全 文 ：第20卷 第5期
Vol.20 No.5
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2012年 9月
Sep. 2012
控制劣变对不同含水量羊草种子生理特性的影响
张晓媛1,赵 利1,阿那尔2,毛培胜1*
(1.中国农业大学草业科学系 草业科学北京市重点实验室,北京 100193;2.新疆草原工作总站,乌鲁木齐 830049)
摘要:试验以7种不同含水量(4%,10%,16%,22%,28%,34%,40%)羊草(Leymuschinensis)种子为材料,研究6
种不同劣变时间(0,24,48,72,96,120h)对羊草种子发芽率、抗氧化酶以及膜脂过氧化程度的影响,探索不同含水
量羊草种子劣变的内在机制。结果表明:随着劣变处理时间的延长,羊草种子发芽率、超氧化物歧化酶(SOD)活性
总体呈下降趋势,过氧化氢酶(CAT)活性与丙二醛(MDA)含量总体呈先下降后上升趋势,而过氧化物酶(POD)活
性呈先上升后下降趋势。随着种子含水量的增高,劣变处理后羊草种子发芽率下降明显,死种子增多,SOD和
POD酶活性整体呈下降趋势,MDA含量呈先上升后下降的变化趋势。在劣变过程中,种子含水量、劣变时间对种
子发芽率、SOD和POD酶活性有极显著影响(P<0.01),水分与时间互作对POD酶活性以及 MDA含量影响极显
著(P<0.01)。高水分含量羊草种子在超长时间劣变处理后,种子活力下降明显;4%水分含量对于羊草种子的储
藏较为有利。
关键词:羊草;含水量;控制劣变;种子
中图分类号:Q944.59 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2012)05-0899-08
EffectofControlingDeteriorationonPhysiologicalCharacteristicsof
LeymuschinensisSeedwithDifferentMoistureContents
ZHANGXiao-yuan1,ZHAOLi1,ANa-er2,MAOPei-sheng1*
(1.DepartmentofGrasslandScience,ChinaAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofPrataculture,Beijing100193,China;
2.GeneralStationofXinjiangGrasslandWorking,Urumqi,Xinjiang830049,China)
Abstract:Theeffectofcontrolingdeterioration(0,24,48,72,96,120h)ontheantioxidantenzymeactivi-
tiesandlipidperoxidationofLeymuschinensisseedwithdifferentmoisturecontents(4%,10%,16%,
22%,28%,34%,40%)wasstudiedtoexploreseeddeteriorationunderdifferentmoisturecontents.Re-
sultsshowedthattherateofseedgerminationandsuperoxidedismutase(SOD)activityobviouslyde-
creasedatthesamemoisturelevel,theactivitiesofcatalase(CAT)andmalondialdehyde(MDA)firstde-
clinedthenincreased,peroxidase(POD)increasedinitialy,thendeclinedafterextendeddeterioration
time.Seedgerminationrate,SODandPODactivitiesdecreasedwithseedmoisturecontentincreasingat
thesamedeteriorationtime,whereasMDAinitialyincreasedthendeclined.Duringdeterioration,both
seedmoisturecontentanddeteriorationtimehadasignificanteffectonseedgerminationrate,SOD,POD
andMDAcontents(P<0.01).Thevigorofseedwithhighmoisturecontentdecreasedsignificantlyduring
longdeteriorationprocessing.Lowermoisturecontent(4%)wasmorefavorableforseedstorage.
