全 文 ：收稿日期:2008-03-26
基金项目:国家自然科学基金(No.90302010)资助项目。
作者简介:李　毅(1978-),男 ,甘肃兰州人;博士 ,助理研究员 ,研究方
向:荒漠植物生理生态学;E-mail:liyi2001@gmail.com。
黄花补血草种子超干保存的研究
李　毅 1, 2 , 　屈建军 1, 2 , 　董治宝2 , 　安黎哲 3
(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.中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所 沙漠与沙漠化重点实验室 , 　甘肃 兰州 730000;
3.兰州大学 生命科学学院 , 　甘肃 兰州 730000)
摘要:在室温条件下采用硅胶干燥法 , 将黄花补血草种子的含水量降至 5%以下。结果表明 ,在同等老化的条件下 , 与对
照相比较 ,超干处理的黄花补血草种子发芽率 、活力指数保持较高的水平 , 抗老化能力显著提高。 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。通过对超干种子相对电导率 、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。试验结果说明 ,利用超干技术保存黄花补血草种子
是可行的。
关键词:　黄花补血草种子;超干保存;发芽率;活力指数;细胞膜
中图分类号:　Q943　　　文献标志码:　A　　　文章编号:　1001-4705(2008)07-0008-04
Ultra-dryStorageofLimoniumaureumSeeds
YiLi1, 2 , JianjunQu1, 2 , ZhibaoDong2 , LizheAn3
(1.DunhuangGobiandDesertEcologyandEnvironmentResearchStation, ColdandAridRegionEnvironmental
andEngineeringResearchInstitute, ChineseAcademyofSciences, LanzhouGansu730000, China;
2.KeyLaboratoryofDesertandDesertification, ColdandAridRegionEnvironmentaland
EngineeringResearchInstitute, ChineseAcademyofSciences, LanzhouGansu730000, China;
3.SchoolofLifeScience, LanzhouUniversity, LanzhouGansu730000, China)
Abstract:ThisstudywastodeterminewhethertheLimoniumaureumseedsvigorcanbekeptathigherlevel
andstoragecharacteristicscanbeimprovedbyultra-drystorage.TheresultsshowedthattheLimoniumaureum
seedsbecamemoretoleranttoagingconditioniftheycouldbedriedtobelow5% ofmoisturecontent.Under
thesameagingcondition, thegerminationenergyofseedswith8.92% ofmoisturecontenthasdecreasedgreat-
ly, whilethatofultra-dryseedsstilkepthighlevel.Thedehydrogenaseactivityofultra-dryseedswashigher
thanthatofthecontrol(moisturecontent8.92%, ageingtreatment).Malonadehyde(MDA)andrelativeelec-
tricconductivityweredecreasedinultra-dryseed, thismeansbeterbiomembranesystemintheultra-dryseed.
Thereforeultra-dryseedscouldimprovethestorabilityofLimoniumaureumseeds.
Keywords:　Limoniumaureum;ultra-drystorage;germinationpercent;vigorindex;biomembrane
　　种子在贮藏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%这一含水量下限并非不可逾
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。基于以上的研究 , IPGRI力促开辟新的保
存方法 ,在 1986年提出了种子超干保存[ 6] 。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
在室温密闭贮藏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。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
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第 27卷　第 7期　2008年 7月　　　　　 　 　 　　　　种　子　(Seed)　　　　 　 　　 　　　Vol.27　No.7　Jul.　2008
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 [ 7] 。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一年生草本植物黄
花补血草种子为材料 ,采用硅胶室温干燥法超干保存 ,
旨在为发展黄花补血草和其它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 (Limoniumaureum)种子于 2004年
10月采自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 ,用铝箔袋分袋包装 。所有种子干
燥包装后测定种子活力。
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 》[ 8]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为:
4.67%、3.54%、2.88%、1.24%。种子活力的测定按
《国际种子检验规程》[ 8]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
天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 [ 9] 。
发芽指数(GI)=∑GtDt
Gt:浸种后 t日的发芽数;Dt:相应发芽日数 。
活力指数(V.I)=S×GI
