，，，， ，

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 石河子 832003)

種子在貯藏過程中會(huì)發(fā)生一系列生理生化方面的劣變，這種劣變導(dǎo)致其萌發(fā)率降低及幼苗的生長(zhǎng)能力減弱甚至消失。種子引發(fā)不僅可以不同程度地提高種子的發(fā)芽特性，還可以修復(fù)種子的老化[1]。研究表明，不同類型的種子引發(fā)方式能夠提高種子發(fā)芽率和出苗率[2-3]。

聚乙二醇具有無毒、粘度大、溶液通氣性差，不通透過細(xì)胞壁等優(yōu)點(diǎn)，可降低萌發(fā)過程中水分進(jìn)入種子的速度，因而成為最常用的引發(fā)劑。目前，聚乙二醇引發(fā)已應(yīng)用于小麥[4]、大豆[5]等植物老化種子的研究中。另外，Ca2+作為偶聯(lián)胞外信號(hào)與細(xì)胞內(nèi)生理生化反應(yīng)的第二信使，是植物代謝和發(fā)育的主要調(diào)控者。用CaCl2溶液浸種能有效提高水稻幼苗的抗鹽性，而且其光合速率、根系活力、葉綠素含量等均高于水浸種[6]。目前，用CaCl2浸種已廣泛應(yīng)用于桔梗[7]、黃秋葵[8]、煙草[9]、丹參[10]等的研究?？傊?，種子引發(fā)技術(shù)是目前國(guó)際上先進(jìn)的種子處理技術(shù)之一，已廣泛應(yīng)用到玉米、水稻、小麥等多種糧食作物和蕓薹屬、胡蘿卜、芽菜、黃瓜、茄子、洋蔥、西瓜、番茄等蔬菜等作物上[11]。研究認(rèn)為，引發(fā)具有促進(jìn)種子萌發(fā)、提高出苗整齊度和增加活力的作用，但引發(fā)效果和引發(fā)條件的要求往往因植物種或品種甚至種批的不同而差異很大[12]。

目前關(guān)于大麥老化種子引發(fā)的研究少有報(bào)道。本試驗(yàn)采用人工加速老化法對(duì)大麥種子進(jìn)行處理，比較不同引發(fā)方式對(duì)老化大麥籽粒吸脹曲線和活力的影響，篩選出最優(yōu)引發(fā)試劑，為大麥種子貯藏和在生產(chǎn)實(shí)踐中活力的保持提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

以大麥品種甘啤4號(hào)和0416-1為實(shí)驗(yàn)材料，于2017年7月采自石河子大學(xué)實(shí)驗(yàn)站，保存于-20 ℃種子庫(kù)。

1.2 種子人工老化處理

采用廖樂等[13]的高溫高濕法，略作修改。挑選大小均勻一致的大麥籽粒，用0.1% HgCl2消毒5～10 min后沖洗干凈，在40 ℃、相對(duì)濕度為80%條件下分別在培養(yǎng)箱中處理0，3.5，6.5，9.5 d，重復(fù)3次。用30 cm×40 cm白瓷盤盛滿蒸餾水置于人工智能培養(yǎng)箱的頂層和底層，培養(yǎng)箱中間放3層架子并事先鋪有尼龍網(wǎng)，將箱內(nèi)溫度調(diào)至40 ℃，平衡1 d，使培養(yǎng)箱內(nèi)的溫濕度穩(wěn)定在40 ℃、80%相對(duì)濕度，然后將種子單層平鋪于事先鋪有尼龍網(wǎng)的培養(yǎng)箱的架子上進(jìn)行老化(老化所用培養(yǎng)箱內(nèi)部、白瓷盤、架子以及尼龍網(wǎng)等均需預(yù)先消毒)。處理完成后，取出種子在室溫下風(fēng)干，待其含水量降至原始水平即可進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

1.3 種子引發(fā)

