全 文 ：收稿日期:2005-02-27。
作者简介:汪晓峰(1958～ ),男 ,副教授;研究方向:种子生理学。
通讯作者:汪家灼 , E-m ail:dnzycf@v ip. s ina. com.
山洞贮藏对玉米 、向日葵种子活力的影响
汪晓峰 1　刘丽新2　陈志强2　张 明 1　汪家灼 2
(1. 北京林业大学生物学院　北京　100083;　2.北京德农种业有限公司赤峰分公司　内蒙赤峰　024000)
摘要:北京林业大学生物学院以北京德农种业赤峰分公司提供的山洞贮藏 6年的玉米种子和贮藏 3年的向日葵种子作
为试验材料进行生活力及活力测定 ,酶活力测定(CAT, POD. SOD. GR), 丙二醛 (MDA)含量测定 , 从抗氧化系统的变化
探讨种子贮藏机理。结果表明 , 在山洞 7. 5 ～ 14. 6℃相对低温恒温条件下 , 贮藏 6年的玉米自交系和贮藏 3年的向日葵
种子具有较高的活力 ,为山洞低温贮藏种子提供科学依据。
关键词　贮藏温度　种子活力　抗氧化酶　丙二醛
E ffect of Cave S torage on SeedV igor ofM aize and Sunflow erw ith
SafeW ater Content
W angX iaofeng
1 , L iu L ixin2 , Chen Zh iqiang2 , ZhangM ing1 ,W ang Jiazhuo2
(1. Co llege of bio logy, Be ijing Fo restry University, Be ijing, 100038;
2. Be ijing Doneed Seeds Chifeng Branch;InnerM ongo lia Au tonomous Region Chifeng C ity, 024000)
Abstract:The ma ize seed cave-stored for six years and sunflowe r seed for three years from Be ijing Doneed
Seed Ch ifeng B ranch w ere used as trialma terials to measure vita lity and vigor o f seed , the enzyme activ ity of
CAT , POD , SOD and GR asw e ll as the content o fMDA by Be ijing Fo re stry University-A cademy of B io logy.
This experimen tw as to explore mechanism o f seed storage through variety o f anti-oxygena tion sy stem. The re-
sults show ed tha tma ize inbred line s seeds sto red for 6 years and sunflowe r seed for three years inmoun tain ca-
ve still kep t very high vigo r under the condition of rela tively low and stable tempera ture abou t 7. 5 - 14. 6℃.
Scientific proof for seed sto rage in cave under the condition o f low temperature w as provided in this study.
Key words　S torage tempe ra ture　Seed vigo r　Enzyme activity　MDA
种子含水量和贮藏温度是种子在贮藏期间保持生活力和活力的关键因素 [ 1] 。传统的经验认为控制温度比
控制水分安全有效 ,因而趋向于向低温或超低温的贮藏方向发展。国际植物遗传资源委员会 (IBPGR)曾推荐
(5±1)%的含水量和 - 18 ～ - 20℃低温作为各国长期保存种子的理想条件。目前 ,世界各国都把更多的注意力
放在建设现代化的低温种子库上 ,但对于发展中国家来说 ,建库和维持运转的费用难以承担。寻求取代低温库的