Keywords:Leymuschinensis;Moisturecontent;Controlingdeterioration;Seed
种子劣变是一个伴随着种子贮藏时间增加而自
然发生、不可避免的过程。劣变发生时,种子功能、
结构受到损害,细胞代谢相关的酶活性以及膜结构
发生改变,并且损害会随时间进程而逐渐加重[1]。
许多学者集中研究引起种子劣变的生理机制,其中
细胞氧化酶和膜脂过氧化的研究受到广泛关注:相
继开展了老化及劣变对棉花(Gossypiumhirsu-
tum)[2]、大豆(Glycinemax)[3]等农作物,洋葱(Al-
liumcepa)[4]、大白菜(Brassicacampestris)[5]等蔬
菜以及燕麦(Avenasativa)、老芒麦(Elymussibiri-
cus)等牧草种子酶活性影响的研究[6]。高温老化处
理的棉花种子超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶
收稿日期:2012-02-28;修回日期:2012-04-17
基金项目:现代牧草产业技术体系(CARS-35);博士点基金项目(20110008110003);“十二五”科技支撑课题“优质多抗牧草新品种选育与
良种繁育关键技术研究与示范”(2011BAD17B01-02);草业科学北京市重点实验室共建项目资助
作者简介:张晓媛(1987-),女,山东威海人,硕士研究生,主要从事牧草种子生理生化方面研究,E-mail:pikygege@sina.com.*通信作者
Aurhorforcorrespondence,E-mail:cgssst@sina.com
草 地 学 报 第20卷
(POD)活性变化与丙二醛(MDA)含量变化呈负相
关,但均呈双峰曲线变化趋势[2]。人工加速老化处
理的大白菜种子SOD和POD酶活性在老化过程中
逐渐降低,MDA含量逐渐升高[5]。而在人工加速
老化处理的高羊茅(Festucaarundinacea)、老芒麦
和燕麦种子中,高羊茅和燕麦种子 MDA含量与种
子劣变程度密切相关,老芒麦种子 MDA含量与种
子劣变程度关系不大[6]。劣变处理的小麦(Tritic-
umaestivum)种子在劣变过程中没有发生脂膜过氧
化作用,并且种子内部的氧化反应主要取决于种子
的含水量[7]。由于采用老化处理方式的差异以及种
子水分变化的影响,不同植物种子劣变过程中酶活
性及 MDA含量的变化并不一致,尤其种子含水量
的水平是影响种子劣变生理的关键因素。
羊草(Leymuschinensis)为禾本科赖草属多年
生植物,是欧亚大陆草原区重要建群种之一。羊草
蛋白含量高、适口性好、产草量高,是我国优良的饲
用牧草。随着现代草地畜牧业的快速发展,对优质
饲草的需求量迅速增加,羊草的人工草地建植规模
也不断增加[8-10]。但由于野生羊草种子的发芽率较
低,人工驯化时间较短,目前对羊草的研究主要集中
在休眠机理和抗逆性方面[11-14],在老化和劣变方面的
研究较少,常书娟[15]研究高温老化处理时间对羊草
种子膜透性的影响,指出由活性氧自由基引起的脂质
过氧化作用是羊草种子劣变的主要因素。本试验采
用控制劣变方法,对不同含水量种子进行不同时间的
劣变处理,比较其生理特性的变化,从而探讨劣变时
间对不同含水量羊草种子的影响,以及不同含水量种
子劣变的内在生理机制,为揭示羊草种子活力的生理
变化规律和延长种子寿命提供理论支持。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料由中国农业大学牧草种子实验室提
供,种子自然含水量和发芽情况如表1所示。
表1 羊草种子试验样品信息
Table1 InformationofLeymuschinensisseeds
试验样品
Sample
name
种子自然含水量/%
Seedoriginal
moisturecontent
种子发芽Germinationrate/%
正常种苗 不正常种苗 新鲜未发芽 死种子
Normalseedling Abnormalseedlings Freshseeds Deadseeds
羊草Leymuschinensis 8 69 7 7 17
1.2 试验方法
1.2.1 控制劣变处理 选取均匀一致的羊草种子
15g为一个样本,将不同含水量(4%,10%,16%,
22%,28%,34%,40%)种子装进铝箔袋中,于45℃
下分别水浴0(对照),24,48,72,96,120h,然后将
样品取出,降至室温后放在4℃条件下存放。
1.2.2 种子水分的调整 根据种子样品初始含水
量,通过含水量调整公式将种子的含水量调整为
4%,10%,16%,22%,28%,34%,40%。调高时,直
