[园林学]苦瓜种子人工老化的生理生化分析.doc

园林学苦瓜种子人工老化的生理生化分析 苦瓜种子人工老化的生理生化分析聂转花（仲恺农业工程学院,农业与园林学院，广东广州，510225）摘要：本试验以苦瓜（MomordicacharantiaL.）种子为材料，采用高温高湿人工老化的方法(431100%RH)，研究了种子在老化过程中所发生的一系列生理生化变化。试验结果表明：随着老化时间的延长，老化苦瓜种子的发芽率和发芽势下降，MDA含量及种子浸出液电导率升高，SOD、POD活性下降。对电导率、MDA、SOD、POD与发芽率、发芽势进行相关性分析，结果表明种子MDA含量、浸出液电导率与发芽势呈显著负相关，SOD、POD 则与发芽势均呈显著正相关，说明膜脂过氧化是老化苦瓜种子活力下降的主要机理。关键词：人工老化 苦瓜种子 种子活力BiochemicalandBiophysicalAnalysisonArtificiallyAgedBitterGourdSeedNieZhuanhua,LuMeilian(CollegeofAgricultureandLandscapeArchitecture,ZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering,Guangzhou510225,China)Abstract: BiochemicalandbiophysicalchangesinBittergourd（MomordicacharantiaL.）seedswereinvestigatedwithaeleratedaging,theseedswereagedat100%RHand431for0to5daysatone-dayinterval.Theresultshowedthatbothemergencepercentageandemergencepotentialdecreasedintheaging-enhancedseeds,whileMDAcontentandconductivityincreasedastheagingtimeprolonged.Moreover,activitiesofSODandPODdecreasedintheagedseedsthanthatintheuntreatedseeds.TherewassignificantnegativecorrelationamongMDAcontent,conductivityandemergencepotential,whiletherewassignificantpositivecorrelationamongactivitiesofSOD,PODandemergencepotential.Therefore,thelipidperoxidationappearedtobethemainmechanismofthereducedvigorofagedseeds.Keywords:Artificialaging;BitterGourdseeds;Seedvigor种子活力是决定种子或种子批在发芽和出苗期间的活性水平和行为特性的综合表现1。苦瓜(MomordicacharantiaL.)种子为短命种子，在普通仓库条件下贮藏6个月，发芽率就迅速下降，特别是我国南方地区高温高湿气候条件能使种子活力下降很快1-2。高温高湿人工老化方法可克服自然老化所需时间较长的不足，所控制的条件接近于自然条件，两者的吻合度较高3，老化机制相似，主要在于种子劣变速度不同4。目前国内尚未见关于苦瓜种子人工老化的研究报道。本文以苦瓜种子为材料，研究人工老化对苦瓜种子生理生化特性的影响，揭示苦瓜种子活力指标的相互关系，为苦瓜种子活力的研究及人工老化法在苦瓜上的应用提供参。1 材料与方法1.1 材料供试品种为广州市白云区太和广联种苗行提供的油绿长身厚肉苦瓜种（净度99.5%，纯度95.0%，发芽率85%，水分8.5%）。1.2 人工老化参照陆美莲5的方法，在 431、100%RH下进行人工老化，老化时间为0d、1d、2d、3d、4d、5d。具体做法如下：在干燥器底部放一定量蒸馏水，选取完整健壮的苦瓜种子，装入塑料网袋中放入干燥器中，再将干燥器密封，放入43恒温培养箱中。每天放入1批种子，共放5批。5d后将所有种子取出，以未经处理种子作对照进行生理生化测定。1.3 发芽率与发芽势的测定每处理的种子随机数取303粒进行标准发芽试验。每天记录发芽的种子数，4d统计发芽势，14d统计发芽率。1.4 种子浸出液电导率的测定称取苦瓜种子5g，用去离子水冲洗23遍，吸干种子表面水分后放入盛有100ml去离子水的烧杯（250ml）中，在 201下浸泡，每间隔 2h（2h，4h，6h，8h，10h）用DDS-307型数字电导仪测定种子浸出液电导率。1.5 丙二醛（MDA）含量的测定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法。取0.4g苦瓜种子在常温下吸胀24h，研磨后用冷冻离心机在 10000r/min 下离心20min，上清液即为粗酶液，下同。取酶液1.5ml，TBA2.5ml 配成反应液，于沸水浴中反应 20min 后放于冰浴中止反应，于5500r/min 下离心15min。于TU1810APC型紫外可见分光光度计在波长532nm,600nm,450nm 下测定吸光度。MDA(mol/L)=6.45(OD532-OD600)-0.56OD450。