其它经济简便的方法已是一个亟待解决的问题 。国际粮农组织(FAO)和 IPGR I曾以此作为全球的植物资源保护
的战略目标 。
玉米 、向日葵种子都属中短命种子 ,在自然环境中只能保存 2 ～ 3年 ,主要表现为发芽率降低或者丧失 。因此
每年都有大量的种子浪费掉。 1997年公司因玉米种子积压 ,为保证种子发芽率 ,将 588万 kg玉米种子储于赤峰
空军一师飞机洞内。从 1997 ～ 2004年 ,每年在山洞机库里储存数百万公斤玉米和向日葵种子 , 保证了种子的优
良品质 。该机库建于 1966年 ,水泥结构。库内温度随不同季节的气候而略有变化。种子的含水量 、贮藏环境的
相对湿度和温度及通气状况是贮藏种子寿命长短的决定条件。本文以山洞贮藏 6年的玉米种子 、贮藏 3年的向
日葵种子为试验材料 ,研究种子贮藏寿命与含水量和温度之间的关系 ,并从抗氧化系统的变化等方面探讨贮藏机
30
第 24卷第 6期　　2005年 6月　　　　　　　　　　　种　子(Seed)　　　　　　　　　　　Vo.l 24 No. 6　 Jun. 　2005
DOI牶牨牥牣牨牰牭牴牥牤j牣cnki牣牨牥牥牨牠牬牱牥牭牣牪牥牥牭牣牥牰牣牥牬牭
理 ,为种质资源保存提供科学依据。
1　材料与方法
1. 1　供试材料
玉米种子:8112、自 330、天四 、178均 1998年入库 ,储存时间 6年。向日葵种子:赤葵杂一号 , S25, 2000年入
库 ,储存时间 3年 。入库玉米种子含水量为 13%,向日葵种子为 9%, 由北京德农种业有限公司赤峰分公司提
供 。
1. 2　贮藏温度
空一师提供的飞机洞在 1986 ～ 1988年 3年平均最高温度为 14. 6℃。 1988年 1 ～ 9月逐日的温湿度资料显
示:洞内月平均温度 7. 5 ～ 14. 6℃,月平均相对湿度 39% ～ 70%。 1997年实际测定:4月份至 7月上旬温度为
11℃, 7月中旬至 9月上旬为 12℃,相对湿度 53% ～ 62%。而公司仓库 4月至 7月为 13 ～ 18℃, 7月下旬至 8月
中旬为 23 ～ 26℃, 9月中旬降至 20 ～ 21℃,相对湿度 46% ～ 60%。入夏前对洞库进行密闭 ,减少外界温 、湿度的
影响。入库种子水分降到 13%以下 。
1. 3　生活力及活力测定
参照国际种子检验手册(ISTA)[ 2] , 海绵上加一层滤纸为发芽床 ,种子上再覆盖一张湿滤纸 , 25℃培养 , 50
粒 /皿 , 3次重复 ,每天记录发芽数 , 9 d后称量根干重 ,并采用下式计算活力指数:
活力指数 =∑(G i /D i)×W　(G i:每天发芽种子数;D i:发芽天数;W:根干重)
1. 4　酶活性测定
参照黄学林等的方法 [ 3] ,取种子 0. 5 g, 25℃吸胀 12 h,以 1∶5(W∶V)的比例加入 0. 05mo l /L磷酸缓冲液
(PBS , pH =7. 0),冰浴匀浆。 4℃下 , 15000×g离心 20m in,上清液用于酶活性及丙二醛含量的测定 ,每测定均重
复 3次 。
过氧化氢酶 (CAT, EC 1 11. 1. 6)活性测定采用化学滴定法 。 5m l反应液中含 50mmol L -1 PBS(pH =7. 0)
缓冲液 , 8mmo l /L H 2O 2及 100μl酶液 , 30℃下反应 1m in,加 2m l 10% H 2O 2终止反应 ,用 2mmol /L K2MnO4滴定
剩余 H2O 2。酶活性以每分钟分解 H2O2μmo l数计量 。
过氧化物酶 (POD, EC 1. 11. 1. 7)活性测定采用愈创木酚法 。 2m l反应液中含 25mmol /L PBS(pH =7. 0, 0. 1
mmo l /L EDTA), 10mmo l /L 0. 05%愈创木酚 , 100μl酶液 ,扫描 OD470值 。酶活性单位用每分钟被氧化的愈创木酚
μmo l数表示(愈创木酚在 470 nm下的消光系数 E =26. 6mmo l L -1 cm - 1)。
超氧化物歧化酶 (SOD , EC 1. 15. 11)活性测定采用氮蓝四唑 (NBT)法 。 3m l反应液中含 13mmol L -1甲硫
氨酸 , 63×10- 3mmol L - 1 NBT, 1. 3×10- 3mmol L - 1核黄素 , 50mmo l L - 1 PBS((pH =7. 8)。用 SOD反应仪照
