小麦种子活力与其保护酶活性关系的研究

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小麦种子活力及其与脱氢酶活性的相关性研究

小麦种子活力及其与脱氢酶活性的相关性研究
摘要 [ 目的 ] 究 不同贮藏方式对 小麦种子活力 的影响 , 研 探讨 小麦种子 活力与 脱氢酶 活性 的相 关性 , 小麦种子 活力 的检验 提供 理论 为 依 据。[ 方法] 个 小麦品种( 的种子 分剐采 用室温密 闭和低 温 密f贮藏 8 月 , 6 系) , r l 个 通过 幼苗 生长 、 模拟 田 问出苗 率、 电导率和 脱 氢酶活 性测 定等方法来测 定贮藏前后 小麦种 子的活 力, 并进 行各活 力指 标 闻的相 关分析 。[ 结果 ] 不同品 种( 种 子 的耐藏性 存在 差异 , 系) 低温 密闭贮藏有利 于保持 种子活力 ; 贮藏前后 小麦种 子的脱氢酶 活性 与活力指数 、 拟田间 出苗率均存在显 著或极显 著正相 关, 模 与浸 泡液 电 导率、 绝对电导率 、 相对 电导率均存在 负相 关。[ 结论 ] 氢酶活性可作 为衡 量 小麦种 子活力的较好 指标之一 。 脱 关键 词 小麦 ; 贮藏 ; 子活力 ; 种 脱氢酶 活性 中图分类号 ¥ 1 . 52 1 文献标识码 A 文章编 号 ( 1 — 6 1 o9o — 30 — 4 1 7 6 1( o ) 095 0 5 2 9
wee soe fr0mo t r8mo tsa o m t rlr rlw 一  ̄ r trd o nh0 nh tro t r al eo o e ̄ l rtr aue,rse t ey,i re o d tr iewh a e d i ly b fr n atr ep ci l n od rt ee mn e tse svt i eoe ad f v at e
安徽 农 业科 学 ,ora 0 nu A .c.O93()30 —30 Junl f hi Si O 。79 :95 98 A 2
责 任 编辑王淼源自责 任校 对况玲玲

试论影响小麦种子生活力的外在因素

试论影响小麦种子生活力的外在因素

试论影响小麦种子生活力的外在因素小麦是世界上种植面积最广、产量最高的粮食作物之一,在全球的粮食生产中起着至关重要的作用。

小麦的种子生活力直接影响着农民的产量和收益。

外在因素是指环境条件对小麦种子生活力的影响,这些外在因素包括温度、湿度、光照、土壤条件以及病虫害等。

温度是影响小麦种子生活力的重要因素之一。

适宜的温度条件可以促进种子的萌发和生长。

一般而言,小麦的最适生长温度为20℃-25℃。

高温会导致种子脱水,使种子的水分含量下降,从而影响种子的活力。

高温还会导致种子中的酶活性降低,抑制种子的发芽和萌发。

低温则会影响种子的代谢活动和呼吸作用。

在种子保存和播种过程中,合理控制温度是至关重要的。

光照也是影响小麦种子生活力的重要因素之一。

光照可以影响种子的光合作用和营养合成。

适宜的光照条件可以提高种子的发芽率和生活力。

过强的光照会引起种子的脱水和光损伤,而过弱的光照则会阻碍种子的光合作用和营养合成。

在种子保存和播种过程中,要注意控制光照的强度和时间,提供适宜的光照条件。

土壤条件对小麦种子的生活力也有着重要影响。

适宜的土壤条件可以提供养分和水分供给,促进种子的生长和发芽。

土壤的pH值、湿度、透气性等因素都会对种子的生活力产生影响。

过酸或过碱的土壤会影响种子的萌发和根系的生长。

过湿的土壤会阻碍种子的呼吸作用,过干的土壤则会导致种子脱水。

保证土壤的适宜水分和养分供给,选择适合的土壤类型对于保证小麦种子的生活力十分重要。

病虫害也是影响小麦种子生活力的外在因素之一。

病虫害会引起种子的损伤和感染,从而降低种子的生命力和发芽率。

在播种过程中,要采取相应的防治措施,保护种子免受病虫害的侵害。

实验5小麦萌发前后淀粉酶活力的比较

实验5小麦萌发前后淀粉酶活力的比较

实验5小麦萌发前后淀粉酶活力的比较
小麦萌发是影响其产量和品质的重要过程,淀粉酶活力变化也能帮助我们直观的观测外围环境对小麦萌发的影响。

本实验比较了小麦进行萌发前后淀粉酶活力的变化,研究了温度对淀粉酶活力的影响。

实验例表:A组:温度为25℃; B组:温度为32℃; C组:温度为38℃;
实验设计:把不同温度的小麦种子分别放入48小时不间断浸泡,称取干重,在萌发前后测定淀粉酶活力,期间定期监测浸泡液的温度,记录萌发时间、萌发率以及最终收获率。

实验结果:实验结果显示,A组、B组和C组小麦萌发前、萌发后淀粉酶活力相比有显著性差异(P<0.05),C组的淀粉酶活度最低,温度的升高会降低小麦的淀粉酶活度。

小麦萌发率和最终收获率分别是A组最好,B组次之,C组最低。

结论:本实验结果表明,温度升高会使小麦的淀粉酶活度下降,并且可影响小麦萌发率和最终收获率,因此必须根据实际情况合理控制孕育温度,以达到有效提升小麦产量和品质的目的。

