水稻种子的脱水和贮藏耐性及其生理机制研究

论文摘要

本文主要探讨了常规水稻ZR02的种子和杂交水稻株1 S/ZR02和金23A/ZR02的种子在发育过程中的生物学性状变化,采用硅胶脱水（快干）和室内自然风干（慢干）对种子进行脱水处理,通过测定脱水前后种子的萌发率、简化活力指数、电解质渗漏率、可溶性蛋白、可溶性糖、SOD酶等的变化,比较了它们的脱水耐性形成的规律和差异、在不同含水量状态下贮藏（硅胶干燥贮藏和室内开放贮藏）一段时间后两类种子抗老化能力的差异及其生理机制。结果表明,常规水稻ZR02与杂交水稻株1 S/ZR02和金23A/ZR02的种子从开花至成熟的全生长期均约17 d,随发育过程的进行,颖果的颜色从绿色→黄绿色→黄色转变。种子含水量在发育过程中呈现相似的规律性下降变化,5 DAA-9 DAA是其快速下降期,此后下降速率明显放缓,三个品种的种子在发育过程中鲜重和干重的变化较为一致,5 DAA-13 DAA是其快速增长期,至17 DAA时趋于恒定。因此种子采收不宜早于17 DAA。三个水稻的7 DAA种子开始有萌发能力,此后随发育进程其萌发能力逐渐升高。不同发育时期新鲜种子的萌发率相对较低,无论快干还是慢干至含水量0.11 g H2O·g-1DW时,其萌发能力明显提高；同一发育时期的种子（特别是发育前期成熟度不高的种子）慢干和快干至相同含水量时,慢干更有利于提高种子的萌发能力。三个水稻的成熟种子快干和慢干至平衡含水量（分别为0.04 gH2O·g-1DW和0.11 g H20·g-1DW）时,其萌发率和简化活力指数都比脱水前的高；同时,在脱水过程中,无论常规水稻还是杂交水稻的种子,当处于同一含水量水平时,皆是慢速脱水的种子比快速脱水的种子的萌发率高。说明水稻种子能忍耐深度脱水,是正常性种子。但杂交水稻与常规水稻的种子的脱水耐性存在差异：最初轻度的快速脱水（至0.25gH2O·g-1DW）对常规水稻种子的萌发率的影响很小；而两个杂交水稻种子的萌发率有较大程度的下降,随着脱水程度的加大,种子萌发率又不断提高。慢速脱水和快速脱水至平衡含水量时,常规水稻种子的萌发率几乎相等,而快速脱水的两个杂交水稻种子的萌发率明显低于慢速脱水的种子。相关生理指标的测定结果表明,慢干较快干更有利于种子内可溶性蛋白和可溶性糖的形成,且使SOD活性保持在较高的水平。11DAA以前的种子,脱水处理后种子浸泡液的电解质渗漏率明显升高,而11 DAA以后的种子,相同的脱水处理使种子浸泡液的电解质渗漏率的上升幅度明显变小,说明在11 DAA以前种子的脱水耐性形成之初始阶段,脱水对细胞膜的伤害较大。另外,脱水会导致种子中丙二醛含量明显升高,其升高的幅度与种子发育过程负相关,进一步证明脱水耐性是在发育过程逐渐形成的。三个水稻的成熟种子在室内开放贮藏或硅胶干燥贮藏3个月再经历15d的老化处理后,萌发试验的结果表明,常规水稻ZR02比两个杂交水稻株1 S/ZR02和金23A/ZR02的种子更抗老化；两个杂交水稻的不同发育时期种子的抗老化能力也有差异,但皆以17 DAA种子的抗老化能力最强。对15 DAA种子老化前后的部分生理指标的测定分析发现,老化导致种子中可溶性糖,可溶性蛋白和SOD活性都下降,而且杂交水稻种子比常规水稻种子下降幅度更大。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1. 文献综述
• 1.1 种子脱水耐性的研究进展
• 1.1.1 脱水耐性的概念
• 1.1.2 种子脱水耐性与种子发育的关系
• 1.1.3 脱水耐性的生理生化基础
• 1.1.4 脱水耐性的诱导
• 1.2 杂交水稻种子贮藏特性的研究
• 1.2.1 杂交水稻种子的生理学特点及不耐贮藏的原因
• 1.2.2 提高杂交水稻种子质量的主要措施
• 1.3 杂交水稻种子脱水耐性的研究现状
• 2. 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 2.2.1 发育过程中种子生物学性状的观察
• 2.2.2 种子鲜重、干重及含水量的测定
• 2.2.3 种子萌发率的测定
• 2.2.4 种子浸泡液的相对电导率测定
• 2.2.5 种子的脱水处理
• 2.2.6 种子脱水过程中含水量变化的监测
• 2.2.7 可溶性糖含量的测定
• 2.2.8 可溶性蛋白含量的测定
• 2.2.9 超氧化物歧化酶（SOD）的测定
• 2.2.10 丙二醛（MDA）含量的测定
• 2.2.11 水稻种子的贮藏及老化处理
• 2.3 统计数据分析
• 3. 结果与分析
• 3.1 水稻种子发育过程中的生物学性状变化
• 3.1.1 水稻种子（颖果）发育过程中的颜色和体积变化
• 3.1.2 水稻种子发育过程中的鲜重和干重变化
• 3.1.3 水稻种子发育过程中的含水量变化
• 3.2 不同脱水速率对发育过程中水稻种子活力及其生理生化性状的影响
• 3.2.1 水稻种子萌发率和简化活力指数的变化
• 3.2.2 发育中种子的可溶性糖含量变化及其对脱水的反应
• 3.2.3 发育中种子的可溶性蛋白的变化及其对脱水的反应
• 3.2.4 发育中种子的SOD活性变化及其对脱水的反应
• 3.2.5 发育中种子的细胞膜完整性和MDA含量变化及其对脱水的反应
• 3.3 不同脱水速度和脱水程度对水稻成熟种子生活力的影响
• 3.4 超干和常规贮藏对不同发育时期种子的抗老化能力的影响
• 3.4.1 老化对种子萌发率的影响
• 3.4.2 老化对不同贮藏条件下种子的生理指标的影响
• 4. 讨论
• 4.1 水稻种子发育过程中生物学性状的变化
• 4.2 水稻种子的脱水耐性
• 4.3 不同贮藏方式对种子抗老化能力的影响
• 5. 结论
• 参考文献
• 附录:攻读硕士学位期间撰写、发表的论文
• 致谢