全 文 ：收稿日期:2011 － 12 － 11
基金项目:内蒙古自治区应用技术研发资金计划项目(20101405)。
作者简介:张苗苗(1986 －) ，女，山东青岛人;在读硕士研究生，主要从事牧草遗传育种与种质资源方面的研究;E-mail:miaolu227@ 126． com。
通讯作者:云锦凤(1941 －) ，女，内蒙古呼和浩特人;教授，博士生导师;E-mail:csgrass@ vip． 163． com。
老化处理对 2 种披碱草属牧草种子生理生化的影响
张苗苗， 赵 彦， 云锦凤， 许圣德， 王 勇， 宋艳华
(1．内蒙古农业大学生态环境学院， 呼和浩特 010019;
2．内蒙古自治区草品种育繁工程技术研究中心， 呼和浩特 010010;
3．草地资源教育部重点实验室， 内蒙古 呼和浩特 010018)
摘要:采用高温高湿(42 ℃，RH 100%)人工老化法处理加拿大披碱草和老芒麦种子，并对不同老化时间种子进行发芽指
标、电导率、脱氢酶活性、酸性磷酸酯酶活性和丙二醛含量的测定。结果表明:在老化处理过程中，加拿大披碱草种子发
芽指标在老化初期先呈缓慢上升趋势，随老化时间延长，呈现出下降趋势，老芒麦呈现下降趋势;在两种牧草种子老化过
程中，电导率升高;脱氢酶和酸性磷酸酯酶活性下降。脱氢酶和酸性磷酸酯酶都可以用来衡量加拿大披碱草种子活力;
而丙二醛含量不适合用于评价本材料种子活力。
关键词: 加拿大披碱草;老芒麦;种子;人工老化;生理生化
中图分类号: S 543 文献标志码: A 文章编号: 1001 － 4705(2012)04-0023-05
Effects of Accelerated Aging on Physiological and Biochemical Changes
of Elymus canadensis Seed
ZHANG Miao-miao，ZHAO Yan，YUN Jin-feng，XU Sheng-de，
WANG Yong，SONG Yan-hua
(1． College of Ecology and Environmental Science，
Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010019，China;
2． Engineering Center of Technical Research on Cultivation
and Propagation of Grass Varieties，Hohhot 010010，China;
3． Key Laboratory of Grassland Resources，Ministry of Education，Hohhot 010018，China)
Abstract:Seeds of Elymus canadensis and Elymus sibiricus were subjected to accelerated aging treatment with
high temperature and high humidity(42 ℃，RH 100%)． The experiments were conducted to determine the ger-
mination index，electrical conductivity，dehydrogenase，acid phosphoesterase and MDA of different aging time．
The results showed that the germination index increased during the initial stage and then decreased;the electri-
cal conductivity increased，the dehydrogenase and acid phosphoesterase decreased with the extending aging
time． The dehydrogenase and acid phosphoesterase were correlated with the seed deterioration;while MDA was
not correlated with the seed vigor．