接将种子装入铝箔袋中并加入达到相应含水量所需
的蒸馏水量后立即封好铝箔袋,在5~10℃条件下
平铺放置18~24h;调低时,将种子放入装有变色
硅胶的干燥器中干燥,并频繁称量种子的重量,达到
要求后立即将种子装入铝箔袋中密封。
1.2.3 种子标准发芽率的测定 选取均匀饱满的
羊草种子100粒,将其放置于盛有3层滤纸的12
cm培养皿中,每皿放置100粒,设4次重复。在
20℃条件下放置于光照培养箱中培养(GXZ型多段
编程光照培养箱,浙江宁波)。初次计数为第5d,末
次计数为第10d,最终统计正常种苗数,按照公式计
算种子发芽率。发芽率=(发芽终期全部正常种苗
数/供试种子数)×100%。
1.2.4 超氧化物歧化酶(SOD)活性测定 采用NBT
法测定,取0.2g种子材料,在预冷过的研钵中加入6
mL50mmol·L-1pH7.0的磷酸缓冲液研磨成匀
浆,分3次加入,后2次用于冲洗研钵,此过程均在
4℃下完成。将匀浆在4℃,18000r·min-1下离心20
min。在测样过程中取2个样品作为对照,在较暗
的光下加入3mL反应液和25μL上清液,2个对照
的材料以缓冲液代替酶液,混合均匀后将对照中的
1个放在暗处,其他样品在25℃光培养箱中进行光
照反应17min。以遮光的空白管调“0”,于560nm
下进行光密度测定,计算SOD活性(μ·g-1)。
1.2.5 过氧化物酶(POD)活性测定 采用分光光
度计法,取0.2g种子,放入研钵,在预冷过的研钵中
加入6mL50mmol·L-1(pH7.0)磷酸缓冲液研磨成
匀浆,分3次加入,后2次用于冲洗研钵,此过程均在
4℃下完成。将匀浆在4℃,18000r·min-1下离心20
009
第5期 张晓媛等:控制劣变对不同含水量羊草种子生理特性的影响
min。100mmol·L-1的磷酸缓冲液(pH6.0,含1.68
μL愈创木酚)3.0mL反应体系中,加入38μL30%
的H2O2,混合均匀,加入1mL上清液,对照使用研磨
液,反应5s,测定A470的动力学变化。取其中1min
的动力学变化计算酶促反应速率。以1min内A470
减少0.01的酶量为一个酶活单位,重复3次。计算
方法如下:POD活性(U·g-1·min-1)=ΔA470×VT
×(0.01×VS×t×WF)-1,式中:VT 为粗酶提取液总
体积(mL),VS为测定用粗酶液体积(mL),WF为样品
鲜重(g),t为加H2O2到最后一次读数的时间。
1.2.6 过氧化氢酶(CAT)活性测定 取0.2g种子材
料,在预冷过的研钵中加入6mL50mmol·L-1(pH
7.0)磷酸缓冲液研磨成匀浆,分3次加入,后2次用
于冲洗研钵,此过程均在4℃下完成。将匀浆在
4℃,18000r·min-1下离心20min。25mmol·L-1
的磷酸缓冲液(pH7.0,含0.1mmol·L-1EDTA)3.4
mL反应体系中,先加入200μLH2O2,然后加入50
μL上清液。测定A240的动力学变化,取其中1min的
动力学变化计算酶促反应速率。以1min内A240减
少0.1的酶量为一个酶活单位,重复4次。计算方
法:CAT活性(U·g-1·min-1)=ΔA240×VT×(0.1
×VS×t×WF)-1,式中:VT 为粗酶提取液总体积
(mL),VS为测定用粗酶液体积(mL),WF为样品鲜重
(g),t为加H2O2到最后一次读数时间。
1.2.7 丙二醛(MDA)含量测定 采用硫代巴比妥
酸法,取0.2g样品,先加2mL5%三氯乙酸及少量
石英砂在研钵中研磨,匀浆倒入离心管中,再用4mL
5%三氯乙酸冲洗研钵并将冲洗液倒入离心管中。所
得匀浆在18000r·min-1下离心20min。取3mL上
清液于离心管中,加入2.5mL0.5%硫代巴比妥酸的
5%三氯乙酸溶液,于沸水浴上加热15min,迅速冷
却,于12000r·min-1下离心20min。取上清液于
450,532和600nm波长下测定光密度,以3mL蒸馏
水及2.5mL0.5%硫代巴比妥酸的5%三氯乙酸混
合液为对照,计算丙二醛含量(nmol·g-1)。
1.3 数据处理与统计分析
采用Excel2003软件作图,采用SPSS17.0软
件进行单因素(One-wayANOVA)显著性分析。
2 结果与分析
2.1 控制劣变对不同含水量羊草种子发芽的影响
不同含水量羊草种子经过各劣变时间处理,发
芽率测定结果显示,劣变处理在24~120h过程中,
羊草种子发芽率呈现不断下降的变化趋势,平均下
降48%,其中劣变处理96h和120h后,大部分种
子发芽率降为0%。同样,含水量4%~40%的羊草
种子,劣变处理后种子发芽率呈递减趋势,平均下降
50%;种子含水量越高,种子发芽率下降程度越明显
(表2)。
经不同劣变时间处理,羊草种子发芽率测定结
