苦荞种子人工加速老化关键条件筛选试验

王珺儒，李兴，彭镰心

（1.四川科技职业学院医药健康学部药学院，四川眉山 620500；2.四川科技职业学院星厨国际烹饪与酒店管理学院，四川眉山 620500；3.成都大学农业部杂粮研发分中心，四川成都 610106）

苦荞属于我国特色品种杂粮，是具有较高药用价值和营养价值的禾谷类作物[1]。研究者在长期的苦荞栽培过程中发现，苦荞种子活力随贮存年份的增加而下降，苦荞种子在室温条件下储存1 年时，种子发芽率从100%下降到70%左右，储存2 年时下降至40%左右，存在自然老化耗时较长、可重复性不高等缺点，严重影响了苦荞的产量及品质，不利于农业生产和食品工业的发展。因此，在探求种子老化机理方面的研究通常会选择进行人工老化试验，在一定程度上模拟自然老化条件[2]。通过前期对不同年份多品种自然老化苦荞种子的生理生化研究，初步获得苦荞种子老化的生理生化规律，后期将结合人工加速老化试验，进一步挖掘影响种子老化的关键代谢物，阐释苦荞种子的老化过程及老化机制[3]。本研究从含水量、温度、湿度3 方面考虑苦荞种子老化因素，并进行发芽试验，拟筛选出相对合适的条件以便于对苦荞种子进行进一步人工加速老化研究。

1 材料与方法

1.1 不同含水量的选择

1.1.1 选种、干燥

1）试验材料为西荞1 号苦荞种子，来自于成都大学农业部杂粮研发分中心种子库。2）取适量西荞1 号种子，将其分成8 等份，并用滤纸吸干水分称其鲜重。3）将种子置于称量瓶中，放在25 ℃人工气候箱中干燥，分别在干燥2 h、4 h、5 h、6 h、7 h、8 h、12 h 和24 h 时取1 份种子进行称重，记录数据并根据公式（1）计算其含水量。

1.1.2 老化

将以上8 等份不同干燥时间的种子每份分别分成2 小份，均匀置于干燥器内，于45 ℃培养箱中老化。4 d 后第1 批取样，8 种样品各取1 小份老化种子，于4 ℃冰箱中冷藏备用；8 d 后取出第2 批样品，于4 ℃冰箱中冷藏备用。

1.1.3 发芽

按照《粮油检验 发芽试验》（GB/T 5520—2011）的标准试验，从两批（共计16小份）的老化苦荞种子中，各选取100 粒颗粒饱满、大小均一的种子，在25 ℃纯净水中浸泡10 h，均匀放置在铺有3 层湿润中速定性滤纸的培养皿中，重复3 次。将培养皿置于人工气候箱内，黑暗条件下发芽7 d，气候箱温度保持在25 ℃、湿度保持在65%。每1 d 适量浇水4次，观察并记录发芽数[4]。

1.2 不同湿度的选择

选取干燥24 h 的苦荞种子并将其平均分为3组，每组5份，分装并在45 ℃条件下进行老化，相对湿度分别为75%、82%、100%，分别在干燥器底部放置饱和氯化钠溶液、饱和氯化钾溶液和纯净水来保证湿度[5]。每组分别在0 d、2 d、4 d、6 d、8 d 时各取1份样品，4 ℃冷藏备用。

1.3 不同温度的选择

选取干燥24 h（含水量低于10%）的苦荞种子，平均分为3组，每组5份，分装，选择在相对湿度82%（前期预实验结论）条件下，在25 ℃、35 ℃和45 ℃中进行老化处理，每组分别在0 d、2 d、4 d、6 d、8 d 时各取1 份样品，4 ℃冷藏备用。其中，以老化0 d 的分组作为对照组。

1.4 数据分析

试验所得数据使用Excel 2013 软件、SPSS 17.0 软件进行统计。

2 结果与分析

2.1 不同含水量对苦荞种子发芽率的影响

由表1 可知，随苦荞种子干燥时间的增加，其含水量逐渐减少；与干燥2 h 相比，干燥24 h 的含水量下降了11.24 个百分点。其中，干燥2～4 h 的苦荞种子含水量急剧变化，从干燥2 h 到干燥4 h，种子含水量下降了6.78%，之后苦荞种子含水量变化下降趋于平缓，下降幅度控制在1 个百分点左右。