Key words: Elymus canadensis;Elymus sibiricus;seed;accelerated aging;physiological and biochemical
种子活力作为评价种子质量的重要指标，是指种
子在发芽和幼苗期间其内在活性及表现性能的潜在水
平的所有特性的总和［1］。种子活力水平的高低对于
种子生产和经营者来说是赢得种子市场的根本和提高
种子企业效益的保证［2］。因此，评价种子活力的方法
引起了人们的广泛重视。一般情况下，种子活力在生
理成熟期达到高峰，在贮藏过程中逐渐降低。
加拿大披碱草(Elymus canadensis)原产于北美洲，
多年生丛生禾草，适应性强，抗寒、耐旱、耐盐碱，叶量
较丰富，产草量高。遗传育种价值高，是小麦族内很适
于远缘杂交亲本材料的物种之一。但是其结实率低，
种子贮藏方式较单一，从而影响到种质资源的繁衍和
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研究报告 张苗苗 等:老化处理对 2 种披碱草属牧草种子生理生化的影响
品种的推广应用。老芒麦(Elymus sibiricus)又名西伯
利亚披碱草、叶老芒麦等，为禾本科披碱草属的模式
种，多年生疏丛型禾草，是适宜推广的优良牧草品种。
具有结实率较高，根系发达，茎杆直立等特点。
本试验以加拿大披碱草和老芒麦两种牧草种子为
材料，初步探讨了人工加速老化过程中种子发生的生
理生化变化，探索适宜测定种子活力的方法，以期为揭
示种子衰老机制及评价种子质量提供理论依据。
1 试验材料与测定方法
1． 1 试验材料
供试材料为加拿大披碱草和老芒麦种子，2010 年
采收于内蒙古农业大学牧草试验站，试验于 2010 年
10 月进行。选取适量籽粒饱满、大小均匀一致的 2 种
牧草种子称重后在 42 ℃和 100%相对湿度条件下进
行加速老化处理，处理时间分别为 0(对照 ck)、1、2、3、
4 d和 5 d，处理结束后取出种子在室内摊晾使其恢复
原重。
1． 2 测定方法
1． 2． 1 发芽指标
参考《牧草种子检验规程发芽试验》，采用培养皿
纸上发芽法，随机选取老化处理后的种子各 100 粒置
于培养皿中，4 次重复，放入光照培养箱，在 25 ℃条件
下进行发芽。初次计数为第 5 天，末次计数为第 14
天，然后分别计算种子发芽率、发芽势。
发芽率(%)=正常发芽的种子数
供试种子数
× 100%;
发芽势(%)= 5 d 内正常发芽的种子数 /供试种
子数 × 100%;
相对发芽率(%)= 种子发芽率
对照种子发芽率
× 100%;
相对发芽势(%)= 种子发芽势
对照种子发芽势
× 100%。
1． 2． 2 电导率
随机选取饱满的种子，重复 2 次，每重复 50 粒种
子，称重后置于 150 mL 无离子水中，同时设对照(150
mL无离子水) ，在 20 ℃恒温培养箱中放置 24 h，用
DDS-11 A型电导率仪测定浸出液的电导率，减去对照
电导率即为种子浸出液的电导率值［4］。按下式计算:
电导率值 =［重复 1 的电导率值 /(重复 1)50 粒
种子的重量 +重复 2 的电导率值 /(重复 2)50 粒种子
的重量］/2
1． 2． 3 脱氢酶活性
取净种子 50 粒，于 25 ℃恒温箱中浸泡 24 h，重复
3 次。将种子纵切后剥去种皮，置于具塞试管中，加入
5 mL 0． 1% 2，3，5-三苯基四唑(TTC)溶液，置于 38 ℃
恒温水浴中(加盖保持黑暗条件)反应 2 h，倒出 TTC
溶液，用水清洗种子 2 ～ 3 次，粗滤纸吸去浮水后，加
5 mL 80%的丙酮，用研钵充分研磨后取上清液，摇匀
后用 UV 2800 紫外可见分光光度计在 490 nm 测定提
取液的吸光度值，以表示脱氢酶的活性。
1． 2． 4 酸性磷酸酯酶活性
称取 0． 1 g 种子，重复 3 次，用蒸馏水浸泡 24 h。
将种子用滤纸吸干后置于研钵中，加入 2 mL 0． 05 M
Tris-HCI pH 7． 5 缓冲溶液在冰浴中充分研磨，再加入
6 mL研磨缓冲溶液，转移到离心管中，在 4 ℃下(4 000
r /min)离心 10 min，取上清液 0． 1 μL，加入蒸馏水至
1 mL，然后加入醋酸缓冲溶液 1 mL和对硝基磷酸钠溶