果表明,劣变处理24h,48~72h,96~120h后种子
发芽率显著低于对照(P<0.05)。种子含水量的差
异影响劣变种子发芽率的下降程度。4%含水量羊
草种子经120h劣变处理后,同对照相比发芽率仅
下降了12%,10%含水量的羊草种子则下降了
64%,而更高含水量种子发芽率均降为0%。另外,
含水量4%~40%羊草种子劣变处理对种子发芽率
的抑制与含水量高低有关。在4%~10%含水量
时,对照羊草种子具有较高的发芽能力,且在劣变
72h内可以保持一定的种子发芽能力;含水量在
16%~40%时,对照种子发芽率明显降低(P<
0.05)。含水量16%的种子劣变48h时,种子发芽
率降至12%;含水量22%~40%种子发芽率在劣变
处理24h就已经降至11%~2%。
二因素方差分析结果中,含水量、劣变时间以及
含水量和时间互作均对羊草种子发芽率具有极显著
的影响(P<0.01)(表3)。可见,较低的种子含水量
有利于羊草种子发芽率的保持,且可以耐受长时间
的劣变处理。
表2 劣变处理时间对不同含水量羊草种子发芽率的影响
Table2 Effectofdeteriorationtimeonthegerminationrate
ofLeymuschinensisseedwithdifferentmoisturecontents%
含水量
Moisture
content
劣变处理时间/h
Deteriorationtime
0 24 48 72 96 120 Mean
4% 60Aa 67Aa 54Ba 52Ba 54Ba 48Ca 56a
10% 68Aa 50Bb 35Cb 35Cb 8Db 4Db 33b
16% 57Ab 28Bc 12Cc 11Cc 0Db 0Db 18c
22% 58Ab 11Bc 9Bc 10Bc 0Cb 0Cb 15c
28% 57Ab 17Bc 4Cd 4Cd 0Cb 0Cb 14c
34% 51Ab 12Bc 0Cd 0Cd 0Cb 0Cb 11d
40% 32Ac 2Bd 0Bd 0Bd 0Bb 0Bb 6e
Mean 55A 27B 16C 16C 9D 7D
注:同行中标有不同大写字母、同列中标有不同小写字母表示平均值间差
异显著(P<0.05);下同
Note:Differentcapitallettersinthesamelineshowsignificantdifference,
differentsmallettersinthesamecolumnshowsignificantdifference(P<
0.05).Thesameasbelow
109
草 地 学 报 第20卷
表3 含水量与劣变时间对羊草种子发芽率影响的方差分析
Table3 Varianceanalysisofmoisturecontentanddeterioration
timeonthegerminationrateofLeymuschinensisseed
因素Source 自由度df 均方 Meansquare F值Fvalue 显著性Significance
含水量 Moisturecontent 6 5236.159 202.395 0.000
时间 Deteriorationtime 5 8579.306 331.618 0.000
含水量×时间 Moisturecontent×Deteriorationtime 30 451.592 17.456 0.000
2.2 控制劣变对不同含水量羊草种子SOD酶活性
的影响
不同含水量羊草种子经过各劣变时间处理,SOD
酶活性测定结果显示,劣变处理24~120h过程中,
羊草种子SOD酶活性呈不断下降的变化趋势,平均
下降33%;劣变处理时间越长,酶活性下降速度越快。
同样,含水量4%~40%的羊草种子,劣变处理后
SOD酶活性呈递减趋势,平均下降91%;种子含水量
越高,SOD酶活性降幅越大(表4)。
经不同劣变时间处理,羊草种子SOD酶活性测
定结果表明,劣变处理72~120h种子SOD酶活性
显著低于对照(P<0.05)。劣变处理24h,在种子
含水量为4%和28%时,出现SOD酶活性略高于对
照,但差异不显著。另外,含水量4%~40%羊草种
子劣变处理过程中,在4%含水量时,劣变处理48h
的SOD酶活性出现显著下降(P<0.05),与种子发
芽率变化一致。10%~40%含水量,劣变处理72
h,SOD酶活性明显降低(P<0.05)。低含水量(4%
~10%)种子酶活性较高,与高含水量(34%~40%)
种子酶活性差异显著(P<0.05)(表4)。
在二因素方差分析结果中,含水量、劣变时间对
羊草种子 SOD 酶活性的影响均为极显著(P<
0.01),含水量和时间互作对其影响不显著(表5)。