1.6 超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定采用硝基四氮唑蓝（NBT）光还原法。在560nm下测定吸光度。1.7 过氧化物酶（POD）活性的测定采用愈创木酚法。在290nm下测定吸光度。以每分钟OD290增加0.01定义为1个酶活力单位。2 结果与分析2.1 老化对种子发芽率与发芽势的影响随着老化时间的延长，发芽率与发芽势呈下降趋势（表 1）。老化3d 时，发芽率与对照相比差异极显著(p0.01)，老化35d内，平均下降了12.3%。老化2d时，发芽势与对照相比差异显著(p0.05)，老化35d内，平均下降了15.0%。可见老化处理后期(35d)，种子发芽势比发芽率下降幅度大，人工老化对发芽势影响较大，老化种子活力先于生活力衰退。2.2 老化对种子MDA含量的影响短期人工老化处理对苦瓜种子 MDA含量影响不大，长期人工老化处理能使其急剧上升（表1）。老化14d时，MDA含量与对照相比均差异不显著，老化5d时与对照相比差异极显著(p0.01)。2.3 老化对种子SOD活性的影响随着老化时间的延长，苦瓜种子SOD活性呈下降趋势，各处理与对照相比均差异极显著(p0.01)，且各处理间差异显著(p0.05)（表1）。老化13d时，SOD活性几乎呈直线下降的趋势，各处理间差异显著。2.4 老化对种子POD活性的影响随着老化时间的延长，苦瓜种子POD活性呈逐渐下降趋势（表 1）。老化 13d时，POD活性下降较缓慢，与对照相比均差异不显著。老化 45d时，POD活性迅速下降且与对照相比差异极显著(p0.01)。表1老化对种子发芽率、发芽势、MDA、SOD、POD的影响Table1Effectofartificialagingonemergencepercentage,emergencepotential,MDA,SODandPOD老化时发芽率（%）发芽势（%）MDASODPOD间（天） EmergenceDays percentage(%)Emergencepotential(%)(mol/L)(U/g)(U/g.min)0(CK) 90.0 a A86.7 a A0.030 bB 77.65 a A571.14a A186.7 a AB 78.0 ab A0.038 bB 59.10 bB567.66a A234583.3 ab AB70.0 b AB 0.054 bB 45.88 c BC 474.24a A77.8 b B 66.7 b AB 0.091 bB 33.32 dCD469.63a A61.1 c C 52.2 c BC 0.177 bB 16.65 e DE 250.58bB53.3 d C 36.7 d C 0.821 a A12.32 e E199.61bB注：同列中不同小写字母间表示差异显著（p0.05），不同大写字母间表示差异极显著(p0.01)。Note:Thedifferentsmalllettersshowsignificantdifference(p0.05)andthecapitallettersshowhighlysignificantdifference(pr0.01=0.917)；与SOD、POD呈极显著正相关，相关系数分别为 0.954*、0.970*(r0.01=0.917)。说明电导率、MDA、SOD、POD均与发芽势相关程度较高，可较好地反应种子当前的活力水平。电导率与SOD、POD 呈极显著负相关，相关系数分别为-0.985*、-0.910*(r0.01=0.917)。电导率的大小是反应膜脂过氧化程度的最常用指标，电导率与SOD、POD等主要的自由基清除酶活性相关程度较高，说明膜脂过氧化使这些酶活性降低是苦瓜种子活力下降0123452h4h老化时间(天)Agingtime6h 8h 10h的重要原因。图1 老化对苦瓜种子浸出液电导率的影响Fig.Effectofartificialagingonconductivity表2 发芽率和发芽势与电导率、MDA、SOD、POD的相关性分析Table4Thecorrelationamongemergencepercentage,emergencepotential,conductivity,MDA,SODandPOD电导率越高，说明膜脂过氧化加剧导致苦瓜种子发芽率和发芽势降低。在本试验中，经老化处理的苦瓜种子发芽率、发芽势和活力指标Vigorindex电导率ConductivityMDASODPODSOD、POD活性呈显著正相关，与种子MDA含量和浸出液电导率呈显著负相关。发芽率Emergencepercentage发芽势Emergencepotential电导率Conductivity-0.912*-0.937*-0.838*0.931*0.991*-0.857 0.954*0.970*0.646 -0.985*-0.910*尤其是种子发芽势与SOD、POD、MDA等生理生化指标的相关程度较高,提供了人工老化方法通过发芽势预测苦瓜种子田间出苗率以及种子活力的应用前景。参考文献1颜启传主编.种子学M.北京:中国农业出版社,xx.80,103.MDASOD3 讨论0.646-0.985*-0.678-0.678-0.7970.923*2张施君,陈润政.不同含水量苦瓜种子的贮藏研究J.中国农学通报,xx,(3):187-189.3董国军,胡兴明,曾大力,等.水稻种子人工老化和自然老化的比较研究J.