野大麥種子人工老化處理的影響范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了野大麥種子人工老化處理的影響參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《草地學(xué)報(bào)》2015年第六期

摘要：

以帶Epichloё內(nèi)生真菌和不帶Epichloё內(nèi)生真菌的野大麥（Hordeumbrevisubulatum）種子為試驗(yàn)材料，在58±1℃和100％相對(duì)濕度條件下設(shè)置0，5，10，15，20，25，30和35min人工老化時(shí)間，研究老化過程中種子的活力變化以及內(nèi)生真菌對(duì)種子的生理影響。結(jié)果表明：在人工老化過程中，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚芽胚根長(zhǎng)和活力指數(shù)隨老化時(shí)間增加而降低；浸出液的電導(dǎo)率和可溶性糖含量隨老化時(shí)間的增加而增加，且與發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)和活力指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0．01），但被內(nèi)生真菌侵染的種子其老化生理反應(yīng)變化明顯有所減緩。研究認(rèn)為，與未被內(nèi)生真菌侵染的種子相比，內(nèi)生真菌可促進(jìn)野大麥的發(fā)芽，促進(jìn)芽長(zhǎng)根長(zhǎng)的生長(zhǎng)，降低膜的損傷，減少浸出液電導(dǎo)率和可溶性糖的含量，從而降低種子的劣變程度，延長(zhǎng)種子貯藏時(shí)限。

關(guān)鍵詞：

內(nèi)生真菌；野大麥；種子；人工老化；活力

禾草內(nèi)生真菌（grassendophyte；fungalendo－phyte；endophyticfungi）是指在禾草體內(nèi)渡過整個(gè)或者大部分的生命周期，而禾草自身不顯示外部癥狀的一大類真菌［1］。內(nèi)生真菌與植物形成互惠的關(guān)系，一方面可促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育、增強(qiáng)植物的抗逆性和非生物脅迫的能力［2－3］，另一方面從宿主中吸收營(yíng)養(yǎng)供自己生長(zhǎng)需求。絕大多數(shù)內(nèi)生真菌通過種子進(jìn)行傳播［4］，多存在于禾草的地上組織。野大麥（Hordeumbrevisubulatum）是禾本科大麥屬優(yōu)良的多年生禾本科牧草，多分布于我國(guó)東北、華北及新疆等低濕草地上，表現(xiàn)為生長(zhǎng)期短、適口性好、耐鹽堿［5］、草質(zhì)柔軟、生產(chǎn)性能良好，具有較高的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值［6］，是一種良好的放牧－刈割兼用的多年生禾本科牧草。禾草和內(nèi)生真菌的共生不僅為內(nèi)生真菌提供了營(yíng)養(yǎng)、生存環(huán)境及繁殖載體［7］，也促進(jìn)了禾草的生長(zhǎng)，防止或減少食草動(dòng)物的采食，提高了其抗逆性。Wilson等首次在野大麥中發(fā)現(xiàn)了內(nèi)生真菌［8］，內(nèi)生真菌的侵染可顯著提高野大麥抗蟲［9］、耐鹽［5］等逆境條件抗逆性。

種子老化指的是種子發(fā)育完成其生理成熟期，其活力達(dá)最高水平，隨著時(shí)間及其環(huán)境的變化，引起種子內(nèi)部生理生化過程的變化，活力不斷下降直至喪失生命力的綜合效應(yīng)［10］。引起種子老化的原因主要有：貯藏物質(zhì)的變化、代謝中產(chǎn)生有毒物質(zhì)含量的變化、能量的變化、生物膜系統(tǒng)的變化、酶活性的變化及遺傳物質(zhì)的改變等［11］。種子活力是決定種子萌發(fā)及其生長(zhǎng)表現(xiàn)的重要特征，是反映種子老化水平的主要指標(biāo)之一，在種子貯藏管理中具有重要的意義［12］。目前對(duì)于種子活力的檢測(cè)主要集中在對(duì)其物理特性（種子質(zhì)量、顏色、大小等）、發(fā)芽特性（芽長(zhǎng)、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等）及生理生化特性（浸出液電導(dǎo)率、浸出液可溶性糖等）的測(cè)定。其中浸出液電導(dǎo)率的高低是反映老化過程中膜透性變化的重要指標(biāo)；同時(shí)老化過程中可溶性糖的含量隨著種內(nèi)貯藏物質(zhì)的變化而變化，是評(píng)價(jià)貯藏物質(zhì)變化的主要指標(biāo)之一［13］。研究表明，內(nèi)生真菌的侵染能促進(jìn)種子的萌發(fā)，并提高其胚根、胚芽的長(zhǎng)度及其幼苗的生物量［14－15］。相對(duì)于自然老化，人工老化有效縮短了處理周期，并且在模擬自然儲(chǔ)存種子的環(huán)境中人為進(jìn)行老化處理，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行高溫高濕處理，勢(shì)必會(huì)引起種子內(nèi)部生理反應(yīng)的差異［16］。對(duì)于探索種子老化過程機(jī)理以及尋找有效減緩種子活力下降方法具有重要的意義。本試驗(yàn)以野大麥為試驗(yàn)材料，采用人工模擬自然老化過程的方法，研究?jī)?nèi)生真菌在人工快速老化條件下對(duì)野大麥種子活力的影響，以期利用內(nèi)生真菌在種子貯藏中的應(yīng)用為種子的儲(chǔ)藏提供參考。