可见,较低含水量(4%~10%)羊草种子内SOD酶
活性较高,且经过短时间的劣变处理后仍能保持较
高活性。
表4 劣变处理时间对不同含水量羊草种子SOD酶活性的影响
Table4 EffectofdeterioratedtimeontheSODactivityofLeymuschinensisseedwithdifferentmoisturecontents μ·g-1
含水量
Moisturecontent
劣变处理时间 Deteriorationtime/h
0 24 48 72 96 120 Mean
4% 169.26Aa 170.85Aa 143.93Ba 123.40Ca 114.63Ca 109.39Ca 138.58a
10% 158.11Aa 153.12Ab 140.40Aa 106.33Bb 103.91Ba 106.77Ba 128.11a
16% 123.29Ab 106.55Abc 115.99Ab 99.05Bb 90.63Bb 89.11Bb 104.11b
22% 109.31Ab 101.37Ac 101.81Abc 81.23Bc 86.64Bb 79.30Bb 93.28c
28% 95.49Abc 98.98Acd 94.40Ac 73.07Bcd 75.33Bc 76.10Bb 85.56c
34% 83.13Ac 79.81Ad 73.46Ad 41.22Ce 62.43Bd 64.56Bc 67.44d
40% 69.58Ad 64.44Ad 64.67Ad 39.26Be 27.82BCe 18.44Cd 47.37d
Mean 115.45A 110.73A 104.95A 80.51B 80.19B 77.67B
表5 含水量与劣变时间对羊草种子SOD酶活性影响的方差分析
Table5 VarianceanalysisofmoisturecontentanddeteriorationtimeontheSODcontentofLeymuschinensisseed
因素Source 自由度df 均方 Meansquare F值Fvalue 显著性Significance
含水量 Moisturecontent 6 89223.288 14.784 0.000
时间 Deteriorationtime 5 95421.647 15.811 0.000
含水量×时间 Moisturecontent×Deteriorationtime 30 6544.754 1.084 0.366
2.3 控制劣变对不同含水量羊草种子POD酶活性
的影响
不同含水量羊草种子经过各劣变时间处理,
POD酶活性测定结果显示,劣变处理由24~120h
过程中,羊草种子POD酶活性呈现先上升后下降的
变化趋势。含水量4%~40%的羊草种子,劣变处
理后POD酶活性呈递减趋势;含水量越高,POD活
性下降程度越明显(表6)。
经不同劣变时间处理,羊草种子POD酶活性测
定结果表明,劣变处理种子POD酶活性均显著低于
对照(P<0.05),在劣变处理72h后POD酶活性显
著上升(P<0.05)。另外,含水量4%~40%羊草种
子劣变处理过程中,种子POD酶活性在22%含水
量时明显降低(P<0.05),与4%~16%含水量种子
相比差异显著(P<0.05)。4%~16%含水量种子
在劣变48h时,POD酶活性显著升高(P<0.05);
209
第5期 张晓媛等:控制劣变对不同含水量羊草种子生理特性的影响
22%~40%含水量种子在劣变72h时,酶活性显著
升高(P<0.05)。高含水量(34%~40%)种子POD
酶活性很低,与低含水量(4%~10%)种子酶活性含
量之间差异显著(P<0.05)。在二因素方差分析结
果中,含水量、劣变时间以及含水量和时间互作均对
羊草种子 POD 酶活性具有极显著的影响(P<
0.01)(表7)。可见,羊草种子POD酶活性在较低
含水量(4%~10%)的种子内含量较高。
表6 劣变处理时间对不同含水量羊草种子POD酶活性的影响
Table6 EfectofdeterioratedtimeonthePODactivityofLeymuschinensisseedwithdiferentmoisturecontents U·g-1·min-1
含水量
Moisturecontent
劣变处理时间 Deteriorationtime/h
0 24 48 72 96 120 Mean
4% 2.27Aa 1.30Ba 1.85Aa 2.00Aa 2.11Aa 1.61Aba 1.77a
10% 1.85Ab 1.30Ca 1.57Bb 1.92Aa 1.86Ab 1.59Ba 1.64a
16% 1.72Ab 1.25Ca 1.56Bb 1.73Ab 1.77Ab 1.40BCb 1.52a