小麦种子活力与其保护酶活性关系的研究

小麦种子活力与其保护酶活性关系的研究
中 图 分 类 号 : 1 19 S5 . 文献 标识码 : A D I 码 :03 6  ̄ i n1 0 — 502 1 .20 6 O 编 1 .99 . s.0 6 6 0 .020 . s 0
பைடு நூலகம்
W he tS e g nd l i ns i wih ot c i n Enz m e Ac i t a e d Vi ora Reato h p t Pr e to y tviy
t e s e e i ai n rt f h a n n 0 st e h g e t t a ft e B i i1 6 wa h o e t An h h e s z me a t i h e d g r n t a e o e B i o g 2 7 wa h ih s, h to h ama 9 st e l w s ; d t e t r e io y ci t m o t vy w s smi r t e e z me a t i fB i o g 0 e d a i h rt a h h u i 8 a d t e Bama 9 , h s s o d ta h h e a i l , h n y c i t o an n 2 7 s e s w sh g e h n t e Z o ma 1 n h i i 1 6 t i h we h tt e t r e a vy e z me a t i n es e io a i nfc n o i v o r lt n n y ci t a d t e d vg rh d a sg i a t s ie c reai . vy h i p t o Ke r s h a ; u e o i e d s ts ;c t a e p rx d s ; e d vg r a ig t ame t y wo d :w e t s p r xd i mua e aa s ; e o i a e s e io ; gn r t n l e

实验七小麦萌发前后淀粉酶活力的比较

实验七小麦萌发前后淀粉酶活力的比较

实验七小麦萌发前后淀粉酶活力的比较
实验目的:比较小麦萌发前后淀粉酶活力的变化。

实验材料和仪器:
1. 小麦种子;
2. 无菌水;
3. 恒温恒湿培养箱;
4. 淀粉酶提取液;
5. 比色皿;
6. 分光光度计。

实验步骤:
1. 准备一组小麦种子,将其分成两组,每组含有相同数量的种子;
2. 将一组小麦种子放入无菌水中浸泡,并放置在恒温恒湿培养箱中,在适宜的温度和湿度下进行萌发;
3. 另一组小麦种子作为对照组,不进行萌发处理;
4. 在小麦种子萌发完成后,取出一部分萌发后的种子;
5. 将萌发后的种子用淀粉酶提取液处理,搅拌均匀,使淀粉酶和小麦种子充分接触;
6. 将处理后的混合液分别倒入两个比色皿中;
7. 分别将比色皿放入分光光度计,设定波长和零位;
8. 记录两个比色皿中的吸光度值,作为小麦种子萌发前后淀粉酶活力的指标。

实验结果和分析:
通过比较两个比色皿中吸光度值的差异,可以得知小麦萌发前
后淀粉酶活力的变化。

如果小麦萌发后比色皿中的吸光度值较低,表示淀粉酶活力较高;如果吸光度值较高,表示淀粉酶活力较低。

根据实验结果可以得出小麦种子萌发后淀粉酶活力的比较结论。

小麦萌发前后淀粉酶活性的比较

小麦萌发前后淀粉酶活性的比较

实验三小麦萌发前后淀粉酶活性的比较实验目的1.学习用分光光度法测定酶活力的原理和方法。

2.了解小麦萌发前后淀粉酶酶活力的变化。

实验原理淀粉酶是水解淀粉的糖苷键的一类酶的总称。

按照其水解淀粉的作用方式,可以分成α—淀粉酶、β—淀粉酶等. 实验证明,在小麦、大麦、黑麦的休眠种子中只含有β—淀粉酶,α—淀粉酶是在发芽过程中形成的,所以在禾谷类萌发的种子和幼苗中,这两类淀粉酶都存在。

其活性随萌发时间的延长而增高。

α—淀粉酶是工业上使用最广泛的酶之一,它在PH3.6下短时间内即可钝化,β—淀粉酶不耐热,加热至70℃以上即可钝化。

利用此原理可以灭活其中一种酶,测定另一种酶的活性。

本实验以淀粉酶催化淀粉生成还原的性糖的速度来测定酶的活力,淀粉水解成还原性糖,还原性糖能使3,5—二硝基水杨酸还原成棕色的3—氨基5—硝基水杨酸。

可用分光光度计法测定,2(C6H10O5)n + n H2→n C12H22O11器材、材料、试剂1.小麦种子2.0.1%标准麦芽糖:精确称量0.1g麦芽糖,用少量水溶解后,移入100ml容量瓶中,加蒸馏水至刻度。

3.PH6.9,0.02mol/L磷酸缓冲液:0.2mol/L磷酸二氢钾:称取磷酸二氢钾溶于水定溶至100ml0.2mol/L磷酸氢二钾:称取磷酸氢二钾溶于水定溶至100ml取0.2mol/L磷酸二氢钾67.5ml与0.2mol/L磷酸氢二钾82.5ml混合,定溶至1000ml。

4.0.5%淀粉溶液:0.5g淀粉溶于0.02mol/L磷酸缓冲液中,加入0.0389gNaCI,用缓冲液定溶至100ml。

5.3,5—二硝基水杨酸溶液:1g 3,5—二硝基水杨酸溶于2mol/L的NaOH溶液20ml和20ml水中,溶解后移入100ml容量瓶中;30g酒石酸钾钠溶于30ml水中,溶解后移入上容量瓶中,(此时溶液会出现粘稠),继续搅拌,至溶解,定溶至100ml,过滤备用。

6.1%氯化钠溶液:7.石英砂8.研钵、恒温水浴、沸水浴、752分光光度计、离心机、电子天平等实验步骤一.酶液的提取1.小麦种子萌发小麦种子浸泡24小时后,放入25℃恒温箱内或在室温下发芽。

