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杜仲(Eucommia ulmoides)杜仲科杜仲属植物,是我国珍贵中药材树种,也是重要的胶源植物。实验室前期发现室温下储藏的杜仲种子半年后发芽率下降,为了探讨活力下降的原因,本研究以购自于2020年11月的‘华仲15号’杜仲种子(种子库储藏了3个月后)为材料,通过人工老化的方法加速种子老化过程,探究种子活力降低的内在原因。取得如下结果:1.杜仲种子人工老化处理方法的建立本研究选择高温(40℃)、高湿(相对湿度95%)和(58±1)℃热水两种人工老化方法对杜仲种子处理,分析种子活力变化。结果发现,在高温高湿条件分别处理2、4、6、8和10 d,种子活力逐渐降低,与对照相比(仅室温平衡2 d),差异显著。经(58±1)℃热水处理到21 min,种子活力变化不显著。因此,本研究选用高温、高湿人工处理方法进行杜仲老化研究。2.高温高湿老化处理对杜仲种子膜透性的影响杜仲种子经高温高湿老化处理,与对照相比(仅室温平衡2 d),发现在处理10 d后,种子相对电导率比对照34.67%高了31.28%,绝对电导率比对照155.03μs/cm高了75.89%;MDA含量与对照50.22 nmol·g-1相比升高了58.18%,说明老化处理增加了杜仲种子细胞膜透性和细胞膜脂过氧化程度,杜仲种子活力下降可能与膜脂过氧化加重有关。3.高温高湿老化处理对杜仲种子保护性酶活性和渗透调节物质含量的影响利用高温高湿处理杜仲种子,测定保护性酶活性和渗透调节物质含量。结果发现,与对照(仅室温平衡2 d)相比,在处理10 d时,保护性酶活性都迅速降低,SOD活性与对照218.52 U·g-1相比下降了51.94%,POD活性与对照165.31U·g-1相比下降了67.56%,CAT活性与对照387.30 U·g-1相比下降了30.73%,APX活性在处理6 d时,与对照111.65 Umin·g-1相比下降了76.98%。可溶性蛋白和可溶性糖含量都迅速降低,可溶性蛋白含量与对照16.55 mg·g-1相比,降低了59.16%,可溶性糖含量与对照38.47 mg·g-1相比,降低了52.00%。而脯氨酸含量则上升,在处理10 d时,与对照25.54μg·g-1相比升高了91.11%,说明种子经老化处理,响应逆境胁迫相关物质含量上升,但随着处理时间延长,细胞膜透性增加,完整性受损,物质外渗,种子保护酶类系统破坏,导致种子老化。4.高温高湿老化处理对杜仲种子生理及膜结构相关基因表达的影响利用高温高湿处理杜仲种子,测定生理与膜结构7个基因表达特征,结果发现,与对照(仅室温平衡2 d)相比,种子膜结构形成相关基因Eu PLD、Eu LOX和Eu LEA的表达量上调,分别为对照的1.41、1.57及1.25倍;Eu SOD、Eu ARF、Eu GA2ox及Eu PHB表达量下调,分别为对照的0.21、0.33、0.59及0.46倍。说明种子抗逆性增强,以稳定细胞膜结构,但是细胞内PLD活性可能会影响细胞膜脂质组成,破坏细胞膜完整性,脂质过氧化作用的关键酶LOX会催化种子储藏脂的降解,脂质过氧化程度加剧,导致种子活力降低。5.高温高湿老化处理对杜仲种子脂肪酸含量及碘值的影响杜仲种子高温高湿处理后,测定脂肪酸含量及碘值。结果共检测出18种脂肪酸,包括棕榈油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、顺-11-二十碳一烯酸等9种不饱和脂肪酸,且与对照与(仅室温平衡2 d)相比,种类相同,但含量均有所下降,其中油酸、亚油酸、亚麻酸下降幅度最大,分别为142.00 mg/100g、6.50 mg/100g、541.30 mg/100g。说明老化处理,不饱和脂肪酸酸败发生氧化作用,导致含量减少,脂肪酸不饱和程度的碘值也降低。6.储藏方式对杜仲种子活力的影响采用低温/真空(LT/V)、低温/尼龙袋(LT/N)、室温/真空(RT/V)及室温/尼龙袋(RT/N)对种子(购自于2021年11月)贮藏,测定种子活力变化情况。结果发现,与对照(仅室温平衡2 d)相比,四种储藏方法活力指标均降低。储藏4个月后,发芽率与对照79.67%相比,分别下降了29.11%、33.44%、37.3%、44.67%,发芽势与对照49.89%相比,分别下降了17.67%、24.00%、23.44%、31.00%,发芽指数与对照19.83相比分别下降了8.40、10.65、11.25、12.27,活力指数与对照2.02分别下降了1.16、1.27、1.25、1.35。其中LT/V处理方式种子活力指标降幅最小,有利于保持种子活力。本研究发现在高温高湿处理过程中,杜仲种子活力降低,是由于种子浸出液电导率和丙二醛含量上升,细胞膜完整性受到破坏,种子通过调节脯氨酸含量、响应逆境Eu LEA基因表达提高以稳定细胞膜结构,但是随着处理时间延长,种子生理代谢失调,可溶性蛋白和可溶性糖含量下降,保护性酶活性下降降低,贮藏物质的降解及呼吸代谢加速,清除活性氧的能力下降,线粒体结构可能被破坏,种子萌发所需的物质含量可能也随之下降,细胞膜完整性破坏、细胞氧化程度增加,不饱和脂肪易发生氧化,产生酸败作用,导致种子活力降低。在储藏过程中可采取低温真空包装方式延缓种子老化。