人工老化对玉米种子活力影响

论文摘要

本文以玉米品系豫单701和豫单901为实验材料,采用高温高湿（45℃、100% RH）人工加速老化的处理方法,研究了不同老化处理对玉米种子活力的影响并用半定量RT-PCR技术对不同老化处理的玉米种子萌发3天时GA20ox、α-淀粉酶等基因的表达进行了检测。实验结果如下:1人工老化玉米种子田间苗期表现对不同老化处理的玉米种子田间种植21天后的出苗率及苗高调查,结果表明,随老化时间的延长,不同品系均表现出出苗缓慢,出苗率及苗高降低;且幼苗健壮程度变差,甚至不能出苗。2人工老化玉米种子室内标准发芽实验对不同老化处理的玉米种子进行标准发芽试验,结果表明,随着老化时间的延长,发芽率、发芽指数和活力指数都呈下降趋势,且老化2 d时,活力指数首先显著下降。老化4 d时,发芽率、发芽指数和活力指数下降均达到极显著水平。老化8-10 d时供试品系种子活力严重丧失,发芽率、发芽指数和活力指数均降低为0。3人工老化玉米种子胚乳糊粉层活性检测淀粉水解斑实验对老化8 d的豫单701种子进行糊粉层细胞活性检测,结果表明,老化导致糊粉层细胞活性降低;人工老化处理8 d的玉米种子,即使有外源GA的诱导,也很难产生α-淀粉酶,说明糊粉层细胞活性可能已经丧失。4人工老化玉米种子种胚活力检测用TTC染色法对老化玉米种子种胚活力定性检测,结果表明,随着老化时间的延长,种胚活力呈现降低的趋势。老化6 d时胚活力下降明显,老化8-10 d时,玉米种胚活力几乎全部丧失。定量检测结果与定性检测结果一致。说明老化导致的种子活力降低可能是由于种胚和糊粉层活性共同作用的结果。5人工老化玉米种子膜透性及膜脂过氧化作用的变化对老化玉米种子浸出液相对电导率、超氧阴离子自由基的产生速率和MDA含量等研究,结果表明,随着老化程度的加深,这些生理指标呈增加趋势。老化材料发芽过程中自由基产生速率和MDA含量均呈现出先增加然后稍有降低的趋势,而老化8-10 d的种子则一直增加,说明发芽过程可能对种子老化造成的损伤有一定的修复功能。相关性分析可知,相对电导率、超氧阴离子自由基产生速率和MDA含量与发芽率、发芽指数、活力指数等活力指标呈极显著负相关。说明在老化过程中,膜脂过氧化作用加强,细胞膜结构遭到破坏与种子活力密切相关。6人工老化玉米种子氧化还原酶活性的变化对豫单701和豫单901老化过程中SOD、POD、CAT等氧化还原酶活性研究表明,随老化时间的延长,氧化还原酶活性呈降低趋势。萌发过程中,除老化8 d和10 d的种子外,不同老化程度的种子,其SOD、CAT酶活性表现出先增加然后稍降的趋势,而POD活性表现一直增加趋势。说明种子萌发可能对氧化还原酶活性进行修复。相关性分析可知,各氧化还原酶活性都与发芽率、发芽指数、活力指数等活力指标均达到极显著正相关,而与电导率、超氧阴离子自由基、MDA含量等生理指标达到极显著负相关。说明由于人工老化使玉米种子氧化还原酶活性发生了不同程度的降低,导致O2?￣和H2O2,不能及时清除,进而使膜透性及膜脂过氧化作用增加,引起活力降低。7人工老化玉米种子α-淀粉酶活性的变化对老化玉米种子进行α-淀粉酶活性检测,结果表明,随着老化程度的加深,α-淀粉酶活性呈现明显下降趋势。老化材料萌发初期,α-淀粉酶活性先明显增加,4 d时上升达到最高点,然后剧烈降低,且不同材料变化趋势存在差异。相关性分析可知,α-淀粉酶活性与发芽率、发芽指数、活力指数等活力指标呈极显著正相关。说明α-淀粉酶活性可以作为反映种子活力的一个重要生理指标。8人工老化玉米种子活力相关基因检测利用半定量RT-PCR技术对老化玉米种子GA20ox、α-淀粉酶等基因的表达进行测验,结果表明,随着种子老化程度的加深,GA20ox、α-淀粉酶等基因的表达量呈降低趋势,说明人工老化使GA20ox基因的表达量降低致使GA合成减少,引起α-淀粉酶基因由于缺乏GA的诱导而达量下降,从而导致α-淀粉酶活性降低,最终影响种子活力。种子老化是细胞结构和生理功能上的一系列错综复杂的变化,包括膜结构的破坏、膜脂过氧化作用、酶活性降低、甚至遗传基础发生改变。这些变化相互联系,互为因果,最终导致种子活力降低。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 种子活力及其影响因素