取上述老化處理后的種子適量分別放于燒杯中，加入事先配制好的20%PEG溶液浸泡，置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中浸泡24 h，取出后用蒸餾水沖洗干凈，室溫下回干備用，同時(shí)以蒸餾水浸泡的種子為對(duì)照。1%CaCl2溶液引發(fā)同上。

1.4 發(fā)芽特性指標(biāo)的測(cè)定

1.4.1 發(fā)芽方法

根據(jù)國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽方法[14]，在20 ℃，相對(duì)濕度60%條件下，采用發(fā)芽盒紙上法，將經(jīng)過老化、引發(fā)及未經(jīng)過處理的大麥種子用蒸餾水沖洗3～4次，并用干凈濾紙吸干種子表面浮水待用。在事先消毒好墊有3層濾紙(11 cm×16 cm)的發(fā)芽盒(16 cm×19 cm)中加入15 mL蒸餾水，將消毒好的大麥籽粒均勻擺放在濾紙上，每盒50粒，每處理重復(fù)3次，然后在20 ℃人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，前3天暗培養(yǎng)，第4天起按照14 h/10 h的光暗比進(jìn)行光照培養(yǎng)，每天統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽數(shù)，第7天統(tǒng)計(jì)結(jié)束。

1.4.2 測(cè)定內(nèi)容

測(cè)定大麥種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

發(fā)芽勢(shì)(%)=(第4天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%;

發(fā)芽率(%)=(第7天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%;

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt;

活力指數(shù)(VI)=GI×S。

式中:Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)，Gt為與Dt相對(duì)應(yīng)的不同時(shí)間(t)的發(fā)芽數(shù)，S為發(fā)芽7天幼苗的鮮重(g)。

1.5 吸脹曲線的測(cè)定

將老化0，3.5，6.5，9.5 d及用不同引發(fā)劑引發(fā)后的大麥種子按照測(cè)定發(fā)芽率的方法分別進(jìn)行吸脹處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，每隔6 h用無菌濾紙吸去種子表面的水，測(cè)定種子鮮重，并統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，連續(xù)測(cè)定72 h。以吸水量為縱坐標(biāo)，吸脹時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制吸脹曲線。

1.6 相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定

種子浸出液相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定采用電導(dǎo)率儀法[15]并作部分修改。每個(gè)大麥品種種子25粒，重復(fù)3次，先用去離子水沖洗3次，濾紙吸干種子表面殘留水分。將種子放入200 mL燒杯中，加125 mL去離子水，用保鮮膜封住燒杯口在20 ℃光照培養(yǎng)箱中放置24 h，取出燒杯搖動(dòng)使溶液均勻一致，測(cè)定浸泡液電導(dǎo)率d1，然后將燒杯置于100 ℃水浴鍋中煮沸30 min，用電導(dǎo)率儀測(cè)定浸出液電導(dǎo)率d2。種子浸出液相對(duì)電導(dǎo)率(%)=(d1/d2)×100%。

1.7 MDA含量測(cè)定

MDA含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法，用南京建成試劑盒進(jìn)行測(cè)定。

1.8 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel軟件進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的處理，SPSS軟件進(jìn)行多重比較和相關(guān)性分析。多重比較采用Duncans法進(jìn)行，結(jié)果以平均值(標(biāo)準(zhǔn)偏差)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 老化及引發(fā)后大麥籽粒吸脹曲線的變化

2.1.1 老化及引發(fā)后甘啤4號(hào)籽粒吸脹曲線的變化

由圖1可知，未老化甘啤4號(hào)大麥籽粒在吸脹72 h內(nèi)，隨吸脹時(shí)間的延長(zhǎng)籽粒吸水量呈快-慢-快的變化趨勢(shì)，在最初6 h吸水量變化最大，6～30 h吸水量持續(xù)增加但幅度不大，30～72 h吸水量持續(xù)增加。老化6.5 d和老化9.5 d種子吸水量變化趨勢(shì)基本相似但都小于對(duì)照和老化3.5 d。對(duì)照和老化3.5 d的大麥籽粒在30～72 h吸水量依舊迅速增加但始終對(duì)照吸水量最高，即隨老化程度加深，種子吸水量越來越少，說明老化影響了種子的正常吸水。

