种子萌发过程中生理变化

编号毕业论文开题报告论文题目：胡萝卜种子萌发对几种化感物质的响应学院：生命科学与技术学院专业：生物技术班级： 2011级生物技术班作者姓名：柴文官指导教师：王春林职称：讲师完成日期：二〇一四年五月二日一、立题意义及国内外的研究现状与存在问题，主要研究内容（含文献综述）胡萝卜（拉丁学名：Daucus carota），是伞形科二年生草本植物，以呈肉质的根作为蔬菜来食用。

胡萝卜,其肉质根富含蔗糖、葡萄糖、淀粉、胡萝卜素以及钾、钙、磷等。

每100克鲜重含1.67-12.1毫克胡萝卜素，含量高于番茄的5-7倍，食用后经肠胃消化分解成维生素A，能防治夜盲症和呼吸道疾病。

可炒食、煮食、生吃、酱渍、腌制等。

总体来说胡萝卜可以防癌抗癌、增强免疫功能，增强抵抗力，木质素含量高，间接消灭癌细胞；益胆明目，胡萝卜含有大量胡萝卜素，进入机体后，在肝脏及小肠粘膜内经过酶的作用，其中50%变成维生素A，有补肝明目的作用，可治疗夜盲症；利膈宽肠，植物纤维增加胃肠蠕动，促进代谢，通便防癌；降糖降脂，降低血脂，促进肾上腺素的合成，还有降压，强心作用，是高血压、冠心病患者的食疗佳品。

故有地下“小人参”之称，自古就有“冬吃萝卜，夏吃姜，不劳医生开药方”说法的。

胡萝卜的形态特征：直根系，主要根系分布在20-90厘米土层内，深180-250厘米，直根上部包括少部分胚轴肥大，形成肉质根，深入土面以下，其上着生四列纤细侧根。

肉质根形状有圆、扁圆、圆锥、圆筒形等。

根色有紫红、桔红、粉红、黄、白、青绿。

种胚很小，常发育不良或无胚，出土力差，发芽率低达70%左右［1］。

胡萝卜的生长环境：胡萝卜为半耐寒性蔬菜，发芽适宜温度为20-25℃，生长适宜温度为昼18-23℃，夜温13-18℃，温度过高、过低均对生长不利，胡萝卜根系发达，因此，深翻土地对促进根系旺盛生长和肉质根肥大起重要作用。

要求土层深厚的砂质壤土，PH5-8较为适宜。

要求土壤湿度为土壤最大持水量的60-80%，若生长前期水分过多，地上部分生长过旺，会影响肉质根膨大生长；若生长后期水分不足，则直根不能充分膨大，致使产量降低。

过于粘重的土壤或施用未腐熟的基肥，都会妨碍肉质根的正常生长，产生畸形根。

因此，在甘肃省可以大面积种植，而且分布极广。

胡萝卜具有很高的营养价值，在世界各地广泛栽培，在许多国家和地区尤其是发达国家，是人们食用最多的蔬菜之一，美国把其列为前10位的蔬菜。

据联合国粮农组织统计，全世界每年每人的消费量平均为3kg。

在我国胡萝卜种植面积接近世界胡萝卜总种植面积的40%，其产量则占世界总产量的1/3，是当之无愧的世界第一胡萝卜生产国。

但众所周知，胡萝卜种子的发芽率很低，一般最高达60%-70%，因此提高种子萌发率及其重要，也是全世界共同面临的问题。

本研究在众多前人研究基础上，利用一些已知植物内存在的化感物质对其种子萌发率的影响，以此来选择出能够促进种子萌发率的化感物质，同时，本实验研究对提高胡萝卜产量具有非常重要的作用意义。

