5个紫苏变种的老化种子的活力研究

朱旭海， 尹冬梅， 王仕玉， 郭凤根， 张文平

（1．云南农业大学农学与生物技术学院， 昆明650201； 2．云南农业大学园林园艺学院， 昆明650201；3．宣威市农业局种子管理站， 云南 曲靖655400）

紫苏（Perilla frutescens （L．）Britt．）为唇形科紫苏属的一年生草本植物，云南境内分布有白苏（var．frutescens L．）、 紫 苏 （var arguta （Benth．）Hand，－Mazz．）、回 回 苏 （var．crispa Deane ex Bailey）、耳齿紫苏（var．auriculato－dentata C．Y．Wu et Hsuan）和野生紫苏（var．purpurascens（Hayata）H．W．Li）共5个变种［1］。紫苏在我国种植约有2000年历史，目前各地均有栽培，是卫生部首批颁布的60种“药食同源”植物之一，具有药用、油用、香料、食用等多方面的价值［2］。紫苏富含多不饱和脂肪酸，含量可达总脂肪酸含量的90%以上，其中α－亚麻酸含量高达60%以上，α－亚麻酸属ω－3系列多不饱和脂肪酸，为人体必需脂肪酸，是维持大脑和神经功能所必需的因子，具有保护视力、抗血栓、降低血脂和促进胰岛素分泌等生理作用［3］。紫苏作为目前发现的α－亚麻酸含量最高的植物资源，是具有较好应用前景的油脂工程研究对象［4］。

郭凤根等发现当年秋天收获并室温保存的紫苏种子在第2年春天播种发芽率可达100%，到第3年播种发芽率几乎为0%（未发表）［1］。杨国会等以室温保存的紫苏种子为材料，分别于第2年的5、6、7、8、9、10月份测定其发芽率和电导率，发现紫苏种子的发芽率随贮藏时间延长逐渐下降，尤其在经过7、8月份的高温多湿季节后，发芽率大幅度下降，浸泡液电导率与其发芽率呈极显著负相关［7］。姚悦梅等研究了不同储存方式和包装材料对1年内紫苏种子发芽率的影响，发现储存方式比包装材料对紫苏种子发芽的影响更明显［5］。盛束军等研究了包装材料和大气成分对紫苏种子发芽率的影响，认为紫苏种子宜在0℃下用铝箔袋包装贮藏［6］。日本学者Masumoto等研究了4℃干燥条件下储藏1～20年的回回苏种子发芽情况，发现当储存时间为5～8年时，回回苏种子的发芽率为65%～70%，当储藏时间超过9年时，发芽率降为0%［14］。其他4个变种经长时间贮藏后发芽情况如何，以及5个紫苏变种的活力差异仍有待进一步研究。随着紫苏资源的开发利用，栽培面积将不断增大，其种质资源的保存已成为众人关注的问题。本研究以4℃冰箱中低温贮藏5年的5个紫苏变种的14份种子为材料，探讨遗传和环境因子对紫苏老化种子活力的影响，并筛选出评判紫苏种子劣变程度的指标，为紫苏种质资源保存和遗传育种工作提供科学依据。

1 材料与方法

1．1 材 料

本研究所用的14份紫苏资源收集自云南省内的9个县市，并于云南农业大学教学农场种植多年，由郭凤根教授根据形态特征鉴定并归属于紫苏种下的5个变种，它们的编号、产地、分类地位和种子特征详见表1。所有紫苏种子均采集于2009年10月，自然风干后装在自封袋中，置于4℃冰箱中保存，于2014年8月取出进行试验。

表1 14份云南紫苏试材

1．2 方 法

1．2．1 发芽试验

从每份样品中随机选取100粒种子，分散于垫有双层滤纸的培养皿中，并用蒸馏水将滤纸充分浸湿，将培养皿置于温度为25℃，光照强度1 000～2 000 lx，光照时间为12 h／d的培养箱中。从第3天开始每天记录发芽数，第7天统计发芽势，发芽种子数连续3 d不再增加即停止观察。3次重复。

发芽率（%）＝发芽种子数／供试种子数×100%；

发芽势（%）＝第7天发芽种子数／供试种子数×100%；

活力指数＝S×（G t／D t），式中，S 为幼苗根长（cm）；

发芽指数＝∑G t／D t，式中，G t指在t天的发芽数，D t为相应的发芽天数，∑为求和总数［8］。

1．2．2 生理指标测定

采用愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性［9］，过氧化氢酶（CAT）活性测定参考王学奎［10］的方法，采用分光光度法测定丙二醛（MDA）和脯氨酸含量［11］。称取种子0．2 g，用去离子水冲洗干净，20℃浸泡24 h，测定其电导率。以上各项测定均做3次重复。