浙江农业科学,人工老化条件下(431、100%RH),随着老化时间的延长,苦瓜种子发芽率、发芽势、SOD、POD活性明显下降，而种子MDA含量和浸出液电导率则明显升高。种子老化过程中，自由基引起的膜脂过氧化作用加剧，导致膜系统受破坏，而MDA作为膜脂过氧化的最终产物能使重要的自由基清除酶（如SOD、POD等）活性降低，使细胞内积累的过氧化物等有害物质得不到及时清理，进一步加剧膜脂过氧化作用，从而使细胞膜系统受破坏程度增加，这被认为是许多植物种子老化或组织衰老的主要机理6-8。苦瓜种子经人工老化处理后，老化程度越高的种子MDA含量与浸出液xx,1:27-29.4陈晓玲,陈叔平.豇豆不同类型间种子耐贮性差异J.作物品种资源,1999,1:39-41.5陆美莲,梁关生,乔爱民,等. 芥兰老化种子活力指标相关性分析J.种子,xx,23(4):45-46.6谢皓,陈学珍,祁佳,等.人工加速老化对大豆种子活力的影响 J. 北京农学院学报,xx,21(3):15-17.7马金虎,杨小环,王宏富,等.棉花不同品种在加速老化过程中种子生理特性的变化J.山西农业大学学报,xx,2:135-137.8李雪峰,邹学校,刘志敏.辣椒种子人工老化及劣变的生理生化变化J.湖南农业大学学报(自然科学版),xx,31(4):256-258. 苦瓜种子人工老化的生理生化分析聂转花（仲恺农业工程学院,农业与园林学院，广东广州，510225）摘要：本试验以苦瓜（MomordicacharantiaL.）种子为材料，采用高温高湿人工老化的方法(431100%RH)，研究了种子在老化过程中所发生的一系列生理生化变化。试验结果表明：随着老化时间的延长，老化苦瓜种子的发芽率和发芽势下降，MDA含量及种子浸出液电导率升高，SOD、POD活性下降。对电导率、MDA、SOD、POD与发芽率、发芽势进行相关性分析，结果表明种子MDA含量、浸出液电导率与发芽势呈显著负相关，SOD、POD 则与发芽势均呈显著正相关，说明膜脂过氧化是老化苦瓜种子活力下降的主要机理。关键词：人工老化 苦瓜种子 种子活力BiochemicalandBiophysicalAnalysisonArtificiallyAgedBitterGourdSeedNieZhuanhua,LuMeilian(CollegeofAgricultureandLandscapeArchitecture,ZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering,Guangzhou510225,China)Abstract: BiochemicalandbiophysicalchangesinBittergourd（MomordicacharantiaL.）seedswereinvestigatedwithaeleratedaging,theseedswereagedat100%RHand431for0to5daysatone-dayinterval.Theresultshowedthatbothemergencepercentageandemergencepotentialdecreasedintheaging-enhancedseeds,whileMDAcontentandconductivityincreasedastheagingtimeprolonged.Moreover,activitiesofSODandPODdecreasedintheagedseedsthanthatintheuntreatedseeds.TherewassignificantnegativecorrelationamongMDAcontent,conductivityandemergencepotential,whiletherewassignificantpositivecorrelationamongactivitiesofSOD,PODandemergencepotential.Therefore,thelipidperoxidationappearedtobethemainmechanismofthereducedvigorofagedseeds.Keywords:Artificialaging;BitterGourdseeds;Seedvigor种子活力是决定种子或种子批在发芽和出苗期间的活性水平和行为特性的综合表现1。苦瓜(MomordicacharantiaL.)种子为短命种子，在普通仓库条件下贮藏6个月，发芽率就迅速下降，特别是我国南方地区高温高湿气候条件能使种子活力下降很快1-2。高温高湿人工老化方法可克服自然老化所需时间较长的不足，所控制的条件接近于自然条件，两者的吻合度较高3，老化机制相似，主要在于种子劣变速度不同4。目前国内尚未见关于苦瓜种子人工老化的研究报道。本文以苦瓜种子为材料，研究人工老化对苦瓜种子生理生化特性的影响，揭示苦瓜种子活力指标的相互关系，为苦瓜种子活力的研究及人工老化法在苦瓜上的应用提供参。1 材料与方法1.1 材料供试品种为广州市白云区太和广联种苗行提供的油绿长身厚肉苦瓜种（净度99.5%，纯度95.0%，发芽率85%，水分8.5%）。1.2 人工老化参照陆美莲5的方法，在 431、100%RH下进行人工老化，老化时间为0d、1d、2d、3d、4d、5d。具体做法如下：在干燥器底部放一定量蒸馏水，选取完整健壮的苦瓜种子，装入塑料网袋中放入干燥器中，再将干燥器密封，放入43恒温培养箱中。每天放入1批种子，共放5批。5d后将所有种子取出，以未经处理种子作对照进行生理生化测定。