人工加速老化对鲜食玉米种子生理生化特性的影响

王亚飞，韩鹏，李娇，刘新月，段会军*

（1.河北农业大学，华北作物种质资源研究与利用教育部重点实验室，河北 保定 071001；2.河北省农业技术推广总站，河北石家庄 050000）

种子活力在生理成熟期达到最高，其后开始老化，在老化过程中种子不仅外在发生一系列变化，内部也相应地进行着连锁的生理生化变化，老化会使种子的构造和活性受到破坏[1～3]。老化、劣变是种子活力下降的主要原因或机制所在，因此，衡量种子品质的一个重要指标就是种子活力[4，5]。

目前国内外有关种子老化及劣变的研究报道很多。刘月辉等[6]研究了辣椒种子老化过程中生理生化的变化，发现随着老化程度的加重，种子的各项发芽指标均逐渐降低，辣椒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造成的。刘明久[7]采用人工老化的方法研究了玉米杂交种的老化机理，结果显示，不同玉米品种的耐老化能力存在明显差异，老化处理后种子活力降低，浸出液电导率升高，其中淀粉酶活性降低是种子活力降低的生理原因之一。祝煜中等[8]研究发现，随着老化时间的增加，2个甜玉米品种的种子活力以及DHA和POD活性均逐渐降低，老化处理6 d后，农甜88种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、DHA活性和POD活性的降幅均低于农甜99，农甜88种子的耐老化能力强于农甜99。种子活力从强盛经历衰弱，直至最后死亡，是一个从量变到质变的复杂过程。种子贮藏后出现的一系列活力下降现象，例如种子萌发延迟、生长势降低、发芽力消失等，往往首先在生化反应上展现出来[9，10]。在可预测的条件下进行人工老化处理，获得程度不同的老化种子，这种做法通常被用在种子活力测定上[11]。前人研究表明，人工加速老化处理后，普通玉米种子的发芽率以及SOD和POD酶活性均出现降低[12]，但不同品种的抗老化能力存在差异[13，14]。前人对普通玉米种子的老化进行了大量研究[15，16]，但是对鲜食玉米种子老化过程中发芽率以及生理生化的变化研究较少。为了明确人工加速老化条件下鲜食玉米种子生理生化活性的变化规律，以3个不同类型的鲜食玉米种子为试材进行可控制的加速老化处理，获得不同老化程度的种子，根据种子活力以及SOD和POD活性的变化分析影响鲜食玉米种子活力下降的内在原因，进而为减慢种子衰老速度、增强种子活力水平提供研究依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试鲜食玉米品种为彩甜糯2号（甜加糯类型）、京科糯2000（糯玉米类型） 和美珍206（甜玉米类型），种子均由河北农业大学农学院玉米育种室提供。化学试剂有0.1 mol/L Na2HPO4-NaH2PO4缓冲液（pH值7.8）、0.1 mol/L NaH2PO4溶液、130 mmol/L甲硫氨酸Met溶液、7.5×10-4μmol/L氮蓝四唑NBT溶液、100μmol/L EDTA-Na2溶液，20μmol/L核黄素溶液、0.05 mol/L磷酸缓冲液（pH值6.0）、愈创木酚，均在4℃冰箱中保存，备用。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 将玉米种子置于相对湿度90%的种子老化箱中，分别在温度40、50和60℃下，处理时间均设0、2、4、6和8 d；以未老化处理的种子为对照（CK）。将老化处理后的种子在4℃下贮藏，备用。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 发芽率。每处理随机取50粒种子，置于温度20℃、光照周期12 h（光照）/12 h（黑暗）的发芽箱内进行标准发芽试验，3次重复。测定第8天时的发芽率（8 d的总发芽数/供试种子总数×100%）。

1.2.2.2 酶活性。每处理分别取玉米种子15粒，用粉碎机粉碎，单独封装后在4℃下贮藏，用于酶活性测定。

酶活性测定方法。取试样0.5 g于冰浴研钵中，加入pH值7.8的50 mmol/L磷酸缓冲液1 mL，充分研磨到无粗纤维为止；再加入上述磷酸缓冲液1 mL研匀，倒入10 mL离心管中，再用3 mL磷酸缓冲液1次或分次洗净研钵，并倒入离心管。然后取适量在温度2～4℃、转速10 000 r/min下离心20 min，上清液即为酶提取液。采用氮蓝四唑光化还原法测定SOD活性[17]；采用愈创木酚法测定POD活性[17]。计算酶活性，以每分钟OD值变化0.01为1个酶活性单位（U）。