• 1.1.1 遗传因素对种子活力的影响
• 1.1.2 外界环境条件对种子活力的影响
• 1.1.2.1 种子形成和发育的生态条件
• 1.1.2.2 种子的成熟度及采收期
• 1.1.2.3 采收、包装及运输过程中的影响
• 1.1.2.4 贮藏条件
• 1.1.2.5 其他条件的影响
• 1.2 种子老化及其研究进展
• 1.2.1 生理变化
• 1.2.2 生化变化
• 1.2.2.1 酶活性的变化
• 1.2.2.2 呼吸作用与 ATP 含量的变化
• 1.2.2.3 合成能力的变化
• 1.2.2.4 贮藏物质
• 1.2.2.5 有毒物质的积累
• 1.2.2.6 内源激素变化
• 1.2.2.7 遗传基础变异
• 1.2.3 细胞超微结构的变化
• 1.2.3.1 脂质的过氧化作用
• 1.2.3.2 膜透性与渗出物的变化
• 1.3 人工加速老化方法研究进展
• 2 引言
• 2.1 立题依据
• 2.2 技术路线
• 3 材料与方法
• 3.1 材料
• 3.2 材料处理
• 3.3 田间种植及观察
• 3.4 室内发芽试验及活力测定
• 3.5 糊粉层活力测定
• 3.6 种胚活力的定性及定量测定
• 3.6.1 胚活力定性检测
• 3.6.2 胚活力定量检测
• 3.7 种子浸出液相对电导率测定
• 3.8 超氧阴离子的测定
• 3.9 丙二醛（MDA）含量的测定
• 3.10 氧化还原酶活性的测定
• 3.10.1 超氧化物歧化酶（SOD）
• 3.10.2 过氧化氢酶（CAT）
• 3.10.3 过氧化物酶（POD）
• 3.11 α-淀粉酶活性的测定
• 3.12 相关基因的 RT-PCR 检测
• 3.12.1 材料处理
• 3.12.2 RNA 提取
• 3.12.3 cDNA 第一链合成
• 3.12.4 引物设计
• 3.12.5 PCR 反应体系及反应条件
• 3.12.6 琼脂糖凝胶电泳检测
• 4 结果与分析
• 4.1 人工老化玉米种子田间观测
• 4.2 人工老化玉米种子室内发芽表现
• 4.3 人工老化对玉米种子活力的影响
• 4.4 人工老化处理对胚乳糊粉层活性的影响
• 4.5 人工老化处理对种胚活性的影响
• 4.5.1 胚活性测定标准曲线
• 4.5.2 人工老化玉米种子的胚活性
• 4.6 人工老化处理对种子膜透性的影响
• 4.7 人工老化对玉米种子超氧阴离子自由基的影响
• 4.7.1 亚硝酸钠标准曲线
• 2^.-)产生速率的测定'>4.7.2 超氧阴离子自由基(O₂^.-)产生速率的测定
• 4.8 人工老化玉米种子对丙二醛（MDA）含量的影响
• 4.9 人工老化玉米种子对氧化还原酶活性的影响
• 4.9.1 对种子超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响
• 4.9.2 对种子过氧化物酶（POD）活性的影响
• 4.9.3 对种子过氧化氢酶（CAT）活性的影响
• 4.10 人工老化对玉米种子α-淀粉酶活性的影响
• 4.10.1 麦芽糖标准曲线
• 4.10.2 α-淀粉酶活性测定
• 4.11 活力指标及各生理生化指标的相关性分析
• 4.12 人工老化对玉米相关基因表达的影响
• 4.12.1 RNA 检测
• 4.12.2 老化玉米种子 GA20-氧化酶基因（GA20ox）表达的影响
• 4.12.3 人工老化玉米种子对α-淀粉酶基因表达的影响
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 5.2.1 人工老化对玉米品系种子活力的影响
• 5.2.2 人工老化玉米种子对酶活性以及细胞膜完整性的影响
• 5.2.3 人工老化对玉米种子 GA20ox、α-淀粉酶基因表达的影响
• 参考文献
• ABSTRACT
• 附录