液(空白用研磨缓冲液代替酶制剂) ，充分混匀后于 30
℃恒温箱中保温 10 min。然后加入 2 mL 0． 5 N NaOH
溶液充分混合，终止反应，使生成的对硝基苯酚成黄
色，用 UV 2800 紫外可见分光光度计于 400 nm处测定
光密度值，并计算酶活性［5］。
1． 2． 5 丙二醛含量
取净种子 0． 5 g，重复 3 次，用 8 mL pH 7． 8 的 50
mmol /L磷酸缓冲溶液及少量石英砂，研磨成匀浆，以
4 000 r /min离心 10 min，上清液为 MDA粗提液。取上
清液 2 mL(对照以 2 mL 磷酸缓冲溶液替代) ，加入
2 mL 0． 5%的硫代巴比妥酸溶液，混匀后于沸水浴上
反应 30 min，自来水迅速冷却后在 4 000 r /min 下离心
10 min，取上清液，以对照组为空白对照，分别测定实
验组在 532、600、450 nm 波长下的吸光度值，计算
MDA含量。
1． 3 数据处理
试验所得的数据利用以上数据用 Microsoft Excel
及 SAS软件进行差异显著性及相关性分析。
2 结果与分析
2． 1 不同老化时间对加拿大披碱草种子萌发指标的
影响
在老化处理过程中，加拿大披碱草种子的相对发
芽率呈先升高后降低的趋势;老芒麦种子的相对发芽
率则呈明显的下降趋势(图 1)。老化处理过的加拿大
披碱草种子的相对发芽率在老化第 1 天、第 2 天高于
对照，此后，随老化时间的增加而逐渐下降，老化 5 d
后种子相对发芽率降至最低。
在加速老化的 0 ～ 5 d 里，老芒麦种子相对发芽率
的下降幅度大于加拿大披碱草种子。方差分析结果表
明，各老化天数的加拿大披碱草种子的相对发芽率与
对照差异均显著(p ＜ 0． 05) ;不同老化天数的老芒麦
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第 31 卷 第 4 期 2012 年 4 月 种 子 (Seed) Vol． 31 No． 4 Apr． 2012
种子的相对发芽率与对照差异均显著(p ＜ 0． 05)。
图 1 人工加速老化对种子相对发芽率的影响
如图 2 所示，在老化处理过程中，加拿大披碱草种
子的相对发芽势变化趋势与其相对发芽率变化趋势相
似，呈先升高后降低的趋势。老化 1、2 d 的种子相对
发芽势高于对照，之后，随老化时间延长，相对发芽势
呈现下降趋势，在老化 5 d 后降到最低。老芒麦种子
的相对发芽势随老化时间延长呈现急剧下降的趋势，
而且老化种子的相对发芽势明显低于对照。
图 2 人工加速老化对种子相对发芽势的影响
人工老化 5 d 后，加拿大披碱草种子的相对发芽
势下降幅度为 62． 85%，老芒麦种子的相对发芽势下
降幅度为 91． 16%。与相对发芽率相比，加拿大披碱
草和老芒麦种子相对发芽势下降速度均大于它们相对
发芽率的下降速度，老芒麦种子相对发芽势的下降速
度远大于加拿大披碱草种子的。方差分析结果表明，
各老化天数的加拿大披碱草种子的相对发芽势与对照
差异均显著(p ＜ 0． 05)。老芒麦种子各老化程度的相
对发芽势与对照之间差异均显著(p ＜ 0． 05) ，老化 2、3
d的种子的相对发芽势之间差异不显著(p ＞ 0． 05)。
2． 2 不同老化时间对加拿大披碱草种子电导率的
影响
加拿大披碱草种子经人工加速老化后电导率呈现
上升的趋势(图 3) ，老化第 1 天即较对照有明显的上
升趋势，到第 5 天电导率达到最大值。在人工老化过
程中，老芒麦种子的电导率也随着老化时间的增加而
升高，到第 5 天达到最大值。老芒麦种子电导率的变
化幅度大于加拿大披碱草种子。
方差分析结果表明，不同老化时间的加拿大披碱
草种子的电导率与对照差异显著(p ＜ 0． 05) ，不同老
化天数种子的电导率之间差异也均显著(p ＜ 0． 05)。
不同老化时间的老芒麦种子电导率与对照之间差异显
著(p ＜ 0． 05) ，各老化时间种子的电导率之间差异也
显著(p ＜ 0． 05)。
图 3 人工加速老化种子电导率的影响
2． 3 不同老化时间对加拿大披碱草种子脱氢酶活性
的影响
脱氢酶活性的测定结果显示(图 4) ，随着老化时
间的延长，加拿大披碱草种子的脱氢酶活性呈逐渐下
降趋势，在老化第 5 天时降到最低值。老化处理种子
