南非大麻地方品种种子加速老化下的萌发响应及其对种子贮藏的启示

本研究针对高温高湿环境下大麻种子易劣变问题，通过模拟加速老化(AA)处理5个南非地方品种(L1/L2/B1/B2/M1)，系统评估了老化时长(0-120h)对种子活力(TTC法)、电解质渗漏(EC)、水活性(aw )及萌发指标(GP/GRI/CVG)的影响。结果揭示老化导致膜损伤(EC达393.2 μS cm-1 g-1 )、aw 上升(最高0.724)，品种间存显著差异，为热带地区种质保存提供关键参数。

　　

在全球气候变化加剧和药用大麻需求激增的背景下，种子贮藏稳定性成为制约热带地区大麻产业发展的关键瓶颈。南非作为传统大麻种植区，其特色地方品种在高温高湿环境下常面临种子活力快速丧失的困境，而目前对油料种子老化机制的认识多集中于主粮作物，大麻种子的生理响应规律尚属空白。针对这一科学问题，南非夸祖鲁-纳塔尔大学的研究团队在《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》发表论文，首次系统揭示了5个南非大麻地方品种在加速老化过程中的生理劣变规律。

研究采用多维度技术路线：通过标准加速老化装置(42°C/100%RH)模拟长期贮藏；结合TTC染色法量化种子活力；采用电导仪测定电解质渗漏(EC)评估膜损伤；利用水活性仪(a_w
)监测水分状态；同步开展实验室(30/25°C)与温室萌发实验，计算萌发率(GP)、萌发指数(GRI)和萌发速度系数(CVG)。

3.1 种子活力
TTC测试显示老化显著降低活力(p<0.05)，品种差异显著：Bergville品系(B1)表现最优，120小时老化后仍保持94.41%活力；Msinga品系(M1)最敏感，活力降至70.63%。未老化对照组中，Ladysmith品系(L1/L2)基础活力最低(92.22%)，提示遗传背景决定初始质量。

3.2 电解质渗漏与pH
EC值随老化呈指数增长，M1在120小时达峰值393.2 μS cm^-1
g^-1
，揭示其膜系统最脆弱。pH同步下降，表明老化导致有机酸外泄，B1维持最高pH值，显示较强膜稳定性。这种电生理变化与萌发抑制存在显著相关性(r=0.82)。

3.3 水活性
所有品种a_w
均突破安全阈值(0.6)，L2在120小时达0.724，与脂质降解程度呈正比。值得注意的是，B1虽萌发性能优异(温室GP93.33%)，但其a_w
始终高于0.63，暗示高活力与耐贮性存在遗传权衡。

3.4 萌发指标
实验室条件下老化导致GP直线下降，L2/B2降幅超50%；但温室中部分品种(M1/L1)出现"老化激活"现象，AA48处理GP反超对照9.78%，提示湿热可能打破生理休眠。CVG分析显示B2在早期老化(AA48)保持最高萌发速率(40.85%)，而L1在长期老化中表现最差(CVG<30%)。

讨论部分指出，该研究首次建立大麻种子老化评估的"四维指标体系"(活力-渗漏-水分-萌发)，发现电解质渗漏(EC)与水活性(a_w
)可作为预测贮藏潜力的早期标志物。特别重要的是，研究揭示了南非地方品种间的显著差异：Bergville品系(B1)展现出"高活力-低耐贮"特性，而Msinga品系(M1)则表现为"低活力-快劣变"，这种分化为后续抗老化育种提供了方向。作者建议对B1类品种采用低温干燥(<-18°C)保存，而对M1类需优先用于就地保护或快繁计划。

该研究的实践意义在于为热带地区小农户设计了简易贮藏方案——通过定期监测a_w
值(便携式检测仪成本<100美元)，可预警种子质量拐点。理论层面，研究填补了油料种子老化机制的知识空白，特别是首次报道了大麻种子中"老化激活休眠"的特殊现象，为理解植物与环境互作提供了新视角。文末强调，未来需结合脂质组学分析TAG(三酰甘油)降解通路，以揭示不同品种老化敏感性的分子基础。