摘要" 本試驗以LQ183、LQ189和LQ192等8個水稻品種為材料，運用人工模擬種子老化方法（溫度43 ℃，濕度99%），探究老化水稻種子的浸出液電導率、過氧化物酶（POD）活性和單粒核苷酸含量等指標變化，研究人工老化處理對其生理生化特性的影響。結果表明，不同老化處理天數(shù)的水稻種子的浸出液電導率間差異具有統(tǒng)計學意義（Plt;0.01），隨著老化處理天數(shù)增加，其浸出液電導率逐漸上升；POD活性隨著老化處理天數(shù)增加呈現(xiàn)出不同的變化趨勢，但最終都呈降低趨勢；單粒核苷酸的含量隨著老化處理天數(shù)的增加未展現(xiàn)出現(xiàn)明顯的線性關系；隨著老化處理天數(shù)的逐漸增加，種子活力逐漸下降，種子內(nèi)部丙二醛（MDA）含量逐漸增加；不同品種水稻種子的可溶性蛋白含量變化趨勢不同，部分品種先增加后減少，部分品種先減少后增加；水稻種子的可溶性糖含量呈上升趨勢。綜合發(fā)現(xiàn)，種子浸出液電導率、MDA含量和可溶性糖含量3個指標可作為評定水稻種子質(zhì)量和耐儲藏特性的重要指標。

關鍵詞" 人工老化；水稻種子；生理生化特性；儲藏特性

中圖分類號" S511" " " "文獻標識碼" A" " " "文章編號" 1007-7731（2024）23-0005-07

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.23.002

Effects of artificial aging treatment on the physiological and biochemical characteristics of rice seeds

WANG Dongyuan

（Tianjin Jin’an Ecological Agriculture Technology Development Co.， Ltd.， Tianjin 300350， China）

Abstract" 8 rice varieties， including LQ183， LQ189 and LQ192 were used as materials， the artificial simulation of seed aging method （temperature 43℃， humidity 99%） was adopted， to investigate the changes in leaching conductivity， peroxidase （POD） activity， and single nucleotide content of aged rice seeds， and investigate the effects of artificial aging treatment on their physiological and biochemical characteristics. The results showed that there was a statistically significant difference in the conductivity of rice seed leachate with different aging treatment days （Plt;0.01）， and the conductivity of the leachate gradually increased with the extension of aging days; The POD enzyme activity showed different trends with the extension of aging days， but ultimately showed a decreasing trend; The content of single nucleotide did not show a significant linear relationship with the extension of aging treatment days; With the gradual extension of aging days， seed vitality gradually decrease， and the content of malondialdehyde （MDA） inside the seeds will gradually increase; The trend of soluble protein content in rice seeds varies among different varieties， with some varieties showed an increase followed by a decrease， while others showed a decrease followed by an increase; The soluble sugar content of rice seeds was on the rise. It was found that the conductivity of the leachate， MDA content， and soluble sugar content of seed leachate could be important indicators for evaluating the quality and storage tolerance of rice seeds.

Keywords" artificial aging; rice seeds; physiological and biochemical characteristics; storage characteristics

水稻是重要的糧食作物之一，對保障糧食生產(chǎn)安全發(fā)揮重要作用。實際生產(chǎn)栽培中，其產(chǎn)量可能受水稻種子老化的影響，如水稻種子老化劣變，導致其發(fā)芽率和發(fā)芽勢降低，嚴重的可能完全失去活性，最終導致糧食產(chǎn)量降低[1-2]。

