全 文 ：第27卷 第3期 作　物　学　报 V ol. 27, N o. 3
2001 年5月 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA M ay, 2001
超甜玉米种子低温吸胀的生理生化变化Ξ
胡　晋　蔡素琴
(浙江大学种子科学中心, 浙江杭州, 310029)
提　要　试验以 sh2胚乳突变体 (超甜玉米) 为材料, 以普通杂交玉米 (掖单12) 为对照, 比较了两者于
6℃, 10℃和25℃条件下吸胀的生理生化变化。试验结果表明, 经6℃和10℃吸胀处理的超甜玉米种子
发芽率、发芽指数和活力指数显著降低, 而6℃低温吸胀对掖单12玉米种子影响甚微。低温吸胀均引起
两种玉米种子吸胀速率、电解质渗出速率和核苷酸渗漏量的显著下降, 可溶性糖渗漏量在浸泡一段时
间以后出现增加。低温吸胀提高两种玉米种子的脱氢酶活性, 显著降低掖单12玉米种子的过氧化物酶
活性, 但显著提高超甜3号种子的过氧化物酶活性, 两种玉米种子的 Α2淀粉酶和 Β2淀粉酶活性也因低
温吸胀而降低。
关键词　超甜玉米; 种子; 低温吸胀; 发芽率; 生理生化变化
Physiolog ica l and Biochem ica l Changes of Supersweet Corn Seeds Im -
bibed a t L ow Tempera ture
HU J in　CA I Su2Q in
(S eed S cience Center of Z hej iang U niversity , H angzhou, 310029, China)
Abstract　　T he physio logical and biochem ical changes of supersw eet co rn Chao tian N o. 3,
T etian N o. 1 (w ith sh2 gene) and hybrid co rn Yedan N o. 12 (w ithout sh2 gene) seeds w ere com 2
pared after im bibition at low temperature 6℃ and 10℃. A sign ifican t reduction of germ ination
percen tage, germ ination index and vigo r index w as observed in supersw eet co rn seeds, how ever
no m arked change in Yedan N o. 12 seeds subjected to subm erging in co ld w ater (6℃) fo r 18
h rs. It indicated that supersw eet co rn seedsw ere sensitive to im bibitional ch illing in jury. Sign ifi2
can t decrease in im bibition rate, electrical conductivity and leachate nucleo tide, and increase in
leachate sugar w ere found in bo th k ind of seeds soaked in the low temperatures. A n enhanced ac2
tivity of dehydrogenase and a decreased activity in alpha2am ylase and beta2am ylase of two k ind
seeds w ere no ticed after im bibition at 6℃. T he activity of perox idase in Yedan N o. 12 w as
m arkedly decreased but sign ifican tly increased in supersw eet co rn seeds after im bibition at 6℃.
Key words　　Sw eet co rn; Seed; Im bibition at low temperature; Germ ination percen tage;
Physio logical and biochem ical changes
带有 sh2胚乳突变基因的超甜玉米, 由于甜度高, 适宜采收期长, 因而得到广泛的种植。
但种子的活力弱, 出苗率低, 苗期生长势差, 成了目前限制发展的主要障碍。Ξ 本研究系国家科委中波政府科技合作项目[ 272209 (1997) ]
收稿日期: 1999209206, 接受日期: 2000204225
Received on: 1999209206, A ccep ted on: 2000204225

超甜玉米种子活力低下的原因, 一般认为, 是胚乳突变基因抑制籽粒淀粉的合成, 使胚
乳变小、皱缩, 粒重减轻影响到种子的活力; 而吸胀损伤和病菌感染是导致种子活力下降的