式中，A0为对照组吸光值；A1为待测样品吸光值；Vt为样液总体积（mL）；Fw为样品鲜重（g）；V1为测定时样品用量（mL）。

式中，ΔA470为反应中的吸光值变化；W为样品鲜重（g）；t为反应时间（min）；Vt为提取酶液的总体积（mL）；Vs为测定用酶液的体积（mL）。

2 结果与分析

2.1 人工老化处理对鲜食玉米种子发芽率的影响

随着老化时间的延长，3个玉米品种的种子发芽率均呈下降趋势；同一品种，老化处理温度越高，发芽率下降速度越快（图1）。不同品种老化速度受温度影响存在差异，其中，40℃条件下，发芽率下降速度顺序为美珍206＞彩甜糯2号＞京科糯2000；50℃条件下，美珍206发芽率下降速度最快；60℃条件下，3个品种的发芽率下降速度基本一致。说明不同品种耐高温能力存在差异。

2.2 人工老化处理对鲜食玉米种子SOD和POD活性的影响

2.2.1 对SOD活性的影响 随着老化时间的延长，3个玉米品种的种子SOD活性均呈下降趋势；同一品种，老化处理温度越高，SOD活性下降速度越快（图2）。3种温度老化处理2 d内，SOD活性均下降最快；此后随着老化处理时间的延长，SOD活性下降趋于平缓。3种温度老化处理下，不同品种的SOD活性顺序一致，即京科糯2000＞彩甜糯2号＞美珍206。

2.2.2 对POD活性的影响 随着老化时间的延长，3个玉米品种的种子POD活性均呈下降趋势；同一品种，老化处理温度越高，POD活性下降速度越快（图3）。3种温度老化处理2 d内，POD活性均下降最快；处理2～8 d，随着老化温度的升高，POD活性下降不明显。40℃条件下，3个品种的POD活性下降趋势相差不大；50℃条件下，处理2 d内POD活性下降速度顺序为美珍206＞彩甜糯2号＞京科糯2000，处理第2～8天3个品种的POD活性下降速度无明显差异；60℃条件下，3个品种的POD活性差别不大。说明在一定温度范围内糯玉米的抗衰老能力强于甜玉米，温度过高或过低时差异不明显。

图1 不同温度和老化时间对鲜食玉米种子发芽率的影响Fig.1 Effects of different temperature and aging time on the germination rate of fresh corn seeds

图2 不同温度和老化时间对鲜食玉米种子SOD活性的影响Fig.2 Effects of different temperature and aging time on SOD activity of fresh corn seeds

图3 不同温度和老化时间对鲜食玉米种子POD活性的影响Fig.3 Effects of different temperature and aging time on POD activity of fresh corn seeds

3 结论与讨论

判断种子质量时，虽然在发芽率水平上有时看不出种子潜在活力的变化情况，但老化、劣变造成的活力组分变动以及活力水平障碍却可以反映在发芽速率上[18]。本研究结果表明，种子老化早期，且处理温度较低时，种子发芽率下降不明显，但是种子的发芽速率已经变缓，在老化程度加剧的同时，种子发芽率也出现显著的下降趋势，直至完全丧失生命力。这与马平安[19]的研究结果相似。说明温度和处理时间对种子活力影响较大，不同品种种子的抗衰老能力有所差异。

本研究结果表明，随着老化时间的延长，种子的SOD和POD活性均呈下降趋势。这与李雪峰[20]的研究结果相似。相同温度下，3个品种的种子SOD和POD活性变化趋势基本一致，均随老化处理时间的延长而逐渐降低。说明人工加速老化处理对种子SOD和POD活性的破坏程度随老化时间的延长而加剧，从而导致酶活性的逐渐丧失。同一品种老化处理温度越高，短时间内SOD和POD活性下降速度越快；随着老化时间的延长，不同温度处理的SOD和POD活性均下降趋缓。说明人工加速老化处理对种子SOD和POD活破的坏程度在短时间内随着温度的升高而加剧，从而导致酶活性逐渐丧失。