種子的耐儲藏特性是作物農(nóng)藝性狀的一個重要指標，其影響著作物產(chǎn)量和質(zhì)量[3]。目前，采用老化處理方法來研究種子的耐儲藏特性的相關研究較多，利用高溫高濕條件加速種子老化劣變，使其達到預期的衰老狀態(tài)，相較于自然老化，該方法用時較短、因素可控[4]。為探究人工老化處理和自然老化處理兩種狀態(tài)的相關性，董國軍等[5]對56份具有代表性的水稻材料（包括秈稻品種和粳稻品種）進行自然老化處理和人工老化處理，對其發(fā)芽等相關指標進行分析，結果表明，人工老化處理效果和自然老化處理效果基本相吻合，其相關系數(shù)約0.89，證明人工老化可以部分替代自然老化應用于水稻品種耐儲藏特性的評價和篩選。相關學者針對人工老化處理對種子生理指標的影響展開了大量研究，如楊亞平等[6]以2個常規(guī)稻（99早677、湘早秈24號）和2個雜交稻（株兩優(yōu)819、株兩優(yōu)02）為材料進行老化試驗發(fā)現(xiàn)，相同品系種子活力越低，該品系水稻種子浸出液電導率越高，其蛋白質(zhì)含量明顯下降，游離氨基酸含量明顯增加，過氧化氫酶（Catalase，CAT）的活性降低；各水稻品系間的變化幅度有所不同。鐘希瓊等[7]對南絲占、佛農(nóng)占等7個水稻品種進行老化試驗發(fā)現(xiàn)，水稻種子的活力與CAT活性、過氧化物酶（Peroxide，POD）活性無線性相關，而與呼吸速率呈明顯正相關。蔡秋華等[8]以明恢86、R527等水稻品種為研究材料，以具有耐儲藏性的云恢290作為對照進行老化試驗，結果表明，老化處理后，水稻品種的蛋白質(zhì)含量未出現(xiàn)明顯變化，而淀粉和脂肪酶的含量有所增加。

為進一步完善水稻種子人工模擬老化相關研究，本試驗利用LQ183、LQ189和LQ192等8份水稻品種，運用人工模擬種子老化方法，探究其生理生化特性變化，為量化水稻種子質(zhì)量以及篩選具有較好耐儲藏特性的水稻品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試水稻品種包括LQ183、LQ189、LQ192、LQ196、FS2、FS7、FS20和FS23，其中LQ183、LQ189和LQ196為秈稻品種，LQ196、FS20和FS23為粳稻品種，F(xiàn)S2、FS7為特種稻品種，試驗材料來自不同稻區(qū)，具有較好的代表性。2年的自然老化預備試驗結果表明，LQ189，LQ192和LQ196這3個品種的耐儲藏性較好。

1.2 試驗方法

1.2.1 預備試驗 根據(jù)人工老化方法，稱取16 g種子置于老化盒中，將其放入盛有40 mL蒸餾水的發(fā)芽盒中，密封好盒蓋，隨后將其置于老化箱中分別進行5、10和15 d的老化處理。老化種子多數(shù)發(fā)霉，故在老化處理前分別采用75%乙醇溶液、1% HgCl2溶液和0.5% NaClO溶液對待老化的種子進行消毒處理5 min，并用無菌水沖洗5～6次，發(fā)現(xiàn)乙醇溶液和NaClO溶液處理的種子發(fā)霉情況得到了一定程度的改善。將預試驗處理的老化種子進行標準發(fā)芽試驗，發(fā)現(xiàn)8個品種的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均降低，說明老化效果較好，方法適用。

1.2.2 人工加速老化試驗 在試驗開展前嚴格控制水稻種子的含水量在10%～14%，若含水量低于10%，可將其置于高濕環(huán)境中吸收水分，若含水量高于14%，則置于30 ℃烘箱中進行干燥處理。

