黄瓜种子人工老化过程中生理生化变化研究

杨文彬

（汉中市南郑区农业技术推广中心，陕西，723100）

中国是黄瓜生产和消费大国，杂种一代黄瓜品种在生产中应用广泛[1]。杂交种子生产成本大、售价高，因而对种子质量要求更高，对生产和贮藏有很大的挑战。采用传统方法贮藏黄瓜种子，在高温潮湿的南方地区，最多贮存1 a，而在北方地区一般也只能保存2~3 a[2]。根据国际植物遗传资源委员会（BPGR）推荐的－18℃、（5±1）%含水量进行低温贮藏[3]耗资巨大，这对大部分育种单位、种子经营单位来说是很难实现的。

本试验采用高温高湿老化法人工加速种子老化，通过测定与分析老化黄瓜种子活力及生理生化指标，探寻种子活力下降和种子老化过程中生理生化变化规律，对合理贮藏黄瓜种子、保持或提高种子活力、确保播种质量、满足生产需要有十分积极的意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黄瓜种子：农城3号（西北农林科技大学园艺学院研究育成的一代杂种）。

试剂：三氯乙酸、乙醇、TTC（天津市大茂化学试剂厂），硫代巴比妥酸、丙酮（天津市科密欧化学试剂有限公司），磷酸（上海展云化工有限公司），磷酸二氢钠、磷酸氢二钠（天津市恒兴化学试剂制造有限公司），牛血清蛋白（北京博尔西科技有限公司），愈创木酚（上海国药试剂集团），30%过氧化氢（上海凌峰化学试剂有限公司），考马司亮蓝G-250（天津市瑞金特化学品有限公司）。

1.2 试验方法

①种子老化处理 本试验采取高温高湿老化法（HH）[4，5]处理种子。该方法相对温和，采取45℃恒温、相对湿度100%的控制条件较接近于自然环境，被认为是一种较为理想的模拟自然老化的研究方法。

试验于2020年3月开展，共设4个处理，即高温高湿老化处理0、3、5、7 d，以未经高温高湿处理为对照（CK），每处理3次重复。取3份质量相等、大小一致的黄瓜种子置于45℃、空气相对湿度100%的恒温培养箱中，分别处理3、5、7 d后取出，于阴凉处摊开晾干后进行各指标的测定。

②发芽势、发芽率及发芽指数的测定 将滤纸垫在培养皿底部，加水使其充分吸水至饱和，分别取各小区种子50粒，均匀放置于培养皿中，加盖，置于30℃恒温光照培养箱中培养。从种子放入培养箱24 h后，连续7 d每天于固定时间统计种子发芽数，并计算种子的发芽率、发芽势及发芽指数。发芽势（%）＝3 d发芽种子数/试供发芽种子总数×100；发芽率（%）＝7 d发芽种子数/试供发芽种子总数×100；发芽指数（GI）＝∑（Gt/Dt），其中，Gt为每天发芽种子数，Dt为发芽日数。

③生理生化指标的测定 种子浸出液电导率的测定：取各小区种子50粒称质量（精确到0.01 g）后放置于100 mL烧杯中，注入去离子水50 mL，加盖，于室温下浸泡，分别浸泡3、6、12、24 h后测定种子浸出液的电导率。分别采用TTC法、硫代巴比妥酸（TBA）法、考马司亮蓝G-250染色法、愈创木酚法测定种子的脱氢酶活性（490 nm处测定吸光度A值）、POD活性、MDA含量和可溶性蛋白含量。

1.3 数据分析

利用Excel 2007软件进行数据统计和作图，利用SPSS 19.0统计软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 高温高湿老化处理对种子发芽势、发芽率及发芽指数的影响

由表1可看出，随着老化时间延长，黄瓜种子发芽势和发芽率显著下降（P<0.05，下同）。老化处理3 d后，发芽势、发芽指数均较对照显著下降，但发芽率下降不显著。老化处理5 d后发芽指标均较对照显著下降。老化处理7 d后黄瓜种子发芽率、发芽势分别较对照下降50%、65%。说明随着老化处理时间延长，黄瓜种子发芽速度减慢，出苗不整齐，生活力降低。