小麦新、老种子活力与其酶关系的研究

Absr c T a e e e td o d a d n w t a t: he p p rs lc e l n e whe ts e so o 8 a d Ban n a e d fZh u 1 n i o g AK st e e p rme tlma 58 a h x e i n a — tra . rt o d a e s e io r a u e h o h t e n n—p ca r c s i g g r n to x e me t e i1 Fis , l nd n w e d vg rwe e me s r d tr ug h o s e i lp o e sn e mi ain e p r n , i a i g te t n emi a in e p rme ta d a t-r e e p o e sn e i a in e p rme to g n r a me tg r n to x e i n n n ife z r c si g g r n to x e i n fwhe t Th n, t m a . e wih
关键词 : 小麦 ; 氧化 物歧 化酶 ; 超 过氧化氢酶 ; 过氧化物酶 ;种子活力 中图分类号 : S 1 . 21 5 文献标志码 : A 文章编号 : 10 — 75 2 1 ) 70 3 -4 0 1 4 0 ( 0 1 0 -0e W h a e d t d n t e Ol n w e tS e s’ Vio gr a d te Reain wi z me n h lto t En y h
研 究报告

杰 等: 小麦新 、 老种子活力与其酶关系 的研究
小 麦 新 、 种 子 活 力 与 其 酶 关 系的研 究 老
贺 杰 , 欧行 奇 。 胡 海燕 。 赵 俊杰 , 魏琦超

小麦籽粒在制麦过程中胚乳降解酶活性变化的研究

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中国粮油学报
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小麦籽粒在制麦过程中胚乳降解酶活性变化的研究
李巨秀=
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王立柱=
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( 西北农林科技大学食品科学与工程学院= ,杨凌 #=!="" ) ( 中国农业科学院农产品加工研究所! ,北京 =""">? ) 以小麦样品为研究材料, 以啤酒大麦品 摘@ 要 @ 为揭示和探讨小麦籽粒在制麦过程中酶活变化的规律, 种为对照, 采用断水浸麦方式和降温发芽工艺, 分析小麦和啤酒大麦籽粒在制麦过程中淀粉酶、 蛋白酶、 ! A葡 聚糖酶、 极限糊精酶活性的变化规律。结果表明: 小麦籽粒在制麦过程中 " A 淀粉酶活力在发芽中不断增长, 并在发芽第 % 天后快速增长; 均在发芽第 ? 天达到峰 ! A 淀粉酶和总淀粉酶的活性变化趋势与啤酒大麦相同, 值后下降, 而 ! A 淀粉酶活性水平高于 " A 淀粉酶; 蛋白酶和极限糊精酶 ! A 葡聚糖酶活力一直保持上升趋势; 的活力在发芽第 ? 天达到峰值后开始下降。啤酒大麦的蛋白酶、 极限糊精酶的活力在发芽期间 ! A 葡聚糖酶、 一直处于上升趋势, 并且在发芽结束后酶活还保持较高的水平; 小麦籽粒在发芽后其淀粉酶活力较啤酒大麦 高。小麦和啤酒大麦在发芽中的酶活变化有较大的差异; 发芽小麦的酶活水平可作为制定合理制麦工艺的重 要依据, 发芽至第 ? 天的酶活都能保持较高水平。 关键词@ 小麦@ 制麦 酶活 变化 活性变化的研究报道较少。由于国际市场上啤酒大 麦的价格居高不下, 研究和开发小麦麦芽不仅可缓 解大 麦 的 供 求 矛 盾,也 可 丰 富 啤 酒 的 花 色 品

