全 文 ：第 34卷 第 1期 生 态 科 学 34(1): 87−90
2015 年 1 月 Ecological Science Jan. 2015

收稿日期: 2014-09-17; 修订日期: 2014-12-22
基金项目: 国家烟草专卖局科技攻关项目(1102004010030)
作者简介: 卢军(1982—) , 男, 硕士研究生, 主要从事烟叶生理生化研究工作, E-mail: junlu200708@163.com

卢军, 刘宁. 低温和长时间储藏对烟草种子萌发及幼苗抗氧化系统的影响[J]. 生态科学, 2015, 34(1): 87−90.
LU Jun, LIU Ning. Effect of low temperature and long-term storage on germination and seedling antioxidant system in tobacco seed[J].
Ecological Science, 2015, 34(1): 87−90.

低温和长时间储藏对烟草种子萌发及幼苗抗氧化系
统的影响
卢军, 刘宁
四川省凉山州烟草专卖局, 西昌 615000

【摘要】 以长时间贮藏和当年收获的烟草品种‘红花大金元’裸种为材料, 研究了 16℃条件对烟草种子萌发、幼苗生
长和抗氧化酶活性的影响。结果表明, 当年收获种子在 25℃下萌发率最高, 为 95.9%, 长时间贮藏(15 年)种子在 16℃
下最低, 为 67.8%; 长时间贮藏和低温均能显著降低种子的发芽势、发芽指数和活力指数。当年收获种子在 25℃下根
长度最长, 为 2.71 cm, 长时间贮藏(15 年)种子在 16℃下最低, 为 0.91 cm, 长时间贮藏和低温均能抑制幼苗的根系生
长。同一温度(16℃)下, 长时间贮藏和当年收获种子的 SOD 和 POD 活性差异不显著; 同一贮藏时间下, 低温和常温条
件下种子幼苗 SOD 和 POD 活性均达差异显著水平。由此可见, 低温和长时间贮藏都能抑制种子的萌发和生长, 低温
能显著降低幼苗抗氧化酶活性。

关键词：低温; 长时间贮藏; 烟草; 抗氧化酶活性
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2015.01.013 中图分类号：S572 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2015)01-087-04
Effect of low temperature and long-term storage on germination and seedling
antioxidant system in tobacco seed
LU Jun, LIU Ning
Sichuan Liangshan Tobacco Monopoly Bureau, Xichang 615000, China
Abstract: Naked seeds of tobacco variety (Honghuadajinyuan) stored for 15 years were used as experiment materials, and
the effects of low temperature at 16 (25℃ as control) on their seed germination and early℃ -stage seedlings growth and
antioxidant enzyme activity were studied. The results suggested that naked seeds stored for 0 year cultivated at 25 ℃ had the
highest germination rate (95.9%), while naked seeds stored for 15 years cultivated at 16℃ had the lowest (67.8%).
Germination vigor, germination index and vigor index were significantly reduced under low temperature and long-term storage,
respectively. Naked seeds stored for 0 year cultivated at 25 ℃ had the longest root length (2.71 cm), while naked seeds stored
for 15 years cultivated at 16℃ had the shortest (0.91 cm). The hypocotyl of seedling was also inhibited. There was no
significant difference about SOD and POD activity among different storage periods, but obvious difference about SOD and POD
activity was found in seedlings cultivated at different temperature. This showed that low temperature and long-term storage
could inhibit the germination and seedling growth of tobacco seed, and also reduce seedling antioxidant enzyme activity.
Key words: low temperature; long-term storage; tobacco; antioxidant enzyme activity
在整个生长周期内, 植物对低温很敏感[1], 低 温能导致体内生理代谢功能紊乱[2–4]。尤其是种子的
88 生 态 科 学 34 卷