22% 1.72Ab 1.09Cb 1.13Cc 1.42Bc 1.01Cc 0.64Dc 1.16b
28% 1.58Ab 0.96Bb 0.77Bd 0.78Bd 0.60Bd 0.63Bc 0.91c
34% 1.50Ab 0.75Bc 0.57Bd 0.54Be 0.57Bd 0.62Bc 0.79d
40% 1.46Ab 0.74Bc 0.35Ce 0.56Be 0.36Ce 0.29Cd 0.69e
Mean 1.73A 1.06C 1.06C 1.28B 1.18C 0.97D
表7 含水量与劣变时间对羊草种子POD酶活性影响的方差分析
Table7 VarianceanalysisofmoisturecontentanddeteriorationtimeonthePODcontentofLeymuschinensisseed
因素Source 自由度df 均方 Meansquare F值Fvalue 显著性Significant
含水量 Moisturecontent 6 4.681 200.060 0.000
时间 Deteriorationtime 5 2.045 87.389 0.000
含水量×时间 Moisturecontent×Deteriorationtime 30 0.389 16.607 0.000
2.4 控制劣变对不同含水量羊草种子CAT酶活性
的影响
不同含水量羊草种子经过各劣变时间处理,
CAT酶活性测定结果显示,劣变处理在24~120h
过程中,羊草种子CAT酶活性呈现先下降后上升
的变化趋势。含水量4%~40%的羊草种子,劣变
处理后CAT酶活性无明显变化规律(表8)。
经不同劣变时间处理,羊草种子CAT酶活性测
表8 劣变处理时间对不同含水量羊草种子CAT酶活性的影响
Table8 EfectofdeterioratedtimeontheCATactivityofLeymuschinensisseedwithdiferentmoisturecontents U·g-1·min-1
含水量
Moisturecontent
劣变处理时间 Deteriorationtime/h
0 24 48 72 96 120 Mean
4% 251.08Aa 182.58Ba 170.69Ba 160.11Ba 247.81Aa 221.82Aa 205.68a
10% 192.88Ab 89.01Cc 136.56Bb 98.77Cb 143.84Bb 206.81Aa 144.65b
16% 158.18Ab 110.62Bbc 114.21Bc 103.21Bb 142.06BCb 163.94Ab 132.04b
22% 187.43Ab 207.04Aa 173.63Aba 144.39Ba 91.15Cc 117.91Cc 153.59b
28% 123.10BCc 190.42Aa 150.39Ba 138.51Ba 90.53Cc 164.42Abb 142.90b
34% 143.38Abc 149.63Ab 141.30Aab 132.06Aba 94.75Bc 139.21Abc 133.39b
40% 110.97Bc 125.38Ab 117.53Ab 121.61Aab 49.25Cd 79.78BCc 100.75b
Mean 166.72A 150.67A 143.47B 128.38B 122.77B 156.27A
测定结果表明,劣变处理在24h和48~72h的种
子CAT酶活性普遍降低;在劣变处理96~120h
时,CAT酶活性出现上升趋势。另外,含水量为
4%~40%的羊草种子劣变处理过程中,随含水量的
增加,羊草种子CAT酶活性变化规律不明显;4%
含水量与其他含水量羊草种子的CAT酶活性之间
差异显著(P<0.05)。
方差分析结果中,含水量、劣变时间以及含水量
和时间互作对CAT酶活性的影响均不显著(表9)。
2.5 控制劣变对不同含水量羊草种子 MDA含量
的影响
不同含水量羊草种子经过各劣变时间处理,
MDA含量测定结果显示,劣变处理在24~120h过
程中,羊草种子 MDA含量呈先上升后下降的变化
趋势。同样,含水量4%~40%的羊草种子,劣变处
理后 MDA含量整体呈先上升后下降的变化趋势,
且只有40%与16%含水量种子 MDA含量间差异
显著(P<0.05)(表10)。
309
草 地 学 报 第20卷
表9 含水量与劣变时间对羊草种子CAT酶活性影响的方差分析
Table9 VarianceanalysisofmoisturecontentanddeteriorationtimeontheCATcontentofLeymuschinensisseed
