免费文献传递   相关文献

同德小花碱茅种子发育过程中几个生理指标的变化



全 文 :1084-1087
07/2012
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
29卷07期
Vol.29,No.07
同德小花碱茅种子发育过程中
几个生理指标的变化
史 鹏1,2,周青平2,颜红波2,刘文辉2,梁国玲2,贾志峰2
(1.青海大学,青海 西宁810000;2.青海省畜牧兽医科学院,青海 西宁810016)
摘要:采用6种活力测定方法,研究了同德小花碱茅(Puccinellia tenuiflora cv.Tongde)种子发育过程中含水量、
种子质量和营养物质等生理生化的变化。试验结果表明,同德小花碱茅种子发育过程中含水量散失速率呈先快
后慢的规律,在盛花期后26d种子达到生理成熟,含水量为27.85%,种子中可溶性糖的含量随种子成熟逐渐减
少,而淀粉含量变化则相反。同德小花碱茅种子发育过程中植物内源激素生长素、赤霉素和脱落酸的含量高峰依
次出现。本研究表明,种子活力随种子成熟不断增加,在盛花期后26d达到最高水平。
关键系:同德小花碱茅;种子发育;生理生化
中图分类号:Q945;S540.1   文献标识码:A   文章编号:1001-0629(2012)07-1084-04

   同德小花碱茅 (Puccinellia tenuiflora cv.
Tongde)于2007年11月全国牧草品种审定委员会
审定通过,登记为野生栽培品种,耐旱、耐寒,极耐盐
碱,在pH值8.5~9.0的土壤上生长良好;其干草
产量和种子产量表现优良;适宜在海拔4 000m以
下高寒地区种植,且能安全越冬。
种子的发育是植物生长发育的开始,对植物的
生长有着较大的影响[1]。国际上对种子的研究已有
很长历史,20世纪30年代我国开始在该领域已进
行研究,目前有关禾本科牧草种子的研究已有较多
报道[2-8]。同德小花碱茅作为一个新申报的牧草品
种,对其研究多集中在盐碱地对苗期生理特性与生
长特性的影响[9-10],而对于种子发育的研究较少。
为此,本研究分析同德小花碱茅种子发育过程中的
各项生理指标的变化以及激素含量的变化规律,以
期为其种子生产提供基础数据和理论依据。
1 材料与方法
1.1试验材料 试验地位于青海省海北州西海镇
二分厂,海拔3 103m,100°52′E,36°58′N,年降水
量391.9mm,1月均温-14.4℃,7月均温11.5
℃,年均温-0.1℃,年日照时数2 912h。
测试样品为生长第3年的同德小花碱茅,于
2011年自盛花期第8天开始,每3d采种取样1次,
至8月30日种子完熟共采样12次。
1.2试验方法
1.2.1种子含水量测定 对新鲜的样品进行含水量
测定,并将测定后剩余的种子在-20℃以下冷冻保
存,作为其他项目测试样品。将样品称取2份,放入
称量盒测定其质量。放入烘箱,在130℃恒温下烘
3h,取出称量盒,密封好放入干燥器中冷却30min,
取出称量,记下质量。再放入130℃的烘箱内烘1
h,冷却称量,至质量恒定为止,最后一次质量作为
烘干后质量。进行含水量计算。
种子含水量(%)=(烘前试样质量-烘后试样
质量)/烘前试样质量×100%。
测定中要求称量准确度为0.01g;2份试样测
定结果,差距不得超过0.4%,否则重新测定。
1.2.2可溶性糖含量测定 将清理干净的新鲜样品
混匀,称取0.10~0.30g放入带有刻度的试管中,3
次重复,加入蒸馏水5mL,用塑料薄膜密封试管口,
于沸水中提取30min(提取2次),将提取液过滤,
装入25mL容量瓶中,多次漂洗试管,定容至刻度。
用移液枪吸取样品液0.5mL,置于试管中(重复2
次),加1.5mL蒸馏水,以下步骤同制作标准曲线
的步骤,按顺序加入试剂(苯酚、浓硫酸溶液),显色
并测定吸光度。利用标准曲线查出糖的量。
* 收稿日期:2012-03-28  接受日期:2012-05-04
