不同贮藏方法对燕麦种子活力及抗氧化酶活性的影响

田丽娟，慕 平

(甘肃农业大学 农学院，甘肃 兰州 730070)

不同贮藏方法对燕麦种子活力及抗氧化酶活性的影响

田丽娟，慕 平

(甘肃农业大学 农学院，甘肃 兰州 730070)

采用常温、干燥、超干、冷藏、冷冻5种不同的贮藏方法，测定处理30、90 d燕麦种子活力及抗氧化酶指标，结果表明：(1)低温贮藏促进燕麦根、苗的生长，最大分别达到9.11 cm和13.946 cm；(2)种子贮藏90 d后，种子活力差异显著，发芽率、发芽指数均在超干贮藏条件下达到最大，为91.33%和81.211，显著高于其他贮藏方法，此时种子的电导率显著低于其他贮藏方法；(3)燕麦种子含水量达到4.53%时，种子活力最高，抗氧化酶活性也较高，种子内SOD、POD、CAT活性达到最大值，分别为0.794、199.56、19.97 U/(g·min)FW。5种不同贮藏方法中，对短期贮藏燕麦种子的优势表现为：超干贮藏>干燥贮藏>常温贮藏>冷藏贮藏>冷冻贮藏。

燕麦；贮藏方法；种子活力

燕麦(Avenasativa)为禾本科(Gramineae)燕麦属(Avena)多年生植物，具有耐寒、抗旱，对土壤适应性强的特点。在我国，燕麦是主要的高寒作物及优良饲草。种子贮藏不当会对燕麦生产造成不可挽回的损失。目前，燕麦栽培的研究涉及栽培技术、混播组合与比例、刈割、圈窝种植等方面[1]。针对燕麦种子萌发及贮藏特性的研究报道较少，李富花等[2]采用标准发芽、快速发芽、电导率测定、甲醇劣变处理和人工老化处理方法，为进一步研究种子活力测定方法提供依据。牛瑞明等[3]发现应用生化黄腐酸、氯化钙、赤霉素、乙酰水杨酸等不同化学制剂对燕麦种子发芽势、发芽率和物质转换率有不同的影响；徐长林等[4-6]研究了高寒区燕麦栽培、与豌豆混播、生长特性等方面；Zhou等[7]用RAPD分子标记研究了栽培燕麦的起源，Jellen和Beard[8]对140个来源不同的燕麦种质进行了分析。燕麦种子收获到下次种植有3～4个月的贮藏期，不适宜的贮藏方法会破坏燕麦种子的萌发及生理活动。通过研究5种不同的贮藏方法对燕麦种子含水量、种子活力及抗氧化代谢的影响，以期寻找短期内提高燕麦种子耐贮性的方法及条件，为其品种资源的合理保存提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料及种子处理方法

供试种子为2013年甘肃农业大学作物遗传改良与种质创新重点实验室引进和推广的陇燕3号燕麦种子(初始含水量为8.25%，发芽率80%)。种子处理方法见表1，贮藏30、60 d分别选取燕麦种子100粒，3个重复，进行发芽试验及生理指标测定。

1.2 测定方法

1.2.1 种子含水量和发芽指标测定 种子原始含水量的测定采用135 ℃烘干法[9]。挑选籽粒完好无损的种子各300粒，用自来水冲洗2遍，用消毒液浸泡5～8 min，再用蒸馏水冲洗，放置在已消毒的标准发芽盒内，盒内放2层滤纸，3次重复。于培养箱内24 ℃，光照10 h，黑暗14 h培养7 d。在第4 d统计发芽势；第7 d统计发芽率，并测定根长、苗长。