將32個老化盒用水沖洗干凈，使用75%乙醇對老化盒、人工種子老化箱及其他有關器材進行擦拭消毒，打開人工種子老化箱的紫外燈滅菌30 min，稱取17 g種子均勻平攤在老化盒中（不對種子進行消毒處理，以防影響其發(fā)芽能力），老化盒側身貼相應標簽，調(diào)節(jié)老化箱內(nèi)溫度43 ℃，利用外接加濕器控制箱內(nèi)濕度99%，分別進行3、6、9和12 d的老化處理，到規(guī)定日期時取出老化種子放入4 ℃低溫低濕冷藏柜內(nèi)儲存，以備后續(xù)試驗使用。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 種子浸出液電導率的測定 稱取10粒經(jīng)過老化處理的水稻種子的重量，用蒸餾水沖洗種子后吸干殘余水分，裝入燒杯中，倒入50 mL蒸餾水，用電導儀測定此時的電導率，隨后在燒杯口緊貼一層透明薄膜，置于20 ℃培養(yǎng)箱中24 h，取出燒杯，測量此時的電導率，種子浸出液電導率的計算如式（1）。

種子浸出液電導率[uS/（cm·g）]=（d2－d1）/W （1）

式（1）中，d2為種子浸出液電導率數(shù)值，uS/cm；d1為蒸餾水電導率數(shù)值，uS/cm；W為樣品鮮重，g。

1.3.2 POD活性的測定 采用愈創(chuàng)木酚法進行POD活性測定，取3粒經(jīng)過老化處理的水稻種子稱重，加入Tris-HCl溶液5 mL，冰浴研磨，將研磨好的漿液移入離心管內(nèi)，離心15 min，取3個比色皿加入3 mL POD混合液，其中1個加入1 mL的Tris-HCl溶液作為空白對照，其他比色皿各加入1 mL的粗酶液，在470 nm的波長下連續(xù)讀取吸光值。POD活性計算如式（2）。

POD活性（U/g）=（ΔA470×Vt）/（W×Vs×0.01×t） （2）

式（2）中，ΔA470為反應時間內(nèi)吸光值的變化；Vt為粗酶提取液總體積，mL；t為反應時間，min；Vs為測定時所用酶液體積，mL。

1.3.3 單粒核苷酸含量的測定 取1粒經(jīng)過老化處理的水稻種子稱重，放入試管中加入10 mL蒸餾水，在試管上緊貼一層薄膜，在恒溫下放置24 h，取3 mL溶液在260 nm波長下讀取吸光值。單粒核苷酸的含量計算如式（3）。

單粒核苷酸含量（μg/mL）=A260/0.02 （3）

式（3）中，A260為260 nm波長下的吸光度值。

1.3.4 丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量的測定 取3粒經(jīng)過老化處理的水稻種子稱重，加入1%三氯醋酸溶液10 mL充分研磨，將研磨漿液放入離心機中離心10 min。取2 mL上清液加入2 mL 0.6%硫代巴比妥酸溶液（對照加2 mL蒸餾水），分別在600、532和450 nm波長下讀取相應的吸光值。MDA含量計算如式（4）～（5）。

C（μmol/L）=6.45（A532－A600）/0.56A450 （4）

MDA含量（μmol/g FW）=（C×V）/（1 000×W） （5）

式（4）～（5）中，A532、A600和A450為532、600和450 nm波長下的吸光值；C為提取液中MDA的濃度；V為提取液的總體積，mL。

1.3.5 可溶性蛋白含量的測定 采用考馬斯亮藍G-250法測定可溶蛋白含量，取3粒經(jīng)過老化處理的水稻種子稱重，加入蒸餾水研磨，將得到的漿液裝入離心管中，離心10 min，取上清液轉入10 mL容量瓶中，加蒸餾水定容。在試管中按規(guī)定加入藥劑（標準曲線1號做對照），在595 nm波長下讀取吸光值。可溶蛋白的含量計算如式（6）。

可溶性蛋白的含量（mg/g）=（C×Vt）/（1 000×Vs×W） （6）

式（6）中，C為標準曲線1號查到的可溶性蛋白量，μg。

1.3.6 可溶性糖含量的測定 利用蒽酮法測定可溶性糖含量，取3粒經(jīng)過老化處理的水稻種子稱重，放入試管中加入6 mL蒸餾水，用透明薄膜緊貼試管口，置于沸水浴中提取溶液，將提取液轉入容量瓶內(nèi)定容，隨后吸取0.5 mL樣液，按規(guī)定加入藥劑（標準曲線1號作為對照），在620 nm波長下讀取吸光值?？扇苄蕴堑暮坑嬎闳缡剑?）。