2.2 高温高湿老化处理对种子浸出液电导率的影响

由图1可看出，各处理种子浸出液的电导率均随浸泡时间延长而增大，且老化处理时间越长，种子浸出液电导率越高。经老化处理的种子浸出液电导率明显高于对照。说明老化处理过的种子细胞膜系统的完整程度明显低于未经老化处理的种子，且随着老化时间的延长，种子细胞膜系统的完整程度逐渐降低，这与种子发芽指标的变化情况一致。

图1 老化不同时间黄瓜种子浸出液电导率

2.3 高温高湿老化处理对种子丙二醛（MDA）含量的影响

由表1可看出，经老化处理过的黄瓜种子MDA含量均显著高于对照，且随老化时间延长，MDA含量逐渐增加。其中，老化处理3、5、7 d后MDA含量分别比对照增加了0.8%、5.9%、10.5%。

2.4 高温高湿老化处理对种子过氧化物酶（POD）活性的影响

从表1可看出，随着黄瓜种子老化处理时间延长，POD活性显著下降，其中老化处理3、5、7 d后种子POD活性比对照分别下降20.4%、48.2%、61.3%。

表1 高温高湿老化处理对黄瓜种子发芽指标、生理生化指标的影响

2.5 高温高湿老化处理对种子可溶性蛋白含量的影响

由表1可看出，老化处理后，黄瓜种子可溶性蛋白含量呈下降趋势，且随着老化处理时间的延长，可溶性蛋白含量下降幅度增加。其中，老化处理5、7 d后可溶性蛋白质含量均显著低于对照，老化处理3 d后可溶性蛋白质含量与对照间差异不显著。

2.6 高温高湿老化处理对种子脱氢酶活性的影响

脱氢酶活性密切影响种子的活力，脱氢酶活性愈强，种子活力愈高。由表1可看出，随老化时间延长，黄瓜种子脱氢酶活性逐渐下降。其中，老化处理5、7 d后脱氢酶活性均显著低于对照，老化处理3 d后脱氢酶活性与对照间差异不显著，说明老化处理的时间越长，种子脱氢酶活性活性越低。

3 结论与讨论

本试验研究表明，随着高温高湿老化处理时间的延长，黄瓜种子的发芽势、发芽率、发芽指数均明显降低，这与棉花[6，7]、玉米[8，9]、油菜[10]种子在人工老化条件下的研究结果一致。种子在老化过程中，活性氧诱导细胞膜质发生过氧化反应，导致细胞膜受损[11]，细胞膜通透性增大，细胞内物质迅速渗出，从而导致电导率升高[12]。膜脂质过氧化反应会产生大量的自由基和MDA。MDA可以结合抗氧化酶（如POD等），使其活性下降，致使清除自由基能力减弱，又进一步加速细胞膜的受损[13，14]。本研究中，黄瓜种子浸出液电导率及MDA含量均随老化时间的延长而升高，POD活性则随黄瓜种子老化时间延长而下降，说明老化诱导的膜脂质过氧化作用是导致黄瓜种子活力下降的重要原因。

种子贮藏物质如可溶性蛋白含量随老化时间的延长逐渐下降[15]，这是由于过氧化作用使细胞内的溶酶体受到破坏，提高了贮藏物质的降解速度[16]。本试验中黄瓜种子可溶性蛋白含量的变化也证实了这一点。脱氢酶是种子呼吸过程中的主要酶类，一般认为脱氢酶活性随种子的衰老而降低。崔鸿文等[17]、唐祖君等[18]发现，黄瓜、大白菜种子老化过程中脱氢酶活性随着老化天数的延长而降低。本试验结果也证明了这一点，可见黄瓜种子老化对脱氢酶活性具有一定的影响。

综上所述，在人工老化过程中，细胞膜脂质过氧化作用导致细胞膜受损以及抗氧化酶系统功能失调是黄瓜种子老化、种子活力下降的重要表现。种子浸出液电导率、MDA含量、可溶性蛋白含量、POD活性和脱氢酶活性可作为衡量种子活力的指标。