重要因素[ 1, 2 ] , 同时, 制种环境和种子的成熟度也影响种子的质量[ 3, 4 ]。虽然目前已从遗传、
生理和环境等方面探讨了超甜玉米种子活力低下的原因, 但有关吸胀冷害研究尚未见报道,
因此, 进行这方面的研究对于进一步认识超甜玉米种子活力低下的原因及设计相应的措施是
很有必要的。
1　材料和方法
1. 1　材料
选用浙江省目前推广的超甜3号、特甜1号玉米种子, 以普通杂交玉米掖单12作为对照。
含水量分别调整为13% 和11%。
1. 2　方法
1. 2. 1　种子发芽试验及活力测定　　采用6℃、10℃冷水和25℃温水浸泡种子, 并保持18小
时 (冷水浸种称为低温吸胀) , 对照种子不作任何处理。按国家标准 GB öT 3543. 1～ 3543. 7-
1995技术规定[ 5 ] , 采用沙床, 25℃发芽, 4次重复, 每重复50粒种子。第7天计算发芽率, 测量
苗的高度, 并根据每天的发芽数, 计算种子的发芽指数和活力指数 (发芽指数×苗高)。
1. 2. 2　种子吸胀速率测定　　称取20粒种子, 3次重复, 于25℃和6℃下浸泡3、6、9和12小
时后称重, 计算种子吸胀速率[ 6 ]。
1. 2. 3　种子浸泡液电导率、核苷酸和可溶性糖含量测定　　每处理30粒种子, 2次重复, 称
重后以去离子水洗净种子表面, 加去离子水40 mL , 于25℃和6℃下经3、6、12和24小时后用
DD S211A 电导仪测定电导率。采用蒽酮法测定种子浸出液可溶性糖含量, 以光密度OD 620的
大小表示浸出液可溶性糖含量的高低[ 7 ]。于UV 21201紫外分光光度计上260 nm 处测定种子
浸出液核苷酸含量[ 8 ]。
1. 2. 4　种子脱氢酶活性测定　　每处理15粒种子, 2次重复, 用浸提法测定还原态的
T TC [ 9 ]。种子在水中 (6℃, 25℃) 浸泡18小时, 沿胚纵切, 用0. 1% T TC 溶液在38℃黑暗条件
下染色1. 5小时, 剥取胚, 用8 mL 丙酮溶液于40℃水浴中提取8小时, 红色还原物质于485 nm
波长处比色, 以光密度大小表示脱氢酶活性的高低。
1. 2. 5　过氧化物酶活性测定　　种子于25℃和6℃黑暗条件下萌动18小时, 采用愈创木酚法
测定[ 10 ] , 酶活力以单位时间内每克种子材料的光密度值表示。
1. 2. 6　淀粉酶活性测定　　种子于6℃条件下萌动18小时后转到25℃萌发54小时, 对照种子
在25℃下萌发3天。测定方法参照薛应龙[ 11 ]。
2　结果与分析
2. 1　低温吸胀对玉米种子发芽率、发芽指数和活力指数的影响
从超甜3号、特甜1号和普通杂交玉米掖单12不同温度下吸胀后发芽率、发芽指数和活力
指数的变化可以看出 (表1) , 三种温度下吸胀显著地降低超甜3号和特甜1号玉米种子的发芽
率、发芽指数和活力指数, 且随着吸胀温度的降低该作用显著增加。6℃低温吸胀对掖单12的
发芽率、发芽指数和活力指数影响甚微, 25℃和10℃下吸胀处理提高了掖单12玉米种子的发
芽指数和活力指数。
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两种超甜玉米种子低温吸胀处理后发芽率、发芽指数和活力指数降低的程度因种子吸胀
前含水量的不同而异 (表1)。这种差异尤以超甜3号玉米种子更为显著, 含水量为13% 和11%
的超甜3号玉米种子, 经10℃和6℃吸胀处理后种子发芽率分别降低到未经吸胀处理种子 (对
照)的89. 2%、74. 3% 和69. 0%、38. 0%。两种含水量的种子, 未经吸胀处理种子 (对照) 间发
芽指数和活力指数均不存在显著的差异, 低温吸胀处理后, 其差异达显著水平。这种差异也
表现在不同含水量超甜玉米种子对温水浸种 (25℃) 反应的差异 (表1) , 同时, 表1的结果也表
明超甜玉米种子存在着一定程度的吸胀损伤, 是导致种子发芽率、发芽指数和活力指数下降
的原因之一, 这可由超甜玉米种子吸胀速率的结果 (图1)得到证实。
2. 2　低温吸胀对玉米种子吸胀速率、浸出液电导率、核苷酸和可溶性糖含量的影响
25℃下玉米种子吸胀迅速, 低温 (6℃) 下种子的吸胀速率显著降低 (图1)。但无论是25℃
还是6℃, 超甜3号和特甜1号玉米种子的吸胀速率均高于掖单12玉米种子。吸胀12小时时, 超
甜3号和特甜1号玉米种子在6℃时的吸胀速率分别为44. 5% 和41. 7% , 是掖单12玉米种子的2
倍多 (19. 5% ) , 也远远超过掖单12玉米种子在25℃条件下的吸胀速率 (28. 0% )。此外, 在同
一温度下, 低含水量种子的吸胀速率比相应的高含水量种子高。特甜1号玉米种子也具有同
样的趋势 (图略)。
图1　　掖单12和超甜3号玉米种子在不同温度下 (6℃和25℃)的吸胀速率
F ig. 1　　 Im bibition rate of corn seeds Yedan No. 12 and Chaotian No. 3 at 6℃ and 25℃
　　超甜玉米和掖单12玉米种子在不同温度下吸胀的电导率和浸出液核苷酸含量的差异如表
2和图2, 由于不同含水量的种子在两种温度下吸胀的电导率变化相似, 所以表中给出了两种