萌发阶段, 因为种子萌发是一个极其复杂的生理生
化过程[5–6]。种子的萌发和幼苗的生长发育状况, 直
接影响到作物后期的产量和质量, 因此种子在低温
胁迫条件下的萌发和幼苗生长研究备受广泛关注。
Xiaoli Hua et al. 等[7]将野生型烟草种子置于25℃和
15℃条件下进行萌发试验, 两种温度下种子萌发率
分别为86%和13%, 二者呈差异显著水平。晋艳等[8]
研究发现, 2个烟草品种幼苗的SOD 酶活性随胁迫
温度的降低和胁迫时间的增加而降低, POD酶活性
的变化则有相反的趋势。张燕等[9]认为低温胁迫下,
烟草叶片中内源抗氧化剂( AsA、GSH) 含量和膜保
护酶( SOD和CAT) 活性都有不同程度下降。王树会
等[10]研究表明, 烟草裸种在温度低于12℃时前14 d
不会发芽, 随着温度的降低, 烟草种子发芽所需时
间延长, 当温度低至8℃时, 烟草裸种发芽时间需要
37 d; 结果表明随着温度的降低, 烟草种子发芽指
数也降低。目前, 关于长期贮藏烟草裸种在低温条
件下萌发的研究尚未见报道。本试验以在低温条件
下长期贮藏的烟草品种‘红花大金元’裸种为材料,
研究了低温胁迫对种子萌发、幼苗生长的形态和抗
氧化酶系统的影响, 以期为烟草裸种的贮藏及抗寒
力评价提供科学参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料与设计
供试材料为‘红花大金元’品种裸种, 该种子
在16℃、黑暗、密闭和干燥条件下贮藏了15年, 由
四川省凉山州烟草种子良繁基地提供。
试验于 2013 年在四川省凉山州烟草种子良繁
基地进行。种子先用 0.5%硫酸铜溶液消毒 15 min,
再用蒸馏水冲洗数次, 用滤纸吸干种子表面水分。
从中选取大小、形状、色泽一致且饱满、成熟的种
子待用。每个培养皿播种 100 粒种子, 培养皿内底
层为一层湿润的脱脂棉垫, 其上铺一层滤纸。把培
养皿置于GZ-500-GSI型人工气候箱内, 培养试验设
4个处理, 处理1: 贮藏15年种子, 培养温度为25 ; ℃
处理 2: 贮藏 15 年种子, 培养温度为 16 ; ℃ 处理 3:
2013年当年收获裸种, 培养温度为 16℃; 对照(CK):
2013 年当年收获裸种, 培养温度为 25℃。每个处理
设置 4 次重复, 每重复播种 100 粒种子, 都在 12 h
光照/12 h 黑暗、相对湿度 60%条件下培养。从第 2
天起, 每天观察记录种子萌发情况, 以胚根露出种
皮 2 mm 为发芽标准, 记录每天出芽数, 培养第 7 天
时统计发芽势, 培养第 16 天时统计发芽率, 计算发
芽指数和活力指数。培养至第 21 天, 测定幼苗超氧
化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性, 并从每
个重复随机抽取 10株, 利用WinRHIZO(2012b)软件
专业版测量根平均长度和下胚轴长度。
1.2 主要指标测定
1.2.1 种子发芽及幼苗生长测定
发芽率(%) =第16日种子发芽数/供试种子总
数×100%
发芽势(%) =第7日种子发芽数/供试种子总数×
100%
发芽指数(GI) =ΣGt /Dt(Gt为t时间内的发芽数,
Dt为相应发芽日数)
活力指数( VI) = GI×S( S 为平均苗高)
1.2.2 SOD 和 POD 酶活性测定
取生长21 d幼苗鲜样0.3 g, 加2 mL0.05 M
pH7.8 磷酸缓冲液(PBS), 研磨匀浆, 再用2 mL缓
冲液冲洗研钵, 转移到离心管, 4℃下12000×g离心
20 min, 上清液为酶液。参照李合生等方法[11], 测定
SOD和POD酶活性。
1.3 数据处理
所有实验测定均为 4 次重复。用 Excel 软件对
数据进行初处理和作图, 然后运用 SPSS13.0 对处理
数据进行方差分析和多重比较。
2 结果与分析
2.1 不同处理对烟草萌发的影响
由图 1 可看出, 对于当年收获裸种, 在 25℃条
件下第 4 天开始萌发, 第 8 天达到最大萌发率 95.9%;
在 16℃条件下第 8 天开始萌发, 第 12 天达到最大萌
发率 90.4%。对于贮藏了 15 年的种子, 在 25℃条件
下第 6 天开始萌发, 第 10 天达到最大萌发率 82.7%;
在 16℃条件下第 12 天开始萌发, 第 16 天达到最大
萌发率 67.8%。说明低温会导致种子的萌发时间延
后和萌发率下降, 贮藏时间越长, 种子萌发时间越
延后, 萌发率也降低。
从表 1 可知, 发芽势以对照最高, 与其他处理
达极显著差异; 发芽指数同样以对照最高, 达到
23.1, 16℃下贮藏了 15 年的种子最低为 5.4, 二者差
异极显著; 活力指数对照最高, 16℃下贮藏了 15 年
1 期 卢军, 等. 低温和长时间储藏对烟草种子萌发及幼苗抗氧化系统的影响 89