发芽势(%)=(4 d 内发芽数/供试种子数)×100%

发芽率(%)= (7 d 内发芽总数/供试种子数)×100%

表1 种子处理方法Table1 The treatment methods of seed

发芽指数(GI)=∑Gt/Dt

式中：Gt为第t天的发芽数,Dt为相应发芽的天数[10,11]。

1.2.2 回水处理 种子萌发实验前，采用逐级回湿的平衡水分法对种子进行逐级回水处理[12，13](由于种子处理后含水量显著变化，若在进行发芽实验前不采取任何措施，将会导致种子爆破，影响种子的正常发芽)。取不同贮藏条件下的种子若干，将不同含水量的种子分别置于尼龙网袋中，顺序放入装有饱和CaCl2溶液(相对湿度为36%)、饱和NH4Cl溶液(相对湿度为45%)及水(相对湿度为100%)的干燥器中，密封，室温下各处理相对湿度平衡24 h[13]。

1.2.3 电导率抗氧化酶活性测定 电导率是检测种子脱水耐性的一个重要指标，它反映了脱水对种子产生的损伤程度，喻方圆等[14]认为种子浸泡液的电导率数值可以定量反应种子活力。电导率采用雷磁-DDS电导仪，参照文献[15]的方法测定。

种子抗氧化酶类的测定：(1)采用硝基氮蓝四唑(NBT)法[16，17]测定超氧化物歧化酶(SOD)在D560nm的活性。(2)采用愈创木酚法测定过氧化物酶(POD)活性[16,18，19]。(3)用KMnO4标准溶液滴定法测定过氧化氢酶(CAT)活性[16]。

1.2.4 数据分析 采用Excel 2007进行数据统计及作图，采用SPSS 19.0统计分析软件对数据进行ANOVA分析，用最小字母标记法(Least significant different ，LSD)对数据进行显著性分析，试验结果以平均值±标准误差表示。

2 结果与分析

2.1 种子活力

贮藏30、90 d后不同的贮藏方法下种子的含水量(MC)均不相同(表2)，超干贮藏90 d后种子含水量为4.53%，小于其他贮藏方法种子的含水量，与干燥贮藏后种子含水量(4.64%)差异不显著。冷冻贮藏、冷藏贮藏条件下根长度最高，显著高于其他贮藏。贮藏30 d以干燥贮藏条件下发芽率最高，可达95.00%，其次超干贮藏条件下发芽率为92.67%；超干贮藏条件下发芽指数最大，为79.894，此时种子的电导率也显著低于其他贮藏，而冷冻、冷藏贮藏的种子电导率显著高于其他条件，发芽指数却显著低于其他方法贮藏的种子。贮藏90 d后发芽率、发芽指数均在超干贮藏条件下达到最大值，为91.33%和81.211，显著高于其他贮藏条件，此时种子的电导率显著低于其他贮藏。

表2 不同贮藏方法下种子活力Table2 Seed vigor under different storage methods

注：表中数据为平均值±标准差，不同小写字母表示显著差异(P<0.05)

2.2 SOD活性

SOD对细胞的氧化与抗氧化平衡起着关键的作用，能够清除超氧阴离子自由基，保护细胞免受损伤，是种子抗氧化代谢物质中的重要组成部分。不同贮藏方式对种子SOD活性的影响差异显著(P<0.05)，贮藏30 d，与常温贮藏(CK)相比，干燥贮藏的种子SOD活性显著高于常温贮藏，SOD活性达到最大值，为0.743 U/(g·min)FW，冷冻贮藏30 d后的种子SOD活性显著低于其他贮藏，为0.683 U/(g·min)FW，说明干燥贮藏可以提高燕麦种子SOD活性，增强了燕麦种子的抗氧化代谢能力，冷冻贮藏降低了SOD活性。90 d后各贮藏条件下，种子SOD活性均显著高于常温贮藏(CK)，超干贮藏效果最好，种子SOD活性显著高于其他处理，为0.794 U/(g·min)FW，干燥贮藏的种子SOD活性也处于较高水平，为0.752 U/(g·min)FW。超干、干燥、冷藏、冷冻贮藏提高了燕麦种子SOD活性，只有超干贮藏30 d与90 d后种子的SOD活性差异显著，其他处理差异不显著(图1)。