与对照种子脱氢酶活性差异显著(p ＜ 0． 05) ，老化 1、
2、3、4 d的加拿大披碱草种子脱氢酶活性之间差异均
显著(p ＜ 0． 05) ，老化 4、5 d的种子脱氢酶活性没有显
著差异(p ＞ 0． 05)。
图 4 人工加速老化对种子脱氢酶活性的影响
随着老化时间的延长，老芒麦种子的脱氢酶活性
呈急剧下降的趋势，在老化第 5 天降到最低值。由方
差分析得知，老化处理种子的脱氢酶活性与对照之间
差异均显著(p ＜ 0． 05) ，不同老化处理时间种子的脱
氢酶活性之间差异均显著(p ＜ 0． 05)。
2． 4 不同老化时间对加拿大披碱草种子酸性磷酸酯
酶的影响
由图 5 可以看出，随着老化时间的延长，2 种牧草
种子的酸性磷酸酯酶活性变化趋势一致，均呈下降趋
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研究报告 张苗苗 等:老化处理对 2 种披碱草属牧草种子生理生化的影响
势，在老化第 5 天时活性降到最低。加拿大披碱草种
子酶活性下降程度大于老芒麦。由方差分析得出，加
拿大披碱草种子中酸性磷酸酯酶活性与对照之间存在
显著性差异(p ＜ 0． 05)。老芒麦种子的酸性磷酸酯酶
活性与对照之间差异显著(p ＜ 0． 05)。
图 5 人工加速老化对种子酸性磷酸酯酶活性的影响
2． 5 不同老化时间对加拿大披碱草种子丙二醛含量
的影响
由图 6 可以看出，人工加速老化处理过的加拿大
披碱草种子中丙二醛含量在老化前 4 d 与对照相比有
明显的下降趋势，老化第 5 天的种子内丙二醛含量激
增，甚至超过对照。老化处理过的老芒麦种子中丙二
醛含量呈先降低后升高的趋势。根据方差分析可知，
不同老化处理时间的加拿大披碱草种子中丙二醛含量
与对照存在显著性差异(p ＜ 0． 05) ，不同老化时间的
种子中丙二醛含量之间差异也显著(p ＜ 0． 05)。不同
老化程度的老芒麦种子中丙二醛含量与对照之间差异
显著(p ＜ 0． 05) ，老化处理过的种子中丙二醛含量之
间差异也显著(p ＜ 0． 05)。
图 6 人工加速老化对种子丙二醛含量的影响
3 讨 论
3． 1 种子耐藏性的预测是根据高活力的种子能提高
耐藏性这一原理进行的［6］。试验结果表明，种子在老
化过程中发芽指标降低，但加拿大披碱草种子在老化
初期，种子发芽指标不降反升，出现这种现象可能是加
拿大披碱草种子自身带有一定的休眠性，经过高温高
湿环境的作用，种子休眠性得到部分破除，因而呈现出
发芽指标升高的现象。但随着老化时间的延长，高温
高湿环境加速种子劣变，种子活力下降，发芽指标呈现
逐渐降低的趋势。
3． 2 大量研究表明，质膜受损是种子劣变期间发生的
主要生理变化之一［7，8］。电导率测定方法提供了一个
间接评定质膜完整性丧失的方法［9］。在许多种子中，
电导率被作为最普遍的方法测定种子膜的泄漏［10，11］，
后来这种方法被发展为种子的活力测定方法。在本研
究中，2 种牧草种子在人工老化过程中，种子的浸出液
电导率逐渐升高。说明随着老化处理时间的延长种子
劣变加剧，细胞膜系统遭到破坏的程度也变大，种子的
内溶物质通过膜系统外渗量增加。说明电导率是衡量
两种牧草种子质量的敏感指标。
3． 3 随着老化时间的延长，加拿大披碱草种子中脱氢
酶和酸性磷酸酯酶活性逐渐降低。试验结果表明，二
者均可用来作为评价种子质量的指标。各老化处理种
子中丙二醛含量与种子活力间相关性不显著，说明种
子活力不适宜用丙二醛含量来衡量，用丙二醛含量衡
量非脂肪性种子活力可行性不强，这与王明霞［12］的研
究结果一致。
4 结 论
随着老化时间的延长，加拿大披碱草和老芒麦种
子的发芽指标总体呈下降趋势，电导率的变化呈上升
趋势，脱氢酶和酸性磷酸酯酶活性降低，这些指标都可
以用于衡量两种牧草种子活力;丙二醛含量不适合用
于衡量两种牧草种子活力。
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收稿日期:2011 － 12 － 21
作者简介:刘 霞(1965 －) ，女，吉林省长春人;副教授，主要从事中药资源的分类、调查与栽培技术的研究;E-mail:Liuxia651015@ 163． com。
