.2个月;2.4个月;3.6个月;4.8个月
性降低。在新麦草种子贮藏期间 ,种子 SOD 、POD活性下降 , MDA 含量升高 ,说明种子的脂质过氧化
作用增强 ,也间接说明种子中自由基含量增加 。而其种子浸出液电导率升高则说明种子的膜结构和功
能受损 ,膜透性增加 ,电解质外渗增加。
SOD 、POD是自由基清除酶 ,当种子含水量降低到一定程度时 ,细胞内的水分进入一种玻璃状态 ,
使得种子在贮藏期间自由基清除系统保持完好 ,脂质过氧化作用受到抑制 。当种子吸水萌发时 ,种子内
的自由基清除酶迅速恢复活性 ,自由基毒害减轻 ,从而减轻或阻止脂质过氧化作用 ,避免对膜系统的损
伤 ,有利于膜系统的修补 ,提高了种子的耐藏性 。MDA 是脂质过氧化作用的终产物 ,对膜系统有毒害
作用 ,大量试验证明在种子贮藏过程中 MDA 随贮藏时间的延长而逐渐积累 ,并进一步引起脂质过氧化
作用发生 ,其含量的增加间接说明脂质过氧化作用的增强。
本试验中 ,当种子含水量较高(9.460%)时 ,即使在 20 ℃下贮藏 8个月 ,种子发芽率也明显下降 ,与
此同时种子内部生理生化变化导致电导率增加 , SOD和 POD活性降低 。而新麦草种子经超干处理 ,
含水量为 5.396%的种子 , 20 ℃贮存 8个月种子发芽率仍未明显降低 , SOD和 POD 活性及细胞膜完
整性均得到较好的维持。含水量为 1.758%的种子 , 20 ℃贮存 8个月种子发芽率下降速度较含水量为
3.583%的种子大 ,电导率增加速度也大 ,而 SOD 、POD活性增加速度小 , MDA 含量增加速度大 ,这说
明并非含水量越低越有利于种子贮藏。
一般认为 ,低温和低含水量是延长种子贮藏寿命的关键 。本研究发现 ,在 45 ℃条件下 ,最适合新麦
草种子贮藏的含水量为 4.471%～ 6.470%, 含水量过高(9.460%)或过低(1.758%)均不利于新麦草种
子的贮藏 。
本试验结果表明 ,超干贮藏种子的膜系统保持较好 ,物质外渗较少 ,这有利于种子活性的保持 ,有效
阻止 SOD 、POD活性下降 ,减少种子中 MDA 的产生和积累 ,抑制脂质过氧化作用发生。这在其他作物
种子超干贮藏研究中也有类似的结果[ 7-8] 。
超干贮藏可有效地延长新麦草种子的贮藏寿命[ 9-12] , 其原因如下:一方面 ,超干种子含水量极低 ,
使其呼吸代谢降至较低水平 ,耗氧量减少 ,贮藏期间受到自由基攻击显著降低;另一方面 ,超干种子内
SOD 、POD等自由基清除酶类保持较为完好 ,当种子吸水萌动时 ,这些酶迅速被活化 ,从而抑制脂质过
氧化作用的发生 ,减少对膜系统的损害 ,有利于保持种子膜系统的完整 ,从而提高了新麦草种子的耐
藏性 。
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(责任编辑　张立元)
(上接第 34面)
量是高产的基础;开花期地上部干物质积累量与籽粒产量存在对立统一的关系 ,积累量有一个适宜的
范围;开花后地上部干物质积累量与籽粒产量存在显著或极显著的正相关关系 ,说明籽粒产量最主要取
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(责任编辑　王子斌)
40 扬州大学学报(农业与生命科学版) 第 32卷