几种农作物超干种子保存、生理生化机理和遗传稳定性研究

论文题目: 几种农作物超干种子保存、生理生化机理和遗传稳定性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物遗传育种

作者: 胡小荣

导师: 王象坤

关键词: 种子,超干燥,保存,生理生化,遗传稳定性

文献来源: 中国农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本研究将大葱等9种作物11个品种的种子干燥成不同的含水量(1. 2%～12. 7%),密闭包装后于不同温度和不同气候区常温保存,定期检测种子的活力和生活力变化情况。分析种子最适含水量、最适平衡相对湿度与种子贮藏温度的关系,并研究种子寿命及其重要的影响因素。通过对贮藏种子的呼吸强度、乙烯释放量、糖含量、脂肪酸含量的检测来分析超干燥种子的生理生化机理。通过对根尖细胞染色体畸变率及4种等位酶的等位基因的分析来了解超干燥种子贮存后的细胞及蛋白质水平的遗传变异。利用AFLP和SSR技术从分子水平上了解种子经超干燥贮存后其DNA水平上的遗传变异。通过4～6年的贮藏与研究,结果表明:保存于50℃、35℃、20℃4～6年,大葱种子最适含水量分别为:1. 8%、1. 8～5. 1%和1. 8～8. 1%;油菜种子为2. 0%、3. 0%和4. 1%:莴苣种子为2. 0～3. 0%、1. 9～4. 0%和1. 9～6. 4%。种子最适含水量随着贮藏温度的升高而降低,种子最适含水量相对应的平衡相对湿度也随着贮藏温度的升高而降低。随着贮藏温度的降低,种子寿命不断延长,在50℃～20℃的范围内,每降低15℃,种子寿命延长10倍。在2%～12%的种子含水量范围内,随着种子含水量的降低,种子寿命不断延长,每降低1%的含水量,种子寿命延长1. 1倍。种子含水量与贮藏寿命成对数回归关系,关系式为Y=b+mLnX,其中,Y为含水量(%),b、m为常数,X为种子寿命(天)。不同气候区常温保存种子的结果显示,短期1～2年保存种子于温带季风气候区的干燥区和高原气候区,无需对种子进行干燥和密封包装,开放式常温室内保存即可。而在热带、亚热带、暖温带及温带的季风气候区的湿润区保存种子均需干燥密封包装。通过对不同温度贮藏12～16个月的大葱和油菜种子的生理生化研究,结果表明随着贮藏温度的升高,种子的呼吸作用不断加强:随着含水量的下降,种子乙烯释放量明显下降;糖含量测定结果表明,随着贮藏温度的升高,种子中半乳糖含量不断升高,而葡萄糖、果糖、蔗糖和密三糖却随着贮藏温度的升高其含量逐渐下降;脂肪酸含量测定结果表明,棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸这五种脂肪酸的变化规律一致,即随着贮存温度的升高,脂肪酸含量不断升高,但在20℃和-18℃差异并不显著,在50℃贮存含水量为1. 8～6. 6%的种子,五种脂肪酸含量明显大于含水量为7. 4～10. 5%的种子。最后通过分析超干燥贮藏种子的呼吸强度、乙烯释放量、糖代谢、脂肪代谢结果,提出了超干燥种子的生理生化机制图。通过对小麦、莴苣、水稻贮藏种子的遗传稳定性研究,结果表明超干燥本身不会引起种子贮存的遗传变异,但种子发芽率低于50%时,其种子根尖细胞染色体的畸变率会明显升高。α-淀粉酶适合检测种子不同含水量及发芽率间的遗传变异。过氧化物酶适合检测种子于不同的温度贮藏的遗传变异。而酯酶和超氧化物歧化酶在不同温度及不同含水量的处理间未见明显差异。AFLP和SSR分子技术研究结果表明,小麦种子干燥与超干燥保存不会引起种子幼苗在AFLP和SSR分子水平上的遗传变异。AFLP与SSR相比,AFLP更适合于检测贮存种子的遗传变异。

论文目录:

中文摘要

Abstracts

主要符号表

第一章文献综述

引言

1.1种子超干燥的概念及发展简史

1.1.1种子超干燥的概念

1.1.2种子超干燥发展简史

1.2种子超干燥保存的理论基础

1.3国内外研究现状

1.3.1种子超干燥的方法研究

1.3.2种子超干燥前后预处理研究

1.3.3种子超干燥保存最适含水量及贮藏温度的相关性研究

1.3.3.1最适含水量研究

1.3.3.2种子贮藏最适含水量与贮藏温度相关性研究

1.3.4超干燥种子的生理生化研究

1.3.5超干燥种子的遗传的稳定性研究

1.4本研究的目标

第二章种子贮存最适含水量研究

2.1材料与方法

2.1.1材料

2.1.2方法

2.1.2.1干燥与包装

2.1.2.2贮存

2.1.2.3种子含水量的测定

2.1.2.4发芽试验

2.1.2.5莴苣50％发芽率所需时间(T50) 和发芽指数(GI)的计算

2.1.2.6玻璃板直立发芽试验

2.1.2.7种子水分吸附等温线的测定方法

2.1.2.8种子寿命

2.1.2.9种子预先回湿方法

2.2结果与分析

2.2.1大葱种子贮存最适含水量

2.2.1.150℃贮存大葱种子的生活力变化情况

2.2.1.235℃贮存大葱种子的生活力变化情况

2.2.1.320℃贮存大葱种子的生活力变化情况

2.2.2油菜种子贮存最适含水量

2.2.2.150℃贮存油菜种子的生活力变化情况

2.2.2.235℃贮存油菜种子生活力的变化情况

2.2.2.320℃贮存油菜种子生活力的变化情况

2.2.3莴苣种子贮存最适含水量

2.2.3.150℃贮存莴苣种子的生活力变化情况

2.2.3.235℃贮存莴苣种子生活力的变化情况

2.2.3.320℃贮存莴苣种子生活力的变化情况

2.2.4种子贮藏寿命

2.2.4.1不同贮藏温度与种子贮藏寿命的关系

2.2.4.2种子含水量与种子贮藏寿命的关系

2.2.5种子贮藏最适含水量、平衡相对湿度与贮藏温度的关系

2.2.6种子于不同气候区常温贮藏研究

2.3小结与讨论

2.3.1种子贮藏最适含水量

2.3.2种子贮藏最适平衡相对湿度

2.3.3种子贮藏寿命

2.3.3.1种子贮藏温度与种子贮藏寿命的关系

2.3.3.2种子贮藏含水量与种子贮藏寿命的关系

2.3.4种子贮藏最适含水量、平衡相对湿度与贮藏温度的关系

2.3.5种子于不同气候区常温贮藏

2.3.6种子活力，生活力的测定方法

第三章超干燥种子生理生化机理研究

3.1材料与方法

3.1.1材料

3.1.2方法

3.1.2.1种子干燥、包装与贮存

3.1.2.2呼吸强度的测定(CO2释放量)

3.1.2.3乙烯释放量的测定

3.1.2.4糖含量的测定

3.1.2.5脂肪酸含量的测定

3.2结果与分析

3.2.1超干燥种子的呼吸强度

3.2.2超干燥种子的内源激素-乙烯的变化

3.2.3超干燥种子的糖代谢

3.2.4超干燥种子的脂肪代谢

3.3小结与讨论

第四章超干燥种子遗传稳定性研究

4.1材料与方法

4.1.1材料

4.1.2方法

4.1.2.1根尖细胞染色体镜检

4.1.2.2等位酶分析的材料处理

4.1.2.3酯酶(EST)等位酶测定

4.1.2.4过氧化物酶(PER)等位酶测定

4.1.2.5超氧化物歧化酶(SOD)等位酶测定

4.1.2.6a-淀粉酶(AMY)等位酶测定

4.1.2.7AFLP测定

4.1.2.8SSR测定

4.2结果与分析

4.2.1超干燥种子在细胞水平上的遗传稳定性

4.2.1.1小麦种子根尖细胞染色体镜检结果

4.2.1.2莴苣种子根尖细胞染色体镜检结果

4.2.2超干燥种子在蛋白质水平上的遗传稳定性

4.2.2.1酯酶等位酶结果分析

4.2.2.2过氧化物酶等位酶结果分析

4.2.2.3超氧化物歧化酶等位酶结果分析

4.2.2.4a-淀粉酶等位酶结果分析

4.2.3超干燥种子在分子水平上的遗传稳定性

4.2.3.1AFLP分子技术检测超干燥保存种子的遗传稳定性

4.2.3.1.1种子发芽结果

4.2.3.1.2AFLP检测结果

4.2.3.2SSR分子技术检测超干燥保存种子的遗传稳定性

4.3讨论与小结

4.3.1根尖细胞分裂时染色体畸变与超干燥种子的遗传稳定性

4.3.2等位酶与超干燥种子遗传稳定性

4.3.3AFLP和SSR分子技术与贮存种子的遗传稳定性

第五章综合讨论与结论

5.1综合讨论

5.1.1影响种子寿命的因素

5.1.2种子贮藏温度、种子最适含水量与平衡相对湿度的关系

5.1.3超干燥种子的生理生化机理

5.1.4超干燥种子的遗传稳定性研究

5.2结论

5.2.1种子贮藏最适含水量

5.2.2种子寿命

5.2.3不同气候区常温保存种子

5.2.4超干燥种子生理生化机理

5.2.5超干燥种子的遗传稳定性

论文的创新点

工作展望

参考文献

致谢

作者简介

发布时间: 2005-06-13

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