圖1 老化對(duì)大麥種子吸脹曲線的影響

由圖2可以看出，甘啤4號(hào)大麥籽粒經(jīng)20%PEG溶液引發(fā)后，種子吸水量均有增加的趨勢(shì)且顯著高于未引發(fā)時(shí)種子的吸水量，在最初6 h吸水量變化最大，與圖1比較引發(fā)后30～72 h吸水持續(xù)增加且趨勢(shì)顯著，尤其對(duì)老化6.5 d和老化9.5 d的大麥籽粒效果最明顯，而且PEG引發(fā)對(duì)中活力(老化6.5 d)的大麥籽粒吸水效果最顯著，其吸水量一直處于最高水平。隨吸脹時(shí)間持續(xù)增加至72 h，吸水量達(dá)到最大，并且引發(fā)后3種不同老化程度的大麥種子吸水量達(dá)到相同水平，說明20% PEG引發(fā)促進(jìn)了種子的吸水。

圖2 PEG引發(fā)對(duì)老化大麥種子吸脹曲線的影響

由圖3可知，經(jīng)1%CaCl2溶液引發(fā)后，大麥籽粒在最初6 h吸水量變化最大，與圖1比較引發(fā)后30～72 h吸水持續(xù)增加且趨勢(shì)顯著，與圖2中PEG引發(fā)相比較，CaCl2溶液引發(fā)對(duì)老化3.5 d的大麥籽粒效果最顯著，其吸水量一直處于最高水平。對(duì)中活力(老化6.5 d)的大麥籽粒來說，顯然CaCl2溶液引發(fā)要比PEG引發(fā)效果好。

圖3 CaCl2引發(fā)對(duì)大麥種子吸脹曲線的影響

2.1.2 老化及引發(fā)后0416-1大麥籽粒吸脹曲線的變化

由圖4可知，對(duì)大麥品種0416-1的籽粒在最初6 h吸水量變化最大，而后隨吸脹時(shí)間的增加吸水量也在持續(xù)增加。對(duì)照和老化3.5 d籽粒的吸水量最高，其次為老化6.5 d，吸水量最低的為老化9.5 d的大麥籽粒，表明隨籽粒老化程度加深其吸水量也在逐漸減小，說明老化影響了種子的正常吸水。

圖4 老化大麥種子吸脹曲線的影響

由圖5可知，0416-1大麥種子在最初6 h吸水量變化最大。與圖4相比，經(jīng)PEG引發(fā)后，種子吸水量有增加的趨勢(shì)，尤其對(duì)中活力(老化6.5 d)的種子效果更顯著，說明PEG引發(fā)促進(jìn)了種子的吸水量。當(dāng)吸脹時(shí)間達(dá)到72 h時(shí)，老化3.5 d和9.5 d的種子吸水量趨于相同。

由圖6可知，0416-1大麥籽粒在最初6 h吸水量變化最大，經(jīng)1%CaCl2溶液引發(fā)后籽粒吸水量有增加的趨勢(shì)，尤其高活力(老化3.5 d)的大麥種子吸水量顯著增加，6.5 d種子吸水量次之，9.5 d種子吸水量最低，由此可知，種子活力越高受損傷的程度越小，引發(fā)效果越好。

