梁提松 趙卉雙 張振濤

摘要 ? ?種子在干燥過程中隨著溫度的變化會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導(dǎo)致生理特性發(fā)生改變和種子活力下降，進(jìn)而降低種用價值。為探討干燥溫度對苜蓿種子活力的影響，選擇不同干燥溫度對苜蓿種子進(jìn)行干燥，分別測定了發(fā)芽率、發(fā)芽勢、抗氧化酶活性、代謝酶活性及有害物質(zhì)丙二醛的含量。結(jié)果表明，當(dāng)干燥溫度為35 ℃時，種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢最高，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）活性顯著高于其他干燥溫度，丙二醛含量顯著低于其他干燥溫度，脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶活性顯著高于其他干燥溫度。干燥溫度為35 ℃時有利于苜蓿種子的干燥，并且能夠明顯提高種子活力。本研究結(jié)果能較好地說明不同干燥溫度對苜蓿種子活力的影響，為實際生產(chǎn)中苜蓿草種子的干燥提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞 ? ?苜蓿種子;干燥溫度;種子活力;抗氧化酶;代謝酶

中圖分類號 ? ?S551+.7 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）17-0206-04 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Abstract ? ?During the drying process， the seeds will age with the change of temperature， which leads to the change of physiological characteristics and the decrease of seed vigor， thus reducing the value of seed. In order to investigate the effect of drying temperature on the vigor of alfalfa seeds， different drying temperatures were selected to dry the alfalfa seeds， and the germination rate， germination potential， antioxidant enzymes activity， metabolic enzymes activity and harmful substances malondialdehyde contents were determined. The results showed that when the drying temperature was 35 ℃， the seed germination rate and germination potential were the highest， superoxide dismutase （SOD） and catalase （CAT） activity were signifi-cantly higher than other drying temperatures， and the malondialdehyde content was significantly lower than other temperature. The activity of lipase， protease， and amylase were significantly higher than other drying temperatures. The drying temperature of 35 ℃ was conducive to the drying of alfalfa seeds， and could significantly improve seed vigor. The results of the study can better explain the effects of different drying temperatures on the vigor of alfalfa seeds， and provide references for the drying of alfalfa seeds in actual production.

Key words ? ?alfalfa seed; drying temperature; seed vigor; antioxidase; metabolic enzyme

苜蓿（Medicago sativa L.）作為世界上最重要、種植最廣泛的豆科牧草之一，具有適應(yīng)性廣、產(chǎn)草量高的特點(diǎn)，同時富含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)以及氨基酸，是家畜的主要飼料來源，被譽(yù)為“牧草之王”[1-4]。苜蓿栽培歷史悠久，經(jīng)濟(jì)價值高，而且種質(zhì)資源豐富，文獻(xiàn)記載的苜蓿品種達(dá)46個[5]。苜蓿能夠提高土壤肥力和保持水土的能力，具有重要的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)功能[6-8]。

然而，苜蓿種子在采集后由于自身含水量較高，若不及時進(jìn)行干燥處理將會導(dǎo)致種子霉變甚至腐爛，導(dǎo)致品質(zhì)下降，影響種子活力。同時我國對苜蓿產(chǎn)品需求量巨大，導(dǎo)致苜蓿種植面積進(jìn)一步擴(kuò)大，因而苜蓿良種的缺乏已經(jīng)對苜蓿生產(chǎn)造成一定限制[9]。因此，對種子及時進(jìn)行干燥處理，防止出現(xiàn)發(fā)霉變質(zhì)，保持種子活力，延長種子的儲藏期限，保護(hù)現(xiàn)有種子資源十分有必要[10]。加強(qiáng)苜蓿草種子干燥處理，防止種子霉變變質(zhì)和保持種子的良好活力具有重要意義。目前，對干燥溫度對苜蓿種子活力影響的研究相對較少，研究的廣度和深度需要進(jìn)一步擴(kuò)展。本研究以苜蓿種子為研究對象，通過不同溫度對苜蓿種子進(jìn)行干燥處理，進(jìn)而檢測種子活力及相關(guān)酶活性的變化，探究不同干燥溫度對苜蓿種子活力的影響，為苜蓿種子的采后干燥研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

2.5 ? ?不同干燥溫度下苜蓿種子代謝酶活性

如圖5所示，不同的干燥溫度對苜蓿種子中各種代謝酶活性有一定的影響。脂肪酶活性隨著溫度的升高呈現(xiàn)上升趨勢，溫度超過35 ℃，活性下降。淀粉酶活性隨著溫度升高至35 ℃，酶活性達(dá)到最高。蛋白酶活性隨著溫度的升高呈現(xiàn)上升趨勢，溫度超過35 ℃時，活性下降。當(dāng)干燥溫度為35 ℃時，各種代謝酶活性最高，這表明35 ℃的干燥溫度對于苜蓿種子中淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶活性的提高有一定促進(jìn)作用， 有利于提高種子活力，加快種子的萌發(fā)。

