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不同含水量大葱种子贮藏过程中的糖代谢研究 胡小荣， 陶梅，卢新雄，辛萍萍 （中国农业科学院作物科学研究所，北京100081） 摘要： 将大葱种子干燥到1.8%～10.5% 的不同含水量后，在50℃、35℃、20℃和-18℃条件下密闭贮存16个月。通过对半乳糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和密三糖含量的研究，结果表明，随着贮存温度的升高，种子中半乳糖的含量不断升高，随着含水量的降低，种子中半乳糖的含量逐渐降低，且随着贮存温度的下降，种子中半乳糖含量随种子含水量下降而降低的趋势减缓。然而葡萄糖、果糖、蔗糖和密三糖的结果与半乳糖的变化趋势相反，随着贮存温度的升高，四种糖的含量逐渐下降，在同一贮藏温度条件下，随含水量的降低，这四种糖的含量却逐渐升高，但在贮存温度较低时(20℃ 和-18℃)，这种变化趋势不明显。关键词： 大葱种子，超干燥，保存，糖代谢
Studies On the Sugar Metabolism in Stored Chinese Onion Seed with Different Moisture Content
HU Xiao-rong, TAO Mei, LU Xin-xiong, XIN Ping-ping (Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences , Beijing 100081)
Abstract: Chinese onion seed was dried to different moisture contents ranging from 1.8% to 10.5%, then packaged and stored at 50 ℃, 35℃, 20℃ and -18℃ for 16 months. The contents of galactose, glucose, fructose, sucrose and raffinose of seed were tested. The results showed the galactose content of seed increase as the storage temperature increases. However, the glucose, fructose, sucrose and raffinose content of seed decrease as the storage temperature increases. Seed was stored in a storage temperature, the galactose content of seed decreases as the seed moisture content decrease. However, the glucose, fructose, sucrose and raffinose content of seed increase as the seed moisture content decreases, but this kind of change is not clear if seed was stored at lower temperatures ranges from 20℃ to -18℃.Keywords: Chinese onion seed, Ultra-dry, Conservation, Sugar metabolism
不同糖成份对种子耐干性的影响越来越引起种子干燥保存研究者们的注意，早期研究结果认为，种子在成熟脱水过程中，糖在大分子表面替代水分子，使膜和蛋白质在脱水状态下稳定。正常型种子成熟时高水平的寡糖与其耐干性有关。种子超干燥与种子内糖组分有密切关系，随着含水量的降低，玉米和榆树种子还原糖/非还原糖比值呈下降趋势，而在白菜种子中这种趋势不明显。超干燥种子蔗糖含量都高于高含水量种子。多糖、葡萄糖含量随含水量的降低而下降。研究证明，正常型种子在获得耐干性时，大量积累寡糖和蔗糖。水苏糖和棉籽糖被认为是最重要的寡糖[1∽3]。种子的生理生化研究较多的是种子在成熟过程中或种子在萌发过程中的变化，而干种子或超干燥种子在不同温度贮藏过程中的生理生化变化的系统研究相对较少，超干燥种子为什么能提高耐藏性及其糖代谢机制有待进一步研究。
1.1 材料与方法
大葱种子，品种名称高脚白。 1996年由北京市农林科学院蔬菜研究中心提供。
1.2 方法
1.2.1 种子干燥、包装与贮存
将大葱种子分别干燥成不同档次含水量，从10.5％至1.8％共9个档次。干燥到预定的含水量后，用铝箔袋密封包装，每小袋中种子重1.0克，袋中空气容量为6.0±0.5ml。将每个不同含水量档次的种子放在一起形成一套种子，将大葱成套种子分别置于50℃、35℃、20℃和-18℃恒温保存16个月，测定种子糖含量。
1.2.2 种子含水量测定
种子含水量测定，用整粒103℃烘干18h，以湿重为基数计算种子含水量。用称量法来测定种子含水量。
1.2.3 糖含量测定