含水量在同一温度下吸胀的电导率的平均值。结果表明低温条件下吸胀极显著地降低超甜3
号和特甜1号玉米种子的电解质渗出速率, 掖单12玉米电导率的显著下降在浸泡12小时后出
现 (表2)。浸出液核苷酸渗漏量也以低温条件下吸胀较低。在两种温度下, 超甜3号和特甜1号
玉米种子的电导率几乎为相应的掖单12玉米种子的4倍和6倍, 核苷酸渗漏量也远比同一温度
下的掖单12玉米种子高 (图2) , 说明超甜玉米种子的电解质及核苷酸渗漏比掖单12玉米严重。
　　在两种温度下浸泡12小时浸出液可溶性糖含量相差不多 (表3) , 但浸泡18小时后种子可
溶性糖的渗漏量以6℃下较大。浸出液可溶性糖含量的高低与浸泡时间长短的关系也因温度
3733期　　　　　　　　　胡　晋等: 超甜玉米种子低温吸胀的生理生化变化　　　　　　　　　　　　　

表1　　不同温度下浸泡处理对玉米种子发芽率、发芽指数和活力指数的影响
Table 1　　The effects of soak ing in different temperatures on germ ination
percentage, germ ination index and vigor index
品种
V ariety
种子含水量
Seed moisture
content (% )
浸泡处理
Soaking
treatm ent
发芽率
Germ ination
percentage (% )
发芽指数
Germ ination
index
活力指数
V igor
index
超甜3号 13% 未浸泡 74a 9. 5a 132. 3a
6℃ 55b 6. 6b 84. 6c
10℃ 66ab 8. 0ab 99. 6bc
25℃ 67a 8. 7a 115. 2ab
11% 未浸泡 74a 9. 3a 124. 1a
6℃ 28c 3. 1c 35. 1c
10℃ 51b 6. 0b 75. 0b
25℃ 51b 6. 6b 85. 5b
特甜1号 13% 未浸泡 70a 8. 5a 101. 4a
6℃ 34c 3. 9c 43. 4c
10℃ 49b 5. 9b 64. 8b
25℃ 47b 6. 1b 74. 9b
11% 未浸泡 66a 7. 9a 95. 8a
6℃ 31c 3. 5c 36. 2c
10℃ 46b 5. 2b 61. 4b
25℃ 47b 5. 8b 70. 9b
掖单12 13% 未浸泡 98a 12. 3c 134. 4c
6℃ 99a 12. 6c 139. 8c
10℃ 95a 13. 2b 158. 2b
25℃ 98a 13. 7a 196. 0a
11% 未浸泡 99a 12. 3b 154. 1bc
6℃ 97a 12. 2bc 146. 7c
10℃ 96a 13. 4a 160. 3b
25℃ 97a 12. 9ab 175. 6a
　　注: 不同小写字母表示浸泡处理间在 Α= 0. 05水平上显著, different sm all
letters stand for significant at the Α= 0. 05 level among different soak ing
treatm ents
的不同而有差异, 与浸泡12小
时种子浸出液的可溶性糖含量
相比, 25℃下浸泡18小时后种
子可溶性糖的渗漏并不增加,
而6℃下该值显著提高。
2. 3　低温吸胀对种子酶活性
的影响
2. 3. 1　低温吸胀对种子脱氢
酶活性的影响　　玉米种子在
不同温度下吸胀后, 脱氢酶活
性发生了变化, 低温吸胀引起
玉米种子脱氢酶活性的提高,
其中13% 含水量的超甜3号和
特甜1号玉米种子脱氢酶活性
的增加达显著水平 (图3)。此
外, 同品种不同含水量的种
子, 其脱氢酶活性有一定的差
异, 这可能是在含水量调节过
程中种子受到一定的影响。
2. 3. 2　低温吸胀对种子过氧
化物酶活性的影响　　超甜3
号和掖单12玉米种子在不同温
度下吸胀的过氧化物酶活性的
变化则相反 (图3) , 低温吸胀
显著降低掖单12种子的过氧化
物酶活性 , 但超甜3号种子的
表2　　不同温度下玉米种子浸泡液的电导率
Table 2　　Electr ica l conductiv ity of corn seeds soak ing
in different temperatures
品种
V ariety
温度
Temperature
电导率 E lectrical conductivity (ΛSöcm. g)
3h 6h 12h 24h
掖单12 25℃ 9. 48a 11. 22a 14. 36a 18. 03a
6℃ 6. 02a 6. 92a 8. 28b 10. 10b
超甜3号 25℃ 37. 52A 48. 40A 61. 96A 86. 50A
6℃ 24. 02B 29. 48B 33. 40B 39. 78B
特甜1号 25℃ 57. 35A 72. 26A 82. 55A 128. 20A
6℃ 33. 59B 40. 09B 45. 56B 59. 79B
　　注: 不同大、小写字母分别表示浸泡温度间在 Α= 0. 05和 Α= 0. 01水平上