表1 苦荞种子的干燥时间及其对应含水量

种子含水量与其的生命活动密切相关，可直接影响种子新陈代谢的相关反应和反应速率，进而影响种子活力。随着种子含水量的增加，种子呼吸作用增强，生活力丧失速度加快；当种子含水量升高出现游离水时，酶活性增强，更易引起种子生活力的丧失[6]。郝楠等认为老化处理前种子的含水量高低直接影响种子的老化程度和老化效果，因此，老化处理前应进行预处理，将种子水分调节至10%～14%[7]。综合试验时长、条件及后期试验的实用性等因素，本研究采用干燥24 h降低苦荞种子含水量至10%后对其进行老化处理。

由图1 可知，随种子含水量的减少，苦荞种子老化4 d、8 d 后的发芽率皆呈增加趋势。其中，含水量为21.20%的苦荞种子经45 ℃老化8 d 后几乎不发芽；而含水量为9.96%的苦荞种子在45 ℃老化8 d 后种子发芽率能达到95%。说明，低含水量种子在老化条件一致的条件下其发芽率明显高于高含水量种子。

2.2 不同湿度的选择

由图2 可知，随着老化程度的增加，湿度越高的老化苦荞种子发芽率越低。说明不同湿度老化处理会对苦荞种子活力产生影响。其中，老化4 d 后100%相对湿度的老化苦荞种子发芽率为0%，且在100%相对湿度条件下进行老化处理采用的是纯净水，使苦荞种子更易发霉。经试验验证，老化处理4 d后，100%相对湿度条件下的苦荞种子就陆续产生霉变。

在实际生产中，无论是种子库还是农家贮藏的环境湿度每年达100%的占比较小，且自然条件下的环境湿度受降水、光照、温度等因素影响一直处于动态变化。综合农业生产实际情况及成都市气候特点（年平均相对湿度79%～84%），本试验选定后期试验相对湿度为82%[8]。

2.3 不同温度的选择

由图3 可知，随着老化温度及老化天数的增加，苦荞种子的发芽率呈下降趋势，且下降趋势随老化天数的增加而愈加明显。其中，45 ℃条件下老化8 d 的苦荞种子发芽率已低于20%，与对照组相比，发芽率显著下降了74.75 个百分点。

25 ℃条件下老化的苦荞种子发芽率下降但趋势平缓，老化8 d 后苦荞种子的发芽率仍达64.25%。而老化时间太短、老化程度不足和发芽率变化不显著说明种子仍保持着较高活力，因此，25 ℃条件处理下的苦荞种子不适合做后续的测定分析。综合考虑老化试验的时间需求及实验室条件，选定45 ℃作为后期试验的温度条件。

3 结论与讨论

植物种子在低含水量及低温状态下可长时间贮存与其玻璃态有关。玻璃态又称无定形固体，即指溶液在低含水量或低温状态下形成的黏滞度近似于固体的一种亚稳状态[9]。玻璃态介于液体和固体之间，既具有不结晶和易碎的固态形式又有液态分子的无序性和物理特征，以一种黏滞度极高的超冷冻液体形式存在[10]。

处于玻璃态的种子，其细胞质的极高黏度和低分子流动性可防止或抑制许多有害过程的发生，使种子长时间保持活力。随温度或种子含水量的增加，玻璃化转变温度将会下降到储存温度以下，固态玻璃状态黏度降低，分子流动性加强，一些不利于种子贮藏的反应迅速发生，种子活力降低[11]。WILLIAMS 等研究表明，在低含水量条件下，玻璃化转变温度高于40 ℃。例如，随着玉米种胚含水量上升到20%，玻璃化转变温度降至低于-60 ℃[12]。

本研究中低含水量条件下及25 ℃条件下种子的发芽率相对较高，分析是与苦荞种子的玻璃态有关。通过测试不同湿度、不同温度和不同含水量老化对苦荞种子发芽率的影响，结合前人研究结论，综合考虑到实验室现实条件及具体农业实际，最终本研究确定采用的老化条件为将在人工气候箱25 ℃条件下干燥24 h的苦荞种子，于45 ℃、82%RH 条件下老化8 d。