張雯靜， 李 玲， 羅 陳， 汪生林， 王 倩

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施蔬菜生長發(fā)育調(diào)控北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100193)

種子老化(Seed aging)通常指種子在自然狀態(tài)下的衰老，具體表現(xiàn)為各項(xiàng)活力指標(biāo)的衰弱[1-2]，大蔥種子室溫條件下自然貯藏1～2年即喪失大部分活力，嚴(yán)重影響最終的蔬菜產(chǎn)量和產(chǎn)出品質(zhì)[3]，直接研究大蔥種子的自然老化進(jìn)程耗時(shí)較長，而人工加速老化的方法是在短時(shí)間內(nèi)對種子活力和耐貯性進(jìn)行老化模擬與預(yù)測的一種方法，在種子老化研究中被廣泛運(yùn)用[4-6]，一般來說，人工老化方法的模擬效果可以與在自然條件下貯藏老化的真實(shí)效果表現(xiàn)出明顯的一致關(guān)聯(lián)性，并且在普通的實(shí)驗(yàn)室條件下即可快速操作，減少了經(jīng)濟(jì)支出，簡便快捷，富有實(shí)用性，但目前對于大蔥種子人工老化與自然老化的一致性研究較為欠缺，二者的機(jī)理是否相同仍未有定論。本試驗(yàn)以2018年收獲的章丘大蔥種子為試材，研究其在人工老化與自然老化條件下的活力變化，為大蔥種子的老化機(jī)理研究提供一定的基礎(chǔ)性科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

大蔥品種為章丘大蔥，種子于山東省農(nóng)科院蔬菜研究所2018年8月收獲，初始發(fā)芽率為95.4%，含水量為8.5%。2018年9月進(jìn)行種子老化處理。

人工老化：采用《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》(ISTA)中的高溫高濕法，將大蔥種子置于(45±2)℃，相對濕度(RH)100%的干燥器中，分別老化0 h、12 h、24 h、48 h、72 h，老化后恢復(fù)至原始含水量測定其各項(xiàng)指標(biāo)。

自然老化：大蔥種子裝于黑蓋螺口瓶中，室溫條件下貯藏，每2個(gè)月取樣測定各項(xiàng)指標(biāo)。

種子發(fā)芽試驗(yàn)參考《國際種子檢驗(yàn)規(guī)程》(ISTA，1996)進(jìn)行。每處理隨機(jī)選取大蔥種子100粒置于發(fā)芽盒中，重復(fù)3次，發(fā)芽溫度20 ℃。每天計(jì)數(shù)當(dāng)日發(fā)芽種子數(shù)，取前3 d發(fā)芽種子數(shù)計(jì)算發(fā)芽勢，12 d的發(fā)芽種子數(shù)計(jì)算發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)[7]。

活力指數(shù)測定采用垂直平板發(fā)芽生長試驗(yàn)法[8]。

種子膜透性采用相對電導(dǎo)率法[9]，CAT活性(過氧化氫法)、SOD活性(氮藍(lán)四唑法)、POD活性(愈創(chuàng)木酚法)和超氧陰離子自由基含量的測定參考高俊鳳[10]和李合生[11]的方法。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件和IBM SPSS Statistics 23軟件進(jìn)行處理分析，各處理間的差異采用LSD多重比較檢驗(yàn)，顯著性水平為0.05。相關(guān)性分析采用SPSS雙變量相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)設(shè)定為皮爾遜，線性預(yù)測采用Excel趨勢線線性擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 老化對大蔥種子萌發(fā)及活力的影響

人工老化種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均顯著低于未人工老化處理的種子(表1)，老化初期種子的劣變速度最快，后期相對較慢。說明人工老化可以顯著加速種子劣變。

自然老化大蔥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨老化時(shí)間延長呈下降趨勢，老化12個(gè)月后，四項(xiàng)活力指標(biāo)分別降至73.01%、10.83%、16.64和47.56，均顯著低于對照(表1)。

人工老化24 h的種子與自然老化12個(gè)月種子的發(fā)芽率分別為74.16%和73.01%，說明二者老化程度相近，對應(yīng)老化時(shí)間下，自然老化大蔥種子的發(fā)芽勢顯著低于人工老化的種子。發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的變化規(guī)律與上述類似(表1)。

