全 文 ：文章编号:1000-694X(2009)02-0293-05
超干处理与保存温度对黄花补血草种子的影响
　　收稿日期:2007-10-26;改回日期:2008-01-09
　　基金项目:国家自然科学基金项目(90302010);教育部科技基础资源数据平台建设项目———西部地区特色种质资源数据平台(505016)项
目资助
　　作者简介:李毅(1978—),男(汉族),甘肃兰州人 ,博士 ,助理研究员 ,从事荒漠植物种子生理生态学研究工作。
Em ail:liyi200409@yahoo.com.cn
李 毅1 , 屈建军1 , 安黎哲2
(1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站 , 甘肃 兰州 730000;2.兰州大学生命科学学
院 , 甘肃兰州 730000)
摘　要:采用室温硅胶干燥法超干处理黄花补血草(L imonium aureum)种子 , 将种子含水量由 8.92%分别降至
4.67%、3.54%、2.88%和 1.24%,在室温和 5 ℃条件下保存 12 个月后 ,测定不同含水量超干种子经缓湿处理后的
活力指标变化。试验结果表明:适度超干处理的黄花补血草种子在发芽率 、发芽指数及活力指数等几项指标上均
高于未超干处理的对照种子 ,不同含水量的超干种子相对电导率低于对照 ,脱氢酶活性高于对照 ,丙二醛含量也低
于对照处理种子。在试验中种子含水量不低于 3.54%时 , 超干处理对种子的发芽率 、发芽指数和活力指数没有影
响。通过对电导率 、脱氢酶活性和丙二醛含量的研究表明 , 适度超干处理对种子细胞膜的完整性没有破坏 , 相反 ,
可以使黄花补血草种子保持较高的活力 ,因此 , 利用超干技术保存黄花补血草种子是一种较为理想的种子保存方
法。
关键词:超干处理;保存温度;黄花补血草
中图分类号:Q943 文献标识码:A
　　种子在保存过程中会发生许多物理和生理生化
的变化 ,包括细胞完整性的破坏 、酶活性的丧失 、脂
质氧化 、活力降低和其他劣变反应[ 1-3] 。国际植物
遗传资源保存委员会(IPGRI)推荐 5%±1%的种子
含水量和-18 ℃低温作为长期保存种质的理想条
件[ 4] 。但是 ,随着低温库的不断发展 ,也出现了一些
问题 ,低温库的建设通常投资大 ,耗资多 ,技术要求
高 ,电源要有保障 ,常年运转费用昂贵 ,这对发展中
国家是一个较大的负担[ 5] 。近年来 ,随着种子生理
学各个分支领域的发展 ,尤其是种子干燥方法和种
子预先缓湿方法的不断完善 ,逐渐发现 5%±1%这
一含水量下限并不是不可逾越 ,有的种子采用适当
的方法可以将其含水量安全地降至 5%以下 ,其活
力不受影响 ,而且 ,种子的耐贮藏性大大提高 。基于
以上研究 , IPGRI 力促开辟新的保存方法 ,在 1986
年提出了种子超干保存[ 6-7] 。种子超干保存的目的
在于通过降低种子的含水量使种子能够在室温密闭
保存以取代或者部分取代传统的低温库 ,免去建造
低温库的巨额投资和运转费用 。
干旱荒漠地区的植物繁殖多以种子繁殖[ 8-9] 。
种子是植物种质资源的主体 ,近年来 ,对种子生理生
态的研究已经成为植物生理学 、植物生态学 、遗传
学 、保护生物学等许多研究领域的热点[ 10] 。最大限
度地延长种子保存寿命 ,对于种质资源和高价值种
子的长期保存具有重要意义 。本文以干旱荒漠地区
多年生草本植物黄花补血草种子为材料 ,采用硅胶
室温干燥法进行超干处理 ,研究超干处理后不同种
子含水量和保存温度对黄花补血草种子活力及生理
变化的影响 ,旨在为发展黄花补血草和其他干旱荒
漠地区植物种子的超干保存技术提供理论依据 。
1　材料与方法
1.1　材料
黄花补血草(Limonium aureum)种子采集于
2004年 10月 ,甘肃省民勤沙生植物园。其原始含
水量为 8.92%,发芽率为 91.0%。
1.2　种子的超干及保存
采用室温硅胶干燥法。种子放置于尼龙网袋
