花生种子自然老化对品质及发芽的影响

赵 凯 李珊珊 马 倩 周 帆 李忠峰 马兴立 张幸果 殷冬梅

(河南农业大学，河南 郑州 450002)

花生(Arachis hypogaeaL.)作为一种豆科植物，是重要的油料经济作物之一，在世界范围内广泛种植[1-2]。日常生活中我们所食用的包括油菜[3]、大豆[4]、芝麻[5]和花生[6]等油料作物中，花生出油率显著高于其他作物，被称为“中国的橄榄油”[7]。优良的种子对于花生产量起决定性作用，随着人们对花生的需求量不断增大及对品质的严格要求，提升种子质量成为育种的重要研究方向。

在种子储藏过程中，储藏时间、环境温度、环境湿度及种子含水量等诸多因素均会对其品质产生一定的影响[8]。不良的储藏环境，会降低种子的发芽率。长期以来，都是通过计算发芽率来衡量种子质量，但在实际应用中发现发芽率在非最适条件下测定并不能真实反映大田实际发芽出苗情况[9]。Zhang 等[10]利用高温高湿人工加速老化方法处理水稻种子，发现种子在人工加速老化条件下衰老是缺氧状态下伴随多种酶类代谢途径产生乙醇的过程。刘月辉等[11]研究发现，种子的活力指数、发芽势、发芽率以及发芽指数可以作为判定种子活力的重要指标。王鹤冰[12]认为，判定种

子活力大小最有效的依据是种子的活力指数。种子活力是反映种子质量和品质的综合指标，可以较准确地反映大田实际发芽出苗情况。种子活力不仅与种子品质及发芽特性有关，而且与环境条件、植株代谢水平等也有一定的关联[13]。自然老化作为一种老化处理方式而应用于植物种子的活力测定时，对于研究花生老化种子起着至关重要的作用[14-16]。在种子的长期储存中，随着种子活力的逐渐下降；最终影响产量和品质，因此对于具有不同种子活力的不同品种(系)来说，在同样的处理工作后会呈现出不同的耐储性[17-20]。

本研究选用花414、花606、花825、远杂9102、ZP06 和花8107 六个品种(系)主要从发芽率、活力指数、氯化三苯基四氮唑(triphenyltetrazolium chloride，TTC)、电导率以及油脂品质5 个方面衡量植物种子活力[14]，来研究自然老化对花生品质及发芽特性的影响，旨在探究种子活力和自然老化二者之间的关联为实际生产中花生的存储提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究所选用的6 个花生品种(系)为花414、花606、花825、远杂9102、ZP06 和花8107，由河南农业大学农学院棉油重点实验室花生组课题组提供。

1.2 试验设计

试验所需6 份材料于2016年5月在河南农业大学毛庄科教园区种植，单粒播种，地力肥沃，统一管理，9月收获，晾晒保存。将晾晒后的6 份材料于室温统一存放，进行自然老化检测，从2017年1月至2018年7月，每3 个月测定一次。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 发芽率的测量 依据傅家瑞等[22]的方法，挑选20 粒大小均匀一致、饱满无损伤花生种子，设置2次重复(共40 粒)。先用1% NaClO 对花生种子消毒1 min，清水冲洗3 次，然后置于28℃培养箱进行催芽，每天固定时间调查花生种子发芽粒数，同时测量花生的生长长度，根据公式计算种子发芽势、发芽率和发芽指数(germination index，GI)[22]:

式中，Gt 为发芽试验终期内每日发芽数；Dt 为发芽日数；∑为总和。

1.3.2 活力指数的测定 依据曹俊梅等[23]的方法，选20 粒大小均匀一致、饱满无损伤花生种子置于1%NaClO 中1 min，清水冲洗3 次后于蒸馏水中吸胀2 ～4 h。采用玻璃板直立发芽法，选用10 cm× 15 cm× 10 cm 发芽箱，把种子横向排列，胚向下，保持湿润。将多个玻璃板均匀垂直插入发芽箱内，箱内加入1 cm 深蒸馏水，恒温28℃培养。于出苗第3 天测定花生种子的下胚轴长度(子叶着生点与胚根之间的长度)、发芽率以及胚根长度，3 次重复。根据胚轴长度计算生长量(cm)，并参照张瑞富等[24]的方法计算:

1.3.3 TTC 法处理自然老化花生种子 参照Hampton 等[25]方法略有改进。选30 粒完整且发育良好的花生种子浸泡在无菌水中，直至充分吸胀为止，将种子放在试管中并加入10 mL 0.10%TTC 溶液，黑暗条件下38℃恒温水浴4 h，蒸馏水冲洗3 次，吸干水分。取0.5 g 单粒花生加入5 mL 丙酮和纯石英砂一起研磨，倒入10 mL 容量瓶中，用丙酮冲洗研钵3 次，液体倒入容量瓶中定容。将上个步骤定容的液体在4 000 r·min-1条件下离心10 min，取上清液，采用UV-2800 分光光度计(UNICO，美国)测量490 nm 波长处的吸光度值，3 次重复，从标准曲线中找出对应的TTC含量，根据公式计算TTC 还原量:

式中，V 为样品定容时体积(恒为10 mL)；C 为标准曲线上查得的TTC 含量，μg·mL-1；W 为样品重量，g。

1.3.4 种子活力的测定 采用电导法，选择20 粒无损伤、大小均匀饱满的花生种子，对其进行消毒，用蒸馏水多次冲洗，吸干水分，然后将样品置于含有20 mL蒸馏水的烧杯内，浸泡后摇匀，测定初始电导率，在8 h内每隔2 h 测一次，共计4 次(分别记作d1、d2、d3、d4)，每个材料设置3 次重复，根据公式计算浸出液的电导率:

式中，W 为供试样品重量，g。

1.3.5 品质分析 从2017年1月至2018年7月共18 个月，每隔3月，将备用的花生籽粒放置于DA7250近红外分析仪(波通公司，瑞典)中，直接读取6 个花生材料的品质含量(油酸、亚油酸、含油量和粗蛋白)数值，并计算油亚比，每个材料测量20 粒，3 次重复。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2013 和SPSS 19.0 对所得数据进行整理分析和处理，采用邓肯新复极差法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 自然老化条件下不同花生品种(系)发芽率及种子活力指数变化情况

自然老化过程中不同花生品种(系)的发芽率、发芽势、发芽指数、生长量以及活力指数均存在明显差异。花414 和远杂9102 的发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数明显高于花606、花825、花8107和ZP06 花生品种(系)，ZP06 的生长量明显高于花414、远杂9102、花606、花825 和花8107 花生品种(系)。随着自然老化时间的延长，6 个花生品种(系)的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈下降趋势。

由表1 可知。贮藏21 个月后，花414、花606、花825、远杂9102、花8107 和ZP06 的发芽率分别降低了33、43、25、17、22 和50 个百分点。贮藏6 ～21 个月期间，发芽势降低趋势与发芽率基本相似。贮藏21 个月后，花414、花606、花825、远杂9102、花8107 和ZP06的发芽势分别降低了42、43、38、30、23 和47 个百分点。其中花414、花606、花825 和ZP06 的下降幅度相对较大，远杂9102 和花8107 的下降幅度明显低于其余品种(系)，表现为较高的耐储藏性。在活力指数方面，贮藏3～21 个月，花414、花606、花825、远杂9102、花8107 和ZP06 的发芽指数分别降低了65.90%、71.00%、52.00%、47.92%、22.78%和70.44%；生长量分别降低了81.63%、81.25%、87.10%、84.24%、81.63%和85.17%；活力指数分别降低了83.84%、94.51%、94.08%、91.76%、85.97%和95.12%，说明花606 和花8107 对于自然老化的抵抗能力高于其他品种。

各材料在贮藏前9 个月的发芽率、发芽势、发芽指数及生长量与贮藏后9 个月表现出明显差异(表1)，但花414 在贮藏12 ～18 个月的活力指数在14.99 ～18.79 之间，花825 在贮藏6 ～12 个月的活力指数在24.58～32.78 之间，花8107 在贮藏9 ～18 个月的活力指数在12.78～36.32，活力指数平稳下降，可见自然老化处理对上述6 种品种(系)的影响是不同的，总体来说花8107 抗老化能力更强。

2.2 自然老化花生种子TTC 还原量的变化

表2 可知，花414、花606、花825、远杂9102、ZP06 和花8107 花生种子内TTC 还原量的变化趋势一致，均随着自然老化时间的延长呈降低趋势，贮藏3 ～21 个月分别降低了75.07%、79.41%、82.97%、83.73%、83.11%和79.49%，且不同贮藏时段存在显著差异。表明种子活力逐渐下降，其中贮藏前12个月内TTC 还原量下降较迅速，贮藏后9月则相对较缓慢。花606 和ZP06 2 个品种各贮藏时期的TTC还原量差异均较小，花414、花825、远杂9102 和花8107 2 个花生品种(系)在老化处理过程中各时期的TTC 还原量差异较小，花825 和远杂9102 下降的幅度较大，花414、花606、ZP06 和花8107 下降幅度较小，其中ZP06 下降幅度最小，表明其活力较其他品种(系)要高。

2.3 自然老化花生种子电导率的变化趋势

由表3 可知，花414、花606、花825、远杂9102、ZP06 和花8107 花生种子浸出液的电导率随着自然老化时间的延长呈逐步上升趋势，其中均在贮藏12 ～18个月期间上升幅度最大，其余贮藏时段上升幅度较小，表明花生种子的活力随着自然老化时间的延长而降低。老化处理对各品种(系)种子电导率的升高效果与其发芽特性的显著变化表现一致，可见，不同品种(系)的花生种子细胞中，其细胞膜的稳定性存在着显著差异。各品种(系)在自然老化处理的21 个月期间，其电导率总体存在显著差异，贮藏21 个月后，花414、花606、花825、远杂9102、Z906 和花8107 的电导率分别显著提高5.31、8.01、6.42、5.60、787 和5.24倍。其中，花8107 的电导率上升的最少，因此细胞膜稳定性较其他材料要高。