1.3 发芽率与发芽势的测定每处理的种子随机数取303粒进行标准发芽试验。每天记录发芽的种子数，4d统计发芽势，14d统计发芽率。1.4 种子浸出液电导率的测定称取苦瓜种子5g，用去离子水冲洗23遍，吸干种子表面水分后放入盛有100ml去离子水的烧杯（250ml）中，在 201下浸泡，每间隔 2h（2h，4h，6h，8h，10h）用DDS-307型数字电导仪测定种子浸出液电导率。1.5 丙二醛（MDA）含量的测定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法。取0.4g苦瓜种子在常温下吸胀24h，研磨后用冷冻离心机在 10000r/min 下离心20min，上清液即为粗酶液，下同。取酶液1.5ml，TBA2.5ml 配成反应液，于沸水浴中反应 20min 后放于冰浴中止反应，于5500r/min 下离心15min。于TU1810APC型紫外可见分光光度计在波长532nm,600nm,450nm 下测定吸光度。MDA(mol/L)=6.45(OD532-OD600)-0.56OD450。1.6 超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定采用硝基四氮唑蓝（NBT）光还原法。在560nm下测定吸光度。1.7 过氧化物酶（POD）活性的测定采用愈创木酚法。在290nm下测定吸光度。以每分钟OD290增加0.01定义为1个酶活力单位。2 结果与分析2.1 老化对种子发芽率与发芽势的影响随着老化时间的延长，发芽率与发芽势呈下降趋势（表 1）。老化3d 时，发芽率与对照相比差异极显著(p0.01)，老化35d内，平均下降了12.3%。老化2d时，发芽势与对照相比差异显著(p0.05)，老化35d内，平均下降了15.0%。可见老化处理后期(35d)，种子发芽势比发芽率下降幅度大，人工老化对发芽势影响较大，老化种子活力先于生活力衰退。2.2 老化对种子MDA含量的影响短期人工老化处理对苦瓜种子 MDA含量影响不大，长期人工老化处理能使其急剧上升（表1）。老化14d时，MDA含量与对照相比均差异不显著，老化5d时与对照相比差异极显著(p0.01)。2.3 老化对种子SOD活性的影响随着老化时间的延长，苦瓜种子SOD活性呈下降趋势，各处理与对照相比均差异极显著(p0.01)，且各处理间差异显著(p0.05)（表1）。老化13d时，SOD活性几乎呈直线下降的趋势，各处理间差异显著。2.4 老化对种子POD活性的影响随着老化时间的延长，苦瓜种子POD活性呈逐渐下降趋势（表 1）。老化 13d时，POD活性下降较缓慢，与对照相比均差异不显著。老化 45d时，POD活性迅速下降且与对照相比差异极显著(p0.01)。表1老化对种子发芽率、发芽势、MDA、SOD、POD的影响Table1Effectofartificialagingonemergencepercentage,emergencepotential,MDA,SODandPOD老化时发芽率（%）发芽势（%）MDASODPOD间（天） EmergenceDays percentage(%)Emergencepotential(%)(mol/L)(U/g)(U/g.min)0(CK) 90.0 a A86.7 a A0.030 bB 77.65 a A571.14a A186.7 a AB 78.0 ab A0.038 bB 59.10 bB567.66a A234583.3 ab AB70.0 b AB 0.054 bB 45.88 c BC 474.24a A77.8 b B 66.7 b AB 0.091 bB 33.32 dCD469.63a A61.1 c C 52.2 c BC 0.177 bB 16.65 e DE 250.58bB53.3 d C 36.7 d C 0.821 a A12.32 e E199.61bB注：同列中不同小写字母间表示差异显著（p0.05），不同大写字母间表示差异极显著(p0.01)。Note:Thedifferentsmalllettersshowsignificantdifference(p0.05)andthecapitallettersshowhighlysignificantdifference(pr0.01=0.917)；与SOD、POD呈极显著正相关，相关系数分别为 0.954*、0.970*(r0.01=0.917)。说明电导率、MDA、SOD、POD均与发芽势相关程度较高，可较好地反应种子当前的活力水平。电导率与SOD、POD 呈极显著负相关，相关系数分别为-0.985*、-0.910*(r0.01=0.917)。电导率的大小是反应膜脂过氧化程度的最常用指标，电导率与SOD、POD等主要的自由基清除酶活性相关程度较高，说明膜脂过氧化使这些酶活性降低是苦瓜种子活力下降0123452h4h老化时间(天)Agingtime6h 8h 10h的重要原因。图1 老化对苦瓜种子浸出液电导率的影响Fig.Effectofartificialagingonconductivity表2 发芽率和发芽势与电导率、MDA、SOD、POD的相关性分析Table4Thecorrelationamongemergencepercentage,emergencepotential,conductivity,MDA,SODandPOD电导率越高，说明膜脂过氧化加剧导致苦瓜种子发芽率和发芽势降低。在本试验中，经老化处理的苦