将贮存于50℃、35℃、20℃和-18℃中16个月的大葱种子取出，每处理取种子1克磨碎，称取0.400克样品，用80％乙醇溶液定容至10ml，用滤纸过滤，取上清液做液相色谱。液相色谱选用LC-6A液相色谱仪，用RID-6A示差折光检测器和Alltech 700CH Carbohydrate Columm测糖专用柱（6.5mm×300mm）分析, 以超纯水为流动相，流量为0.5ml/min，柱温80℃。采用外标法进行糖含量测定。
2 结果与分析
不同含水量的大葱种子密闭贮存于50℃，35℃，20℃和-18℃中16个月后，用液相色谱测定种子中的半乳糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和密三糖含量。结果表明，随着贮存温度的升高，种子中半乳糖的含量不断升高。如含水量为10.5%的种子贮藏温度从-18℃ 升高到50℃，其种子中半乳糖含量由0.64%升高到1.91%。在同一贮藏温度条件下，随着含水量的降低，种子中半乳糖的含量逐渐降低，如在50℃贮藏温度条件下，含水量由10.5%降到1.8%，种子中半乳糖的含量由1.91%降到0.52%，且随着贮存温度的下降（如在20℃和-18℃）种子中半乳糖含量随种子含水量下降而降低的趋势减缓（图1）。然而葡萄糖、果糖、蔗糖和密三糖的结果与半乳糖的结果相反，随着贮存温度的升高，这四种糖的含量逐渐下降。在同一贮藏温度条件下，随含水量的降低，这四种糖的含量却逐渐升高，但在贮存温度较低时（如在20℃和-18℃），这种变化趋势不明显（图2～5）。
3 讨论
通过研究超干种子的糖含量，结果显示随着贮存温度的升高，半乳糖含量不断升高，而葡萄糖、果糖、蔗糖和密三糖的含量不断降低。同一贮存温度条件下，随着含水量升高，半乳糖含量不断升高，而葡萄糖、果糖、蔗糖和密三糖的含量明显下降，当贮存温度较低时，这些变化较小。这是由于贮存温度较低时，种子的糖代谢缓慢，使不同温度贮藏的种子糖含量未发生明显变化。而当种子含水量较低时，由于缺水，种子中代谢受到抑制，使不同的低含水量种子中糖含量的差异较小。含水量为7.4％和8.1％的种子糖含量的变化与主体趋势不完全一致，可能是种子糖含量测定时种子称重误差或其它实验误差所致。 由于半乳糖是半纤维素和果胶物质的重要构成成份。半纤维素分解产生的木聚糖、葡萄糖椄事短蔷厶呛桶肴樘蔷厶侵芯邪肴樘牵胂宋厥侵参锵赴跎诘闹饕峁刮镏屎椭肿优呦赴械闹嫖镏省Ｖ肿又邪肴樘呛康纳咭馕蹲畔赴诤团呷橹械陌胂宋胤⑸猓头懦隽税肴樘恰Ａ硗猓肴樘腔故枪何镏剩ü汉凸乎ニ幔┑淖槌沙煞荨６何镏适侵参锵赴跎诩鞍洳愕闹饕峁刮镏省Ｋ慕到饪梢允瓜赴胂赴挚贾轮参锲鞴俚耐崖溆肴砘０肴樘呛康纳咭彩怯捎诠何镏实慕到馑拢瓜赴诩鞍湔澈衔锸艿狡苹怠Ｒ虼耍影肴樘呛坎舛ń峁锌梢钥闯觯肿又嬖诮细呶露龋?0℃，35℃）条件下，随着含水量的降低，半乳糖含量减少，说明种子超干燥抑制了胚和胚乳中细胞壁的半纤维素和胞间层果胶物质的降解，有利于维护细胞的正常结构和物质的贮备，对维持细胞的生命起着重要作用。 单糖中的葡萄糖和果糖是呼吸作用中糖酵解（EMP）和戊糖磷酸途径（PPP）的主要原料。糖酵解、三羧酸循环（TCA）、戊糖磷酸途径产生的三磷酸酰苷（ATP）是生命活动的能源和动力。在葡萄糖和果糖含量测定结果中，50℃条件下，含水量高的种子葡萄糖和果糖含量下降是因为种子呼吸作用加快，过份消耗所致。在含水量较高的10.5％的处理中，不同的贮存温度之间单糖的含量明显不同，温度越高，单糖含量越低。从50℃降至-18℃贮存。葡萄糖和果糖，分别由20 mg/μg和90 mg/μg上升至113 mg/μg和33 mg/μg。葡萄糖上升56.5倍，而果糖上升3.7倍。（图5～6）。种子在贮存过程中呼吸作用的加快导致能源和动力物质的极大消耗而使种子老化加速。等种子萌发时又因这种物质的缺乏而表现出活力下降。 二糖（蔗糖）和三糖（密三糖）的降解产物单糖是呼吸作用的后备力量（原料）。测定结果中，它们含量的降低也说明呼吸作用的加快消耗了这些物质。种子贮存温度的降低和种子含水量的下降有利于抑制这些糖的消耗从而提高种子贮存寿命。这种变化趋势在含水量高的处理中表现尤为突出，如贮存温度为50℃，35℃，20℃和-18℃时，蔗糖含量分别是0.28％、1.06％、1.93％和2.49％，相关性很高，相关系数为-0.94。在密三糖的结果中，这种趋势完全一致，且随着含水量的降低，这种变化趋势不明显。原因是低含水量大大降低了呼吸强度，从而使起后备作用的二糖和三糖的消耗大为减少，因此导致不同贮存温度下的二糖和三糖的含量差异不明显（图4～5）。 通过以上结果的分析，种子老化的原因的初步分析是由于半纤维素和果胶物质的分解而导致细胞壁及胞间物质的破坏，使细胞失去了原有的支架保护而死亡。而超干燥种子抗老化的机理可能是超干燥种子由于缺水，半纤维素和果胶物质的分解困难，从而使细胞壁及胞间物质免受破坏，维护了细胞的正常结构与功能。另外，由于超干燥种子缺水，一方面减缓了糖代谢，减少呼吸作用原料（葡萄糖）的供给，同时水份的奇缺使糖酵解、三羧酸循环、戊糖磷酸途径都受到抑制从而使整个呼吸作用减慢，降低了对生命能源及动力物质的消耗而延长了种子寿命。 参考文献
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