通气状况及不同贮藏温度对白术种子质量的影响

2017-12-01圣楠

种子 2017年3期

关键词：网袋室温白术

， ,2，，，，圣楠，

(1.贵州大学农学院，贵阳 550025； 2.贵州省中药材繁育与种植重点(工程)实验室，贵阳 550025)

通气状况及不同贮藏温度对白术种子质量的影响

陈怡1，赵致1,2，彭方丽1，白宇1，钟倩1，陈圣楠1，聂鲜钰1

(1.贵州大学农学院，贵阳 550025； 2.贵州省中药材繁育与种植重点(工程)实验室，贵阳 550025)

[目的]探究通气状况及不同贮藏温度对白术种子质量的影响，为其贮藏提供理论依据。[方法]采用两因素完全试验设计，设通气状况和温度2个因素，将种子按不同处理条件贮藏，定期取样测定种子的质量指标和生理指标。[结果]白术种子贮藏12个月后，在相同通气状况下，低温(4，-18 ℃)贮藏种子的发芽率、生活力、抗氧化酶活性比高温(20 ℃、室温)贮藏的高，电导率、MDA比高温贮藏的低；同一温度条件下贮藏，密封贮藏种子发芽率、生活力、抗氧化性酶活性高于网袋贮藏；电导率、MDA含量低于网袋贮藏。白术种子在高温通气条件下只能贮藏4个月，在高温密封条件下能贮藏6个月，而在低温条件下能贮藏至少12个月，且密封贮藏效果比网袋贮藏好。[结论]白术种子低温贮藏效果优于高温贮藏，密封贮藏优于通气贮藏；本试验的最佳处理组合为-18 ℃密封贮藏。

白术种子；贮藏温度；发芽率；生理指标

白术(AtractylodesmacrocephalaKoidz.)为菊科(Compositae)苍术属(Atractylodes)多年生草本植物，以根茎入药[1]。在《医学启源》记载：“除湿益燥，和中益气，温中，去脾胃中湿，除胃热，强脾胃，进饮食，止渴，安胎。”[2]。在江苏、浙江、福建、江西、安徽、四川、湖北及湖南等地有栽培。

种子是植物生活史的重要阶段，对植物的繁衍起着至关重要的作用[3]，种子贮藏的条件状况，直接影响种子的质量及农业生产安全和经济效益。温度、湿度、通气状况等会直接影响种子的储藏寿命。白术种子不耐贮藏，目前对白术种子贮藏的研究甚少，本实验采用完全试验设计，研究了通气状况及不同贮藏温度对白术种子质量的影响，旨在为白术种子贮藏提供更多的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用白术种子于2014年11月采自贵州省修文县贵州金实农业有限公司白术种植基地，经贵州大学刘红昌老师鉴定为菊科苍术属白术(AtractylodesmacrocephalaKoidz.)种子。采收后自然晾干，去除杂质后立即进行试验。经测得白术种子初始含水量为8.34%，发芽率为94.44%，生活力为95.56%。

仪器：真空硅胶干燥器、紫外分光光度计(普析通用)、酶标仪(Thermo Multiskan FC)、Cond 3310手持式电导率分析仪、球磨仪(德国Retsch MM 400)、光照培养箱、数显恒温水浴锅。

试剂：L-甲硫氨酸、硫代巴比妥酸、核黄素、30%H2O2、愈创木酚、三氯乙酸、氯化硝基四氮唑蓝(NBT)、TTC、乙二胺四乙酸二钠、考马斯亮蓝G-250、标准牛血清蛋白，实验用水均为去离子水。

1.2 方法

1.2.1 白术种子贮藏试验设计及试验方法

如表1，A因素为通气状况，2水平，B因素为温度，4水平，完全随机试验设计，共8个处理。称取300 g自然干燥后的白术种子(含水量为8.34%)，用2层铝箔纸抽真空密封包装和种子网袋包装后置于-18 ℃，4 ℃、室温、20 ℃ 4个温度条件下贮藏，4个月后第1次取样，以后每隔2个月取样，测定种子的质量指标及生理指标。