图1 不同贮藏方法下种子SOD活性Fig.1 Activity of SOD in oat seeds under different storage methods

2.3 POD活性

POD能够消除细胞中的氧，并产生细胞所需的某些代谢物，也是种子抗氧化研究的重要指标。不同贮藏方式贮藏种子30、90 d后对种子POD活性的影响不同，贮藏30 d后，干燥贮藏的种子POD活性最高，为192.76 U/(g·min) FW，显著高于其他贮藏，超干、冷藏、冷冻贮藏方法与常温贮藏POD活性差异不显著。贮藏90 d后，超干贮藏的种子POD活性最高，为199.56 U/(g·min)FW，其次是干燥贮藏的种子，POD活性为197.49 U/(g·min)FW，干燥、超干、冷藏、冷冻贮藏与常温贮藏差异显著(图2)。随着贮藏时间的延长，燕麦种子POD活性变化显著，常温贮藏下种子POD活性有所下降，而降低含水量和低温处理下种子POD活性均有一定程度的增强。

图2 不同贮藏方法下种子POD活性Fig.2 Activity of POD in oat seeds under different storage methods

2.4 CAT活性

CAT主要是催化H2O2分解生成H2O和O2，保护细胞内的糖、氨基酸、磷脂、核苷酸、有机物等的过度消耗，使细胞免受损伤，也可表示植物细胞的抗氧化代谢。贮藏种子30 d后，干燥贮藏的种子CAT活性最高，为17.45 U/(g·min)FW，超干贮藏的次之，这两种贮藏方式下种子的CAT活性均显著高于其他贮藏；贮藏种子90 d后干燥、超干、冷藏、冷冻贮藏的种子的CAT活性均显著高于常温贮藏，超干贮藏的种子CAT活性最高，为19.97 U/(g·min)FW，其次干燥贮藏的种子CAT活性为18.08 U/(g·min)FW(图3)。超干贮藏90 d后，燕麦种子的CAT活性显著高于其他处理。

图3 不同贮藏方法下种子CAT活性Fig.3 Activity of CAT in oat seeds under different storage methods

3 讨论与结论

种子活力是判断种子品质和储存寿命的重要指标之一，而种子的含水量、储存温度和环境因素对种子生活能力(种子的发芽率、出苗率、幼苗生长和生产能力)的影响至关重要[20]。电导率是检测种子脱水耐性的一个重要指标，它反映了脱水对种子产生的损伤程度[14]。随着储存时间的增加，种子电导率值逐渐增加[16,20]。试验表明，低温贮藏促使种子电导率显著增大，低温严重破坏了种子细胞膜的透性，引起细胞内含物质的流失，影响种子正常的生理活动，主要表现为电导率值显著高于其他处理。干燥、超干贮藏下种子的电导率相对较低，保持了细胞膜的完整性，避免细胞内含物质流失，对种子的安全贮藏有促进作用。

发芽指数能更准确描述种子活力，一般膜脂过氧化作用是导致种子活力下降的原因，可能来自细胞结构的改变和细胞内物质的改变。胡家恕等[21]认为，红花种子含水量降至5%以下，在常温下能显著提高抗老化能力，延长贮存寿命；Ellis[22]等认为，水稻种子耐干能力差，必须采取适当的预处理及超干后处理等措施才能避免超干对种子的伤害。因此，种子含水量是影响种子活力的关键因素。研究表明，贮藏90 d后超干贮藏种子发芽指数显著高于其他处理，电导率显著低于其他处理。这可能与种子含水量有关，含水量为4.53%对种子细胞膜破坏性小，保持了细胞膜的完整性，种子内含物代谢相对较慢，最终使得种子活力较高。杨永青等[23]也认为，超干处理可使膜结构得到保持与修复，保持了膜系统的完整性，使膜功能得以正常发挥，强化了种子活力。