显著, 下同 different cap ital and sm all letters stand for significant at theΑ= 0. 05 and Α= 0. 01 levels betw een two soaking temperatures, re2
spectively, the sam e below
该酶活性显著提高。这一结果与有
关文献中过氧化物酶活性与发芽率
呈正相关的观点不一致[ 12 ]。此外,
在25℃和6℃条件下吸胀, 超甜3号
玉米种子的过氧化物酶活性均比掖
单12玉米种子高。
2. 3. 3　低温吸胀对种子淀粉酶活
性的影响　　低温吸胀极显著地降
低两种玉米种子的 Α2淀粉酶活性
和 Β2淀粉酶活性 (图4A , B ) , 尤以Α2淀粉酶活性降低更显著, 6℃下
吸胀18小时该酶的活性只及25℃时
的1ö3～ 1ö6。在两种温度下, 超甜
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3号种子的 Α, Β2淀粉酶活性均比掖单12种子高。
图2　　玉米种子在25℃和6℃下浸泡18小时
后的浸出液核苷酸含量差异
F ig. 2　　D ifference in nucleo tide content of corn
seeds after soak ing in 25℃ and 6℃ fo r 18h
3　讨论
吸胀冷害是指干燥种子短时间在零度以
上低温吸水, 种胚受到伤害, 再转移到正常
条件下也无法正常发芽成苗的现象[ 13 ]。冷害
的原因主要是水分太多及温度低, 这两个因
子可以单独作用, 也可以同时起作用[ 14 ]。本
研究结果表明, 超甜玉米种子抗吸胀冷害能
力低, 是引起早春早播低温多湿条件下出苗
率低的原因之一。
　　高含水量超甜玉米种子对吸胀冷害的敏
感性不如低含水量种子, 这可能是由于含水
量较高的种子减缓了本身的吸胀速率, 从而
降低种子的吸胀损伤, 也有利于减轻种子的
吸胀冷害[ 15 ]。因此, 在早春播种前让超甜玉米种子自然吸湿回潮, 增加种子的含水量, 可以
减轻播后对种子的损伤。
表3　　玉米种子在25℃和6℃下浸泡12和18小时后的浸出液可溶
性糖含量 (OD 620)的差异
Table 3　　D ifference in leachate soluble sugar content (OD 620)
of corn seeds af ter soak ing in 25℃ and 6℃ for 12h and 18h
品种
V ariety
含水量
M oisture
content (% )
浸泡温度
Soaking
temperature
可溶性糖含量 (OD 620)
So luble sugar Content (OD 620)
12小时 18小时
超甜3号 13% 25℃ 0. 43a 0. 45b
6℃ 0. 30b 0. 51a
11% 25℃ 0. 39a 0. 51b
6℃ 0. 38a 0. 61a
掖单12 13% 25℃ 0. 12a 0. 18b
6℃ 0. 09a 0. 38a
11% 25℃ 0. 16a 0. 11b
6℃ 0. 15a 0. 33a
　　低温下种子浸泡液的电导率
和核苷酸渗漏量减少可能与低温
下水的粘滞性降低有关。在低温
下, 水的粘滞性降低, 使种子吸
水速率下降, 减轻了吸水过快对
细胞膜的损伤[ 2 ]。
与掖单12种子相比, 超甜玉
米种子吸水速度快, 易发生吸胀
损伤。原因可能有以下几个方
面: 超甜玉米种子籽粒小、粒重
轻, 其单位面积吸水量比大粒的
掖单12种子多; 超甜玉米种子较
高的糖与淀粉含量比使其具有较
高的渗透势, 在种子萌发的最初
吸胀阶段易快速吸水; 另外, 果皮和糊粉层间较大的间隙也有利于水分的进入[ 4 ]。
　　一般认为, 种子的脱氢酶和过氧化物酶活性与种子活力成正相关, 但本试验中低温吸胀
显著降低超甜玉米种子发芽率的同时, 脱氢酶和过氧化物酶活性反而提高, 可能是低温下吸
胀超甜玉米种子出现类似于在大豆种子中表现出的适应性“保卫反应”[ 16 ] , 是否如此, 值得进
一步探讨。
5733期　　　　　　　　　胡　晋等: 超甜玉米种子低温吸胀的生理生化变化　　　　　　　　　　　　　

图3　　玉米种子在25℃和6℃下吸胀的脱氢酶 (OD 485)和过氧化物酶 (OD 440)活性差异
F ig. 3　　D ifference in dehydrogenase (OD 485) , peroxidase (OD 440) activity of corn seeds after im bibition at 25℃ and 6℃
图4　　不同温度下吸胀玉米种子 Α, Β2淀粉酶活性的差异
F ig. 4　　D ifference in Α2am ylase (A ) and Β2 am ylase (B) activity of corn seeds after im bibition at 25℃ and 6℃
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