圖5 PEG引發(fā)對(duì)老化大麥種子吸脹曲線的影響

圖6 CaCl2引發(fā)對(duì)0416-1吸脹曲線的影響

2.2 引發(fā)對(duì)大麥老化種子發(fā)芽率的影響

隨老化程度加深，2個(gè)大麥品種的發(fā)芽率均顯著降低(表1)。老化6.5 d和9.5 d的甘啤4號(hào)大麥種子，經(jīng)PEG引發(fā)后發(fā)芽率顯著升高，尤其中活力(老化6.5 d)的大麥種子發(fā)芽率從71.33%升高至96.00%；同樣經(jīng)CaCl2引發(fā)后，對(duì)老化3.5 d和6.5 d的大麥籽粒發(fā)芽率顯著升高，但低活力(老化9.5 d)的籽粒發(fā)芽率反而降低。對(duì)甘啤4號(hào)來說，PEG引發(fā)比CaCl2引發(fā)發(fā)芽率更高，效果更好。對(duì)0416-1來說，經(jīng)PEG引發(fā)后發(fā)芽率較未引發(fā)顯著升高，尤其對(duì)低活力(老化9.5 d)的大麥種子差異更顯著；同樣經(jīng)CaCl2引發(fā)后，不同處理的發(fā)芽率都比未引發(fā)種子的發(fā)芽率高，對(duì)0416-1來說，CaCl2引發(fā)比PEG引發(fā)發(fā)芽率更高。

表1 引發(fā)對(duì)大麥老化種子發(fā)芽率的影響

品種老化天數(shù)(d)未引發(fā)20% PEG引發(fā)1% CaCl2引發(fā)甘啤4號(hào)097.33a(3.05)97.33a(3.05)97.33a(3.05)3.588.00bcd(4.00)93.33abc(5.77)95.33abc(5.03)6.571.33e(3.05)96.00ab(3.46)87.33cd(4.16)9.572.00e(2.00)92.00abc(3.46)70.00e(5.29)0416-1093.33abc(2.30)93.33abc(2.30)93.33abc(2.30)3.593.33abc(4.16)94.00abc(4.00)94.00abc(5.29)6.583.33d(3.05)96.00ab(3.46)94.67abc(4.16)9.561.33f(8.32)88.67bcd(1.15)90.67abcd(1.15)

注：不同字母表示在 0.05 水平不同老化天數(shù)和不同處理間差異顯著，括號(hào)內(nèi)數(shù)字為標(biāo)準(zhǔn)偏差。下同。

2.3 引發(fā)對(duì)大麥老化種子發(fā)芽勢(shì)的影響

隨老化程度加深，2種大麥品種發(fā)芽勢(shì)均顯著降低(表2)。對(duì)甘啤4號(hào)而言，經(jīng)PEG引發(fā)后，老化6.5 d和9.5 d的大麥種子相比較未引發(fā)的發(fā)芽勢(shì)顯著升高，尤其對(duì)老化6.5 d的大麥種子其發(fā)芽勢(shì)從68.67%迅速升高至94.00%；同樣經(jīng)CaCl2引發(fā)后，老化3.5 d和6.5 d的大麥籽粒發(fā)芽勢(shì)顯著升高，尤其對(duì)老化6.5 d的籽粒影響顯著，但老化9.5 d的籽粒其發(fā)芽勢(shì)反而降低。對(duì)甘啤4號(hào)來說，PEG引發(fā)比CaCl2引發(fā)其發(fā)芽勢(shì)效果更好。對(duì)0416-1來說，經(jīng)PEG引發(fā)后其發(fā)芽勢(shì)較未引發(fā)顯著升高，尤其對(duì)老化9.5 d的大麥種子其差異更顯著；同樣經(jīng)CaCl2引發(fā)后，不同處理的發(fā)芽勢(shì)都比未引發(fā)種子的發(fā)芽勢(shì)高；同樣對(duì)0416-1來說，PEG引發(fā)比CaCl2引發(fā)的發(fā)芽勢(shì)更高。

表2 引發(fā)對(duì)大麥老化種子發(fā)芽勢(shì)的影響

品種老化天數(shù)(d)未引發(fā)20% PEG引發(fā)1% CaCl2引發(fā)甘啤4號(hào)096.00a(3.46)96.00a(3.46)96.00a(3.46)3.586.67abc(4.16)90.67abc(8.32)95.33a(5.03)6.568.67d(1.15)94.00abc(2.00)83.33c(1.15)9.571.33d(1.15)90.67abc(4.16)64.67d(7.57)0416-1092.67abc(1.15)92.67abc(1.15)92.67abc(1.15)3.592.67abc(5.03)92.67abc(5.03)93.33abc(6.42)6.584.00bc(14.42)94.67ab(3.05)92.67abc(5.03)9.554.67e(8.08)89.33abc(1.15)85.33abc(3.05)