S: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(NH4Cl, 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 48h,进行逐级缓湿处理 。
1.5　超干种子人工老化处理
将不同含水量的超干种子放入 50 ～ 60℃的恒温
箱中进行人工老化处理 15d,测定相关生理活性指标。
以不经过超干处理的种子作为对照。
1.6　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 100ml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 15min,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(SI)=S1S2 ×100%。
S1为 25℃电导率;S2为绝对电导率。
1.7　脱氢酶活性测定
采用即简化 TTC(2, 3, 5-氯化三苯基四唑氮)定量
法 [ 10] 。每处理取种子 25粒 ,室温下浸泡 24h,在种子
中心刺破种皮 ,加入 0.1%TTC溶液 10ml,在 38℃黑
暗条件下反应 24h,倒去 TTC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 10ml丙酮于 40℃条件下抽提 6h,在分光光度计
上比色(波长 490nm),测定光密度。
1.8　丙二醛含量测定
丙二醛含量 (MDA)测定:参照 TBA法 [ 11] 。取
0.3g种子用 0.1%三氯乙酸 3ml均浆 , 10 000r/min冷
冻离心 5min,取上清液 1ml,加 4ml0.5%硫代巴比妥
酸 ,混匀后在 95℃水浴保持 30min,用冰水迅速冷却
至室温 ,混合物于 10 000 r/min冷冻离心 10 min,在
532nm和 600nm下读光密度值。
活性计算:(A532nm -A600nm)×155 ×0.005 ×
3 /(g·w)。单位:μmol/(g· w)。
表 1　超干种子活力变化
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:LSDtest, P=0.05,相同字母表示差异不显著。
2　结果与分析
2.1　超干保存对种子活力的影响
试验结果表明 ,在一定含水量范围内 ,黄花补血草
·9·
研究报告　　李　毅 等:黄花补血草种子超干保存的研究
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)。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 。
2.2　超干种子的抗老化能力
黄花补血草种子人工老化处理后 ,超干种子的发
芽率和活力指数始终保持稳定 ,而对照种子的发芽率
和活力指数随老化天数的增加而呈显著下降趋势。含
水量小于 5%的种子与对照(含水量 8.92%)相比较 ,
其发芽率 、活力指数均高于对照(图 1、2),说明超干处
理可以增强黄花补血草种子的抗老化劣变能力 。但是
如果超干种子含水量过低 ,发芽率和活力指数也随着
大幅度下降(图 1、2)。试验结果说明 ,含水量为 3.54%
的超干种子抗老化能力强于对照和含水量为 2.88%和
1.90%的超干种子 ,含水量不低于 3.54%的超干处理能
大大增强黄花补血草种子的抗老化劣变能力。
2.3　超干处理对种子细胞膜系统的影响
种子电导率的高低与种子活力的强弱呈负相关。
黄花补血草种子人工老化处理后 ,相对电导率测定结
果表明 ,超干种子外渗液与对照相比 ,适度干燥的超干
种子其相对电导率均低于对照(图 3),说明在人工老
化过程中超干种子的质膜生理功能保持得比较完善 。
2.4　人工老化处理对超干种子脱氢酶活性的影响
种子脱氢酶活性的强弱与种子活力的高低呈正相
关 。试验结果表明 , 在同等老化条件下 , 含水量为
8.92%的种子与超干种子相比 ,脱氢酶活性急剧下降 ,
其中含水量为 3.54%和 4.67%的超干种子 ,脱氢酶活
性高于对照(图 3)。研究结果表明 , 含水量不低于
3.54%的超干处理有利于脱氢酶活性的保持 ,减少了
种子的劣变 ,这与种子活力的变化趋势相一致 。
2.5　人工老化处理对超干种子抗脂质过氧化的影响
丙二醛(MDA)是植物体内有毒的代谢产物 ,是种
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 ,在人工老化的条
件下 ,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 ,表明超干保存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 5)。
图 5　人工老化处理 15天后黄花补血草种子
MDA含量的变化　　　　　　　　　　　　　　　(下转第 14页)
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均发芽指数达 1.54 ,说明铁棒锤种子萌发不需要光
照 ,这可能是长期适应冷凉阴湿环境的结果。另外 ,同
一温度下铁棒锤胚芽较胚根生长快(2.44 ～ 4.15倍),
但发芽后光照有利于形成健壮的幼苗 ,因为光照下在
同一温度发芽胚根显著较黑暗下生长快(p<0.01),
说明光照有利于铁棒锤种子萌发后胚根的伸长 。试验
中发现 ,在 15℃光照条件下胚芽和胚根均生长良好 ,
子叶逐渐变为绿色 ,呈叶片状 ,为幼苗的前期生长奠定
了一定的基础。
综上所述 ,藏药铁棒锤种子发芽是进行人工驯化
栽培成功的关键技术 。根据其种子发芽对温度和光照
的要求 ,铁棒锤播种期应选择在土壤温度稳定在 15
℃,即气温在 20℃播种育苗为宜 ,播种后应采用一定
的覆盖遮荫措施 ,出苗后及时解除遮荫 。在甘肃产区
应在 5月中旬左右播种为适宜播种期 。由于铁棒锤种
皮不是种子萌发的障碍 ,种子发芽率低可能与种子成
熟度和种子生理休眠特性有关 。因此 ,下一步研究工
作的重点将是对覆盖材料的筛选 、种子发芽与种子成
熟度的关系 、种子休眠特性等方面的研究 。
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(上接第 10页)
3　结　论
通过测定黄花补血草种子超干处理后的发芽率和
活力水平 ,结果表明 ,适度超干脱水处理能够提高种子
发芽率和活力指数 ,但随着脱水程度的加剧 ,发芽率和
活力指数呈下降趋势 。说明只有在适当的含水量范围
内 ,才能达到超干处理提高种子活力的效果。不同种
子耐干燥的临界含水量不同 ,这与种子本身的活力和
特性有关。种子脱水至临界含水量之下 ,会出现不同
程度的干燥损伤 ,活力不但不会提高反而会降低 ,因
此 ,确定种子耐干燥临界含水量下限至关重要[ 12] 。本
研究结果表明 ,黄花补血草种子的耐干燥临界含水量
为 3.54%。从电导率 、脱氢酶活性和丙二醛含量变化
情况的试验结果看 ,超干种子相对电导率和丙二醛含
量明显低于对照处理 ,而脱氢酶活性则明显高于未超
干的种子 ,说明超干种子在老化过程中能保存细胞膜
系统有较好的完整性。试验结果还表明 ,超干种子抗
老化能力明显高于未超干的种子 ,这意味着黄花补血
草超干种子具有良好的耐保存性 ,说明利用超干技术
来保存黄花补血草种子的种质资源是可行的。
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