小麥種子發(fā)育過程中活力變化及成熟脫水保護機制研究.pdf

1、種子活力在種子發(fā)育過程中形成，是反映種子質(zhì)量的關鍵指標。小麥種子在成熟過程中含水量下降，種子活力也隨之發(fā)生相應的變化，同時環(huán)境溫度對種子活力的形成進程也會產(chǎn)生影響。發(fā)育早期的小麥鮮種子不能萌發(fā)，而更為成熟的小麥鮮種子則具有發(fā)芽能力，不萌發(fā)的鮮種子經(jīng)脫水干燥后也可能萌發(fā)，這都表明在種子活力形成過程中脫水起到至關重要的作用。但由于目前對小麥種子成熟脫水過程中生理生化基礎的研究較少，且各生理生化機制之間的相互作用錯綜復雜，因此成熟脫水保護機制

2、尚未十分清楚。本試驗對不同發(fā)育時期小麥種子的活力變化及其對環(huán)境溫度的響應進行了研究，并從生理及分子水平上對小麥種子成熟脫水保護機制進行探討，這對加深小麥種子發(fā)育進程及成熟脫水保護機制的認識具有一定的意義和參考價值。
　　本試驗以小麥品種濟麥22和山農(nóng)23號為材料，在小麥盛花期當天選取同一天開花且生長狀況一致的單莖掛牌標記，并于花后5天（d）開始每2~3 d取樣一次，直至完熟期取樣結束，取樣對象為已標記單莖的中部小穗下位粒，從而對小

3、麥種子發(fā)育過程中種子的物理形態(tài)變化、活力變化以及成熟脫水保護機制等進行研究，主要研究結果如下：
　　1.不同發(fā)育時期小麥種子活力變化
　　伴隨著小麥種子發(fā)育，濟麥22和山農(nóng)23號鮮種子在花后26 d左右出現(xiàn)發(fā)芽能力，之后其發(fā)芽率整體呈上升趨勢；干種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率以及發(fā)芽指數(shù)在花后5d到花后8d迅速升高，之后保持相對穩(wěn)定，活力指數(shù)主要受到幼苗單株干重的影響而持續(xù)升高，2015年濟麥22與山農(nóng)23號活力指數(shù)分別于花后32 d與

4、花后34 d達到最大值，2016年則分別于花后38 d與花后42 d達到最大值；不同發(fā)育時期小麥干種子的田間種植及其后代種子的活力測定表明，濟麥22花后17 d之后的干種子田間出苗較好并可成穗結實，其后代種子的發(fā)芽率及活力指數(shù)在不同樣品間無顯著差異。
　　2.不同發(fā)育時期小麥種子活力變化對環(huán)境溫度的響應
　　環(huán)境溫度對不同發(fā)育時期小麥種子活力變化的影響顯著，在小麥花后日平均溫度均值、花后日最高氣溫均值以及花后日最低氣溫均值均

5、高且花后日溫差均值大的年份，種子發(fā)育時間短、百粒重及種子活力達到最大值的時間較早；反之，發(fā)育時間較長、百粒重及種子活力達到最大值的時間較晚。不同發(fā)育時期小麥種子的花后積溫與種子活力指數(shù)及百粒重呈顯著正相關，在完熟期花后積溫高的年份種子活力及百粒重較高。
　　3.小麥種子成熟脫水過程中相關生理指標的變化
　　小麥種子發(fā)育進入脫水階段后（花后32 d后），脫水脅迫使得丙二醛（MDA）含量有所升高，但與此同時，超氧化物歧化酶（SO

6、D）、過氧化物酶（POD）活性，可溶性蛋白和可溶性糖含量均升高，從而降低小麥鮮種子的脫水損傷，這些物質(zhì)均在小麥種子成熟脫水過程中起到重要保護作用，但過氧化氫酶（CAT）活性與小麥種子成熟脫水過程沒有明顯關系。
　　4.小麥種子成熟脫水過程中的蛋白質(zhì)組學差異分析
　　四個不同發(fā)育時期小麥種子的蛋白質(zhì)組學研究共鑒定到128個差異蛋白（DAP）（變化倍數(shù)大于1.5倍，p值小于0.05），這些差異蛋白涉及的主要功能有脅迫/防御、貯藏

7、蛋白和油體、光合作用、能量代謝、淀粉和蔗糖代謝、蛋白合成/折疊/降解、脂質(zhì)代謝、信號轉導、轉錄/翻譯、細胞分裂以及其他功能。脅迫/防御相關差異蛋白與小麥種子成熟脫水保護機制密切相關，其中五個胚胎發(fā)育晚期豐富蛋白（LEA），五個絲氨酸蛋白酶抑制劑（Sperin）以及70 kDa熱激蛋白和17.7 kDa I類熱激蛋白在小麥種子成熟脫水過程中均持續(xù)上調(diào)并于花后38 d高度表達，這些蛋白在種子成熟脫水過程中起到重要保護作用。淀粉和蔗糖代謝也與