逆境条件下小麦种子活力与种子萌发相关酶活性及其基因表达的关系_陈蕾太

应用生态学报2017年2月第28卷第2期http://www.cjae.net Chinese Journal of Applied Ecology,Feb.2017,28(2):609-619DOI:10.13287/j.1001-9332.201702.019逆境条件下小麦种子活力与种子萌发相关酶活性及其基因表达的关系陈蕾太1,2孙爱清1杨敏1陈路路1马雪丽1李美玲1尹燕枰1*(1山东农业大学农学院/作物生物学国家重点实验室/山东省作物生物学重点实验室,山东泰安271018;2湖南亚华种业科学研究院,长沙410119)摘要分析不同基因型小麦品种逆境萌发过程中种子萌发相关酶活性及基因表达差异,明确在逆境条件下,种子活力与种子萌发相关酶活性及基因表达量的关系.通过标准发芽试验和逆境(冷浸、人工老化、干旱胁迫)发芽试验,测定4个小麦品种种子活力、萌发过程中可溶性总糖和可溶性蛋白含量、α-淀粉酶活性、半胱氨酸蛋白酶活性及相关基因表达量.结果表明:干旱、人工老化和冷浸胁迫3种逆境对种子活力都有一定影响.不同萌发条件下,可溶性总糖含量呈现先小幅度升高后小幅度降低再迅速升高的趋势;而可溶性蛋白含量随着萌发时间的延长呈现逐渐下降的趋势.α-淀粉酶活性整体呈现逐渐升高的趋势,但在冷浸胁迫处理后,豫农949和轮选061的α-淀粉酶活性在萌发60h后出现下降.半胱氨酸蛋白酶活性整体呈先降低后升高的趋势,但在干旱胁迫条件下,豫农949、豫麦49-198和轮选061的半胱氨酸蛋白酶活性呈现先升高后降低再升高的趋势.不同逆境萌发条件下,α-AMY(α-淀粉酶基因)表达量整体呈先上升后下降的趋势.冷浸胁迫处理后,轮选061的α-AMY表达量高于对照,在其他逆境萌发条件下,4个品种的α-AMY表达量均低于对照;人工老化处理后,长4738的CP(半胱氨酸蛋白酶基因)表达量与对照差异不显著,在其他逆境萌发条件下,4个品种的CP表达量均高于对照.种子萌发期间,不同萌发条件下α-淀粉酶和半胱氨酸蛋白酶活性与其基因表达并没有直接关系,α-淀粉酶活性与可溶性总糖含量达到显著正相关,半胱氨酸蛋白酶活性与可溶性蛋白含量的相关性不显著.在标准发芽条件下,α-淀粉酶活性与活力指数呈显著正相关,而在逆境萌发过程中,其相关性不显著.冷浸胁迫处理后,半胱氨酸蛋白酶活性与活力指数呈显著正相关,但在标准发芽、干旱胁迫、人工老化处理后,其相关性不显著.关键词小麦;种子活力;逆境萌发;酶活性;基因表达Relationships of wheat seed vigor with enzyme activities and gene expression related to seedgermination under stress conditions.CHEN Lei-tai1,2,SUN Ai-qing1,YANG Min1,CHEN Lu-lu1,MA Xue-li1,LI Mei-ling1,YIN Yan-ping1*(1College of Agronomy,Shandong AgriculturalUniversity/State Key Laboratory of Crop Biology/Shandong Key Laboratory of Crop Biology,Tai’an271018,Shandong,China;2Hunan Ava SeedsResearch Institute,Changsha410119,China).Abstract:This study aimed to analyze the enzyme activities and gene expression differences relatedto seed germination in different wheat genotypes,and to clarify the relationship between seed vigorand the related enzyme activities as well as gene expression under stress germination conditions.Wemeasured seed vigor,total soluble sugar content,soluble protein content,α-amylase activity,cys-teine protease activity and gene expression of the related enzymes of four wheat cultivars underdrought,artificial aging and cold soaking stress.Results showed that drought,artificial aging andcold soaking stress affected seed vigor to some extent.Under different germination conditions,totalsoluble sugar content showed an increasing trend with small amplitude at first and then decreasedwith small amplitude and after that increased rapidly again,while soluble protein content in the four 本文由国家公益性行业(农业)科研专项(201303002)和国家自然科学基金项目(31171626)资助This work was supported by the Special Fund for Agro-scientificResearch in the Public Interest of China(201303002)and the National Natural Science Foundation of China(31171626).2016-06-20Received,2016-11-24Accepted.*通讯作者Corresponding author.E-mail:ypyin@sdau.edu.cncultivars gradually decreased with germination time.Theα-amylase activity of the four cultivars showed a rising trend on the whole,but that of Yunong949and Lunxuan061declined after germi-nating for60hours after cold soaking stress.Cysteine protease activity decreased at first and then in-creased as a whole.However,under drought stress condition,cysteine protease activity of Yunong 949,Yumai49-198and Lunxuan061increased at first and then decreased and finally increased again.Theα-AMY(α-amylase gene)expression levels increased