中 ,埋于干燥器内硅胶中 , 硅胶与种子重量比为
5∶1 ,室温脱水干燥 ,每天更换经 120 ℃充分干燥冷
却后的硅胶 。每隔一定时间称重 ,以制备不同含水
量的种子。干燥至预定含水量之后 ,用铝箔袋分袋
第 29卷　第 2期
2009年 3月 　　　　　　　 　　　　　　
中　国　沙　漠
JOURNAL OF DESERT RESEARCH
　　　　　　　　　　　　　V ol.29　No.2
M ar.2009
包装 ,置于干燥器中 ,分别在 5 ℃和室温条件下保存
12个月 。
1.3　种子含水量和种子活力的测定
根据《国际种子检验规程》[ 11] 的技术标准进行 。
采用 120 ℃烘干法测定种子原始含水量 ,重复 3次 。
硅胶干燥法处理后 ,黄花补血草种子的含水量是:
4.67%、3.54%、2.88%、1.24%。种子活力的测定
按《国际种子检验规程》[ 11] 的有关规定进行 。3个重
复 ,每个重复 100粒种子 ,经 1%次氯酸钠表面消毒
后 ,用蒸馏水充分冲洗干净 ,放入铺有滤纸的培养皿
中 ,置于 25 ℃培养间进行发芽试验 ,每天补充水分 。
以连续 5 d不再有种子发芽作为发芽结束期 ,每天
记录发芽种子数 ,发芽至一定时间(国际标准或者最
高发芽势时的天数),记录胚根的长度(取 30株并测
定其平均值),以计算种子活力指数[ 12] 。
发芽指数(Gi)=∑ GtD t
式中:Gt为浸种后 t 日的发芽数;D t为相应发芽日
数。
活力指数(VI)=SGi
式中:S 为幼苗生长势(平均长度或者干重 、鲜重)。
1.4　超干种子的缓湿处理
将不同含水量的种子置于尼龙网袋中 ,依次放
入饱和氯化钙溶液(CaCl2 , 20 ℃相对湿度 35%)、饱
和氯化铵溶液(NH 4Cl ,20 ℃相对湿度 70%)以及水
(相对湿度 100%)所造成的相对湿度环境的干燥器
中 ,密封 ,室温下平衡 48 h ,进行逐级缓湿处理。
1.5　相对电导率的测定
取种子 30 ～ 50粒 ,用自来水洗净 ,再用超纯水
冲洗数次 ,用滤纸吸干浮水 ,放入烧杯 。加入 100
mL 超纯水浸泡 ,25 ℃下浸泡 ,取不同时间间隔测电
导率 ,再在沸水中煮 15 min ,然后冷却到 25 ℃测电
导率 。以不加种子的超纯水作空白对照 。每个处理
3个重复 。电导率仪采用 DDSJ-308A 型(上海精密
科学仪器有限公司)。
　电导率 =(电导测定值-空白值)种子重量 ×电导池常数
　相对电导率(S I)=S1S2 ×100
式中:S1为 25 ℃电导率;S2为绝对电导率。
1.6　脱氢酶活性测定
采用 TTC(即简化 2 ,3 , 5-氯化三苯基四唑氮)定
量法[ 13] 。每处理取种子 25粒 ,室温下浸泡 24 h ,在
种子中心刺破种皮 ,加入 0.1%TTC 溶液 10 mL ,在
38 ℃黑暗条件下反应 24 h ,倒去 T TC溶液 ,用无离
子水冲洗种子表面数次 ,用滤纸吸取种表水分 ,置于
具塞试管内加入10 mL 丙酮于40 ℃条件下抽提6 h ,
在分光光度计上比色(波长 490 nm),测定光密度。
1.7　脱氢酶活性测定
丙二醛含量(MDA)测定:参照 TBA 法[ 14] 。取
0.3 g种子用 0.1%三氯乙酸 3 mL 均浆 , 10 000 rpm
冷冻离心5 min ,取上清液 1 mL ,加 4 mL 0.5%硫代
巴比妥酸 ,混均后在 95 ℃水浴保持 30 min ,用冰水迅
速冷却至室温 ,混合物于10 000 rpm 冷冻离心 10
min ,在532 nm 和600 nm下读光密度值 。
活性计算:(A532nm -A6 00nm)×155 ×0.005 ×3
μmo l·g -1 ·w -1 。
2　结果与分析
2.1　超干处理对种子活力的影响
原始含水量为 8.92%的黄花补血草种子经室
温硅胶干燥法进行超干处理 1 ～ 14 d ,含水量发生明