表1 通气状况、温度白术种子贮藏试验因素水平

水平因素通气状况贮藏温度(℃)1网袋室内室温2密封20344-18

1.2.2 测定指标

种子含水量：测定方法参照《农作物种子检验规程》GB/T 3543.6—1995，重复3次。

发芽率测定：采用双层滤纸培养皿法，每个处理4次重复，每盘培养皿摆30粒种子。将白术种子先用酒精消毒30 s，0.1%HgCl2消毒15 min，用无菌水反复冲洗后浸泡24 h，放入已垫好双层滤纸的培养皿中。发芽条件为25 ℃，黑暗，发芽周期为5 d，每天记录种子的发芽情况。

生活力测定：采用TTC染色法。

浸出液电导率测定：实验使用去离子水在使用前已在20 ℃条件下放置24 h以上，每个处理3次重复。取50粒种子称重，精确至0.01 g，将种子用去离子水反复冲洗后放入烧杯中，加入250 mL去离子水，封口，在20 ℃条件下放置24 h后，以去离子水作对照，测定种子浸出液电导率。

生理指标测定：参照高俊凤主编《植物生理学实验指导》，有改动。种子从硅胶中取出后，先用液氮速冻，再用Retsch MM 400球磨仪在低温条件下打粉，称取材料0.50 g，加入5 mL磷酸钠缓冲液(50 mmol/L，pH 7.09，内含1%pvp，1 mmol/L EDTA-Na2)研磨，4 ℃下15 000 r/min离心15 min，上清液定容至5 mL，取部分上清液用于各抗氧化酶(CAT、POD、SOD)活性和MDA含量的测定，每个处理3次重复。

1.2.3 数据分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0统计软件对试验数据进行处理及相关分析。

2 结果与分析

2.1 通气状况及不同温度贮藏对白术种子发芽率的影响

由图1可知，白术种子在不同通气状况和不同贮藏温度条件下变化差异较大。8个处理随着贮藏时间的延长总体呈现下降的趋势。其中4 ℃密封贮藏、4 ℃网袋贮藏、-18 ℃密封贮藏及-18 ℃网袋贮藏4个处理贮藏1年后发芽率还能保持60%以上，-18 ℃密封贮藏发芽率达到70%；20 ℃网袋贮藏、室温网袋贮藏2个处理发芽率急剧下降，从4个月开始发芽率便从初始的98.89%降低至60%左右，到6个月，2个处理已几乎没有种子发芽；室温密封、20 ℃密封贮藏，2个处理从初始到6个月，发芽率下降缓慢，到8个月时，发芽率急剧下降至12%以下。总体来说，8个处理发芽率大小依次为-18 ℃密封gt;4 ℃密封gt;-18 ℃网袋gt;4 ℃网袋gt;20 ℃密封gt;室温密封gt;室温网袋gt;20 ℃网袋。在同一温度条件下，密封贮藏比通气条件贮藏发芽率高、贮藏时间长；在相同通气状况下，低温比高温发芽率高，贮藏时间长，由此可以推测对于白术种子贮藏，温度因素较通气状况更重要，低温及密封贮藏有利于白术种子贮藏。

图1 不同通气状况白术种子在不同温度下贮藏发芽率变化

2.2 通气状况及不同温度贮藏对白术种子生活力的影响

生活力是衡量种子发芽能力大小的重要指标之一。由图2可知，8个处理的生活力变化趋势和发芽率大致一样，但白术种子发芽率较低时种子仍然具有生活力。4 ℃密封贮藏、4 ℃网袋贮藏、-18 ℃密封贮藏及-18 ℃网袋贮藏4个处理贮藏1年后生活力仍能保持90%以上，但发芽率仅有60%以上，说明生活力高不一定能发芽，白术胚和胚乳虽然有活力，但种子发芽是一个完整的生命活动过程，可能与种子内部其他生理变化有关；室温密封和室温网袋贮藏从初始到6个月，白术种子生活力变化缓慢，到8个月时，室温密封生活力下降至17.78%，而室温网袋则全部失去生活力；20 ℃密封和20 ℃网袋贮藏相比其他处理生活力下降更快，从初始到6个月，20 ℃密封生活力缓慢下降至73.33%，到10个月时生活力丧失，而20 ℃网袋则从初始到8个月直线降低为零。由此来看，白术种子置低温条件下贮藏能保持较高的生活力；在同一温度下，密封贮藏生活力下降较慢；变温(室温)贮藏比恒温(20 ℃)贮藏种子生活力高，可能由于在变温条件下，白术种子自身抗逆性增强的缘故。

