小麥種子發(fā)育過(guò)程中活力變化及成熟脫水保護(hù)機(jī)制研究.pdf

1、種子活力在種子發(fā)育過(guò)程中形成，是反映種子質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。小麥種子在成熟過(guò)程中含水量下降，種子活力也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，同時(shí)環(huán)境溫度對(duì)種子活力的形成進(jìn)程也會(huì)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(guò)程中脫水起到至關(guān)重要的作用。但由于目前對(duì)小麥種子成熟脫水過(guò)程中生理生化基礎(chǔ)的研究較少，且各生理生化機(jī)制之間的相互作用錯(cuò)綜復(fù)雜，因此成熟脫水保護(hù)機(jī)制

2、尚未十分清楚。本試驗(yàn)對(duì)不同發(fā)育時(shí)期小麥種子的活力變化及其對(duì)環(huán)境溫度的響應(yīng)進(jìn)行了研究，并從生理及分子水平上對(duì)小麥種子成熟脫水保護(hù)機(jī)制進(jìn)行探討，這對(duì)加深小麥種子發(fā)育進(jìn)程及成熟脫水保護(hù)機(jī)制的認(rèn)識(shí)具有一定的意義和參考價(jià)值。
　　本試驗(yàn)以小麥品種濟(jì)麥22和山農(nóng)23號(hào)為材料，在小麥?zhǔn)⒒ㄆ诋?dāng)天選取同一天開花且生長(zhǎng)狀況一致的單莖掛牌標(biāo)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(jié)束，取樣對(duì)象為已標(biāo)記單莖的中部小穗下位粒，從而對(duì)小

3、麥種子發(fā)育過(guò)程中種子的物理形態(tài)變化、活力變化以及成熟脫水保護(hù)機(jī)制等進(jìn)行研究，主要研究結(jié)果如下：
　　1.不同發(fā)育時(shí)期小麥種子活力變化
　　伴隨著小麥種子發(fā)育，濟(jì)麥22和山農(nóng)23號(hào)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(shì)；干種子發(fā)芽勢(shì)、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(duì)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(jì)麥22與山農(nóng)23號(hào)活力指數(shù)分別于花后32 d與

4、花后34 d達(dá)到最大值，2016年則分別于花后38 d與花后42 d達(dá)到最大值；不同發(fā)育時(shí)期小麥干種子的田間種植及其后代種子的活力測(cè)定表明，濟(jì)麥22花后17 d之后的干種子田間出苗較好并可成穗結(jié)實(shí)，其后代種子的發(fā)芽率及活力指數(shù)在不同樣品間無(wú)顯著差異。
　　2.不同發(fā)育時(shí)期小麥種子活力變化對(duì)環(huán)境溫度的響應(yīng)
　　環(huán)境溫度對(duì)不同發(fā)育時(shí)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(shí)間短、百粒重及種子活力達(dá)到最大值的時(shí)間較早；反之，發(fā)育時(shí)間較長(zhǎng)、百粒重及種子活力達(dá)到最大值的時(shí)間較晚。不同發(fā)育時(shí)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(guān)，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(guò)程中相關(guān)生理指標(biāo)的變化
　　小麥種子發(fā)育進(jìn)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(shí)，超氧化物歧化酶（SO

6、D）、過(guò)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(guò)程中起到重要保護(hù)作用，但過(guò)氧化氫酶（CAT）活性與小麥種子成熟脫水過(guò)程沒(méi)有明顯關(guān)系。
　　4.小麥種子成熟脫水過(guò)程中的蛋白質(zhì)組學(xué)差異分析
　　四個(gè)不同發(fā)育時(shí)期小麥種子的蛋白質(zhì)組學(xué)研究共鑒定到128個(gè)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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄/翻譯、細(xì)胞分裂以及其他功能。脅迫/防御相關(guān)差異蛋白與小麥種子成熟脫水保護(hù)機(jī)制密切相關(guān)，其中五個(gè)胚胎發(fā)育晚期豐富蛋白（LEA），五個(gè)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(guò)程中均持續(xù)上調(diào)并于花后38 d高度表達(dá)，這些蛋白在種子成熟脫水過(guò)程中起到重要保護(hù)作用。淀粉和蔗糖代謝也與