1．2．3 数据分析

先用Excel对原始数据进行整理，再采用SPSS 19．0统计软件进行各个测量指标的方差分析、多重比较和相关性分析。

表2 5个紫苏变种的种子活力差异

2 结果与分析

2．1 不同紫苏变种的种子活力比较

5个老化紫苏变种的种子活力分析结果见表2。由表2可知，白苏和耳齿紫苏的千粒重、发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数都极显著高于野生紫苏、紫苏和回回苏；白苏的千粒重、脯氨酸含量和POD活性显著高于耳齿紫苏；白苏的发芽率、发芽势、幼苗根长、活力指数、电导率、MDA含量和CAT活性与耳齿紫苏差异不显著；野生紫苏的千粒重、发芽率、发芽势、幼苗根长和脯氨酸含量显著高于紫苏和回回苏；紫苏的千粒重、发芽率、发芽势、发芽指数、MDA含量显著高于回回苏。综上所述，白苏和耳齿紫苏耐贮性较好，野生紫苏和紫苏次之，回回苏较差。

2．2 紫苏老化种子活力与千粒重和生理生化指标间的相关性

紫苏老化种子活力指标与千粒重和生理生化指标之间的相关性分析结果见表3。由表3可知，发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等指标间都呈极显著正相关关系，说明这些指标确实反映了紫苏种子的发芽能力和活力。千粒重与发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数间都呈极显著正相关，与MDA呈显著负相关，与CAT活性呈极显著正相关；电导率与发芽率、发芽势和发芽指数间都呈显著负相关；MDA含量与发芽率、发芽势和发芽指数间都呈极显著负相关，与活力指数间呈显著负相关；CAT活性与发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数间都呈极显著正相关；脯氨酸含量和POD活性与发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数间的相关性都未达到显著水平。

表3 相关性分析结果

3 讨 论

3．1 遗传因素对紫苏种子活力的影响

种子活力的高低是由遗传因素、种子发育期间的环境条件及种子贮藏条件3个方面共同决定［12］。本研究中14份紫苏种子的贮藏条件和发育期间环境条件相同，但不同紫苏变种的种子活力存在极显著差异。种子活力与千粒重呈极显著正相关，由于种子大小主要由遗传因素决定，说明紫苏种子活力大小由遗传因素决定。李会珍等［13］研究了10个不同品种紫苏的种子性状，发现粗脂肪含量与种子千粒重均呈显著正相关，而蛋白质含量、粗纤维含量与千粒重间相关性不显著。推测由于千粒重大的种子内储存脂肪较多，在种子长时间储存中未被完全氧化，所以种子活力得以保持。白苏和耳齿紫苏种子的千粒重极显著高于其他变种，长时间保存后仍具有较高的活力，说明这2个变种的耐贮性较好。

3．2 储藏条件对紫苏种子活力的影响

紫苏种子因其含油量高，易于发生老化劣变，在室温条件下储存经一个高温高湿季节后其萌发率显著下降，失去种用价值。本研究中，4℃冰箱贮藏5年的回回苏变种的发芽率为21．88%，低于日本学者［14］研究所得发芽率，表明干燥条件可以提高紫苏种子的耐贮性，所以紫苏种子保存的最适宜条件为低温、干燥、密闭环境。

3．3 衡量紫苏种子劣变程度指标的筛选

种子衰老的主要原因是活性氧对植物组织的伤害，组织内活性氧和自由基的积累导致膜脂过氧化，引起代谢紊乱，种子生活力丧失。POD和CAT是自由基和活性氧的清除剂，被视为2种保护酶，能维护膜的稳定性及完整性，对细胞膜保护起着重要作用［8］。MDA是脂质过氧化的产物，它可以代表细胞的脂质过氧化水平和生物膜损伤程度的大小，膜系统的损伤是种子活力下降的一个显著特征［11］。在种子老化劣变过程中，细胞膜结构与功能的受损会导致吸胀过程中细胞内含物外渗，使种子浸泡液电导率升高，因此可通过测定种子浸出物的电导率来预测种子的活力水平［9］。在逆境条件下，植物体内脯氨酸的含量显著增加，因此，有人提出游离脯氨酸的含量可作为植物抗逆性的指标［11］。和红晓等认为，山核桃属植物种子在贮藏过程中劣变的原因主要是酶含量的下降和膜透性增大［15］。张苗苗研究了自然贮藏和人工老化两种条件下的加拿大披碱草和老芒麦种子的活力，发现2种牧草种子的活力与电导率相关性显著，与氨基酸含量相关性不显著［16］。本研究发现，紫苏老化种子的活力与种子千粒重和CAT活性呈极显著正相关，与电导率和MDA含量呈显著或极显著负相关，与脯氨酸含量和POD活性相关性不显著。因此，在农业生产中可将千粒重、电导率、MDA含量和CAT活性作为衡量种子劣变程度的指标。

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［5］姚悦梅，王建华．储存方式和包装材料对紫苏种子发芽的影响［J］．农业科技通讯，2008（2）：38－40．

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