3 ? ?結(jié)論與討論

種子是植物生長的基礎(chǔ)材料，種子的活力與種子萌發(fā)有著密切的聯(lián)系，同時也關(guān)系到牧草業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，種子萌發(fā)易受到硬實、種子質(zhì)量、種子活力、病害及環(huán)境因素的影響。當(dāng)苜蓿種子含水量超過13%時要進(jìn)行干燥處理，降低自由水含量使種子進(jìn)入靜止或者休眠狀態(tài)，有利于種子活力的延長和種子壽命的保持，同時對于種子中雜質(zhì)和塵土也需進(jìn)行清選，以避免雜質(zhì)對種子質(zhì)量造成影響[14-15]。因此，對收獲的種子進(jìn)行干燥處理是十分有必要的。

苜蓿作為我國重要的經(jīng)濟(jì)牧草，在我國畜牧業(yè)發(fā)展中有著重要的地位。我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展對苜蓿產(chǎn)品需求量巨大，導(dǎo)致苜蓿種植面積也在進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，苜蓿良種的缺乏已經(jīng)對苜蓿生產(chǎn)造成一定限制，加強(qiáng)對現(xiàn)有苜蓿草資源的保護(hù)十分有必要。本研究中探討了不同干燥溫度對苜蓿種子活力的影響，結(jié)果顯示，不同干燥溫度對種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢有一定的影響;干燥溫度為35 ℃時，種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢明顯高于其他溫度，這表明35 ℃有利于種子萌發(fā)。干燥溫度過高或者過低都會影響種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢，這可能與溫度影響萌發(fā)相關(guān)酶的活性有關(guān)，種子各種酶的最適酶活都有適宜的溫度[16]。

種子中重要的營養(yǎng)物質(zhì)主要有蛋白質(zhì)、淀粉和脂肪。蛋白質(zhì)作為種子發(fā)育過程中重要的貯藏物質(zhì)，其在種子休眠、萌發(fā)、幼苗早期生長發(fā)育過程中扮演著重要的角色[17]。因此，對不同溫度下種子中的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行測定很有必要。試驗結(jié)果表明，不同的干燥溫度對蛋白質(zhì)含量有著一定的影響，35 ℃時蛋白質(zhì)含量最高，可見35 ℃對于種子萌發(fā)的營養(yǎng)供給有著促進(jìn)作用。

種子的代謝強(qiáng)度與其細(xì)胞膜系統(tǒng)的完整性有關(guān)。膜系統(tǒng)常因過氧化作用而受到傷害，細(xì)胞內(nèi)的過氧化物酶具有清除自由基、降低活性氧、防止過氧化作用的功能，免受膜損傷，對于維持種子中抗氧化系統(tǒng)穩(wěn)定性方面有著重要作用[18-19]。因此， 抗氧化酶活性對種子的活力及正常萌發(fā)有著重要的作用。超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）是細(xì)胞內(nèi)清除活性氧的主要酶類，試驗結(jié)果表明，不同溫度對種子內(nèi)抗氧化酶活性有著明顯的影響，35 ℃時各種抗氧化酶活性均最高，MDA含量最低，究其原因可能是溫度的升高進(jìn)而造成細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)功能受到破壞，使細(xì)胞完整性喪失，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)滲漏和MDA積累，導(dǎo)致種子質(zhì)量下降。當(dāng)溫度為35 ℃時MDA含量最低，可能與種子內(nèi)抗氧化酶（CAT、SOD 等）有效消除活性氧自由基有關(guān)[20]。在較低溫度（25、30、35 ℃）時，過氧化物酶活性沒有顯著區(qū)別，55 ℃時活性最高。不同酶有不同的最適溫度。綜合考慮，當(dāng)溫度為35 ℃時，苜蓿種子中抗氧化酶活性最高，對于種子中的活性氧有著良好的清除作用，有利于保持苜蓿種子的活力。

種子中重要的儲能物質(zhì)包括糖類、蛋白質(zhì)和脂肪。主要的貯藏物質(zhì)是糖類，為種子的生命活性提供呼吸基質(zhì)，保證呼吸作用正常進(jìn)行。脂類可以抑制種子的透水性進(jìn)而對細(xì)胞膜進(jìn)行保護(hù)，對于維持種子細(xì)胞內(nèi)各項生命活動的正常進(jìn)行有著重要作用。蛋白質(zhì)作為構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的主要有機(jī)物，也為種子的正常代謝和發(fā)育提供氮來源[21-24]。淀粉和蛋白質(zhì)作為苜蓿種子中的主要有機(jī)物，在種子萌發(fā)時被各種代謝酶（淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶）水解為簡單的有機(jī)物，為種子的正常萌發(fā)提供營養(yǎng)物質(zhì)[25]，是種子萌發(fā)過程中重要的酶類。因此，代謝酶活性的大小關(guān)系到種子萌發(fā)的質(zhì)量和速度。淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶是催化水解淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)的主要酶類，其活性大小會影響到淀粉、蛋白和脂肪的水解程度，進(jìn)而影響種子的生長過程。本文試驗結(jié)果中，不同的干燥溫度對代謝酶的活性有著一定的影響，當(dāng)溫度為35 ℃時，各種代謝酶活性均最高，顯示該溫度可提高種子各代謝酶活性，表明35 ℃有利于提高代謝酶活性，進(jìn)而提高種子萌發(fā)時的營養(yǎng)供給，提高種子活力。當(dāng)干燥溫度為35 ℃時，種子發(fā)芽率最高，達(dá)到84%，發(fā)芽勢達(dá)到75%?？寡趸富钚砸草^高，有利于種子的萌發(fā)。本文僅從蛋白質(zhì)水平研究了干燥溫度對苜蓿種子活力的影響，相關(guān)的分子機(jī)理還需要進(jìn)一步探究。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 劉志英，李西良，齊曉，等.1950年以來中國學(xué)者對苜蓿屬的研究：歷史脈絡(luò)與啟示[J].草業(yè)科學(xué)，2015，24（10）：58-69.