因素Source 自由度df 均方 Meansquare F值Fvalue 显著性Significant
含水量 Moisturecontent 6 13316.520 1.149 0.338
时间 Deteriorationtime 5 35821.935 3.091 0.011
含水量×时间 Moisturecontent×Deteriorationtime 30 20720.655 1.788 0.014
表10 劣变处理时间对不同含水量羊草种子 MDA含量的影响
Table10 EfectofdeterioratedtimeontheMDAcontentofLeymuschinensisseedwithdiferentmoisturecontents nmol·g-1
含水量
Moisturecontent
劣变处理时间/hDeteriorationtime
0 24 48 72 96 120 Mean
4% 12.18Ba 14.02Aa 18.11Aa 15.76Ad 12.92Ba 12.74Bd 14.29ab
10% 10.11Bb 12.60ABa 15.24Ab 13.92Ae 11.87Bbc 10.57Bf 12.39ab
16% 10.87Cb 13.46Ba 19.43Aa 20.06Aa 12.02BCb 13.63Bc 14.91a
22% 8.29BCc 11.75Bab 16.62Aa 18.92Ab 11.58Bcd 15.74ABa 13.82ab
28% 8.02BCc 11.20Bb 16.44Aa 18.54Ab 10.05Bd 14.93ABb 13.20ab
34% 7.77Cd 10.06Bb 16.01Aab 18.75Ab 10.09Bd 11.75Be 12.41ab
40% 7.99BCd 9.64Bb 11.76Bc 16.21Ac 9.87Bde 11.62Be 11.18b
Mean 9.32E 11.82D 16.23B 17.45A 11.20D 13.00C
经不同劣变时间处理,羊草种子MDA测定结果表
明,劣变处理种子 MDA含量均显著高于对照(P<
0.05),且16%~40%含水量种子在劣变72h时 MDA
含量最高,而4%和10%含水量羊草种子在劣变48h
时,MDA含量就达到最高。另外,含水量4%~40%羊
草种子劣变处理过程中,在劣变0h和24h时4%含水
量羊草种子 MDA含量最高,而劣变48~96h处理中
16%含水量种子 MDA最高,劣变120h处理中种子
MDA含量却在22%含水量种子内最高。随着种子含
水量的增高,MDA产生的最高量受到劣变时间的影
响。
方差分析结果中,含水量对羊草种子 MDA含量
影响不显著,劣变时间、含水量和时间互作对 MDA含
量的影响极显著(P<0.01)(表11)。可见,羊草种子
MDA在较低含水量(4%~16%)的种子内产生较多,
且劣变处理48~72h可产生最多的MDA。
表11 含水量与劣变时间对羊草种子 MDA含量影响的方差分析
Table11 VarianceanalysisofmoisturecontentanddeteriorationtimeontheMDAcontentofLeymuschinensisseed
因素Source 自由度df 均方 Meansquare F值Fvalue 显著性Significance
含水量 Moisturecontent 6 20.943 1.727 0.120
时间 Deteriorationtime 5 650.774 53.659 0.000
含水量×时间 Moisturecontent×Deteriorationtime 30 44.560 3.674 0.000
3 讨论
种子发芽率是表示种子发芽能力的常用指标,
发芽率高说明发芽能力强,本研究发现不同含水量
羊草种子经劣变处理后,种子发芽率均出现不同程
度的降低;含水量越高,劣变处理时间越长的种子发
芽率下降越明显,水分与时间互作对羊草种子发芽
率的影响极显著(P<0.01)。在种子发芽过程中,
主要发生的变化是有机物的转化,在适宜条件下种
子中贮藏物质在酶的作用下逐渐分解为小分子化合
物。当种子含水量高时,有机物积累少,酶活性降
低,无法满足种子萌发所需要的能量,从而导致发芽
率降低[16]。同时依据本试验的研究结果,4%含水
量条件可以认为是超干储藏,对于羊草种子活力保
存是有利的。
SOD,POD和CAT是细胞内自由基的天然清
除剂,它们的积极活动状态可以有效的调节体内自
由基含量,减缓种子劣变速度。因此,它们的活性与
种子的劣变程度密切相关[17]。许多学者研究表明,
随着老化时间的延长,种子内的SOD及CAT酶活
性逐渐下降[18-20]。本试验中,随着劣变处理时间的