可溶性糖含量（%）=（C×Vt）/（Vs×W×106）×100 （7）

式（7）中，C為從標準曲線1號中查得的可溶性糖量，μg。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

采用Excel軟件進行數(shù)據(jù)整理，SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 老化水稻種子浸出液電導率

人工老化處理12 d后，種子發(fā)霉數(shù)量較多，因此數(shù)據(jù)整理分析中未作統(tǒng)計。浸出液電導率的統(tǒng)計結果如圖1所示。由圖1可知，未經(jīng)過老化處理的各水稻品種的種子浸出液電導率較低。隨著老化天數(shù)的增加，各品種水稻種子浸出液的電導率呈上升趨勢。老化處理0～3 d，各品種水稻種子浸出液電導率逐漸上升；老化處理3～6 d，品種LQ183和LQ196的種子浸出液電導率增長幅度比其他品種的?。焕匣幚?～9 d，品種LQ196種子浸出液的電導率明顯上升。

對老化水稻種子浸出液電導率的數(shù)據(jù)進行方差分析，結果如表1所示。由表1可知，重復區(qū)組間差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），說明重復間誤差較?。焕匣鞌?shù)處理間和品種間差異均具有統(tǒng)計學意義（Plt;0.01）。

分別從品種和老化處理天數(shù)方面對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，結果如表2～3所示。由表2可知，品種FS2的種子浸出液電導率較高，與LQ192、LQ196和LQ183差異具有統(tǒng)計學意義（Plt;0.01），與FS20差異存在統(tǒng)計學意義（Plt;0.05）；品種LQ183的種子浸出液電導率較低，與其他品種差異均存在統(tǒng)計學意義（Plt;0.05）。由表3可知，老化處理天數(shù)對水稻種子浸出液電導率的影響較明顯，處理0、3、6和9 d的電導率差異均存在統(tǒng)計學意義（Plt;0.01）。

綜上所述，水稻種子浸出液電導率隨著老化處理天數(shù)的增加而提高，不同品種的電導率變化存在差異。

2.2 老化水稻種子POD活性

老化水稻種子POD活性的統(tǒng)計結果如圖2所示。由圖2可知，不同品種的水稻種子POD活性隨著老化天數(shù)的增加呈現(xiàn)出兩種不同的變化趨勢，品種LQ192、LQ196和FS2的POD活性隨著老化天數(shù)的增加表現(xiàn)出先上升后降低的趨勢；品種LQ189、FS7、FS20和FS23表現(xiàn)出先下降后上升再下降的趨勢。

對所得的POD活性數(shù)據(jù)進行方差分析，結果如表4所示。由表4可知，重復區(qū)組間差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），而水稻品種和人工老化處理天數(shù)間差異均存在統(tǒng)計學意義（Plt;0.01）。

分別從品種和老化處理天數(shù)方面對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，結果如表5～6所示。由表5可知，不同品種水稻種子老化處理的POD活性變化存在差異，以LQ196、FS7和FS2的POD活性高于其他品種，差異存在統(tǒng)計學意義（Plt;0.01）。由表6可知，水稻種子POD活性隨著老化處理天數(shù)的增加而降低，且老化處理0、3、6和9 d的水稻種子POD活性差異均存在統(tǒng)計學意義（Plt;0.01）。

