摘要
本文以玉米品系豫单701和豫单901为实验材料,采用高温高湿(45℃、100％RH)人工加速老化的处理方法,研究了不同老化处理对玉米种子活力的影响并用半定量。RT-PCR技术对不同老化处理的玉米种子萌发3天时GA200x、α-淀粉酶等基因的表达进行了检测。实验结果如下: 1、人工老化玉米种子田间苗期表现对不同老化处理的玉米种子田间种植21天后的出苗率及苗高调查,结果表明,随老化时间的延长,不同品系均表现出出苗缓慢,出苗率及苗高降低；且幼苗健壮程度变差,甚至不能出苗。 2、人工老化玉米种子室内标准发芽实验对不同老化处理的玉米种子进行标准发芽试验,结果表明,随着老化时间的延长,发芽率、发芽指数和活力指数都呈下降趋势,且老化2d时,活力指数首先显著下降。老化4d时,发芽率、发芽指数和活力指数下降均达到极显著水平。老化8-10d时供试品系种子活力严重丧失,发芽率、发芽指数和活力指数均降低为O。 3、人工老化玉米种子胚乳糊粉层活性检测淀粉水解斑实验对老化8d的豫单701种子进行糊粉层细胞活性检测,结果表明,老化导致糊粉层细胞活性降低:人工老化处理8d的玉米种子,即使有外源GA的诱导,也很难产生a.淀粉酶,说明糊粉层细胞活性可能已经丧失。 4、人工老化玉米种子种胚活力检测用TTC染色法对老化玉米种子种胚活力定性检测,结果表明,随着老化时间的延长,种胚活力呈现降低的趋势。老化6d时胚活力下降明显,老化8-10d时,玉米种胚活力几乎全部丧失。定量检测结果与定性检测结果一致。说明老化导致的种子活力降低可能是由于种胚和糊粉层活性共同作用的结果。 5、人工老化玉米种子膜透性及膜脂过氧化作用的变化对老化玉米种子浸出液相对电导率、超氧阴离子自由基的产生速率和MDA含量等研究,结果表明,随着老化程度的加深,这些生理指标呈增加趋势。老化材料发芽过程中自由基产生速率和MDA含量均呈现出先增加然后稍有降低的趋势,而老化8-10d的种子则一直增加,说明发芽过程可能对种子老化造成的损伤有一定的修复功能。相关性分析可知,相对电导率、超氧阴离子自由基产生速率和MDA含量与发芽率、发芽指数、活力指数等活力指标呈极显著负相关。说明在老化过程中,膜脂过氧化作用加强,细胞膜结构遭到破坏与种子活力密切相关。 6、人工老化玉米种子氧化还原酶活性的变化对豫单701和豫单901老化过程中SOD、POD、CAT等氧化还原酶活性研究表明,随老化时间的延长,氧化还原酶活性呈降低趋势。萌发过程中,除老化8d和10d的种子外,不同老化程度的种子,其SOD、CAT酶活性表现出先增加然后稍降的趋势,而POD活性表现一直增加趋势。说明种子萌发可能对氧化还原酶活性进行修复。相关性分析可知,各氧化还原酶活性都与发芽率、发芽指数、活力指数等活力指标均达到极显著正相关,而与电导率、超氧阴离子自由基、MDA含量等生理指标达到极显著负相关。说明由于人工老化使玉米种子氧化还原酶活性发生了不同程度的降低,导致O2*-和H2O2,不能及时清除,进而使膜透性及膜脂过氧化作用增加,引起活力降低。 7、人工老化玉米种子α-淀粉酶活性的变化对老化玉米种子进行α-淀粉酶活性检测,结果表明,随着老化程度的加深,α-淀粉酶活性呈现明显下降趋势。老化材料萌发初期,α-淀粉酶活性先明显增加,4d时上升达到最高点,然后剧烈降低,且不同材料变化趋势存在差异。相关性分析可知,α-淀粉酶活性与发芽率、发芽指数、活力指数等活力指标呈极显著正相关。说明α-淀粉酶活性可以作为反映种子活力的一个重要生理指标。 8、人工老化玉米种子活力相关基因检测利用半定量RT-PCR技术对老化玉米种子GA200x、α-淀粉酶等基因的表达进行测验,结果表明,随着种子老化程度的加深,GA200x、α-淀粉酶等基因的表达量呈降低趋势,说明人工老化使GA200x基因的表达量降低致使GA合成减少,引起α-淀粉酶基因由于缺乏GA的诱导而达量下降,从而导致α-淀粉酶活性降低,最终影响种子活力。 种子老化是细胞结构和生理功能上的一系列错综复杂的变化,包括膜结构的破坏、膜脂过氧化作用、酶活性降低、甚至遗传基础发生改变。这些变化相互联系,互为因果,最终导致种子活力降低。
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