2.4 引發(fā)對(duì)大麥老化種子發(fā)芽指數(shù)的影響

隨老化程度加深，2種大麥品種的發(fā)芽指數(shù)均顯著降低(表3)。經(jīng)PEG和CaCl2引發(fā)后，甘啤4號(hào)大麥種子發(fā)芽指數(shù)顯著升高，尤其老化6.5 d的大麥種子，發(fā)芽指數(shù)分別從11.35%迅速升高至15.89%和14.89%，對(duì)甘啤4號(hào)來說，PEG引發(fā)比CaCl2引發(fā)的發(fā)芽指數(shù)更高一點(diǎn)。經(jīng)PEG和CaCl2引發(fā)后，0416-1大麥種子發(fā)芽指數(shù)顯著升高，老化9.5 d的大麥種子經(jīng)不同引發(fā)后其發(fā)芽指數(shù)分別從9.5%迅速升高至15.35%和14.72%；同樣，對(duì)0416-1來說，PEG引發(fā)比CaCl2引發(fā)的發(fā)芽指數(shù)更高。

表3 引發(fā)對(duì)大麥老化種子發(fā)芽指數(shù)的影響

品種老化天數(shù)(d)未引發(fā)20% PEG引發(fā)1% CaCl2引發(fā)甘啤4號(hào)017.07a(0.83)17.07a(0.83)17.07a(0.83)3.514.91bcd(0.94)15.74abcd(1.48)16.03abc(1.04)6.511.35e(0.81)15.89abcd(0.63)14.21cd(0.82)9.511.17e(0.50)15.59abcd(0.99)11.33e(1.32)0416-1016.73ab(1.15)16.73ab(1.15)16.73ab(1.15)3.516.01abc(1.12)16.77ab(1.26)16.11abc(1.39)6.513.89d(1.11)16.15abc(0.75)15.51abcd(1.10)9.59.50e(1.57)15.36abcd(0.92)14.72bcd(0.94)

2.5 引發(fā)對(duì)大麥老化種子活力指數(shù)的影響

由表4可知，隨老化程度加深，甘啤4號(hào)活力指數(shù)先降低后升高，經(jīng)PEG引發(fā)后活力指數(shù)隨老化程度加深持續(xù)降低，但均比未引發(fā)時(shí)的活力指數(shù)要高，尤其對(duì)老化6.5 d的種子影響最大，其活力指數(shù)從4.88升高至7.03。同樣經(jīng)CaCl2引發(fā)后，活力指數(shù)先升高后降低，但均比相同程度下未引發(fā)時(shí)的活力指數(shù)要高。對(duì)于0416-1，隨老化程度加深其活力指數(shù)先升高再降低，經(jīng)PEG引發(fā)后活力指數(shù)隨老化程度先升高后降低再升高，但均比未引發(fā)時(shí)要高，尤其對(duì)老化9.5 d的種子影響顯著，其活力指數(shù)從4.65升高至7.26。同樣經(jīng)CaCl2引發(fā)后，其活力指數(shù)先升高后降低，但均比相同程度下未引發(fā)時(shí)的活力指數(shù)要高，尤其對(duì)老化9.5 d的種子影響顯著，其活力指數(shù)從4.65升高至7.10。

表4 引發(fā)對(duì)大麥老化種子活力指數(shù)的影響

品種老化天數(shù)(d)未引發(fā)20% PEG引發(fā)1% CaCl2引發(fā)甘啤4號(hào)07.42abc(1.61)7.42abc(1.61)7.42abc(1.61)3.56.75bcd(0.23)7.16abc(0.91)7.53abc(0.31)6.54.88e(0.61)7.03abc(0.21)5.77de(0.40)9.55.06e(0.51)6.76bcd(0.46)5.12e(0.24)0416-107.53abc(0.33)7.53abc(0.33)7.53abc(0.33)3.58.03ab(0.51)8.08a(0.45)8.08a(0.58)6.56.30cd(0.11)7.06abc(0.62)7.16abc(0.64)9.54.65e(0.69)7.26abc(1.00)7.10abc(0.84)