基金项目:同德小花碱茅新品种繁育与示范(2010GB2G200509)
作者简介:史鹏(1985-),男,黑龙江哈尔滨人,在读硕士生,主要研究方向为牧草栽培育种。E-mail:spsp_001@126.com
通信作者:周青平 E-mail:qpingzh@yahoo.com.cn
07/2012 草 业 科 学 (第29卷07期)
可溶性糖含量(%)=从标准曲线查得糖的量
(μg)×提取液体积(mL)×稀释倍数/[测定用样品
液的体积(mL)×样品质量(g)×106]×100。
1.2.3淀粉含量测定 将提取过可溶性糖后剩余的
物质置于三角瓶(250mL)中,加入2%HCl 25mL,
置于水浴锅内煮沸1h直至淀粉完全分解。室温冷
却,向三角瓶中滴加甲基红试剂1滴,用5mol
NaOH中和至微碱性,用500mL容量瓶定容。吸
提取液1mL放入试管中,加蒽酮试剂5mL,重复3
次,置于水浴锅内煮沸10min;冷却后用空白作为
对照,将分光光度计调成620nm波长,进行读数,
并读取光密度,从标准曲线上查找相应的糖浓度
(μg·mL
-1)[2]。
淀粉含量= A×CW×1000×100%×0.9

式中,A为样品稀释后体积(mL);C为提取液含糖
量(μg·mL
-1);W 为种子质量(mg)。
1.2.4激素含量测定 将-20℃低温冷冻的种子取
出,并称取0.5g,利用酶联免疫分析(ELISA)试剂
盒,按试剂盒说明书操作测定IAA、GA和ABA的
含量。
2 结果与分析
2.1种子鲜质量、含水量和干质量的变化 同
德小花碱茅种子的鲜质量在发育初期迅速增加,盛
花期后26d达到最大,200粒种子质量为45.62
mg,此后由于水分的不断散失,种子鲜质量逐渐降
低,最后保持稳定(图1),各取样时期鲜质量差异均
显著(P<0.05)。
随着同德小花碱茅种子的逐渐成熟,种子含水
量由75.23%减少至21.60%,各时期含水量下降速
率不同,在盛花期后8~26d含水量由75.23%降至
27.85%,平均每天以2.50%的速率下降。而从盛
花期后26~41d,以平均每天0.39%的速率降至
21.60%。此后,种子的含水量变化比较小(图1)。
各取样时期含水量差异均显著(P<0.05)。
同德小花碱茅种子内干物质质量随着种子含水
量的降低而逐渐增加(图1)。200粒种子干质量从
盛花期后8d的5.85mg,以平均1.42mg·d-1的
速率迅速增加到盛花期后26d的最大干质量33.22
mg。此后,种子干质量变化趋于稳定,基本不变,标
志种子进入生理成熟期。根据牧草种子干质量的变
化,同德小花碱茅种子在盛花期后26d前后达到理
论生理成熟。各取样时期干质量差异均显著(P<
0.05)。
图1 同德小花碱茅种子发育过程中含水量、
干质量和鲜质量的变化
Fig.1 Change of moisture content,dry weight and
fresh weight in the development process of
Puccinellia tenuiflora cv.Tongde seeds
2.2可溶性糖含量和与淀粉含量的变化 种
子发育初期,可溶性糖含量在盛花期后23d之前快
速降低。盛花期后23d起种子内可溶性糖含量下
降缓慢,在盛花期后29d由最初22.56%下降到
9.17%,此后可溶性糖含量不再下降,维持在相对稳
定较低的状态(图2)。各取样时期可溶性糖含量差
异均显著(P<0.05)。
淀粉含量的变化同可溶性糖的变化相反(图
2),大体呈增加的趋势,盛花期后2 6d前含量由
图2 同德小花碱茅种子可溶性糖和淀粉含量的变化
Fig.2 Change of soluble sugar content and
starch content in the development process of
Puccinellia tenuiflora cv.Tongde seeds
5801