POD、CAT、SOD等抗氧化酶普遍存在于植物的各种组织中，它们通过催化植物体内的活性氧，防止过氧化反应发生，并维持活性氧的代谢平衡、保护膜结构[24]。酶系统活性的提高直接促进了高水平自由基清除系统的维持，减少活性氧的积累，从而降低膜脂过氧化的产生，最终提高植株的抗逆性，降低植株遭受胁迫的程度[25]。研究表明：超干贮藏对燕麦种子抗氧化酶活性的促进作用最显著，其次是干燥贮藏。尤其是燕麦种子超干贮藏90 d后SOD、POD、CAT活性显著高于其他处理。Ellis等[22]发现莴苣种子含水量在2.6%～15.0%与种子寿命呈负对数关系，即符合种子寿命方程式。脂肪类种子油菜2.8%、芥菜2.8%；蛋白类种子中豌豆6.0%、绿豆6.0%；淀粉类种子中小麦5.6%、大麦4.6%等[26-29]。FAO/IPGRI于1994年在原有基础上拓宽了种子贮藏中含水量的适用范围为5±2%[30]。燕麦种子也属于淀粉类种子，超干贮藏90 d后种子含水量为4.53%，与上述研究种子最适含水量接近。超干贮藏90 d的种子内抗氧化酶活性显著高于其他条件，在花生[31]、红花[32]、油菜[33]的研究中也有同样的结果。

超干贮藏90 d后，种子活力与抗氧化代谢均表现出明显的优势。由于所含水分的减少，使种子在贮藏期间呼吸代谢降低到较低水平，膜脂过氧化被部分的抑制，而抗氧化系统保持良好，当种子吸水萌发时，存在于种子内的酶恢复其活性，使种子在贮藏期间劣变积累的过多有毒物质及时得到清除，避免了对膜系统的损伤，保证了超干种子进入正常的萌发状态，这就是超干贮藏种子的抗氧化代谢与活力的变化是完全相一致的原因。

整体而言，不同贮藏方法下，种子活力顺序为超干贮藏>干燥贮藏>常温贮藏>冷藏贮藏>冷冻贮藏>常温贮藏，低温贮藏在一定程度上促进了燕麦根、苗的生长；超干贮藏90 d贮藏燕麦的最优方法，此时种子含水量保持在4.53%，且燕麦种子发芽指数、抗氧化酶活性最高。

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Effects of different storage methods on the oat seeds vigor and its antioxidant enzyme activity

TIAN Li-juan，MU Ping

(DepartmentofAgronomy,GansuAgricultureUniversity,Lanzhou730070,China)

Used five methods fo storing oat seeds,including ambient temperature,drying,ultra dry,refrigerated as well as frozen.The seed vigor and antioxidant index were measured after storage with 30 days and 90 days.The results showed that:(1) low temperature in the storage promoted oat roots and seedling growth,which reached to 9.11 cm and 13.946 cm,respectively;(2) After the storage of 90 days,the germination rateand germination index reached the maximum of 91.33% and 81.211 in ultra dry storage conditions,which were significantly higher than that of other storages.Meanwhile,the seed of the conductivity was significantly lower than that of other storages;(3) When the moisture of oat seeds was 4.53%,the seed vigor was highest and activities of antioxidant enzymes was higher,the SOD,POD,CAT activity of oat seeds reached the maximum of 0.794 U/(g· min)FW,199.56 U/(g·min)FW,19.97 U/(g·min)FW,respectively.In conclusion,the effect rank of different storage methods on oat seeds in short term storage was ultra-dry storage>dry storage>storage under room temperature>cold storage>refrigeration storage

oats;ultra-dry storage;seed vigor

2015-01-12；

2015-04-22

国家燕麦荞麦产业体系(CARS-08)项目资助

田丽娟(1990-)，女，甘肃临泽县人，在读硕士。 E-mail：412089083@qq.com 慕平为通讯作者。

S 543.041

A

1009-5500(2015)04-0044-06