2.6 引發(fā)對(duì)大麥老化種子相對(duì)電導(dǎo)率的影響

脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛和相對(duì)電導(dǎo)率(REC)是衡量膜損傷程度的重要指標(biāo)，相對(duì)電導(dǎo)率越大說明內(nèi)含物外滲的速率越快、內(nèi)含物外滲量增加，故而種子的損傷程度越高。由圖7和圖8可知，隨老化時(shí)間延長(zhǎng)種子電導(dǎo)率都呈快速升高的趨勢(shì)，說明老化后其內(nèi)含物外滲的速率增快、內(nèi)含物外滲量逐漸增多，從而使浸出液相對(duì)電導(dǎo)率逐漸升高，也說明隨老化程度加深種子受損傷程度也增加，待種子充分吸脹后，內(nèi)含物外滲的速率放緩趨于穩(wěn)定，電導(dǎo)率基本平衡。經(jīng)PEG和CaCl2引發(fā)后電導(dǎo)率均逐漸減小，說明這2種引發(fā)溶液減小了與老化大麥種胚細(xì)胞之間的水勢(shì)差，降低了水分進(jìn)入種胚細(xì)胞的速度，從而使內(nèi)含物外滲的速率放緩、內(nèi)含物外滲量逐漸減少，故而推測(cè)引發(fā)緩解了種子的損傷。PEG引發(fā)對(duì)這2種老化種子的修復(fù)效果更好。

圖7 引發(fā)對(duì)相對(duì)電導(dǎo)率的影響

圖8 引發(fā)對(duì)相對(duì)電導(dǎo)率的影響

2.7 引發(fā)對(duì)大麥老化種子丙二醛含量的影響

丙二醛(MDA)是脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物，MDA含量升高，說明細(xì)胞膜系統(tǒng)受到損傷。MDA含量通常作為衡量活性氧對(duì)細(xì)胞造成傷害的一個(gè)重要指標(biāo)[16]。由表5可知，對(duì)甘啤4號(hào)，隨老化程度加深其丙二醛含量呈先降低后升高的趨勢(shì)，即老化達(dá)到9.5 d時(shí)種子內(nèi)部已發(fā)生一定程度的損傷。經(jīng)PEG引發(fā)后其丙二醛含量呈先升高后降低的趨勢(shì)，尤其老化9.5 d時(shí)與對(duì)照相比差異顯著，從5.84 nmol/mg降至3.06 nmol/mg。同樣經(jīng)CaCl2引發(fā)后其丙二醛含量呈先升高后降低再升高的趨勢(shì)。對(duì)0416-1，隨老化程度加深其丙二醛含量呈先升高后降低的趨勢(shì)，老化達(dá)6.5 d時(shí)其丙二醛含量最高，為6.42 nmol/mg。經(jīng)PEG引發(fā)后其丙二醛含量呈先升高后降低的趨勢(shì)，尤其老化6.5 d時(shí)與對(duì)照相比差異顯著，從6.42 nmol/mg降至5.43 nmol/mg。同樣經(jīng)CaCl2引發(fā)后其丙二醛含量呈先升高后降低再升高的趨勢(shì)，老化達(dá)9.5 d時(shí)其丙二醛含量最高，為4.87 nmol/mg。但總的來說，引發(fā)后其丙二醛含量均比對(duì)照要低，說明引發(fā)對(duì)老化損傷還是有一定的修復(fù)作用。