显变化:含水量分别降至 4.67%、3.54%、2.88%和
1.24%(表 1)。种子活力测定试验结果表明 ,在一
定含水量范围内 ,黄花补血草种子的发芽率 、发芽指
数和活力指数并没有随着含水量的降低而下降 ,当
含水量不低于 3.54%时与对照无显著差异 ,但当含
水量降到 3.54%以下时 ,各项生理活性指标均与对
照差异显著(表 1)。研究结果表明 , 在本试验中
3.54%含水量是超干种子保存活力的临界含水量 ,
超干处理对黄花补血草种子无明显不利影响。
表 1　超干种子活力变化
Table 1　Vigor changes of ultra-dry seeds
含水量/ % 发芽率/ % 发芽指数 活力指数
8.92(CK) 90.1a 80.6a 38.0a
4.67 89.2a 81.2a 37.8a
3.54 90.0a 80.1a 38.2a
2.88 71.2b 62.8b 23.0b
1.24 43.1c 37.9c 14.3c
　　注:LSD test , P=0.05;相同字母表示差异不显著。
2.2　保存温度对超干种子发芽率 、发芽指数与活力
指数的影响
　　超干处理后黄花补血草种子在室温和 5 ℃低温
294　　　　　　　　　　　　 　　　 中　国　沙　漠 　　　　　　　　　　　　　第 29卷　
条件下密封保存 12个月后 ,进行缓湿处理和发芽试
验(表 2)。室温保存条件下 ,对照处理(未超干处
理)种子发芽率降低幅度较大 ,仅为 31.3%,而含水
量为 3.54%和 4.67%的黄花补血草超干种子 ,密封
保存 12个月后种子发芽率 、发芽指数和活力指数均
高于对照 ,含水量为 2.88%的种子活力水平下降明
显 ,1.24%的种子与对照的活力水平情况相近 。
试验结果表明 ,低温可以较好地维持对照处理
种子的活力水平。含水量为 3.54%和 4.67%的超
干种子低温保存后活力水平与对照及相同含水量超
干处理的种子在室温下保存的活力水平之间差别不
明显;当含水量低于 3.54%时 ,其种子发芽率 、发芽
指数和活力指数均明显低于对照(未超干处理)。因
此 ,对不同含水量超干处理的黄花补血草种子低温
保存一定时间后 ,种子的发芽率 、发芽指数及活力指
数与超干种子含水量关系密切。
表 2　室温和 5 ℃保存 12个月后不同含水量超干种子活力变化
Table 2　Comparison of germination parameters of ultra-dry seeds with dif ferent
moisture contents after 12 months storage at room temperature and 5 ℃
含水量/ % 发芽率/ % 发芽指数 活力指数
室温 5 ℃ 室温 5 ℃ 室温 5 ℃ 室温 5 ℃
8.92(CK) 8.92(CK) 31.3c 85.1a 26.2c 77.0a 10.2c 33.3a
4.67 4.67 85.2a 85.5a 77.3a 76.9a 32.9a 33.0a
3.54 3.54 84.9a 85.0a 77.0a 77.1a 33.8a 33.6a
2.88 2.88 51.4b 70.2b 40.8b 55.5 14.4b 18.4b
1.24 1.24 31.1c 61.7c 26.6c 40.4 10.2c 14.2c
　　注:LSD tes t , P=0.05 , 相同字母表示差异不显著。
2.3　超干处理和保存温度对超干种子相对电导率
的影响
　　试验结果表明 ,不同含水量超干种子在 5 ℃保
存 12个月后 ,含水量为 1.24%的种子相对电导率
高于对照 ,含水量 2.88%的种子相对电导率与对照
差异不明显 ,含水量为 3.54%、4.67%种子其相对
电导率则明显低于对照 ,说明含水量过低 ,在低温下
细胞膜可能更容易受到伤害 ,从而使种子的电导率
提高 ,而适宜的含水量可能有利于维持细胞膜的稳
定性 ,因为此时种子电导率较低;室温条件下保存 ,