2.4 自然老化花生种子品质的变化趋势

由表4 可知，不同品种(系)的花414、花606、花825、远杂9102、ZP06 和花8107 花生种子贮藏3 ～21个月期间油酸含量分别降低了8.29、4.14、4.39、9.02和11.8 个百分点，而花825 的油酸含量升高了0.83个百分点。6 个品种(系)种子中亚油酸含量分别升高了9.47、6.53、2.92、6.58、6.38 和9.80 个百分点，由此可知花414、ZP06 和花8107 油酸含量下降幅度较大，亚油酸含量上升幅度较高，表明花414、ZP06 和花8107 的耐储稳定性较差，其中花414 和ZP06 的耐储稳定性更差。根据总体油酸亚油酸水平来看，随着自然老化时间的延长，老化处理对植物的油酸含量和亚油酸含量有显著影响。

随着自然老化时间的延长，贮藏3 ～21 个月，花414、花606、花825、远杂9102、ZP06 和花8107 的油亚比分别下降了85.24%、23.01%、5.21%、24.76%、31.51%和42.01%。随着植株种子自然老化，各品质组分含量呈规律性交替变化，花生品质组分中油酸、亚油酸、含油量较高，粗蛋白较低。以花414 例，其油酸含量在31.35%～51.35%之间，亚油酸含量在28.30%～48.30%之间，含油量在48.72%～55.01%之间，粗蛋白含量在20.47%～25.75%之间，可见，自然老化过程中，油酸和亚油酸变化幅度较大，含油量和粗蛋白含量变化幅度较小。

3 讨论

在贮藏过程中种子老化是不可避免的现象，其表面特征、含水量和内部结构均发生变化。种子的出苗率、生长量及抗逆能力等指标后期对产量和品质也会产生直接影响[26-28]。随着贮藏时间的延长不同基因型花生的活力指数均有所下降，但不同基因型花生之间存在一定的差异，根据本研究中花生种子发芽势、发芽指数、生长量和活力指数的变化趋势可知，在贮藏前9 个月内花生种子的活力指数下降趋势较慢，之后下降较快，而花825、花9102、花414、花8107 相对于花606、ZP06 更耐贮藏，自然老化种子活力变化规律的探索对保护和改善种子活力意义重大，但其耗时较长。随着自然老化时间的延长，花生种子的TTC 还原量也表现为下降的趋势，也进一步说明随着贮藏时间延长种子活力降低。且各品种(系)的种子活力表现存在差异，与前人研究结果基本一致[29-30]，但在试验的过程中会发现某些无法正常发芽的种子仍会被染色，可能是部分种子活力水平过低不能正常发芽，属于无活力种子，仍然能够被染色。

表1 自然老化条件下不同花生品系(种)发芽率及种子活力指数变化情况Table 1 Effects of natural aging on germination rate and seed vigor index in different peanut varieties(line)

表2 自然老化对花生种子TTC 还原理的影响Table 2 Effects of natural aging on TTC reduction amount in peanut seeds /(μg·mL-1)

表3 自然老化对花生种子电导率的影响Table 3 Effects of natural aging on electrical conductivity in peanut seeds

表4 自然老化对花生种子品质的影响Table 4 Effects of natural aging on quality in peanut seeds

表4(续)

电导率可以衡量种子细胞膜的稳定性，刘明久等[31]研究表明随着玉米种子老化时间加长，电导率表现为升高的趋势。不同基因型花生品种(系)的电导率随着自然老化时间的延长存在一定差异，在自然老化处理的21 个月内，其结果与前人研究基本一致。此外，衡量花生贮藏稳定性的重要指标之一是油酸和亚油酸的比例，高油酸的花生品种贮藏时间较长。王允等[32]研究发现不同含油量品种在萌发后不同阶段各脂肪酸的降解模式不同。本研究中除亚油酸以外，其余均呈现下降趋势，结果与前人[33-34]研究结果相同。但由于自然老化耗时较长，费时费力，今后可以借助人工老化的方法，加速种子裂变，对其活力进行检测评价，可大大缩短试验周期，为进一步探索种子活力提供支撑。

4 结论

本试验对6 个花生品种(系)种子在贮藏21 个月过程中其种子活力和品质变化进行研究，结果表明自然老化对花生品质和发芽特性均产生负向影响，随着自然老化时间的延长，花生种子的发芽率、活力指数、TTC 还原量均呈下降趋势，而电导率表现为上升趋势，油酸、亚油酸和粗蛋白含量等品质指标变化趋势一致，总体呈下降趋势。本试验主要以自然老化处理的方式进行种子活力研究，虽然操作简便、成本较低，但是试验周期较长，下一步需要建立自然老化与人工老化的对应关系，加快种子活力相关检测，为农业生产提供理论与技术指导。