綜上所述，不同水稻品種的POD活性隨著老化天數(shù)的增加，其變化趨勢不同，但整體呈現(xiàn)降低趨勢。

2.3 老化水稻種子單粒核苷酸含量

老化水稻種子單粒核苷酸含量的統(tǒng)計結果如圖3所示。由圖3可知，老化處理0～3 d，除FS2和FS23表現(xiàn)降低趨勢外，其他品系均呈上升趨勢，以品種FS7上升幅度較大；老化處理3～6 d，各品種表現(xiàn)出明顯的差別，品種FS2和FS23表現(xiàn)出下降趨勢，F(xiàn)S23明顯降低，其他品種的單粒核苷酸含量均有不同程度的增加；老化處理6～9 d，品種FS20、FS7和LQ189的單粒核苷酸含量降低，其他品種均呈上升趨勢，各品種水稻種子的單粒核苷酸含量與老化處理天數(shù)未展現(xiàn)明顯的線性關系。

對所得單粒核苷酸含量的數(shù)據(jù)進行方差分析，結果如表7所示。由表7可知，重復區(qū)組之間差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），而品種間、老化處理天數(shù)間差異存在統(tǒng)計學意義（Plt;0.01）。

從品種和老化處理時間方面對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，結果如表8～9所示。由表8可知，品種FS2的單粒核苷酸含量最高（4.95 μg/mL），與其他品種差異存在統(tǒng)計學意義（Plt;0.01），F(xiàn)S23次之（4.11 μg/mL），與其他品種差異存在統(tǒng)計學意義（Plt;0.05），品種FS7和FS20的單粒核苷酸含量間差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），均與其他品種差異存在統(tǒng)計學意義（Plt;0.05），品種LQ192、LQ183和LQ196的單粒核苷酸含量較低（0.76～1.11 μg/mL），差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05），與其他品種差異均存在統(tǒng)計學意義（Plt;0.05）。由表9可知，不同處理天數(shù)的水稻種子的單粒核苷酸含量間差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05）。

綜上所述，隨著老化處理天數(shù)的增加，部分品種的單粒核苷酸的含量有所增加，而品種FS2、FS7、FS20和FS23的單粒核苷酸含量在老化處理階段出現(xiàn)降低趨勢，線性關系不明顯。

2.4 老化水稻種子MDA含量

老化水稻種子MDA含量的統(tǒng)計結果如圖4所示。由圖4可知，隨著老化處理天數(shù)的增加，各品種水稻種子的MDA含量均呈增加趨勢。老化處理0～3 d，除FS7的MDA含量增長不明顯外，其他品系均呈較高幅度的增長趨勢；老化處理3～6 d，F(xiàn)S20的增長幅度較大；老化處理6～9 d，品種FS2、LQ192和LQ196的MDA含量明顯增加。結果表明，水稻種子的MDA含量隨著老化天數(shù)的增加而逐漸增加。

2.5 老化水稻種子可溶性蛋白含量

老化水稻種子可溶性蛋白含量的統(tǒng)計結果如圖5所示。由圖5可知，老化處理0～3 d，大部分品種的可溶性蛋白含量呈上升的趨勢，其中，品種FS7的可溶性蛋白含量上升趨勢較明顯；老化處理3～6 d，品種FS2、FS7、FS20和LQ189的可溶性蛋白含量下降，其他品種的可溶性蛋白含量逐漸增加；老化處理6～9 d，品種FS20的可溶性蛋白含量明顯上升，LQ196、LQ183的可溶性蛋白含量呈降低趨勢，其他品種的可溶性蛋白含量逐漸上升。結果表明，隨著老化處理天數(shù)的增加，各水稻品種的可溶性蛋白含量變化趨勢并不一致，部分品種可溶性蛋白含量呈先增加后減少趨勢，部分品種可溶性蛋白含量呈先減少后增加趨勢。

2.6 老化水稻種子可溶性糖含量

老化水稻種子可溶性糖含量的結果統(tǒng)計情況如圖6所示。由圖6可知，老化處理0～3 d，各水稻品種的可溶性糖含量呈增加趨勢，其中，LQ183保持較為平緩的上升趨勢；老化處理3～6 d，各水稻品種可溶性糖含量逐漸增加，其中，LQ183的可溶性糖含量上升趨勢較明顯；老化處理6～9 d，F(xiàn)S2可溶性糖的含量明顯上升，F(xiàn)S20表現(xiàn)出小幅度的下降趨勢。結果表明，水稻品系的可溶性糖含量隨著老化天數(shù)的增加總體呈現(xiàn)出上升的趨勢。

