多胺對超甜玉米種子發(fā)育過程種子質(zhì)量和萌發(fā)的調(diào)控作用研究.pdf

1、種子質(zhì)量低下嚴重影響了甜玉米種子的發(fā)芽率和成苗,甚至降低了產(chǎn)量。種子質(zhì)量包括品種質(zhì)量和播種質(zhì)量兩方面。種子質(zhì)量主要在種子發(fā)育過程中形成,同時種子處理可以提高種子的質(zhì)量。多胺(Polyamines,Pas)是普遍存在于植物中的低分子量脂肪含氮堿,它們對植物器官的形成、生長和發(fā)育具有重要的作用。本文應(yīng)用農(nóng)大特甜17和金銀甜5號兩個超甜玉米品種的種子為試驗材料,研究了內(nèi)源和外源多胺對甜玉米種子發(fā)育過程中種子質(zhì)量的調(diào)控作用以及多胺處理種子對種子

2、質(zhì)量的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　 研究了農(nóng)大特甜17玉米F1代種子發(fā)育過程中,種子游離態(tài)腐胺(Put)、亞精胺(Spd)和精胺(Spm)濃度以及其它各生理生化指標的變化,通過回歸方法分析了各類Pas與超甜玉米種子發(fā)育過程種子質(zhì)量的相關(guān)性。Put、Spd和Spm的濃度在授粉后14天到30天持續(xù)增長。授粉后30天后,Put濃度下降,與Spd和Spm濃度的變化趨勢相反。描述了Put、Spd和Spm濃度與發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、種

3、子大小、種子干鮮重、可溶性總糖含量、可溶性總蛋白含量、MDA含量、電導(dǎo)率,POD活性、CAT活性的回歸關(guān)系。在超甜玉米種子發(fā)育過程中,Spd比Put和Spm與種子大小、種子干鮮重、可溶性總蛋白含量、MDA含量和POD活性的關(guān)系更為密切,而Spm濃度變化則比Put和Spd更適合預(yù)測種子發(fā)芽,這表明內(nèi)源游離態(tài)Spd和Spm對甜玉米種子發(fā)育的影響作用大于Put。
　　 探討了授粉前后在農(nóng)大特甜17玉米母本頂部3功能葉上噴施外源Spd對

4、超甜玉米種子發(fā)育過程種子質(zhì)量的影響。發(fā)現(xiàn)mM Spd處理顯著降低種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)。0.1 mM Spd處理顯著提高了不同成熟度種子的發(fā)芽指數(shù),并顯著提高了授粉后42天種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢。與對照比,0.1 mM Spd處理顯著提高了授粉后42天的種子鮮重、干重、體積、胚鮮重和可溶性總糖含量,但卻顯著降低了可溶性總蛋白含量和種子浸出液核苷酸濃度?？梢?在超甜玉米種子發(fā)育過程中,對母本進行適宜濃度外源Spd的噴施能促進種子的發(fā)育

5、,并改進種子質(zhì)量。
　　 應(yīng)用響應(yīng)面分析設(shè)計(Response Surface Analysis,RSA)設(shè)置了Spd浸種濃度和浸種時間2個變量,應(yīng)用14個組合處理進行浸種處理。研究了Spd浸種對農(nóng)大特甜17和金銀甜5號種子質(zhì)量的影響,并找到了能提高超甜玉米種子質(zhì)量的最佳Spd浸種濃度和時間組合。對于農(nóng)大特甜17種子,得到了提高發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗的根長苗高、幼苗干鮮重和降低幼苗浸出液核苷酸濃度的最佳組合,其

6、中Spd浸種濃度為0.54-0.73 mM,浸種時間為8.2-13.2 h。而對于金銀甜5號,得到了提高發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)、幼苗根干重、幼苗干鮮重的最佳組合。其中Spd浸種濃度為0.47-0.74mM,浸種時間為8.87-12.47 h。研究表明,在適宜的濃度下,Spd浸種能提高超甜玉米種子的活力和萌發(fā)后幼苗質(zhì)量。
　　 使用D-精氨酸(D-Arg)和二氟甲基鳥氨酸(DFMO)兩種多胺合成抑制劑,研究了其對超甜玉米種子發(fā)育

7、過程種子質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,0.1 mM D-Arg處理顯著抑制超甜玉米種子的萌發(fā),而0.1 mMDFMO顯著降低了發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。0.1mMD-Ar8和0.1mM DFMO處理顯著降低了授粉后18天的種子干鮮重,并且明顯降低了種子胚鮮重。D-Arg能顯著降低不同成熟度種子的POD活性,而這2種抑制劑對種子內(nèi)CAT活性均無顯著抑制作用,0.1 mM D-Arg和0.1 mM DFMO處理顯著提高了SOD含量。另外,種子中可溶性總糖

8、和可溶性總蛋白受抑制劑的影響較大。除0.01 mM D-Mg之外,所有處理都顯著增加了單粒種子浸出液核苷酸含量?？梢?多胺抑制劑對種子中Pas含量有顯著降低作用,并嚴重影響種子質(zhì)量,間接反映出Pas對種子發(fā)芽和生長發(fā)育的促進作用。另外,同濃度的處理,DFMO對Put合成的抑制效果顯著高于D-Arg,因此可初步判斷超甜玉米種子發(fā)育前期Pas的合成途徑是ADC和ODC并存,但ODC途徑占優(yōu)勢。
　　 本研究選用Spd和Spm作為引發(fā)

9、劑,研究了其對不同成熟度超甜玉米種子質(zhì)量和萌發(fā)后幼苗質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,Spm顯著提高了甜玉米種子發(fā)芽率,其效果明顯大于Spd。而對于發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),Spd和Spm的處理效果沒有顯著差異,Spd和Spm引發(fā)均以0.5 mM濃度效果較佳。Pas處理不僅能提高種子發(fā)芽能力,還能提高幼苗質(zhì)量,并能提高甜玉米幼苗葉內(nèi)葉綠素a和葉綠素b的含量,其中Spd的效果顯著高于Spm。Spd和Spm對種子CAT和SOD活性的影響較大,而對PO