1材料與方法

1．1試驗(yàn)材料供試材料野大麥于2013年采自甘肅省河西走廊的蘭州大學(xué)臨澤試驗(yàn)站（E100°06′04″，N39°11′07″，海拔1783m），參照李春杰等［17］的方法對(duì)野大麥莖髓部進(jìn)行內(nèi)生真菌的檢測(cè)，收集帶內(nèi)生真菌（E＋）與不帶內(nèi)生真菌（E－）野大麥種子，4℃保存于農(nóng)業(yè)部牧草與草坪草種子質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（蘭州），以保證種帶內(nèi)生真菌的活性。

1．2人工老化處理隨機(jī)挑選帶菌（E＋）與不帶菌（E－）野大麥種子，在58±1℃和100％相對(duì)濕度條件下進(jìn)行人工快速老化處理。老化時(shí)間分別為0（對(duì)照CK），5，10，15，20，25，30和35min，取出處理完成的種子在室溫條件下進(jìn)行晾曬3至4天，使種子含水量盡量恢復(fù)至原始狀態(tài)，然后進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

1．3測(cè)試項(xiàng)目及方法

1．3．1萌發(fā)測(cè)定采用紙上（TP）發(fā)芽法，隨機(jī)挑選老化處理過的帶菌（E＋）與不帶菌（E－）種子各50粒于事先滅菌的培養(yǎng)皿進(jìn)行萌發(fā)測(cè)試，各處理4個(gè)重復(fù)。參照衛(wèi)東和王彥榮的方法［18］，放入光照培養(yǎng)箱（LRH－250－G）中，在25℃（恒溫）條件下進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)持續(xù)12天，試驗(yàn)期間保持濾紙濕潤(rùn)，每天記錄種子發(fā)芽數(shù)，在種子發(fā)芽后的第5天測(cè)量胚芽長(zhǎng)度（cm）和胚根長(zhǎng)度（cm），統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，分別計(jì)算種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)。12天野大麥種子發(fā)芽結(jié)束后，最后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)并計(jì)算終期發(fā)芽率。發(fā)芽率＝發(fā)芽種子數(shù)／供試種子數(shù)×100％發(fā)芽勢(shì)＝第5天發(fā)芽種子數(shù)／供試種子數(shù)×100％活力指數(shù)＝（平均胚芽長(zhǎng)＋平均胚根長(zhǎng)）×發(fā)芽率

1．3．2浸出液電導(dǎo)率的測(cè)定分別挑選老化處理后的E＋、E－野大麥種子各50粒，3次重復(fù)，稱量（精確到0．001g）后用去離子水沖洗3次，置于150mL三角瓶中，加入100mL的去離子水，用封口膜封住瓶口，設(shè)空白對(duì)照（100mL的去離子水），于20℃下靜置24h備用。參照國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)《種子活力測(cè)定方法手冊(cè)》［19］有關(guān)電導(dǎo)率的測(cè)定方法，用DDSJ－308A型數(shù)字式電導(dǎo)率儀測(cè)定浸出液的電導(dǎo)率［μs•（cm•g）－1］。浸種液電導(dǎo)率＝（樣品電導(dǎo)率－對(duì)照電導(dǎo)率）／樣品質(zhì)量