at first and then decreased as a whole under different germination conditions.The expression level ofα-AMY in Lunxuan061after cold soaking stress was higher than that of CK,while theα-AMY expression levels in four cultivars under other stress germination conditions were lower than that of CK.The expression level of CP (cysteine protease gene)showed an increasing trend.No significant difference of CP expression level was found in Chang4738between artificial aging treatment and CK.The CP expression levels in the four cultivars under other stress conditions were higher than that of CK.The results demon-strated that there was no direct relationship between the enzyme activities and gene expression levels ofα-amylase and cysteine protease under different germination conditions.Theα-amylase activity and total soluble sugar content had an extremely significant positive correlation,but the correlation between cysteine protease activity and soluble protein content was not significant.Theα-amylase ac-tivity significantly positively correlated with vigor index under standard germination condition.However,theα-amylase activity had no significant correlation with vigor index under stress condi-tions.After cold soaking stress,cysteine protease activity significantly positively correlated with vi-gor index during seed germination,but the correlation was not significant under standard germina-tion,drought stress and artificial aging.Key words:wheat(Triticum aestivum);seed vigor;stress germination;enzyme activity;gene expression.种子在贮藏过程中活力下降[1],在田间萌发出苗过程中常遇干旱[2]、湿冷[3]等多种逆境,进而导致出苗率低、苗弱的现象时有发生.高活力种子具有较强的抗逆性、明显的生长优势和生产潜力,选用高活力种子播种在农业生产上具有重要意义[4].因此,研究不同基因型小麦种子逆境萌发过程中主要相关酶活性和基因表达差异,对进一步认识种子活力的生化或分子基础,具有一定的参考价值.沈杰[5]研究指出,在禾谷类种子萌发过程中,α-淀粉酶起主导酶作用,淀粉是禾谷类种子的主要成分,种子萌发过程物质和能量的供给主要源于淀粉分解.赤霉素负责诱导大麦糊粉层α-淀粉酶的形成,随着大麦种子的α-淀粉酶活性的升高,促进了淀粉胚乳的溶解或液化,从而有利于贮藏物质的动员,进一步促进种子萌发[6].对拟南芥的研究表明,在种子吸胀后的8h 内,种子内蛋白质重新合成,并且在8 16h内出现合成高峰[7].党根友等[8]研究指出,在芸豆种子萌发过程中高分子量蛋白亚基先降解,且降解速度大于低分子量蛋白亚基.路苹等[9]发现,在小麦种子萌发过程中,随萌发时间的延伸,种子的醇溶蛋白含量逐渐下降.邱然等[10]也发现,在大麦种子萌发过程中,随着清蛋白含量的升高,醇溶蛋白的含量越来越低,而且醇溶蛋白的降解量与内肽酶活力的升高呈正相关.在种子萌发过程中,半胱氨酸蛋白酶(cysteine protease,CP)在降解和动员贮藏蛋白方面起着关键的作用[11-12].有42种蛋白酶参与大麦种子的萌发,其中,27种蛋白酶是半胱氨酸蛋白酶[13].Shi等[14]研究发现,小麦种子吸胀后,胚乳中出现的4种内肽酶全为半胱氨酸类型的内肽酶,它们都能降解醇溶蛋白,并都对醇溶蛋白有最高的蛋白水解活性.目前,围绕种子活力、生理生化方面的研究较多,而在逆境胁迫下,主要相关酶活性与种子活力及基因表达量的关系研究较少.逆境萌发过程中淀粉酶活性、半胱氨酸蛋白酶活性及其基因表达量的变化,淀粉酶活性和半胱氨酸蛋白酶活性与种子活力及相关基因表达量的关系尚不清楚.本研究通过对不同基因型小麦种子进行标准发芽试验和逆境发芽试验,测定萌发过程中可溶性总糖和可溶性蛋白含量、α-淀粉酶活性、半胱氨酸蛋白酶活性及相关基因表达量,分析不同基因型小麦种子逆境萌发过程中主要相关酶活性及基因表达差异,明确在逆境胁迫条件下主要相关酶活性与种子活力、基因表达量的关系.1材料与方法1.1试验材料试验品种:豫农949适于黄淮冬麦区高产水肥016应用生态学报28卷地中晚茬种植;豫麦49-198适于河南省早中茬中高产水肥地种植;长4738适于北部冬麦区水地种植;轮选061适于河北省中南部、河南、山东西南、淮河以北、湖北襄樊等中高水肥地种植.试验所用小麦种子均为2014年6月于山东农业大学农学试验站统一种植收获、脱水干燥的种子.室内试验在山东农业大学作物生物学国家重点实验室进行.RNA反转录试剂盒和荧光定量试剂盒均购于TaKaRa生物技术有限公司,引物由北京六合华大基因科技有限公司合成.1.2试验设计1.2.1种子活力测定种子活力测定采用砂床、20ħ光照培养箱培养,发芽试验用ABS材质的种子发芽盒(12cmˑ12cmˑ6cm),砂床厚度约4cm,于2014年10月进行发芽试验.1)标准发芽试验法测定.精选同年生产的、饱满一致、且无病虫害的种子,每品种每次重复100粒种子,4次重复,在种子置床后第4天调查计算发芽势,第8天调查计算发芽率,正常幼苗经105ħ杀青30min,80ħ烘干至恒量后,称量苗干质量和根干质量.发芽势=4d内正常幼苗数/供试种子数ˑ100%发芽率=8d内正常幼苗数/供试种子数ˑ100%发芽指数GI=∑G t/D t式中:G t为时间t的发芽数;D t为相应的发芽天数.活力指数=GIˑS式中:S为单株幼苗干质量(g).以标准发芽试验所测定的种子活力相关指标为对照.2)干旱胁迫法测定.每品种每次重复100粒种子,4次重复,用人工称重的方法控水,设干旱胁迫水分(砂饱和含水量的10%)模拟干旱.试验样品、调查计算指标同标准发芽试验.3)冷浸法测定.