图2 不同通气状况白术种子在不同温度下贮藏生活力变化

2.3 通气状况及不同温度贮藏对白术种子浸出液电导率的影响

根据不同通气状况白术种子在不同温度条件贮藏1年后变化规律(图3)可以知道温度、通气状况对白术种子浸出液电导率的影响。从8个处理的变化规律来看，白术种子在贮藏1年后，浸出液电导率总体呈上升趋势，但是各个处理变化差异较大。从初始到4个月，8个处理的浸出液变化较小，到了6个月，浸出液电导率开始明显上升，其中室温网袋和20 ℃网袋2个处理明显高于其余处理，分别为62.29和66.68μS/(cm·g)，其余处理差异不大；-18 ℃密封、4 ℃网袋、-18 ℃网袋、4 ℃密封4个处理从6个月到12个月电导率上升较平缓，电导率低于50μS/(cm·g)，结合发芽率，这4个处理贮藏12个月后仍具有发芽率；室温网袋、20 ℃网袋处理从8个月到12个月变化不大，而室温密封、20 ℃密封处理则持续上升，但这4个处理到8个月时电导率都超过了60μS/(cm·g)，结合发芽率，此时白术种子已不具有发芽率，说明当白术种子电导率大于60μS/(cm·g)时，种子已不具备发芽能力，且温度对白术种子浸出液电导率较大，这和前人研究结果一致。

2.4 通气状况及不同温度贮藏对白术种子CAT酶活性的影响

由图4可知，白术种子在不同条件下贮藏，种子的CAT酶活性没有表现出明显的规律。8个处理在贮藏12个月后，低温条件下的4个处理(-18 ℃密封、-18 ℃网袋、4 ℃密封、4 ℃网袋)的CAT酶活性都保持较高的活性，同时种子还具有发芽能力；而高温条件下的4个处理(室温密封、室温网袋、20 ℃密封及20 ℃网袋)已没有了酶活性，其中室温网袋和20 ℃网袋在8个月时种子便完全丧失了酶活性，20 ℃密封和室温密封则在10个月时失去CAT酶活性。20 ℃网袋和室温网袋贮藏的种子CAT酶活性随着贮藏时间的延长持续降低；室温密封和20 ℃密封贮藏种子CAT酶活性到4个月先升高，之后持续降低；而-18 ℃密封、-18 ℃网袋、4 ℃网袋都是在8个月以前，CAT酶活性变化平缓，到10个月明显升高，12个月时又明显下降，仅4 ℃密封贮藏种子CAT酶活性在6个月时达到最大值，之后持续下降。

图3 不同通气状况白术种子在不同温度下贮藏浸出液电导率变化

图4 不同通气状况白术种子在不同温度下贮藏CAT酶活性变化

2.5 通气状况及不同温度贮藏对白术种子SOD酶活性的影响

由图5可看出，白术种子在不同处理下贮藏12个月，随着贮藏时间的延长，SOD酶活性总体变化呈现“抛物线”变化，即先上升后下降的趋势。从初始到4个月，除20 ℃密封、20 ℃网袋处理外，其余处理都呈上升趋势，但SOD酶活性变化不大，20 ℃密封、20 ℃

表2 白术种子抗氧化酶活性及生理指标间相关性分析

发芽率生活力电导率CAT酶活性POD酶活性SOD酶活性丙二醛发芽率1．00生活力0．99∗1．00电导率-0．95∗∗-0．97∗∗1．00CAT酶活性0．90∗0．95∗-0．96∗∗1．00POD酶活性0．180．27-0．370．431．00SOD酶活性0．79∗0．87-0．91∗∗0．88∗0．571．00丙二醛-0．67∗-0．67∗0．74∗-0．65∗-0．63∗-0．66∗1．00