3 結論與討論

制備水稻老化種子是研究人工老化處理對種子生理生化特性影響的基礎之一。人工老化處理方法應用于種子耐儲藏特性的研究中，具有時間較短等優(yōu)勢。何龍生等[9]研究發(fā)現(xiàn)，隨著老化天數(shù)的增加，水稻種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均明顯降低。本試驗通過分析人工老化處理對種子生理生化特性的影響發(fā)現(xiàn)，品種LQ183、LQ192和LQ196的種子活力較高、耐儲藏性較好，與自然老化得出LQ189、LQ192和LQ196耐儲藏性較好的結果基本吻合，說明人工老化試驗可以應用于種子耐儲藏特性的研究中。此次人工老化處理試驗設置老化天數(shù)0、3、6、9和12 d，而實際觀察時發(fā)現(xiàn)，老化處理12 d的水稻種子出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象，故本次人工老化處理對種子生理生化特性的影響研究只選用人工老化處理3、6和9 d和未經(jīng)過人工老化處理的水稻種子。

水稻種子生活細胞的正常代謝活動依賴于種子內(nèi)部細胞器及細胞膜的完整性。高家東等[10]研究指出，衰老水稻種子的膜系統(tǒng)損傷一般較嚴重，膜的修復能力較弱，部分衰老水稻種子甚至無法建立起完整的膜結構，嚴重時可能造成膜系統(tǒng)永久性損傷，從而造成水稻種子內(nèi)部的某些物質(zhì)流失。種子流失的物質(zhì)中會存在一些具有導電能力的物質(zhì)，這些物質(zhì)流出會造成種子浸出液電導率大幅上升。曲宗普尺等[11]研究指出，膜損傷會引起水稻種子膜透性改變，導致滲出物增多，電導率增加，進而導致種子活力下降。水稻種子的膜脂過氧化現(xiàn)象會使膜脂的含量下降，可能導致MDA等物質(zhì)產(chǎn)生。在種子衰老過程中，營養(yǎng)物質(zhì)和大分子物質(zhì)合成能力受到影響，糖類和蛋白質(zhì)的合成明顯降低；部分酶蛋白變性或輔酶缺少會導致酶活性降低。

本試驗利用LQ183、LQ189和LQ192等8份水稻品種，運用人工模擬種子老化方法，探究水稻種子的生理生化特性變化。結果表明，未經(jīng)老化處理的水稻種子浸出液電導率最低，各個品種水稻種子浸出液電導率隨著老化處理天數(shù)的增加呈上升趨勢；水稻種子POD活性隨著老化處理天數(shù)的增加，其變化趨勢不同，但最終會呈降低趨勢。隨著老化處理天數(shù)的增加，不同水稻種子的單粒核苷酸含量變化趨勢不同，部分品種呈持續(xù)上升趨勢，部分品種呈先上升后降低的變化趨勢；水稻種子的MDA的含量會隨著老化處理天數(shù)的增加呈上升趨勢。隨著老化處理天數(shù)的增加，不同品種水稻種子的可溶性蛋白含量變化趨勢不同，部分品種呈先增加后減少的變化趨勢，部分品種呈先減少后增多的變化趨勢；水稻種子的可溶性糖含量總體呈現(xiàn)上升趨勢。

種子衰老是一個復雜多變的過程[12]，影響種子活力的因素較多，如代謝強度、CAT活性等。探究種子衰老在生理生化方面表現(xiàn)出的一系列特性，對于篩選具有良好耐儲藏性的水稻材料以及深入研究種子老化機理具有重要作用。

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（責任編輯：李媛）