表5 引發(fā)對(duì)大麥老化種子MDA含量的影響

品種老化天數(shù)(d)未引發(fā)20% PEG引發(fā)1% CaCl2引發(fā)甘啤4號(hào)03.07abc(2.13)3.07abc(2.13)3.07abc(2.13)3.52.65bc(0.10)3.27abc(0.46)4.69abc(2.52)6.53.27abc(1.79)3.64abc(1.39)2.10c(0.65)9.55.84ab(1.41)3.06abc(1.93)3.95abc(1.57)0416-103.49abc(2.16)3.49abc(2.16)3.49abc(2.16)3.53.64abc(2.22)3.89abc(0.66)4.51abc(2.46)6.56.42ab(1.22)5.43abc(2.59)4.44abc(1.51)9.54.13abc(1.17)3.86abc(2.07)4.87abc(1.76)

2.8 大麥種子在老化和引發(fā)過程中部分生物學(xué)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

由表6可知，大麥種子在老化和引發(fā)過程中，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)之間兩兩呈顯著正相關(guān)關(guān)系，MDA與相對(duì)電導(dǎo)率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。而作為衡量膜損傷程度的重要指標(biāo)，MDA和電導(dǎo)率與以上4個(gè)發(fā)芽特性指標(biāo)之間均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表6 大麥種子在老化和引發(fā)過程中部分生物學(xué)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

品種指標(biāo)GRGPGIVIMDA甘啤4號(hào)GP0.992**GI0.991**0.982**VI0.957**0.962**0.969**MAD-0.353-0.276-0.384-0.211REC-0.473-0.422-0.409-0.422-0.0950416-1GP0.987**GI0.974**0.979**VI0.911**0.910**0.956**MAD-0.057-0.032-0.157-0.307REC-0.274-0.293-0.316-0.243-0.156

注：**表示在0.01水平上相關(guān)(雙側(cè))。GR表示發(fā)芽率；GP表示發(fā)芽勢(shì)；GI表示發(fā)芽指數(shù)；VI表示活力指數(shù)；MDA表示丙二醛；REC表示相對(duì)電導(dǎo)率。

3 討 論

種子引發(fā)技術(shù)也稱滲透調(diào)節(jié)，是一項(xiàng)控制種子緩慢吸水和逐步回干，從而提高種子發(fā)芽率的播前處理技術(shù)[17]。本研究表明，隨老化程度加深，大麥種子內(nèi)部發(fā)生了不同程度的劣變，主要表現(xiàn)在發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均顯著降低，老化種子的電導(dǎo)率和MDA含量均顯著升高，這與Nagel M等[18]的研究觀點(diǎn)相同。經(jīng)20%PEG和1%CaCl2滲透處理24 h后，2種大麥品種籽粒吸水量、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與對(duì)照比較均顯著提高，經(jīng)引發(fā)的大麥幼苗的長(zhǎng)勢(shì)顯著優(yōu)于未經(jīng)處理的幼苗。引發(fā)后2種大麥品種老化種子的電導(dǎo)率和MDA含量均顯著降低，這與王彥榮等[19]的研究結(jié)果相似。電導(dǎo)率可以反映植物受到逆境脅迫時(shí)的損傷程度，是反映細(xì)胞膜透性和完整性的一個(gè)綜合指標(biāo)，PEG引發(fā)使大豆種子保持了正常的膜透性和完整性，而使種子具有適應(yīng)冷脅迫的能力，從而減輕了冷傷害的程度[20]。有研究表明，種子引發(fā)的實(shí)質(zhì)是在限制種子吸水速率的條件下使種子膜系統(tǒng)得到較好修復(fù)并提前啟動(dòng)萌發(fā)所需的物質(zhì)代謝，說明引發(fā)不僅能預(yù)防種子的吸脹損傷，還能緩解甚至修復(fù)其老化損傷。