通讯作者:刘 菲(1987 －) ，女，河北省石家庄人;研究生，主要从事药用植物资源学、生态学研究;E-mail:liufei2285@ 126． com。
蓝萼香茶菜种子人工老化过程中生理生化特性的研究
刘 霞， 刘 菲
(吉林农业大学 中药材学院， 长春 130118)
摘要:研究了蓝萼香茶菜种子人工老化过程中发生的一系列生理生化变化。结果表明:随着老化程度的加深，种子各项
发芽指标逐渐降低，电导率和丙二醛含量逐渐升高;老化种子内保护酶(CAT、POD、SOD)活性降低;种子内贮藏物质(可
溶性蛋白质、可溶性糖)也呈现逐渐降低的趋势。说明蓝萼香茶菜种子老化过程中种子活力降低可能是由于细胞膜系
统受损和有毒物质积累所致。本研究可为蓝萼香茶菜种子的合理贮藏及生产上种子活力的提高提供理论依据。
关键词: 蓝萼香茶菜;人工老化;生理生化变化
中图分类号: R 282． 2 文献标志码: A 文章编号: 1001 － 4705(2012)04-0027-04
Study on Physiological and Biochemical Characteristics in Seed
Artifical Aging of Rabdosia japonica(Burm． f．)Hara
LIU Xia，LIU Fei
(College of Chinese Medicinal Materials，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China)
Abstract:We study the seeds of Rabdosia japonica(Burm． f．)Hara’s physical and chemical changes in the
process of the artificial aging． The result showed that the germination rate，germination energy，germination
index and vigor index were reduced in aging seed． Also the electrical conductivity and MDA content raised with
increasing of aging time． Its’protective enzyme (CAT，POD，SOD)presented the trend of lower either． The
content of the seed storage substances (soluble sugar，soluble protein)also showed a decreasing tendency． It
turns out to be that the decline of seed vitdily in the process of aging might be due to the cell membrane
systems which were compromised and poisonous or toxic substances accumulation． This study provided the
theoretical basis for the reasonable seed storage and the seed vigor improvement in its production of Rabdosia
japonica(Burm． f．)Hara．
Key words: Rabdosia japonica(Burm． f．)Hara;artificial aging;physiological and biochemical changes
蓝萼香茶菜［Rabdosia japonica(Burm． f．)Hara］为
唇形科香茶菜属植物，具有健胃、清热解毒、活血、抗菌
消炎和抗癌等功效，用于治疗乳痛、腹泻、肝炎、感冒发
烧、关节痛和蛇虫咬伤等，还是很好的秋季蜜源
植物［1 ～ 3］。
种子老化、劣变是种子的品质及其性能或生活力
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研究报告 刘 霞 等:蓝萼香茶菜种子人工老化过程中生理生化特性的研究