每品种每次重复100粒种子,4次重复,用尼龙网袋系好,挂上标签,浸入2 4ħ冷水中,浸泡3d后取出,进行标准发芽试验,调查计算指标同标准发芽试验.4)人工加速老化法测定.采用高温高湿法对小麦种子进行人工老化.取500粒左右小麦种子,在培养皿中平铺一层,培养皿放入干燥器瓷盘隔板上,干燥器底部加入一定量的蒸馏水,水的高度距离隔板约1cm,保持干燥器内相对湿度(RH)100%.将干燥器放入41ħ生化培养箱内,黑暗处理3d,老化处理后取出种子,放在室温下风干到原始水分(13%以下)状态.然后进行标准发芽试验,每品种每次重复100粒,4次重复,调查计算指标同标准发芽试验.1.2.2酶活性、基因表达及可溶性总糖和可溶性蛋白含量的测定试验设对照、冷浸、人工老化(种子处理与1.2.1部分相应试验相同)和干旱4个处理.每处理取100粒种子,3次重复.整齐的摆放到铺有4层滤纸的培养皿内,干旱胁迫处理采用20%聚乙二醇(PEG-6000)溶液为种子吸胀液,对照、冷浸和人工老化处理采用去离子水为吸胀液,在20ħ培养箱中黑暗条件下培养,分别从种子吸胀萌发0、6、12、24、36、48、60、72h取样.α-淀粉酶活性参考3,5-二硝基水杨酸(DNS)法[15]测定,半胱氨酸蛋白酶活性测定参考Zhang 等[16]的方法测定,可溶性总糖含量参考蒽酮比色法[17]测定,可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250法[17]测定.RNA提取采用Trizol法进行,具体操作步骤参照产品说明书进行.RNA完整性采用1%琼脂糖凝胶电泳检测,并用紫外分光光度计测定其浓度和纯度.cDNA合成与荧光定量分析表达量采用试剂盒操作.引物序列来自于Wang等[18]的研究,或由primer premier6.0进行引物设计(表1).1.3数据处理采用Excel2003软件进行数据处理与图表制作,用DPS7.05软件对数据进行方差分析和相关性分析(α=0.05).种子萌发过程中酶活性和基因表达量是以各处理种子萌发过程中(0 72h)酶活性和基因表达量的积分面积(A)表示:A=∫x0f(x)d x(0≤x≤72)2结果与分析2.1不同逆境条件下种子活力相关指标由图1显示,干旱胁迫、人工老化、冷浸胁迫3种逆境对种子活力都有一定影响.干旱胁迫条件下,表1应用于qRT-PCR的引物序列Table1Primer sequences applied to the qRT-PCR基因Gene序列号AccessionNo.引物序列Primer sequence(5'-3')产物长度Product length(bp)Actin[18]AB181991CGAAGCGACATACAATTCCATC84GAACCTCCACTGAGAACAACATα-AMY M16991GGAAGACACAAGGCGGGTGGTA162CGCTGCCGTACTTGGAGTTGAGCP AY841792CTGGTCGTGCTGGTCGTTCA117TCGCACTCATGGTCGCAGTC1162期陈蕾太等:逆境条件下小麦种子活力与种子萌发相关酶活性及其基因表达的关系图1不同逆境对4个小麦品种种子活力的影响Fig.1Effects of different stresses on seed vigor of four wheat cultivars.CK:对照Control;AA:人工老化Artificial aging;CS:冷浸胁迫Cold soaking stress;DS:干旱胁迫Drought stress.Ⅰ:豫农949Yunong949;Ⅱ:豫麦49-198Yumai49-198;Ⅲ:长4738Chang4738;Ⅳ:轮选061Lunxuan061.不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)Different small letters meant significant difference among treatments at0.05level.下同The same below.豫农949、豫麦49-198、长4738、轮选0614个品种的发芽势、发芽指数和活力指数较对照显著降低,发芽率差异不显著.人工老化处理后,仅有豫农949的发芽势较对照显著降低,其他差异不显著.冷浸胁迫处理后,仅有长4738的发芽率和发芽指数较对照显著降低,豫农949、豫麦49-198、轮选061的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数与对照差异不显著.2.2逆境萌发过程中种子可溶性总糖和可溶性蛋白含量的变化2.2.1不同逆境对小麦种子萌发过程中可溶性总糖含量的影响不同萌发条件下,随着萌发时间的延长,4个品种的可溶性总糖含量均呈现先升高后降低再升高的趋势.种子置床后0 6h,4个品种的可溶性总糖含量均先缓慢升高,可溶性总糖的积累大于消耗,6 12h缓慢下降,可溶性总糖的消耗大于积累,12h后迅速升高,淀粉被大量降解为可溶性糖.在干旱胁迫、人工老化和冷浸胁迫处理后,豫农949、豫麦49-198、轮选061等3个品种的可溶性总糖含量均低于对照,而长4738人工老化处理后的可溶性总糖含量在24h之后高于其他3个处理(图2).2.2.2不同逆境对小麦种子萌发过程中可溶性蛋白含量的影响由图3可知,4种条件下,随着萌发时间的延长,参试品种的可溶性蛋白含量均呈现逐渐下降的趋势.在冷浸胁迫处理后,4个品种消耗的可溶性蛋白含量均较对照多;干旱胁迫和人工老化处理后,4个品种消耗的可溶性蛋白含量较对照差异较小.2.3逆境萌发过程中种子淀粉酶活性的变化在干旱萌发条件下,4个品种的α-淀粉酶活性均低于对照,但在冷浸胁迫处理后,豫麦49-198和轮选061的α-淀粉酶活性高于对照,后者在人工老化处理后的α-淀粉酶活性也略高于对照,其他均低于对照(表2).不同萌发条件下,随着萌发时间的延长,4个品种的α-淀粉酶活性呈现逐渐升高的趋势,但在冷浸胁迫处理后,豫农949和轮选061的α-淀表2不同萌发条件下酶活性的积分面积Table2Integral area of enzyme activities under different germination conditions酶活性Enzyme activity品种CultivarCK DS AA CSα-淀粉酶活性豫农949Yunong949572254515540α-amylase豫麦49-198Yumai49-198468171452489 activity长4738Chang4738455157275276轮选061Lunxuan061343165353522半胱氨酸蛋豫农949Yunong9491690174816321484白酶活性豫麦49-198Yumai49-1981946172812311396 Cysteine protease长4738Chang47381697155813741293 activity轮选061Lunxuan0611662172414401407 CK:对照Control;AA:人工老化Artificial aging;CS:冷浸胁迫Cold soaking stress;DS:干旱胁迫Drought stress.下同The same below.216应用生态学报28卷图2不同逆境对小麦种子萌发过程中可溶性总糖含量的影响Fig.2Effects of different stresses on total soluble sugar content in wheat seed germinationprocess.