不同含水量超干种子电导率均低于对照 ,其中含水
量为 3.54%的超干种子电导率最低(图 1)。上述研
究结果说明 ,无论在室温条件下 ,还是在低温条件
下 ,不同含水量的超干处理黄花补血草种子经过一
定时间保存后其细胞膜的稳定性可能会受到不同程
图 1　保存 12 个月后黄花补血草种子相对电导率的变化
Fig.1　Changes of r elativ e electrica l conductivity
after 12 months stor age
度的影响 ,本试验条件下 ,含水量为 3.54%时影响
较小 ,可作为超干黄花补血草种子适宜的含水量指
标 。
2.4　超干处理和保存温度对超干种子脱氢酶活性
的影响
　　经过 12个月保存后不同含水量的超干种子的
脱氢酶活性如图 2 所示 。其中 5 ℃保存后 ,含水量
为 3.54%和 4.67%的超干种子脱氢酶活性高于对
照 ,其中以 3.54%的种子脱氢酶活性最高 ,含水量
为 2.88%和 1.24%的种子脱氢酶活性则低于低温
对照;室温条件下保存 ,不同含水量的超干种子脱氢
酶活性均高于室温对照 。
图 2　保存 12 个月后黄花补血草种子脱氢酶活性的变化
Fig.2　Changes of dehydralase activity after 12 months storage
2.5　超干处理和保存温度对超干种子丙二醛含量
的影响
　　丙二醛(MDA)是植物体内有毒的代谢产物 ,是
295　第 2 期 李 毅等:超干处理与保存温度对黄花补血草种子的影响 　　　
种子在保存过程中随着劣变的发生而逐渐积累的脂
质过氧化产物 ,其含量的高低与种子活力高低呈负
相关(洪也民等 ,1988)。试验结果表明 ,不论在室温
条件下 ,还是在 5 ℃条件下保存 12个月 ,伴随着种
子活力的下降 ,对照种子 MDA 含量显著上升 ,而适
度干燥的超干种子其 MDA 含量保持在一个较低的
水平 ,表明超干处理能够延缓种子保存期间脂质过
氧化反应的发生 ,但是种子含水量过低时 ,抗膜脂过
氧化能力下降(图 3)。
图 3　保存 12 个月后黄花补血草种子丙二醛含量的变化
Fig.3　Changes of MDA af te r 12 months sto rag e
3　讨论
种子含水量和保存温度对种子保存后的活力水
平影响甚大[ 15] 。保存后种子的发芽率 、相对电导
率 、抗氧化酶活性等生理特征随种子含水量的不同
而不同[ 16-17] ,适宜的含水量可以提高保存种子的生
活力及抗老化能力[ 18-19] 。在超干条件下 ,植物种子
保存后的活力也因保存温度和种子含水量条件的不
同而不同 ,如超干处理后柱花草种子耐贮性均有所
提高[ 20] 。试验中采用硅胶干燥法超干处理黄花补
血草种子 , 将种子含水量由 8.92%分别降至
4.67%、3.54%、2.88%和 1.24%,在室温及 5 ℃条
件下贮藏 12个月后 ,适度超干处理的黄花补血草种
子在室温下可以达到未超干种子低温条件下的保存
效果 ,这是一种节能的有效保存方法。但当黄花补
血草种子含水量降低于 3.54%以下时 ,经过 12 个
月的低温保存后 ,种子相对电导率高于低温对照 ,发
芽率 、脱氢酶活性等也低于对照 ,说明过低的含水量
会使种子的活力下降 。过低含水量的种子在保存后
种子活力下降的原因:一方面可能来自细胞结构的
改变 ,种子含水量过度下降时 , 磷脂的排列发生转
向 ,膜的连续性界面受到破坏 , 使种子在复水过程
中 ,导致部分细胞内物质外渗 ,从而影响种子活力;
另一方面可能来自细胞内物质的改变 ,使种子在物
质代谢 、能量代谢及离子交换等方面发生改变 ,从而
影响种子的活力[ 15 , 21] 。类脂(主要是磷脂和糖脂)
是膜结构的主要组成成分 ,膜脂的结构与运动状态
决定了膜的特性与功能 ,膜脂分子结构受干扰或破
坏 ,势必干扰或破坏与膜功能相关的各种生理功能。