表1 老化對大蔥種子萌發(fā)及活力的影響

2.2 老化對大蔥種子生理生化特性的影響

隨人工老化時(shí)間的延長，大蔥種子的相對電導(dǎo)率逐漸上升，CAT活性基本呈逐漸減弱的趨勢，而POD活性呈先下降后上升的趨勢，人工老化24 h和48 h種子的SOD活性顯著低于對照組和老化12 h的種子，老化48 h種子的O2-·含量顯著高于老化0 h、12 h和24 h的種子(表2)。

隨著自然老化時(shí)間的延長，大蔥種子的相對電導(dǎo)率呈先下降后上升的趨勢，CAT活性先上升后下降，POD活性則呈先下降再上升再逐漸下降的趨勢，SOD活性先下降后上升(表2)。

比較人工老化24 h和自然老化12個(gè)月種子的生理生化特性可以發(fā)現(xiàn)(由表1可知二者發(fā)芽率相近)，自然老化12個(gè)月的種子相對電導(dǎo)率為0.58，顯著高于人工老化24 h種子，人工老化大蔥種子的CAT活性、POD活性顯著高于自然老化，SOD活性顯著低于自然老化，說明自然老化種子的膜損傷程度更深、對O2-·的清除能力較強(qiáng)，而人工老化的種子對過氧化氫的清除能力更強(qiáng)(表2)。

表2 老化對大蔥種子生理生化特性的影響

圖1 大蔥種子的活力與人工老化時(shí)間的線性關(guān)系

2.3 種子活力與衰老的相關(guān)性分析

由表3可知，大蔥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、CAT活性與人工老化時(shí)間呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(p<0.01)，相關(guān)性系數(shù)分別為-0.763、-0.812、-0.757和-0.695，相對電導(dǎo)率與老化時(shí)間呈極顯著的正相關(guān)性(p<0.01)。由此可見，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、相對電導(dǎo)率和CAT活性可以很好地作為判斷人工老化種子活力的依據(jù)，同理可知，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、POD活性和O2-·含量可以作為判斷自然老化種子活力的指標(biāo)。

表3 大蔥種子各項(xiàng)活力指標(biāo)與老化時(shí)間的相關(guān)性分析

圖2 大蔥種子的活力與自然老化時(shí)間的線性關(guān)系

進(jìn)一步分析得出，大蔥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、相對電導(dǎo)率和CAT活性與人工老化時(shí)間的線性關(guān)系，以及種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、POD活性和O2-·含量與自然老化時(shí)間的關(guān)系，可作為大蔥種子的活力預(yù)測公式。

3 討 論

人工老化的快速性可彌補(bǔ)常溫條件進(jìn)行自然老化研究耗時(shí)長的缺點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于多種蔬菜種子的老化研究。許多試驗(yàn)表明，人工加速老化與自然貯藏時(shí)的種子老化進(jìn)程有明顯的相關(guān)性[1,3,12]，但也有研究表明，兩種老化進(jìn)程分別由不同基因控制，因此人工老化不能用以替代自然老化進(jìn)行研究[13-14]。

本試驗(yàn)表明，隨著人工老化時(shí)間的延長，大蔥種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、CAT活性、POD活性和SOD活性下降，相對電導(dǎo)率上升，這與其他學(xué)者在白菜[15]、甜高粱[16]、水稻[17]和菠菜[5]等作物中的研究結(jié)果類似。隨著自然老化時(shí)間的延長，大蔥種子的老化程度也隨之顯著加深，發(fā)芽勢、活力指數(shù)和POD活性的下降幅度最大，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和CAT活性下降幅度相對較小，與其他學(xué)者在玉米[18]、小麥[19]、棉花[20]、水稻[21]、薏苡[22]上的研究結(jié)果相似。在發(fā)芽率一致的情況下，自然老化大蔥種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、CAT和POD活性均低于人工老化的種子，而SOD活性高于人工老化的種子，說明二者的老化機(jī)理不同，自然老化種子對O2-·的清除能力弱于人工老化種子，而對超氧陰離子自由基的清除能力強(qiáng)于人工老化種子。說明人工老化和自然老化二者的老化規(guī)律不完全一致，不能用以替代自然老化。

相關(guān)性分析常被用于種子各項(xiàng)活力指標(biāo)的分析研究[9,17,23]。本試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步分析得出種子各項(xiàng)活力指標(biāo)與人工老化、自然老化時(shí)間的相關(guān)性及線性關(guān)系，對于更多的老化試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐更具指導(dǎo)意義。