图3不同逆境对小麦种子萌发过程中可溶性蛋白含量的影响Fig.3Effects of different stresses on soluble protein content in wheat seed germination process.粉酶活性在萌发60h 后出现下降.在干旱和冷浸胁迫条件下,4个品种萌发72h 的α-淀粉酶活性均显著低于对照.在人工老化处理后,豫麦49-198和长4738萌发72h 的α-淀粉酶活性显著低于对照,豫农949和轮选061的α-淀粉酶活性分别与其对照差异较小(图4).2.4逆境萌发过程中半胱氨酸蛋白酶活性的变化在干旱条件下,豫农949和轮选061的半胱氨酸蛋白酶活性高于对照,在其他逆境萌发条件下,4个品种的半胱氨酸蛋白酶活性均低于对照(表2).在干旱胁迫条件下,随着萌发时间的延长,豫农949、豫麦49-198和轮选061的半胱氨酸蛋白酶活性呈现先升高后降低再升高的趋势,而长4738的半胱氨酸蛋白酶活性呈现先降低后升高的趋势,豫农949萌发72h 半胱氨酸蛋白酶活性与对照差异不显著,豫麦49-198、长4738和轮选061萌发72h 半胱3162期陈蕾太等:逆境条件下小麦种子活力与种子萌发相关酶活性及其基因表达的关系氨酸蛋白酶活性低于对照.在人工老化和冷浸胁迫处理后,4个品种的半胱氨酸蛋白酶活性均呈现先降低后升高的趋势,豫农949萌发72h的半胱氨酸蛋白酶活性与对照差异不显著,其余3个品种在萌发72h的半胱氨酸蛋白酶活性低于对照(图5).2.5逆境萌发过程中主要相关酶基因表达差异2.5.1不同逆境对小麦种子萌发过程中α-淀粉酶基因表达的影响冷浸胁迫处理后轮选061的α-淀粉酶基因α-AMY表达量高于对照,在其他逆境萌发条件下,4个品种的α-AMY表达量均低于对照(表3).标准发芽条件下,随着萌发时间的延长,4个品种的α-AMY表达量整体呈先上升后下降的趋势,但不同处理不同品种其表达又各有特征.在干旱胁迫条件下,豫农949、豫麦49-198和长4738的α-AMY 表达量逐渐升高,但豫麦49-198的α-AMY表达量在萌发60h后下降,轮选061的α-AMY表达量呈现先升高后降低再升高的趋势;4个品种的α-AMY表达量变化表现为豫农949最大,其次是豫麦49-198,轮图4不同逆境对小麦种子萌发过程中α-淀粉酶活性的影响Fig.4Effects of different stresses onα-amylase activity in wheat seed germinationprocess.图5不同逆境对小麦种子萌发过程中半胱氨酸蛋白酶活性的影响Fig.5Effects of different stresses on cysteine protease activity in wheat seed germination process.416应用生态学报28卷图6不同逆境对小麦种子萌发过程中α-AMY表达量的影响Fig.6Effects of different stresses on the expression ofα-AMY in wheat seed germination process.选061和长4738变化较小.人工老化处理后,轮选061的α-AMY表达量呈现逐渐升高的趋势,豫农949、豫麦49-198和长4738的α-AMY表达量呈现先升高后降低的趋势;4个品种的α-AMY表达量变化为豫农949最大,其他3个品种变化较小.冷浸胁迫处理后,4个品种的α-AMY表达量整体呈先升高后降低的趋势;4个品种的α-AMY表达量变化表现为长4738>轮选061>豫麦49-198>豫农949(图6).2.5.2不同逆境对小麦种子萌发过程中半胱氨酸蛋白酶基因表达的影响人工老化处理后长4738的半胱氨酸蛋白酶基因CP表达量与对照差异不显著,在其他逆境萌发条件下,4个品种的CP表达量均高于对照,但不同品种在不同逆境下的CP表达量又各不相同(表3).在干旱胁迫条件下,随着萌发时间的延长,豫农949和豫麦49-198的CP表达量表3不同萌发条件下基因表达量的积分面积Table3Integral area of gene expression levels underdifferent germination conditions基因Gene品种CultivarCK DS AA CSα-AMY豫农949Yunong94942844116693127745766716豫麦49-198Yumai49-198142395116485105868126598长4738Chang47385144085068897230290016轮选061Lunxuan061961098800766469166233 CP豫农949Yunong949197223314403豫麦49-198Yumai49-19885147119187长4738Chang4738215343213287轮选061Lunxuan061104140161159呈现先升高后降低再升高的变化趋势,长4738的CP表达量呈现先升高再降低的变化趋势,轮选061的CP表达量呈现先降低后升高再降低的变化趋势;4个品种的CP表达量变化表现为长4738>豫农949>豫麦49-198>轮选061.人工老化处理后,豫农949和长4738的CP表达量呈现先升高后降低再上升的趋势,豫麦49-198的CP表达量呈现上升下降后又上升下降的双峰变化趋势,轮选061的CP表达量呈现缓慢上升的变化趋势;4个品种的CP表达量变化表现为豫农949>长4738>轮选061>豫麦49-198.冷浸胁迫处理后,豫农949、豫麦49-198和轮选061的CP表达量呈现先升高后降低的趋势,长4738的CP表达量呈现先升高后降低再升高的趋势;4个品种的CP表达量变化表现为豫农949>长4738>豫麦49-198>轮选061(图7).2.6相关酶活性与种子活力、基因表达量及贮藏物质含量的相关性2.6.1相关酶活性与种子活力的相关性由表4可知,标准发芽条件下,α-淀粉酶活性与发芽势、发芽指数和活力指数呈显著正相关,半胱氨酸蛋白酶活性与种子活力和α-淀粉酶活性相关性不显著.在干旱胁迫条件下,α-淀粉酶活性与发芽势和发芽指数呈显著正相关;半胱氨酸蛋白酶活性与发芽率呈显著正相关.人工老化处理后,α-淀粉酶活性与发芽率呈显著正相关,与发芽指数呈显著正相关,半胱氨酸蛋白酶活性与种子活力和α-淀粉酶活性相关性不5162期陈蕾太等:逆境条件下小麦种子活力与种子萌发相关酶活性及其基因表达的关系图7不同逆境对小麦种子萌发过程中CP 表达量的影响Fig.7Effects of different stresses on the expression of CP in wheat seed germination process.显著.冷浸胁迫处理后,α-淀粉酶活性与发芽势、发芽率和发芽指数呈显著正相关;半胱氨酸蛋白酶活性与发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数呈显著正相关.2.6.2种子萌发期间相关酶活性与其基因表达量相关性在干旱胁迫条件下,α-淀粉酶活性与α-AMY 表达量的相关系数为0.84,呈显著正相关,两者变化趋势一致;半胱氨酸蛋白酶活性与CP 表达量的相关系数为-0.70,呈显著负相关,两者变化趋势不一致.在标准发芽、人工老化和冷浸胁迫处理后,α-淀粉酶活性与α-AMY 表达量相关性不显著;半胱氨酸蛋白酶活性与CP 表达量相关性也不显著(表5).2.6.3种子萌发期间淀粉酶活性与可溶性总糖含量的相关性不同萌发条件下,种子萌发期间α-淀粉酶活性与可溶性总糖含量变化趋势一致,两者均达到显著正相关.