注：“*”表示相关性差异达到显著水平(plt;0.05)，“**”表示相关性达到极显著水平(plt;0.01)。

网袋则先小幅下降；从4个月到6个月，8个处理均快速上升，分别达到各个处理的最大值；8个月开始，各个处理之间变化差异较大，其中4 ℃密封、4 ℃网袋、-18 ℃密封、-18 ℃网袋的变化较小且变化趋势较为一致，从6个月到12个月，SOD酶活性一直高于初始种子SOD酶活性；而室温密封、20 ℃密封、室温网袋、20 ℃网袋则从6个月到12个月急剧下降，直至种子SOD酶没有活性，其中室温密封、20 ℃密封处理到10个月时SOD酶仍具有活性，而室温网袋、20 ℃网袋处理则到10个月SOD酶便没有了活性，说明通气状况下贮藏种子更容易失去酶活性。

图5 不同通气状况白术种子在不同温度下贮藏SOD酶活性变化

2.6 通气状况及不同温度贮藏对白术种子POD酶活性的影响

由图6可知，白术种子在不同通气状况和不同温度条件下贮藏，随着贮藏时间的延长，种子POD酶活性总体变化趋势相一致，都是先升高后一直降低，除了室温网袋处理外，其余处理都是在8个月出现最大值。

从初始到8个月，除了4 ℃密封处理外，其余处理种子POD酶活性都呈现上升趋势，4 ℃密封在4个月时下降，结合发芽率指标，可能是由于在贮藏过程中，密封受到影响，进入空气导致实验误差所致；从8个月到10个月，4 ℃密封、4 ℃网袋、-18 ℃密封、-18 ℃网袋处理的POD酶活性快速下降，但还保持一定的酶活性，其中-18 ℃密封处理显著(plt;0.05)高于其余处理，而室温密封、20 ℃密封、室温网袋、20 ℃网袋处理POD酶活性则急剧下降接近POD酶没有活性；10个月到12个月，4 ℃密封、4 ℃网袋、-18 ℃密封、-18 ℃网袋处理的POD酶活性下降到较为一致的水平，POD酶活性和初始相当，而其余4个处理则都失去了酶活性。

图6 不同通气状况白术种子在不同温度下贮藏POD酶活性变化

2.7 通气状况及不同温度贮藏对白术种子MDA含量的影响

丙二醛是过氧化反应产生的直接的产物，MDA含量的多少反应了脂质劣变的程度。白术种子在贮藏的过程中，所有处理的白术种子丙二醛含量都呈现不断升高的趋势(见图7)。其中-18 ℃密封、-18 ℃网袋、4 ℃密封、4 ℃网袋贮藏的变化趋势类似，在整个过程上升都很缓慢；室温密封、室温网袋、20 ℃密封、20 ℃网袋处理变化趋势也类似，从初始到6个月上升缓慢，从6个月之后快速上升，此时种子已没有发芽能力，MDA含量仍不断上升，说明种子仍在不断劣变。贮藏12个月后，低温(4，-18 ℃)贮藏种子的MDA含量明显低于高温(20 ℃、室温)贮藏的，密封贮藏种子的MDA含量低于网袋贮藏种子的。

2.8 贮藏8个月时白术种子各指标间相关性分析

白术种子贮藏8个月后，对其种子间指标进行相关性分析可知(表2)，大部分指标间都达到了显著相关性。其中发芽率与生活力、CAT酶活性、SOD酶活性达到显著正相关，与浸出液电导率、MDA含量呈显著负相关；生活力与CAT酶活性呈显著正相关，与浸出液电导率、MDA含量呈负相关；MDA含量仅与浸出液电导率呈正相关，与其余指标都达到了显著负相关；因此得出，白术种子在不断劣变的过程中，种子生命力越强，酶活性越高，有害物质越低。