PRATACULTURAL SCIENCE(Vol.29,No.07) 07/2012
6.67%快速增长到20.38%。此后淀粉含量有所下
降,变化不大,保持在16%左右。各取样时期淀粉
含量差异均显著(P<0.05)。
2.3生长素(IAA)、赤霉素(GA)和脱落酸
(ABA)含量的变化 同德小花碱茅种子内IAA
含量 在 盛 花 期 后 8 d 就 达 到 最 大 值 (0.46
μg·g
-1),从盛花期后11~23dIAA含量在种子发
育过程中变化不大,维持在0.38μg·g
-1左右,盛
花期后23d开始,IAA含量呈现逐渐下降趋势(图
3)。在盛花期后17、26、29、32、35d这5个时期生
长素含量差异不显著(P>0.05)。
GA含量在种子成熟过程中,初期呈上升的变
化趋势,在盛花期后23d达到最大值。此后含量有
所下降,但保持在一定水平上,即 0.32~0.38
μg·g
-1(图3)。在盛花期后11、14、23d这3个时
期赤霉素含量差异不显著(P>0.05),但此3个时
期与盛花期后17、20、26、29、32、35d6个时期赤霉
素含量差异显著(P<0.05)。
图3 同德小花碱茅种子成熟过程中脱落酸、
赤霉素和生长素含量的变化
Fig.3 Change of ABA,GA and IAA content
in the development process of
Puccinellia tenuiflora cv.Tongde seeds
  ABA含量在种子成熟过程中逐渐增加,并在盛
花期后23d达到最大值。此后脱落酸含量略有下
降,但基本稳定(图3)。在盛花期后20、26、29、35
和38d这5个时期脱落酸含量差异不显著(P>
0.05)。
3 讨论
许多研究表明,种子含水量随种子的成熟而下
降,种子含水量的变化与种子的发育关系密切[11-14]。
不同的禾草之间,种子成熟过程中含水量的变化不
同[11]。即使是同一类牧草,在不同年份里,由于各
种因素的影响也会使种子含水量发生变化。在恶劣
气候条件下,无芒雀麦(Bromus inermis)种子水分
散失要比正常气候下快[12]。Hil 等[13]对3种禾本
科牧草研究表明,在不同年份里,因气候条件的不
同,种子发育过程中含水量变化不同。马春晖等[14]
在新疆的研究表明,高羊茅(Festuca arundisnacea)
种子生理成熟期含水量与徐荣等[15]在宁夏银川地
区得出的试验结果不同。所以,用种子含水量来确
定种子达到生理成熟期,还应对不同的禾草进行大
量试验,得出种子含水量的变化规律,用精确的数据
来证明种子的成熟期。
同德小花碱茅种子发育过程中淀粉含量的变化
与可溶性糖变化相反,但与种子重变化相似,其含量
呈现增加的变化趋势。青海扁茎早熟禾、老芒麦、无
芒雀麦和苇状羊茅种子成熟过程中,淀粉含量随着
含水量的下降而下降[1-3,10]。这种变化说明,淀粉不
仅是植物种子中重要的营养物质,淀粉在被合成的
过程中,部分参与种子的代谢过程被分解掉[19]。
同德小花碱茅种子发育过程中,生长素、脱落酸
和赤霉素3种激素,最高值最先出现的是生长素,脱
落酸则是在种子达到生理成熟时才达到最高值。在
种子发育过程中,不同内源激素发挥着不同的作用。
同德小花碱茅种子成熟过程中内源激素含量与出现
的时间同其他禾本科牧草存在着一定差异[12,17-19]。
所以,该变化在不同牧草种子中有待深入研究。
4 小结
同德小花碱茅种子在盛花期后26d干质量最
大,并达到种子生理成熟期,含水量为27.85%。
可溶性糖含量变化呈先升高后降低的趋势,淀
粉含量变化则相反。
植物内源激素IAA、GA和ABA的含量最大值
逐次出现。
参考文献
[1] 刘文辉,周青平,颜红波.青海扁茎早熟禾种子生长生
理特性研究[J].草业科学,2005,24(5):69-73.
[2] 韩建国,毛培胜,牛忠联,等.老芒麦种子发育过程中的
生理生化变化[J].草地学报,2000,8(4):237-244.