光 15m in。 SOD活性以抑制 NBT光化学反应的 50%为一个酶活性单位 。
1. 5　丙二醛 (MDA)含量测定
参照黄学林等的方法 [ 3] ,取酶液 1m l,加 3m l 27%三氯乙酸(TCA), 1m l 2%硫代巴比妥酸(TBA),在 95℃水
浴中保温 30m in,随即置于冰浴中冷却 , 15 000×g离心 10m in,于波长 532 nm和 600 nm下测定 OD值 。以测得的
OD 532减去 OD600的非特异吸收值 ,按△E=155mmol L -1 cm -1消光系数计算丙二醛含量 ,单位为 mmo l g- 1
FW。
2　结果与分析
2. 1　山洞贮藏对玉米 、向日葵种子生活力和活力的影响
从玉米种子山洞贮藏 6年的生活力和活力的测定情况来看(表 1),玉米各品种的发芽率都保持在 55. 3% ～
77. 3%之间 ,且活力指数较高 ,尤其玉米自 330的发芽率保持在 77. 3%,说明不同玉米品种在山洞贮藏后的效果
不同。常温下 ,玉米种子 2年后发芽率即可降低 ,表明山洞贮藏延长了种子寿命 。向日葵赤葵杂 1号和 S 25在山
洞贮藏 3年后发芽率分别保持在 76%和 82%,油料种子因其高的含油量 ,易于发生老化劣变 ,而在山洞贮藏如此
长时间后 ,仍能保持较高种子活力 ,表明山洞的低温和相对恒温的环境适宜贮藏向日葵种子。
31
第 24卷第 6期　　2005年 6月　　　　　　　　　　　种　子(Seed)　　　　　　　　　　　Vo.l 24 No. 6　 Jun. 　2005
表 1　山洞贮藏对向日葵和玉米种子生活力和活力水平的影响
品种 赤葵杂一号 S25 8112 天四 178 自 330
活力指数 7. 26±1. 20 7. 32±1. 32 5. 32±3. 00 4. 66±3. 66 6. 90±2. 86 7. 13±2. 03
发芽率(%) 76. 0±7. 2 82. 0±3. 5 56. 0±4. 4 53. 3±6. 9 53. 3±8. 3 77. 3±4. 6
图 1　山洞贮藏对向日葵和玉米种子 MDA含量的影响
2. 2　山洞贮藏对玉米 、向日葵种子抗氧化系统的影响
种子贮藏期间自由基大量产生会引发脂质过氧化
作用 ,细胞膜完整性被破坏 ,严重时导致种子死亡。
MDA(丙二醛 )是植物体内脂质过氧化的代谢有害物
质 ,测定 MDA的积累量可以指示种子脂质过氧化的
程度[ 4] 。山洞贮藏 6年的玉米品种子 MDA含量都很
低 , 自 330和 8112品种 MDA含量明显低于天四和
178, 表明山洞贮藏能部分抑制种子贮藏期间脂质过
氧化的发生 ,保持种子的高活力水平 。尤其值得注意
的是:在易于发生种子劣变的向日葵种子中未检测到
MDA ,表明在种子贮藏中未发生膜的损伤 (图 2) 。
POD(过氧化物酶)、CAT(过氧化氢酶 )、SOD(超氧化物歧化酶 )和 GR(谷胱甘肽还原酶 )是植物体内清除
自由基 ,可防止脂质过氧化的保护酶系统 。 POD和 CAT是重要的 H2O 2清除酶 ,两者协同作用清除植物体内的
H2O2 ,把 H2O2还原成没有毒性的水。 SOD作为专一清除超氧阴离子自由基 (O - 2 )的抗氧化酶 ,在自由基清除系
统中起着重要的作用 [ 5, 6] 。
　　结果表明 ,山洞贮藏 6年的玉米自交系都含有较高的 CAT活性 , 而自 330和 8112品种 CAT活性较高;贮藏
3年的向日葵种子也具有较高的 CAT活性 。SOD作为专一清除超氧阴离子自由基 (O - )的抗氧化酶 ,在自由基
清除系统中起着重要的作用[ 6, 7] 。玉米种子在山洞贮藏 6年后三大抗氧化酶仍保持在较高的活力水平 ,说明山
洞贮藏的温湿度适宜保持种子活力 ,表现在增强种子抗脂质过氧化能力 ,延迟种子发生劣变(图 3)。
结果表明 , 山洞贮藏对向日葵和玉米种子 POD活性的影响差异较大 , 没有明显的规律性 (图 4),而具有较
一致的 GR活性 , 但在向日葵种子中未检测到 GR活性 , 可能 GR并没有参与到向日葵种子的抗氧化作用 (图
5)。
3　讨论
在种子贮藏过程中 ,通常影响种子寿命的环境条件有水分 、温度 、空气 、微生物和仓虫等 ,其中起主导作用的
是水分和温度。哈林顿 H arrington(1963)曾提出 2个经验公式:一是种子含水量在 5% ～ 14%之间 ,种子含水量