[2] MIELMANN A.The utilisation of lucerne：a review[J].British Food Journ-al，2013，115（4）：590-600.

[3] GRELA ER，PIETRZAK K.Production technology，chemical composition and use of alfalfa protein-xanthophyll concentrate as dietary supplement[J].J Food Process Technol，2014，5：373-377.

[4] 李彥品，楊海明，楊芷，等.紫花苜蓿的營養(yǎng)價值及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].飼料研究，2015（9）：14-18.

[5] SALEMI F，NASR ESFAHANI M，TRAN L-SP.Mechanistic insights into enhanced tolerance of early growth of alfalfa（Medicago sativa L.）under low water potential by seed-priming with ascorbic acid or polyethylene glycol solution[J].Industrial Crops and Products，2019，137：436-445.

[6] WANG Z，KE Q，KIM M D.Transgenic alfalfa plants expressing the swee-tpotato orange gene exhibit enhanced abiotic stress tolerance[J].Plos One，2015，10（5）：e0126050.

[7] LOWRIE M. Horace′s ′carmen saeculare′：ritual magic and the poet′s art[J].Class World，2003，96（2）：226-227.

[8] 賈蓉，龐妙甜，杜利霞，等.5個苜蓿品種種子萌發(fā)期干旱耐受性研究[J].中國草地學(xué)報，2018，40（5）：114-119.

[9] 王曉龍，李紅，米福貴，等.不同地區(qū)苜蓿種子活力的探討[J].畜牧與飼料科學(xué)，2018，39（10）：55-58.

[10] 王景順，殷麗娟，李昭臣.對紫花苜蓿種子生產(chǎn)存在問題及對策的探討[J].種子世界，2005（9）：34.

[11] 趙玉文，鄭雨，段少榮，等.重金屬脅迫對青藏高原2種牧草種子發(fā)芽及生長的影響[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)，2019（5）：104-109.

[12] 孫紅.牧草種子的采收與貯藏[J].當(dāng)代畜禽養(yǎng)殖業(yè)，1995（5）：23.

[13] GUAN L，HU H.The growth promoting effects of isobavachalcone 0.2% ME on Medicago sativa L.[J].Agrochemicals，2018，57（1）：75-78.

[14] 李振華，王建華.種子活力與萌發(fā)的生理與分子機(jī)制研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（4）：646-660.

[15] 馬婷燕，羅飛，CLEMENT NZABANITA，等.國內(nèi)外36個苜蓿品種的發(fā)芽特性綜合評價[J].種子，2019，38（1）：48-57.

[16] 蹇黎，楊婧，秦小軍，等.不同溫度和浸種時長對紫蘇種子萌發(fā)的影響[J].種子世界，2019，38（1）：93-95.

[17] 張新靜，于營，樸向民，等.桔梗種子發(fā)育過程中脫水耐性與可溶性糖、可溶性蛋白的關(guān)系[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2017（6）：14-20.

[18] 王立克，洪發(fā)水.CaCl2處理苜蓿種子的萌發(fā)代謝效應(yīng)研究[J].草與畜雜志，1995（2）：14-15.

[19] 李穎，王明亞，毛培勝.抗氧化劑處理對不同劣變程度的羊草種子生理特性的影響[J].草地學(xué)報，2013，21（5）：945-949.

[20] 孫國祥，張旭，張成國，等.谷胱甘肽在動植物領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018（8）：42-45.

[21] 孫群，王建華，孫寶啟.種子活力的生理和遺傳機(jī)理研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，40（1）：48-53.

[22] 趙娟，朱紅彩，盧振波.影響種子活力的因素[J].種子科技，2010，28（10）：36-37.

[23] 徐亮，包維楷，何永華.種子貯藏物質(zhì)變化及其貯藏生理[J].種子科技，2003（5）：60-63.

[24] SUN W Q，IRVING T C，LEOPOLD A C.The role of sugar，vitrification and membrane phase transition in seed desiccation tolerance[J].Physio-logia Plantarum，2010，90（4）：621-628.