2.国内外研究现状国内：目前，国内对于胡萝卜种子萌发的研究已有颇多，且在促进胡萝卜种子萌发方面取得了一定的成果。

但大多数成果都建立在用外源激素来处理待萌发种子，以此达到促进种子发芽率和发芽势目的。

例如：生长素、萘乙酸浸种对胡萝卜种子萌发的影响[2]；硒浸种对胡萝卜种子萌发的影响[3]；Nacl胁迫对胡萝卜种子萌发、幼苗生长及叶细胞结构的影响[4]等等。

因此，这些研究成果也带动了胡萝卜产业的发展，但利用化感物质来促进种子萌发的研究少之甚少，而且在国内，大多数研究都是利用化感物质对其他种子萌发的影响，以胡萝卜种子作为受体材料的研究更少，如：艾蒿水浸提液对冰草和披碱草种子萌发及幼苗生长的化感作用[5]；苯甲酸对胡萝卜种子萌发及抗氧化酶活性的影响[6]；茶园土壤水浸液对白菜种子萌发的化感效应[7]；大蒜浸提液中化感物质对菜豆种子萌发的影响[8]；核桃叶水浸液对四种作物的化感作用[9]；辣椒植株水浸液对4种蔬菜种子萌发的化感效应[10]；花椒水浸液及酚酸类化感物质对作物种子萌发和幼苗生长的影响效应[11] ；用0．05％的异丁酸、丁酸和异戊酸溶液以及三种有机酸的混合液在抑制莴苣种子发芽和幼苗生长的同时ⅣrP酶、多酚氧化酶活性大大受到抑制，而过氧化氢酶的活性则大大提高，其中有机酸混合物的抑制程度最大，这也从一个侧面说明有机酸作用的协同或累加效应[12]；外源鞣酸和水杨酸及其混合液对番茄种子发芽的影响[13]；胡萝卜种子萌发过程中生理生化变化的研究[14]等等。

因此，利用化感物质以胡萝卜种子为受体来研究促进种子萌发的前景及潜力极佳，也迫在眉睫。

化感物质处理种子前后，种子萌发过程中生理生化的变化的研究发展现状以当年生胡萝卜种子为试验材料,置于28℃培养箱中进行培养, 分别于萌发的0h、24h、48h、72h、96h取材,观察胡萝卜种子吸水量、膜透性、淀粉含量、淀粉酶活性、可溶性糖含量等各项生理指标的变化。

试验结果表明,胡萝卜种子萌发过程中,吸水量逐渐增加, 膜透性降低,膜系统逐渐被修复,淀粉酶活性逐渐升高, 淀粉含量降低,可溶性糖含量逐渐升高。

相关研究成果概括1、化感物质可改变许多酶的合成或功能, 如10mol L- 1水杨酸可提高玉米的硝酸还原酶活性,1000mol L- 1则降低; 细叶亚菊的挥发油中含有蒎烯、樟脑、乙酸菊烯醇脂和桉叶油精等, 可明显降低披碱草种子中淀粉酶的活性, 从而抑制披碱草种子萌发等；2、化感物质可引起膜透性和功能的改变, 如斑唇马先蒿分泌物对青稞根生长的抑制作用, 是因为分泌物使青稞根细胞膜透性增加,内容物外溢, 而导致根系生长缓慢或死亡；酚类作用于燕麦时,使之吸收K+ 减少, 一方面是由于竞争, 而另一方面是由于酚类改变细胞膜透性, 使大量K+外溢；大豆化感作用诱导自由基产生,导致SOD活性下降,膜脂过氧化,破坏膜的完整性,使细胞内容物,特别是K+外渗增加等；3、化感物质多可通过抑制细胞分裂和伸长而抑制种子萌发和幼苗生长。

饱和的香豆素水溶液完全阻断了洋葱和百合根细胞的分裂, 起始效应和用秋水仙碱处理的相似,纺缍体遭到破坏,中期累积和分裂后期的终止,由于有丝分裂受阻,于是形成了四倍体核和双核的细胞并使黄瓜根细胞的伸长受到抑制,横向扩展增加；4、化感物质可通过影响植物呼吸作用的不同过程,如氧吸收、电子传递、NADH 的氧化作用以及CO2的产生等。

用线粒体悬液实验表明, 不同类型的化感物质都能干扰植物的呼吸代谢。

挥发性萜可使燕麦、黄瓜线粒体呼吸减弱, 从而影响代谢；绿藻产生的化感物质可显著抑制线粒体的电子传导，而抑制部位在和部位之间；高粱酮是高粱根溢出的化感物质,很低的浓度就能影响线粒体的呼吸,高粱酮很可能阻断了线粒体细胞色素b和c之间的电子传递,黄酮类化合物也影响线粒体对氧的摄取,抑制线粒体产生AT等；5、化感物质对核酸和蛋白质代谢的影响是植物化感物质的一种重要的作用机制。

研究已发现,50mol L- 1的香豆素和阿魏酸降低了莴苣种苗蛋白质的合成,10molL- 1的阿魏酸引起了亮氨酸组入速率降低了50%；细胞悬浮液培养出标记的葡萄糖实验表明,100mol L- 1的阿魏酸使碳流入可溶性氨基酸蛋白质和有机酸的量减少了,而流入可溶性脂肪的量却增加了；6、化感物质可通过改变激素水平而影响植物种子萌发等生长发育过程。