每增加 1%,其寿命就减少一半;二是种子贮藏温度在 0 ～ 50℃之间 ,贮藏温度每增加 5℃,种子寿命就减少一
32
第 24卷第 6期　　2005年 6月　　　　　　　　　　　种　子(Seed)　　　　　　　　　　　Vo.l 24 No. 6　 Jun. 　2005
半 [ 7] 。从哈林顿提出的两个原则可以看出 ,只要把种子水分和贮藏期间的温度控制在一定范围内 ,就可以使种
子寿命相应地保持和延长 。为此 ,种子在符合入库质量的基础上 ,积极创造干燥 、低温 、密闭的贮藏条件 ,是十分
必要的 。
种子在贮藏期间发生劣变 ,将影响其寿命 ,造成劣变的原因可分为 (1)外在因子:温度和相对湿度等;(2)内
在因子:种子内有毒物质的累积 ,核酸 、蛋白质及细胞膜的降解等。细胞膜的降解主要是由于脂质发生过氧化作
用或水解作用 ,导致种子内电解质的渗漏量增加及磷脂结构的改变 ,为导致种子劣变的主要原因 [ 8 ～ 10] 。本实验
结果表明 ,山洞贮藏后的种子抗氧化酶活性一直保持在较高活力水平 , 防止了膜质过氧化的发生 ,进而延长了种
子寿命 。
北京德农种业赤峰分公司将大批量的玉米和向日葵种子存放在山洞 6年和 3年 ,实验结果表明 ,种子寿命大
为延长 ,证明山洞的条件适于贮藏大量种子。因此建造种子贮藏库的地点 ,应选择在冬温夏凉 、干燥通风 ,常年气
温无剧烈变化的地区 。从实验数据可知 , 赤峰山洞内温度较低的全年温湿度差距不大 , 使得种子的寿命大为延
长 。可以利用作为安全贮存种子的仓库。
参考文献
1　汪晓峰 ,郑光华 , 景新明. 种子含水量对种子贮藏寿命的影响. 植物学报 , 2001, (6):551～ 557.
2　 ISTA. Inte rna tiona l Ru le s fo r Seed Testing. 北京:中国农业出版社 , 1996:15 ～ 18.
3　黄学林 ,陈润政. 种子生理实验手册.北京:农业出版社 , 1990:89 ～ 92.
4　Dav ia A. P riestley. Seed Ag ing, Co rne llUniversity P ress, 1986:142 - 151.
5　Sung, J. M. and C. C. Chiu(1995). L ip id perox ida tion and perox ide-scaveng ing enzym es of na turally aged soybean seed. P lant Sc.i
110:45 - 52.
6　Cakm ak I. , S trbacD. , M arschne rH. Ac tiv ities o f hydrogen perox ide-scaveng ing enzym es in germ ina tingw hea t seeds, Jou rna l o f Experi-
m ental Bo tany, 1993, 44:127 -132.
7　傅家瑞主编. 种子生理. 科学出版社 , 316 ～ 317.
8　Be rjak P, D in iM , Gevers H O. De te rio ra tive changes in em bryos o f long-stored uninfectedm a ize em bryos. Sou th A frican Journa l o f Bot-
any, 1985, 52:109 -116.
9　Dell’ Aquila A. Whea t seed ageing and emb ryo pro te in deg radation. Seed Sci Res, 1994, 4:293 - 298.
10　Berjak P, DiniM , G eve rs H O. Dete rio ra tive changes in em bryos of long-sto red un infec ted m aize em bryos. South A frican Journa l of
Bo tany, 1985, 52:109 -116.
33
第 24卷第 6期　　2005年 6月　　　　　　　　　　　种　子(Seed)　　　　　　　　　　　Vo.l 24 No. 6　 Jun. 　2005