延长,SOD酶活性与种子发芽率逐渐降低。长时间
的劣变处理破坏了SOD酶蛋白结构,并促使种子劣
变失去生活能力。POD酶活性平均值在劣变处理
72h时出现上升,这种变化可能是由于水分与劣变
时间对POD酶的互作所导致的。CAT酶活性平均
409
第5期 张晓媛等:控制劣变对不同含水量羊草种子生理特性的影响
值在劣变处理120h出现明显上升,而各不同含水
量羊草种子CAT酶活性上升时的劣变处理时间并
不一致,在二因素方差分析中种子水分和劣变时间
对CAT酶活性的影响均不显著,究其原因可能是
劣变处理的温度对其有一定的影响。
随着含水量的增加,劣变处理羊草种子的SOD
和POD酶活性整体呈下降的变化趋势,与种子发芽
率变化规律一致;这与朱萍[21]的研究结果相似,种
子发芽率和抗氧化酶活性随着含水量的升高,下降
迅速。CAT酶活性随种子含水量的增加无明显变
化规律,但高含水量(34%~40%)种子的CAT酶
活性仍然比低含水量(4%~10%)种子的低。低含
水量(4%~10%)羊草种子SOD,POD和CAT酶
活性高的一个原因可能是该水分条件下种子内的抗
氧化酶系统仍然保持的比较完好,使种子在劣变过
程中积累的有毒物质能够及时得到清除,避免了对
膜系统的破坏,保证种子进入正常的萌发状态。随
着种子含水量的升高,细胞内抗氧化系统被破坏,无
法完成正常的生理机能,进一步导致种子生活力的
丧失,种子发芽率显著下降(P<0.05)。
自由基是一类具有奇数电子的分子、原子和离
子,游离在细胞中具较强的氧化能力,能引发膜上不
饱和脂肪酸过氧化反应,形成 MDA等多种过氧化
降解产物,对生物膜起严重的破坏作用,MDA含量
常用来表示种子中的脂质过氧化程度[22]。本研究
发现经控制劣变处理的羊草种子,其 MDA含量并
不是呈单一的线性变化。随着劣变处理时间的延
长,羊草种子 MDA含量呈现先上升后下降的变化
趋势,与CAT酶活性变化趋势相反。经劣变处理
羊草种子 MDA含量升高,说明种子细胞开始衰老,
并发生膜脂过氧化作用。在细胞中自由基清除剂能
够抵御活性氧及其他过氧化物自由基对细胞膜系统
的伤害,抑制膜脂过氧化的发生,表现在之后 MDA
含量的下降上。羊草种子 MDA含量在16%含水
量种子内达到最高,此后随着种子含水量的增高,
MDA含量不断下降,这与朱萍[21]、李玉荣[23]的研
究结果相似。对于 MDA含量下降的原因,可能是
种子呼吸作用使脂质过氧化作用的底物过度消耗,
此时虽然自由基含量较高,但不足以发生过氧化反
应,从而使得 MDA含量下降。也有可能是 MDA
与其他物质结合,如与氨基酸形成蛋白质,磷脂酰乙
醇及核酸等形成希夫碱,使大分子间发生关联,影响
了 MDA的测定[24]。本试验中高含水量(34%~
40%)羊草种子的 MDA含量均为最低,出现这种情
况的主要原因可能是脂质发生水解,从而使其在膜
上的作用能力改变,最终导致劣变[25-27]。
4 结论
种子含水量以及劣变处理时间是影响种子活力
水平的重要因素。羊草种子劣变过程中,劣变处理
时间对种子发芽率、SOD和POD酶活性以及 MDA
含量影响极显著(P<0.01)。SOD能清除细胞在新
陈代谢中产生的有毒物质,具有抗衰老的重要作用,
SOD酶活性降低说明细胞衰老程度严重,反应在种
子发芽率的急剧下降上;POD和 CAT 酶活性与
MDA含量的变化规律对羊草种子细胞抗衰老机制
有一定的体现,其具体的变化趋势可能是因为种子
含水量和劣变时间互作对POD和 MDA的极显著
影响造成的(P<0.01),具体影响方式及程度还有
待于进一步研究。种子含水量对种子发芽率、SOD
和POD酶活性有极显著影响(P<0.01),这3项生
理指标变化规律一致,随着含水量的升高,羊草种子
细胞劣变程度加深,细胞内自由基清除剂活性减弱,
细胞膜不仅发生脂质过氧化作用,同时还有其他生
化反应发生,从而导致细胞劣变加速。
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(责任编辑 李美娟
췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍
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全国中文核心期刊、全国优秀农业期刊
《中国种业》
《中国种业》是由农业部主管,中国农业科学院作物科学研究所和中国种子协会共同主办的全
国性、专业性、技术性种业科技期刊。刊物目标定位:以行业导刊的面目出现,并做到权威性、真实
性和及时性。覆盖行业范围:大田作物、蔬菜、花卉、林木、果树、草坪、牧草、特种种植、种子机械等,
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