图 1 不同处理对烤烟种子萌发的影响
Fig. 1 The effect of different treatments on seed germina-
tion of tobacco
表 1 不同处理对烤烟种子种子活力的影响
Tab. 1 The effect of different treatments on seed vigor of
tobacco
处理 发芽势/% 发芽指数(GI) 活力指数(VI)
处理 1 78.61±3.12Bb 13.44±1.44Bb 6.53±0.88Bb
处理 2 0Cd 5.48±0.89Cd 1.12±0.56Cc
处理 3 67.85±2.87Bc 10.75±1.38Bc 12.54±1.59Aa
对照 CK 93.74±4.66Aa 23.16±2.25Aa 3.28±0.91Cd
注: 表中大小写字母分别表示 1%和 5%水平下的差异显著性。下
表同。

的种子最低, 差异达极显著水平; 说明低温和长时
间贮藏严重降低了种子活力。
2.2 不同处理对烟草幼苗生长的影响
从图 2 可以看出, 根长以对照幼苗最长, 与其
他处理达极显著差异, 最短的为 16℃下贮藏了 15年
的种子幼苗, 所有处理的幼苗均未出现侧根分化。
下胚轴以对照幼苗最长, 与 25℃下贮藏了 15年的种
子幼苗差异不显著, 16℃下贮藏了 15 年的种子幼苗
下胚轴最短。说明低温和长时期贮藏能显著抑制烤
烟幼苗的生长。
2.3 不同处理对烟草幼苗抗氧化酶活性的影响
图 3 表明, SOD 活性以对照幼苗最高, 与其
他处理达极显著差异, 在 16℃下贮藏了 15 年的
种子和当年收获的种子幼苗 SOD 活性最低, 二
者之间差异不显著。在 25℃下贮藏了 15 年的种
子和当年收获的种子幼苗 POD 活性差异不显著,
16℃下贮藏了 15 年的种子和当年收获的种子幼苗
POD 活性差异也不显著。说明低温降低了幼苗抗
氧化酶活性, 贮藏时间对幼苗抗氧化酶活性影响
不大。

图 2 不同处理对烤烟种子幼苗生长的影响
Fig. 2 The effect of different treatments on seedling growth
of tobacco
注: 图中大小写字母分别表示 1%和 5%水平下的差异显著性。下
图同。

图 3 不同处理对烤烟种子幼苗 SOD 和 POD 活性的影响
Fig. 3 The effect of different treatments on SOD and POD
activity of seedling of tobacco
3 讨论
种子萌发是烟草整个生育期中生理代谢最旺盛
的阶段, 也是容易受到不利环境因子刺激的最敏感
时期, 强度较轻的逆境胁迫就会使种子活力受到严
重的影响。在胁迫因子中, 低温和贮藏时间是影响
种子萌发的主要因子[12–14]。本研究通过室内烟草种
子萌发试验, 从发芽率、发芽势、发芽指数和活力
指数等角度探讨了二者对种子萌发的影响。本研究
90 生 态 科 学 34 卷