在植物生命活动中干扰或破坏膜结构功能的因素很
多 。脂质过氧化作用就是引人重视的一个因素[ 22] 。
脂质过氧化最终产物是丙二醛(MDA),随着劣变的
发生 ,丙二醛逐渐积累 ,会严重地损伤生物膜[ 23] 。
丙二醛的含量可以表示脂质过氧化的程度。因此 ,
丙二醛的测定可以预测种子劣变程度 。黄花补血草
超干种子经 12个月保存后 ,丙二醛含量显著低于对
照种子 ,这说明超干可以大大降低 MDA 的积累 ,从
而减少对生物膜的破坏作用 。这也从脂质过氧化的
角度证明超干种子的贮藏性能得以提高。
研究结果表明 ,适度含水量的超干处理可以使
黄花补血草种子保持较高的活力 ,是一种较为理想
的种子保存方法;在本试验条件下 ,3.54%含水量可
能是黄花补血草种子超干处理后保存的种子含水量
的下限 。
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Effects of Ultra-dry Treatment and Storage Temperature
on Limonium aureum Seeds
LI Yi1 , QU Jian-jun1 , AN Li-zhe2
(1 .Dunhuang Gobi and Desert Eco logy and Environment Research S tat ion , Cold and Ar id Reg ions Environmental and En-
gineer ing R esearch Inst itute , Ch inese Acad emy o f S ciences , Lanzhou 730000 , China;2.S choo l o f Li fe S cience , Lanzhou
Un iver sity , Lanzhou 730000 , China)
Abstract:This study was to determine the effect of ultra-dry treatment and storage temperature on vigor
and physiological changes of Limonium aureum seeds.The seeds were dried by silica gel to reduce the
moisture content from 8.92% to 4.67%, 3.54%, 2.88%and 1.24% respectively.Some physiological pa-
rameters were tested when the seeds were being stored under room temperature and 5 ℃ for 12 months.
Germination percent , germination index and vigor index of seeds after ultra-dry treatment were higher than
that of the control.The relative electric conductivity and content of MDAwere lower and dehydralase activi-
ty was higher.The results showed that an appropriate ultra-dry treatment the Limonium aureum seeds
could persist vitality and ultra-dry treatment was an ideal method of seed storage.
Keywords:ultra-dry treatment;storage temperature;Limonium aureum
297　第 2 期 李 毅等:超干处理与保存温度对黄花补血草种子的影响