[3] 毛培胜,韩建国,王培,等.无芒雀麦种子发育过程中的
6801
07/2012 草 业 科 学 (第29卷07期)
生理生化变化[J].中国草地,2001,23(1):26-31.
[4] 孙铁军,韩建国,赵守强,等.施肥对扁穗冰草种子发育
过程中生理生化特性的影响[J].草地学报,2005,
13(2):87-92.
[5] 陈志宏,韩建国,秦歌菊,等.冰草种子发育过程中活力
变化的研究[J].草业学报,2004,13(2):1-6.
[6] 张玲,马春晖,段黄金,等.新疆高羊茅成熟过程中种子
活力变化的研究[J].西北农业学报,2003,12(2):1-4.
[7] 毛培胜,韩建国,宋锦峰.高羊茅种子发育过程中的生
理生化变化[J].草地学报,1997,5(1):1-7.
[8] 陈婉芬,徐义俊,周夑.菜豆果荚生长成熟间糖及 ABA
含量的动态变化[J].植物生理通讯,1985(6):32-33.
[9] 周学丽,周青平,颜红波,等.NaCl胁迫对同德小花碱
茅苗期生理特性的影响[J].草业科学,2009,26(6):
101-105.
[10] 卢素锦,周青平,颜红波.Na2CO3 胁迫对同德小花碱
茅幼苗生长的影响[J].草原与草坪,2009(3):16-19.
[11] Hampron J G.Herbage seed lot vigour:Do problems
start with seed production[J].Journal of Applied
Seed Production,1991(9):87-93.
[12] Grabe D F.Maturity in smooth bromegrass[J].Ag-
ronomy Journal,1956,48:253-256.
[13] Hil M J,Watkin B R.Seed production studies on pe-
rennial rygrass,timothy and prairie grass.2.change in
physiological components during seed development
and time and method of harvesting for maximum seed
yield[J].Journal of the British Grassland Society,
1975(30):131-140.
[14] 马春晖,程军,韩建国,等.新疆高羊茅种子发育生理
生化变化的动态研究[J].草业学报,2002,11(4):
76-80.
[15] 徐荣,韩建国,毛培胜,等.施肥对草坪型高羊茅种子
产量及其组成的影响[J].草地学报,2001,9(2):
137-142.
[16] 郑光华,史忠礼,赵同芳,等.实用种子生理学[M].北
京:农业出版社,1990:1-18.
[17] 何泽英,许定,袁以苇,等.种子萌发的生理生化[M].
南京:江苏出版社,1987.
[18] 宋松泉,段咏新,傅家瑞,等.ABA对种子发育的调节
[J].种子,1997(5):36-42.
[19] 徐是雄,唐锡华,傅家瑞.种子生理的研究进展[M].
广州:中山大学出版社,1987.
Changeable features of several physiological parameters of
seed development process of Puccinellia tenuiflora cv.Tongde
SHI Peng1,2,ZHOU Qing-ping2,YAN Hong-bo2,LIU Wen-hui 2,
LIANG Guo-ling2,Jia Zhi-feng2
(1.Qinghai University,Xining 810000,China;
2.Qinghai Academics of Animal Science and Veterinary Medicine,Xining 810016,China)
Abstract:Six methods were used to measure moisture content,physiological and biochemical parameters of
seed quality of Puccinellia tenuiflora cv.Tongde in the seed development process.The results of this
study indicated that the loss rate of seed moisture content showed a firstly quick and then slow trend and
the seeds became mature when they developed for 26days after peak anthensis with 27.85%of seed mois-
ture content.The seed soluble sugar content of P.tenuiflora cv.Tongde decreased gradualy with the
seed development,on the contrary,the starch content increased.The maximum IAA content in the devel-
opment process of P.tenuiflora cv.Tongde seeds was firstly appeared and the maximum was finaly
appeared.This study suggested that the seed vigor continualy increased with seed development,peaking
at 26days after peak anthensis.
Key words:Puccinellia tenuiflora cv.Tongde;seed development;physiological and biochemical parame-
ters
Corresponding author:ZHOU Qing-ping E-mail:qpingzh@yahoo.com.cn
7801