国外：近年来，欧美日等国的科学家利用生物技术与分子生物学技术对胡萝卜的组织培养及分类进行了广泛深入的研究，取得了很大进展，为以后胡萝卜的抗病虫育种、品质育种等打下了基础。

但利用化感物质来促进胡萝卜种子萌发方面研究与国内总体差不多，需要更多的专家投身研究。

二、本课题的主要研究内容和方法、步骤、预期目的2.1 研究内容：1、胡萝卜种子发芽率的统计；2、淀粉酶活性的测定；3、吸水量的测定；4、胡萝卜种子萌发过程鲜重、干重的变化。

2.2 试验方法及步骤（1）实验材料胡萝卜种子大蒜核桃叶子辣椒叶子（2）仪器紫外-可见光分光光度计低温离心机恒温水浴锅具塞刻度试管刻度吸管容量瓶分析天平研钵移液管烧杯量筒旋涡混合器（3）试剂麦芽糖（分析纯） 3，5-二硝基水杨酸（分析纯） NaOH 酒石酸钾钠柠檬酸柠檬酸钠淀粉乙醇（分析纯）蒽酮（分析纯）乙酸乙酯浓硫酸(相对密度1.84)蔗糖(分析纯) 牛血清清蛋白考马斯亮蓝G-250 85%的磷酸香草酸苯甲酸（4）试验方法制备促进胡萝卜种子萌发的最适浓度的不同处理液1、核桃叶水浸液的制备将收集的核桃叶片用自来水轻轻冲洗表面尘土后, 晾晒在铺有标本纸的阴凉通风处, 并每隔一段时间翻动叶片, 以防发霉。

待叶片自然风干后, 除去叶柄, 将叶片剪成2cm的小段, 混匀后分成若干份, 准确称取核桃叶10g浸泡100mL蒸馏水中, 在超声波中浸提4h ,过滤后得质量浓度为0.1g/mL的母液,4℃冰箱保存待用。

2、辣椒水浸液的制备将粉碎后的辣椒全株、根、茎、叶样品各称取20g，分别放入4个三角瓶中，添加500ml蒸馏水，瓶口密封扎紧放入超声波中浸提6h，即得到浓度为0.04g/mL的水浸液，二重过滤，取上清液为水浸提母液，滤液在4℃的低温下保藏备用，实验时用蒸馏水再将各母液分别稀释为设计浓度的处理液。

3、大蒜浸提液制备以乙醇为提取剂萃取大蒜浸提液。

具体方法为:将一定量大蒜去皮捣碎,用2层纱布包扎后放入适量浸泡液(75%乙醇)中浸泡18-20h,取出纱布包, 蒸发除去提取液中的浸泡液即得大蒜浸提液,将其稀释至40g/L保存于冰箱中备用。

4、苯甲酸处理液的配制称取苯甲酸，用蒸馏水溶于容量瓶中配成10-3mol/L 的母液。

5、香草酸处理液的配制通过已知实验来确定最适浓度。

2.3化感作用的生物活性测定将最适浓度的各种水浸液，分别注入铺有两层滤纸的培养皿中(直径9cm) ,蒸馏水作对照, 每个培养皿中摆放100粒经过消毒的种子, 每种受体共4个处理,每处理3次重复,将其置于22℃ ,光照14h/ 黑暗10h,光照度4000lx的恒温光照培养箱中培养, 及时补充等量的水浸液和蒸馏水。

每24h 调查其发芽种子数( 种子发芽的标准是胚根突破种皮1-2mm),浸种后第7天开始统计发芽率、发芽势及发芽指数,并测定某些体内物质代谢的变化。

2.4 数据测定与分析（1）发芽指标测定发芽率（GR) = ( 规定时间内发芽种子数/ 供试种子总数) × 100%发芽势( GE) = ( 第三天发芽种子数/ 供试种子总数) × 100%发芽指数( GI) = ∑( Gt/Dt ) , Gt为第t天的发芽数, Dt为相应的发芽天数化感效应敏感指数采用 Williamson提出的对化感效应检验的方法:当 T≥C 时, RI=1-C/T当 T＜C 时, RI=T/C-1其中, C为对照值；T为处理值；RI 为化感效应值；RI>0 表示促进作用；RI<0 表示抑制作用，绝对值的大小与作用强度一致。