1．3．3浸出液可溶性糖的測(cè)定參照李合生等［20］的方法，對(duì)老化處理后的野大麥種子可溶性糖含量進(jìn)行測(cè)定。分別取老化處理后的E＋、E－野大麥種子0．5g置于150mL的三角瓶中，加100mL的去離子水，錫箔紙加蓋后在20℃恒溫下24h。分別移取各處理后的浸種液1mL于試管中，加入蒽酮試劑5mL，小心震蕩，使液體混合均勻，至沸水浴中10min后取出冷卻至室溫。以對(duì)照調(diào)零，采用紫外－可見分光光度計(jì)（WF－ZUV－2102型）在波長(zhǎng)620nm下測(cè)光密度值，結(jié)合可溶性糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算浸出液可溶性糖含量（μg•g－1）。

1．4數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)錄入Excel2007并制圖，采用SPSS17．0軟件進(jìn)行差異顯著性分析及相關(guān)性分析，并用Duncan法對(duì)各活力指標(biāo)進(jìn)行多重比較。

2結(jié)果與分析

2．1內(nèi)生真菌對(duì)野大麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

2．1．1對(duì)發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的影響在人工老化處理的過程中，E＋和E－野大麥種子發(fā)芽率的變化呈先緩慢下降，后大幅度下降的趨勢(shì)（圖1A）。其中E＋種子的發(fā)芽率要高于E－種子，老化5，10，15和20min后E＋和E－種子的發(fā)芽率差異顯著（P＜0．05），隨老化時(shí)間的增長(zhǎng)，發(fā)芽率在老化25min后大幅度下降，在35min時(shí)降到最低，且E＋種子和E－種子的發(fā)芽率差異不顯著。隨老化程度的加劇，發(fā)芽勢(shì)呈現(xiàn)與發(fā)芽率相似的變化趨勢(shì)（圖1B）。老化5，10，15和20min后的E＋種子的發(fā)芽勢(shì)要顯著高于E－種子（P＜0．05），且E＋種子上升和下降的幅度要小于E－種子。

2．1．2對(duì)苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)的影響種子發(fā)芽12天后，野大麥的苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)隨著老化時(shí)間的增加而呈逐漸下降趨勢(shì)，其中E＋的苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)始終大于E－。在老化5，10，15和20min后E＋的胚芽長(zhǎng)顯著長(zhǎng)于E－（P＜0．05），在老化5，10，15和25min后E＋的胚根長(zhǎng)與E－差異顯著（P＜0．05）。

2．1．3對(duì)活力指數(shù)的影響隨人工老化程度的加劇，種子的活力指數(shù)先急劇下降后緩慢下降，E＋種子的活力要始終大于E－種子，其中老化0，5，10，15，20，25min后，E＋種子的活力要明顯高于E－（P＜0．05），而老化處理30，35min后，E＋和E－種子的活力指數(shù)沒有顯著差異，在35min后E－種子的活力基本喪失，活力指數(shù)為9．6（圖2）。

2．2內(nèi)生真菌對(duì)野大麥種子生理指標(biāo)的影響

2．2．1種子浸出液電導(dǎo)率電導(dǎo)率測(cè)定的結(jié)果顯示，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，種子的電導(dǎo)率逐漸增加，在老化35min后達(dá)到最高，且E＋始終低于E－。在老化5，10，15，20min后E＋與E－之間差異顯著（P＜0．05），其他處理時(shí)間，E＋和E－之間差異不顯著（圖3）。

2．2．2種子浸出液可溶性糖含量在人工老化處理過程中，由于種子的膜透性發(fā)生改變，浸出液可溶性糖的含量隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，其中E＋的含量要低于E－，且E＋變化幅度要大于E－。在老化0，5，10，15和20min后，E＋要明顯低于E－（P＜0．05），而其他處理時(shí)間下兩者差異不顯著（圖4）。

2．3野大麥種子生理指標(biāo)與活力指標(biāo)的相關(guān)性分析對(duì)野大麥種子的浸出液電導(dǎo)率和可溶性糖與種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)和活力指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表2所示。對(duì)野大麥種子浸出液電導(dǎo)率和可溶性糖與種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)和活力指數(shù)的相關(guān)分析可知：電導(dǎo)率和可溶性糖與種子活力指標(biāo)之間呈顯著負(fù)相關(guān)（表2）（P＜0．01）。