聚乙二醇作為一種高分子滲透調(diào)節(jié)劑，其特殊的結(jié)構(gòu)特征可減慢種子萌發(fā)初始吸水速度[21]，在萌發(fā)前使種子有足夠的時(shí)間進(jìn)行修復(fù)[22]，減少種子在低溫吸脹時(shí)電解質(zhì)和有機(jī)物的滲漏[23]；研究表明，PEG滲透調(diào)節(jié)處理顯著提高葫蘆種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)，降低種子外滲電導(dǎo)率[24]，種子老化會(huì)導(dǎo)致其細(xì)胞膜透性增大，膜完整性降低，從而造成種子活力下降；小麥種子用PEG引發(fā)處理后，電導(dǎo)率的降低證明了引發(fā)處理可以維持種子細(xì)胞膜的完整性，降低種子的電導(dǎo)率，修復(fù)種子的老化損傷，并顯著提高其活力水平[25-28]。這與本研究結(jié)果相同。研究發(fā)現(xiàn)，PEG引發(fā)對(duì)老化種子的修復(fù)作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，PEG引發(fā)提高了其超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)及谷胱甘肽還原酶(GR)等抗氧化酶的活性，從而緩解老化過程的脂質(zhì)過氧化損傷，表現(xiàn)為MDA含量減少[29-30]；另一方面，適當(dāng)濃度的PEG引發(fā)可以啟動(dòng)種子細(xì)胞內(nèi)的保護(hù)機(jī)制，降低其膜系統(tǒng)的損傷，增強(qiáng)膜系統(tǒng)的修復(fù)，從而提高種子萌發(fā)能力，促進(jìn)幼胚的生長(zhǎng)[31]。

除了大分子物質(zhì)(如PEG)外，小分子物質(zhì)(如CaCl2)也常用作引發(fā)劑，徐金金等研究表明，1% CaCl2引發(fā)后，2種不結(jié)球白菜的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著高于對(duì)照和其他處理[32]。這與本研究結(jié)果相同。CaCl2引發(fā)顯著降低小麥種子發(fā)芽時(shí)間，幼苗的苗長(zhǎng)度、幼苗的鮮重和干重顯著升高，在出苗試驗(yàn)中，所有引發(fā)處理均不影響幼苗的出苗率、平均出苗時(shí)間和干重[33]。

高溫高濕人工加速老化的大麥種子含水量普遍較高，與引發(fā)溶液之間的水勢(shì)差較小，水分進(jìn)入種胚細(xì)胞的速度也相對(duì)較慢，所以一般不會(huì)引起吸脹損傷。20% PEG和1%CaCl2溶液減小了引發(fā)溶液與老化大麥種胚細(xì)胞之間的水勢(shì)差，降低了水分進(jìn)入種胚細(xì)胞的速度。因此，適當(dāng)滲透勢(shì)的PEG和CaCl2溶液引發(fā)可以啟動(dòng)老化大麥種子體內(nèi)的保護(hù)機(jī)制，降低種子吸脹過程中膜系統(tǒng)的損傷，增強(qiáng)膜系統(tǒng)的修復(fù)，從而提高大麥種子萌發(fā)能力。

目前，關(guān)于引發(fā)的研究最重要的課題是滲透調(diào)節(jié)的機(jī)制問題，而且關(guān)于引發(fā)的分子機(jī)理仍不清楚。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，從細(xì)胞和分子水平上探討引發(fā)機(jī)理，尋找與引發(fā)效應(yīng)相關(guān)的生理、生化、生物物理和分子標(biāo)記，以作為控制種子吸濕活動(dòng)和提高種子質(zhì)量的工具，這一領(lǐng)域的研究有廣闊的發(fā)展前景。本研究?jī)H從生理生化的角度研究了不同引發(fā)的效應(yīng)，對(duì)引發(fā)的分子機(jī)理還有待深入的研究。

4 結(jié) 論

種子引發(fā)顯著提高了2個(gè)大麥品種種子的吸水量、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，經(jīng)引發(fā)的大麥幼苗的長(zhǎng)勢(shì)顯著優(yōu)于未經(jīng)處理的幼苗，引發(fā)后2種大麥品種老化種子的電導(dǎo)率和MDA含量均顯著降低，說明引發(fā)不僅可以提高老化種子的發(fā)芽特性，還能夠預(yù)防種子的吸脹損傷進(jìn)而修復(fù)其老化損傷。20%PEG溶液引發(fā)效果略好。