图7 不同通气状况白术种子在不同温度下贮藏MDA含量变化

3 结论与讨论

种子贮藏12个月后，相同通气状况下，低温(4，-18 ℃)贮藏种子的发芽率、生活力、抗氧化酶活性比高温(20 ℃、室温)贮藏高，电导率、MDA含量比高温贮藏的低；同一温度条件下，密封贮藏种子发芽率、生活力、抗氧化性酶活性高于网袋贮藏；电导率、MDA含量低于网袋贮藏。随着贮藏时间的延长，白术种子发芽率、生活力逐渐降低，浸出液电导率及MDA含量逐渐升高；SOD、POD酶活性先升高后降低；CAT酶活性变化无明显规律；白术种子各指标间相关性达到一定显著水平。白术种子在-18 ℃下有较好的贮藏效果，属于正常性种子。因此得出本试验的最佳处理组合为-18 ℃密封贮藏，低温贮藏优于高温贮藏，密封贮藏优于通气贮藏。本次试验的最佳处理组合为-18 ℃密封贮藏。

4个低温处理、4个高温处理种子的质量变化趋势较一致。贮藏12个月后， 4个低温处理种子的活力保存较好。随贮藏时间的延长，白术种子发芽率、生活力逐渐降低，电导率逐渐升高；SOD、POD酶活性先升高后降低；CAT酶活性没有明显的变化规律；MDA含量呈持续上升的趋势。种子寿命长短与贮藏条件有密切的关系，贮藏温度和种子含水量是影响其贮藏寿命的关键因素[4]。本次试验得出最佳的低温(4，-18 ℃)贮藏效果比高温(20 ℃、室温)贮藏好，同一温度条件下贮藏，密封贮藏效果优于网袋贮藏。密封贮藏的作用主要是隔绝空气，最低限度减少种子含水量变化，白术种子在密封条件下贮藏，与空气中氧气接触变少，膜脂过氧化作用相应减弱，产生的有害物质减少，MDA含量降低，因此密封贮藏条件下白术种子劣变速率慢。

当氧气和温度高时种子发芽率显著消失[5]。而与密封贮藏相比，网袋贮藏的白术种子会根据贮藏环境的变化而发生一系列的变化。种子本身具有吸湿性，其含水量会随环境中的湿度而变化，从而达到水分平衡，种子随时吸收空气中的含水量，与氧气接触，呼吸作用增强，膜脂过氧化产物MDA含量升高，膜受损害也相应增强。室温条件下，湿度高种子吸水、湿度降低，种子又失水。因此室温、20 ℃网袋条件下贮藏，即在高温、通气的状况下很快失去发芽能力。

在衰老的种子里，酶活性下降，如过氧化氢酶、脱氢酶，谷氨酸脱羧酶，已被充分证实[5]。高茜[6]通过研究红纱种子得出，随着贮藏时间的延长，CAT酶活性和可溶性糖先升高后降低；MDA含量先升高再降低最后升高；而SOD酶则呈现降低—升高—降低双峰变化。本试验研究得出CAT酶、MDA含量变化趋势与高茜一致。Abdul-Baki认为，种子的发芽率与生活力下降有关的生化变化主要有：CAT酶、POD酶、脱氢酶等降低，膜透性增大[7]。本次试验结果表明，随着贮藏时间的不断延长，不同处理的种子发芽率均不同程度的下降，种子抗氧化酶表现出了一定的保护作用，这一结果与杨全的研究结果一致[8]。POD酶、CAT酶均呈现先升高，后降低的变化趋势，可能由于随着贮藏时间的延长，种子不断劣变，种子内部处于自身保护机制，因此酶升高以清除有害物质，随着时间的延长，有害物质越来越多，膜慢慢受都损伤，种子生命力慢慢减退，酶活性就逐渐降低。

[1]国家药典委员会.中国药典(一部)[Z].北京:中国医药科技出版社.

[2]石俊英,陈随清,崔亚军,等.中药鉴定学[M].北京:中国医药科技出版社,2006:193.

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[4]张明,卓加金,刘雪萍,等.种子贮藏含水量与胞内分子流动性及可溶性糖组分的关系[J].中国农业科学,2009,42(2):478-485.

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Effect of Ventilation Conditions and the Different Temperature Storage onAtractylodesSeed Quality

CHENYi1,ZHAOZhi1,2,PENGFangli1,BAIYu1,ZHONGQian1,CHENShengnan1,NIEXianyu1

2016-10-27

大学生创新创业训练计划项目(贵大(省)创2015(003))。