牧草种子劣变的膜损伤及其检测与调控

【摘要】：研究牧草种子劣变的生理变化、活力检测与修复调控，对有效评价草类作物种子质量和促进草业发展具重要意义。本研究以紫花苜蓿(Medicago sativa L．)、光叶紫花苕(vicia benghalensis L．)、沙打旺(Astragalus adsurgens Pall．)3种豆科、及苏丹草(Sorghum sudanense stapf．)和老芒麦(Elymus sibiricus L．)2种禾本科牧草种子为材料。在实验室、温室和田间等条件下，研究了种子劣变的膜损伤以及细胞外渗物的变化；豆科与禾本科种子劣变对电导法测定的响应模式与机理；种子劣变与萌发期乙烯释放和抗菌性的关系。在上述基础上，探讨了种子劣变的适宜活力检测技术和引发调控技术。取得了以下主要结果： 劣变种子的膜受损、透性增强，种子内含物外渗量增大。豆科与禾草种子对膜受损的电导率测定呈不同反映模式，3种豆科种子的生活力(x)与浸水电导率(y)呈极显著直线负相关(P＜0.01)，可表示为：紫花苜蓿：y=-1.866x+288.56；光叶紫花苕：y=-1.099x+194.20；沙打旺：y=-1.889x+308.22。然而，2种禾草种子生活率却与电导率不相关(P＞0.05)，并且电导率的测定值甚小。 对老化与未老化种子水浸渗出物中的钙、钾和17种游离氨基酸定量分析表明，豆科老化种样中钙、钾和游离氨基酸渗出总量以及大多数氨基酸含量显著(P＜0.05)高于未老化对照种样，而禾草老化与对照种样间无显著差异。由于测试的渗出物在水中皆呈电性，所以认为劣变种子水浸泄漏的电解质极少是禾草种子活力难以用电导率测试的原因；另外，通过对苏丹草种皮特性的研究证明，种皮存有透性阻碍层(或半透层)是用电导率难以准确测定禾草种子活力的原因所在。该半透层并不影响种子快速吸水萌发，但阻碍了四唑盐自外部渗入和种子中较大分子内含物的渗出。对不同收获期的苏丹草种子的种皮透性研究证明，该半透层是在种子成熟过程中逐渐形成的，因此，电导率测定结果虽不能评价苏丹草种子的劣变程度，但却可反映种子的成熟度。 老化后种子游离氨基酸含量发生变化。紫花苜蓿除胱氨酸外，其余16种氨基酸含量皆较对照增加，其中酪氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸增加显著。而老化苏丹草种子中的甘氨酸、苏氨酸和丙氨酸含量显著高于对照，其余氨基酸与对照比差异不显著。 老化处理对种子萌发期乙烯释放量影响的研究表明，随种子劣变，乙烯释放量下降，释放高峰推迟。在测定期内豆科牧草种子的乙烯释放量和高峰出现的时间分别高 王彦荣南京农业大学博士学位论文:牧草种子劣变的膜损伤及其检测与调控 于和早于禾草尾， 对不同劣变程度的紫花首着种子的带菌率和抗病性研究表明，种子(5 .4%SMc) 在室温条件下贮藏1年，对其发芽率、感病率和种带真菌检出率影响不大.但是，在 35℃+1 0% SMC条件下，感病率和种带真菌检出率显著增高;而且，这种变化趋势随贮 藏时间的延长而加大。与未接种的对照相比，接种燕麦镰刀菌种子的发芽率和活力均 有不同程度的降低;而且对劣变种子的效应更为明显。 种子劣变的测定技术研究结果显示，与标准发芽率比较，电导和催腐法可更为有 效地预测2种豆科枚草种子的出苗率和区分光叶紫花菩的种批质量;发芽势和发芽指 数可更准确地预测苏丹草的出苗率;而发芽指数可更灵敏地划分老芒麦的种批质量。 聚乙二醇(PEG)引发卜0.6Mpa，24h)对紫花首着和沙打旺不同质量种子萌发的 促进效应的研究结果表明，引发可显著提高种子的早期发芽率和发芽指数，缩短达30% 出苗时的天数，但对最终发芽率无显著影响。引发效果因植物种、种批质量和萌发条 件不同而异;其中，沙打旺大于紫花首着，质量中等或中等偏下种批大于质量高或质 量低的种批，在低温和干旱逆境条件下萌发大于适宜条件。引发种子的丙二醛含量和 水浸电导率极显著低于对照。引发种子在萌发吸水的2小72h内，其可溶性糖和脯氛 酸含量分别显著和极显著高于对照。 控制加水引发对沙打旺种样的膜修复以及萌发影响的研究结果表明，引发种子与 对照比，膜系统得到很好的修复，水浸电导率平均降低43.7%(P0.01)，可溶性糖平 均提高1 40.3%(P0 .01)。引发在适宜(20℃)和低温(10℃)下萌发，极显著提高了种 子的早期发芽率和活力，而对最终发芽率无显著影响;但在较高温度(25℃)下沙培的 最终出苗率较对照提高了56%(P0.肠)。控制加水引发沙打旺种子的效果明显优于 PEG的引发效果。