胁迫条件下不结球白菜种子活力指标变化及检测方法的筛选

【摘要】：不结球白菜(Brassica campestris ssp. chinensis Makino.)原产于中国,因其质地鲜嫩,营养丰富,能四季供应,在蔬菜消费中占有重要地位。种子是最基本的农业生产资料,种子质量是作物产量和质量的保证,而种子活力是衡量种子质量的可靠指标。种子活力直接影响种子的萌发、出苗、植株生长及产量品质。种子的采收、加工、贮藏直至播种,均可导致种子活力的下降或丧失。因此,研究不结球白菜种子活力的变化及测定方法,不仅为不结球白菜种子的质量检验提供简便快捷的途径,对不结球白菜优质高产也具有重要意义。 本试验围绕种子活力的测定展开,首先采用高温高湿老化法获得不同老化程度的不结球白菜种子,研究不同老化程度下种子活力指标的变化及其相关性。然后研究了PEG6000模拟干旱及NaCl和温度胁迫对不结球白菜‘矮脚黄’种子活力的影响。进而以10种不结球白菜种子为材料,筛选出两种常用的种子活力测定方法的试验条件,并对21个种子活力测定指标和方法进行多元分析,筛选出简便快捷的种子活力测定方法。 1.以不结球白菜品种‘高梗白’种子为材料,采用高温(42℃)高湿(相对湿度100%)人工加速老化法,研究不同老化程度下种子活力指标的变化及其相关性。结果显示：发芽指标(除不正常苗率)和出苗指标均随老化程度的加深而显著下降,不正常苗率显著上升；随老化程度的加深,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著下降；种子的超氧阴离子(O2)产生速率先增高后降低,过氧化氢(H202)含量逐渐增加,丙二醛(MDA)含量下降,种子浸出液相对电导率升高；种子的可溶性糖、可溶性蛋白含量和脱氢酶活性下降,α-淀粉酶活性先升高后降低。相关分析显示,发芽势、发芽率、SOD活性、H202含量、相对电导率和可溶性糖含量,与出苗指标间均存在极显著相关性。研究表明,不结球白菜种子的发芽势、发芽率、SOD活性、H202含量和可溶性糖含量随老化程度的加深变化规律一致,且各指标间以及与出苗指标间均有极显著相关性,可以作为检验不结球白菜种子活力的候选指标。 2.以不结球白菜品种‘矮脚黄’种子为材料,研究聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱及NaCl和温度胁迫下,种子萌发和抗氧化相关特性及渗透调节物质的变化。结果表明：不结球白菜种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均随3种胁迫的加重而显著下降,不正常苗率显著上升；随胁迫程度加重,SOD和POD活性均下降,CAT活性呈先上升后降低的趋势；活性氧产生速率加快,H2O2积累,相对电导率上升；胁迫条件下,渗透调节物质可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量显著增加。综上说明,不结球白菜种子在PEG6000模拟干旱胁迫、NaCl胁迫和温度胁迫下,其种子抗氧化系统代谢失调,造成活性氧积累伤害,渗透调节紊乱,从而降低了种子活力直至种子死亡。 3.以10个不结球白菜品种的种子批为材料,研究聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱和NaCl胁迫下不结球白菜种子活力指标的变化,以确定采用两种胁迫试验测定不结球白菜种子活力的适宜浓度。结果表明：随着PEG6000模拟干旱胁迫和NaCl胁迫加剧,不同品种的不结球白菜种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均呈下降趋势。PEG6000模拟干旱胁迫试验中,15%PEG6000胁迫下,10个品种不结球白菜种子的发芽率均显著低于标准发芽率,8个品种的发芽势显著低于标准发芽势,9个品种的发芽指数和活力指数均显著低于标准发芽条件的数值。NaCl胁迫试验中,在150mmol/LNaCl胁迫处理下,不结球白菜种子发芽率和发芽势均有3个品种与对照间差异不显著,但所有品种的发芽指数和活力指数均显著低于对照。两种胁迫下,发芽指数和活力指数均比发芽率和发芽势变化更明显。综上说明,在测定不结球白菜种子活力时,PEG6000模拟干旱胁迫试验以15%PEG6000为宜,NaCl胁迫试验以150mmol/L NaCl为宜。 4.以10个不结球白菜品种为材料,测定21个种子活力指标并对其进行多元统计分析。结果显示：不同品种的不结球白菜种子的各活力指标间均存在差异,呈现多样性。相关性分析显示,基于发芽行为的指标间存在显著或极显著相关性,但生理指标中仅电导率与发芽指标(活力指数除外)和出苗指标间有显著相关性。主成分分析发现,第一主成分贡献率达52.836%,包含的主要是基于发芽行为的测定指标以及生理指标中的浸种液电导率。通过聚类分析,可将活力指标归为4类,其中第一类包括的指标均是发芽指标。从种子活力的定义出发,采用加速老化试验、控制劣变试验和NaCl胁迫发芽试验测定种子发芽率是检验不结球白菜种子活力的适宜方法。