发现, 低温和长时间贮藏都能降低种子的发芽率、
发芽势、发芽指数和活力指数, 抑制种子的根系和
下胚轴的生长, 这与许美玲[15]和马文广等[16]的研究
结果一致。
活性氧(Reactive oxygen species, ROS)是一类性
质极为活泼的含氧物的总称, 是生物体有氧代谢的
重要副产物, 包括羟基自由基, 超氧阴离子自由基,
过氧化氢等, 具有极强的氧化性, 植物细胞中ROS
水平的高低是由其产生和清除系统共同决定的[17]。
在逆境胁迫下, 植物细胞常常发生ROS的大量积累,
进一步引起次级胁迫即氧化胁迫[18]。SOD和POD是
清除活性氧的主要酶类, 其中SOD能歧化O2–⋅, 生成
H2O2和O2, 是抗氧化系统的第一道防线。POD能
清除H2O2, 降低氧化伤害[19]。本试验研究发现, 在
25℃培养条件下, 烟草幼苗的SOD和POD活性水平
较高, 当培养温度为16℃时, 其SOD和POD活性急
剧下降, 与王莎莎等[20]和叶晓霞等[21]等研究结果类
似。在同一温度(25℃)培养条件下, 当年收获的种子
幼苗SOD活性比贮藏了15年的种子高, 二者呈差异
显著水平, 说明随着贮藏时间的延长, 酶活性逐渐
下降; 而低温(16℃)条件下, 二者差异不显著, 可能
是温度胁迫比贮藏胁迫对酶活性影响更大。
综上所述, 低温条件下, 烟草种子的萌发收到
延迟, 贮藏时间不同的种子差异较大, 同时低温抑
制烟草幼苗的生长。低温对烟草幼苗体内抗氧化酶
类影响较大, 但是不同贮藏时间的烟草种子在 16℃
培养条件下差异不大。
参考文献
[1] XU Peilei, GUO Yankui, BAI Jigang, et al. Effects of
long-term chilling on ultrastructure and antioxidant activity
in leaves of two cucumber cultivars under low light[J].
Physiologia Plantarum, 2008, 132: 467–78.
[2] ZHANG Wanping, JIANG Biao, LI Weiguan, et al.
Polyamines enhance chilling tolerance of cucumber (Cucumis
sativus L.) through modulating antioxidative system[J].
Scientia Horticulturae, 2009, 122: 200–208.
[3] YU Jingquan, ZHOU Yanhong, HUANG Lifeng, et al.
Chill- induced inhibition of photosynthesis: genotypic
variation within Cucumis sativus[J]. Plant Cell Physiology,
2002, 43: 1182–1188.
[4] GAO Canhong, HU Jin, ZHANG Sheng, et al. Association
of polyamines in governing the chilling sensitivity of maize
genotypes[J]. Plant Growth Regulation, 2009, 57: 31–38.
[5] 马建华. 影响种子萌发出苗的因素及促进萌发的措施[J].
中国种业, 2010(7): 42–43.
[6] 李永忠, 杨宇虹, 李军营, 等. 不同烤烟品种种子萌发的
低温耐受性比较[J]. 中国农学通报, 2011, 27(16): 89–93.
[7] HUA Xiaoli, LIU Lixia, XIAO Beilei, et al. Enhanced
tolerance to low temperature in tobacco by over-expression
of a new maize protein phosphatase 2C, ZmPP2C2[J].
Journal of Plant Physiology, 2010, 167: 1307–1315.
[8] 晋艳, 杨宇虹, 华水金, 等. 低温胁迫对烟草保护性酶类
及氮和碳化合物的影响[J]. 西南师范大学学报: 自然科
学版, 2007, 32(3): 74–79.
[9] 张燕, 方力, 姚照兵, 等. PEG 对烟草幼苗耐低温胁迫
能力的生理效应[J]. 西北农业学报, 2003, 12(1): 63–67.
[10] 王树会, 黄成江. 低温对烟草种子萌发的影响[J]. 中国
种业, 2008, 5: 48–49.
[11] 李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等
教育出版社, 2000.
[12] 宋兆伟, 郝丽珍, 黄振英, 等. 光照和温度对沙芥和斧翅
沙芥植物种子萌发的影响[J]. 生态学报, 2010, 30(10):
2562–2568.
[13] 陈立君, 郭强, 刘迎雪, 等. 不同温度对大豆种子萌发影
响的研究[J]. 中国农学通报, 2010, 25(10): 140–142.
[14] 辛霞, 陈晓玲, 张金梅, 等. 国家库贮藏 20 年以上种子
生活力与田间出苗率监测[J]. 植物遗传资源学报, 2011,
12(6): 934–940.
[15] 许美玲. 烟草种质库种子清理与重新入库[J]. 中国农学
通报, 2006, 22(9): 425–428.
[16] 马文广, 崔华威, 李永平, 等. 不同药剂处理对低温逆境
下烟草种子发芽和幼苗生长的影响 [J]. 科技通报 ,
2011, 27(6): 873–880.
[17] FOYER C H, NOCTOR G. Oxidant and antioxidant signal-
ling in plants:a re-evaluation of the concept of oxidative
stress in a physiological context[J]. Plant Cell Environment,
2005, 28(8): 1056–1071.
[18] 马旭俊, 朱大海. 植物超氧化酶(SOD)的研究进展[J]. 遗
传, 2003, 25(2): 225–231.
[19] 杨淑慎, 高俊凤. 活性氧、自由基与植物的衰老[J]. 西北
植物学报, 2001, 21(2): 215–220.
[20] 王莎莎, 盛业龙, 马文广, 等. 抗氧化系统参与不同抗性
烟草品种幼苗对干旱和低温综合抗性的形成[J]. 生物技
术通报, 2014, (1): 132–142.
[21] 叶晓霞, 燕芳, 龙海桂, 等. 过表达 ZmSKIP 基因提高烟
草抗低温胁迫的能力[J]. 植物生理学报, 2014, 50 (6):
797–800.