3討論

禾草內(nèi)生真菌主要靠種子進(jìn)行傳播［4］，本研究通過控制不同老化時(shí)間來觀察野大麥種子各生理生化指標(biāo)，比較被內(nèi)生真菌侵染（E＋）的野大麥種子和未被侵染（E－）種子各生理生活指標(biāo)的不同，表明內(nèi)生真菌在種子老化情況下對(duì)其貯存、生長(zhǎng)的促進(jìn)作用。種子活力與種子的貯藏、劣變、萌發(fā)等過程有著密切的聯(lián)系［21］，人工老化處理野大麥的種子，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)以及活力指數(shù)隨著老化程度的加劇而逐漸降低［22］，對(duì)于人工老化時(shí)間相同的種子，被內(nèi)生真菌侵染的（E＋）野大麥種子各生理指標(biāo)要明顯高于未被侵染的（E－），且變化幅度也小于未被侵染的（E－），由此可見內(nèi)生真菌的存在為種子的萌發(fā)等帶來一定積極的影響。這與張興旭對(duì)內(nèi)生真菌與保存時(shí)間互作對(duì)醉馬草（Ach－natheruminebrians）種子的生理影響研究結(jié)果類似，在不同處理時(shí)間下內(nèi)生真菌可以顯著促進(jìn)種子的萌發(fā)［23］。隨著人工老化時(shí)間的增加，種子的帶菌率逐漸降低，種子的活力指標(biāo)也相應(yīng)降低，以25min為指標(biāo)變化的拐點(diǎn)，當(dāng)種子的內(nèi)生真菌基本失活后，內(nèi)生真菌對(duì)種子的活力也失去了影響。人工老化與自然老化條件下種子的生理生化會(huì)產(chǎn)生相似的結(jié)果，都會(huì)表現(xiàn)出種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等活力指標(biāo)的降低，以及種子可溶性糖泄露的增加［24］。國(guó)內(nèi)外研究表明，種子劣變期間發(fā)生的最主要的生理變化是質(zhì)膜受損，受損后膜的透性便增強(qiáng)，細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)和代謝物的滲透量增大［25］，大量可溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與蛋白質(zhì)、糖、無機(jī)離子、氨基酸等滲漏出去［26］，同時(shí)還會(huì)釋放特定的氣體，使種子浸出液的導(dǎo)電性增強(qiáng)［27］，因此電導(dǎo)率和可溶性糖可作為測(cè)定種子活力的方法。本研究表明，在（58±1）℃熱水中進(jìn)行種子老化，浸出液電導(dǎo)率和可溶性糖含量隨著老化時(shí)間的加長(zhǎng)而增加。說明隨著老化處理時(shí)間的延長(zhǎng)種子劣變加劇，細(xì)胞質(zhì)膜的受損程度變大，種子內(nèi)溶物透過膜外滲增加。但在有些禾本科種子老化的過程中，電導(dǎo)率與活力指標(biāo)并無相關(guān)性。如王彥榮等對(duì)蘇丹草（Sorghumsudanense（piper）stafp）和老芒麥（ElymusSibiricus）等禾本科種子劣變研究過程中發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率與生活力無相關(guān)性［25］，這可能是由于種子結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成不同所引起的。試驗(yàn)結(jié)果中種子浸出液的電導(dǎo)率和可溶性糖含量與種子各活力指標(biāo)之間呈負(fù)相關(guān)，并且達(dá)到了極顯著水平。說明浸出液電導(dǎo)率和可溶性糖含量可作為評(píng)價(jià)野大麥種子活力的適宜指標(biāo)。且本研究中被內(nèi)生真菌侵染的野大麥種子電導(dǎo)率和可溶性糖的變化幅度要小于未被侵染的種子，表明內(nèi)生真菌在一定程度上減緩了質(zhì)膜的損傷程度，降低了膜的通透性，但隨著老化時(shí)間的加長(zhǎng)，當(dāng)內(nèi)生真菌基本失活后，浸出液的電導(dǎo)率和可溶性糖含量與未被內(nèi)生真菌侵染的種子基本相同。

4結(jié)論

在人工老化過程中，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和活力指數(shù)隨老化時(shí)間增加而降低；胚芽長(zhǎng)和胚根長(zhǎng)也隨老化時(shí)間的增加而減少；浸出液的電導(dǎo)率和可溶性糖含量隨老化時(shí)間的增加而增加，且與發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)和活力指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0．01），但被內(nèi)生真菌侵染的種子明顯減緩了種子老化生理反應(yīng)變化的幅度。研究認(rèn)為，與未被內(nèi)生真菌侵染的種子相比，內(nèi)生真菌可促進(jìn)野大麥的發(fā)芽率，促進(jìn)芽長(zhǎng)根長(zhǎng)的生長(zhǎng)，降低膜的損傷，減少浸出液電導(dǎo)率和可溶性糖的含量，從而降低種子的劣變程度，延長(zhǎng)種子貯藏時(shí)限。

作者：趙曉靜 李秀璋 王萍 李春杰 單位：草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院