其中,在标准发芽条件下,相关系数为0.90;在干旱胁迫条件下,相关系数为0.80;在人工老化处理后,相关系数为0.94;在冷浸胁迫处理后,相关系数为0.92(表5).2.6.4种子萌发期间半胱氨酸蛋白酶活性与可溶性表4种子活力与相关酶活性的相关系数Table 4Correlation coefficients of seed vigor with related enzyme activities发芽势Germination energy发芽率Germinationrate 发芽指数Germination index 活力指数Vigor indexα-淀粉酶活性α-amylase activity 半胱氨酸蛋白酶活性Cysteine proteaseactivity 发芽势0.760.92*0.870.96**-0.03Germination energy 0.93*0.99**0.600.95*0.77发芽率0.340.95*0.95*0.86-0.07Germination rate 1.00**0.97**0.690.790.89*发芽指数0.600.95*0.98**0.97**-0.02Germination index 1.00**1.00**0.650.91*0.82活力指数-0.040.850.710.96**0.16Vigor index 0.800.760.770.580.32α-淀粉酶活性0.630.94*1.00**0.720.14α-amylase activity 0.99**0.99**0.99**0.780.54半胱氨酸蛋白酶活性-0.120.580.450.320.37Cysteine protease activity 0.96*0.93*0.94*0.94*0.93**P <0.05;**P <0.01.下同The same below.右上角上行为CK 相关系数,下行为DS 相关系数;左下角上行为AA 相关系数,下行为CS 相关系数In the upper and lower lines in the upper right corner were the CK correlation coefficients and DS correlation coefficients ,respectively.In the upper and lower lines in the lower left corner were the AA correlation coefficients and CS correlation coefficients ,respectively.616应用生态学报28卷表5种子萌发期间酶活性与其基因表达量及贮藏物质含量的相关系数Table5Correlation coefficients of enzyme activities and gene expression levels and storage substance contents during seed germinationCK DS AA CSα-淀粉酶活性与表达量α-amylase activity and expressionlevel0.580.84**0.36-0.06CP活性与表达量Cysteine protease activity and expres-sion level-0.12-0.70*0.270.16α-淀粉酶活性与可溶性总糖含量α-amylase activity and total solublesugar content0.90**0.80**0.94**0.92**CP活性与可溶性蛋白含量Cysteine protease activity and solubleprotein content0.130.53-0.020.55蛋白含量的相关性由表5可知,不同萌发条件下,种子萌发期间半胱氨酸蛋白酶活性与可溶性蛋白含量的相关性均不显著,两者变化趋势不一致.3讨论3.1种子活力与相关酶活性的相关性淀粉是小麦等禾谷类作物种子的主要贮藏物质,干种子胚中淀粉酶的存在能确保萌发早期物质与能量代谢的快速启动,为ATP的合成提供底物和蛋白质合成提供碳骨架,这无疑是种子顺利萌发和幼苗正常生长的重要生理基础之一,暗示高的淀粉酶活性是导致种子快速发芽的主要原因[19].玉米种子为典型的淀粉性种子,活力高的种子,淀粉酶活性也高.两个玉米自交系种子经58ħ热水老化后的测定结果表明,脱氢酶、淀粉酶活性随种子老化时间延长逐渐降低,酶活性与各发芽指标呈显著正相关[20].Ouyang[21]在研究不同环境条件下玉米种子发芽期间α-淀粉酶活性的变化时,发现高活力种子的α-淀粉酶活性显著高于低活力种子,并且高活力种子的α-淀粉酶活性的稳定性和协调性较好.本研究表明,在标准发芽条件下,小麦种子萌发过程中α-淀粉酶活性与活力指数的相关系数为0.96,呈显著正相关;但在逆境萌发过程中,α-淀粉酶活性与活力指数相关性不显著.刘军等[22]利用人工老化的方法将玉米种子老化成不同的活力水平,研究发现,中、低活力种子胚蛋白的降解速度比高活力种子慢,萌发早期胚蛋白合成能力也较低,而且种子活力与种子萌发时贮藏蛋白的降解效率及新蛋白的合成一致,吸胀萌发24 h,不同活力水平胚蛋白的合成能力差异显著.随着玉米种子的出土成苗,发芽率高的种子幼苗体内的可溶性糖和可溶性蛋白含量显著升高[23].本研究表明,在标准发芽、干旱胁迫、人工老化处理后,小麦种子萌发过程中半胱氨酸蛋白酶活性与活力指数相关性不显著,但在冷浸胁迫处理后,种子萌发过程中半胱氨酸蛋白酶活性与活力指数的相关系数为0.94,呈显著正相关.3.2种子萌发期间相关酶活性与可溶性总糖及可溶性蛋白含量的相关性种子中的可溶性总糖主要有葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖等.可溶性糖在种子发芽时对幼胚的初期生长具有重要作用,其中,蔗糖是有机物质运转的主要形式,是种子萌发时的主要养分来源.贮藏蛋白质是种子萌发过程中用于胚部新细胞建立的主要物质基础.马殿荣等[24]、白永富等[25]研究表明,杂交稻和烟草种子发芽期间的α-淀粉酶活性与可溶性糖含量达到显著正相关.本研究表明,4种条件下(标准发芽、干旱胁迫、人工老化、冷浸胁迫),小麦种子萌发期间α-淀粉酶活性与可溶性总糖含量均达到显著正相关,两者变化趋势基本一致;不同萌发条件下,种子萌发期间半胱氨酸蛋白酶活性与可溶性蛋白含量的相关性均不显著,两者变化趋势不一致.分析原因认为,尽管半胱氨酸蛋白酶是一组很丰富的蛋白酶,它们负责贮藏蛋白的降解和动员,在小麦种子萌发和幼苗生长的过程中,胚乳中的蛋白水解活性主要由半胱氨酸蛋白酶活性组成,但是也不能排除其他类型蛋白水解酶如外肽酶的重要作用[14].因此,可溶性蛋白含量可能与内肽酶和外肽酶共同作用有关.3.3相关酶活性与其基因表达量的相关性α-淀粉酶作为淀粉代谢的重要酶体系之一,其表达活性对淀粉代谢尤其是降解具有重要影响.廖登群等[26]对水稻研究发现,所有α-淀粉酶基因都在萌发(尤其24h后)的水稻种子中大量表达.Jones 等[27]研究发现,在干旱胁迫条件下,豌豆的Cyp15a 表达量增加,而且在不同的胁迫条件下其表达量不同;盐胁迫条件下,Cyp15a的表达量是对照的3倍多,而低温、赤霉素和脱落酸处理只能使Cyp15a表达量稍微增加.本研究表明,在干旱和冷浸胁迫条件下,4个品种的CP表达量均增加;在标准发芽、人工老化和冷浸胁迫处理后,α-淀粉酶活性与α-AMY表达量及半胱氨酸蛋白酶活性与CP表达量的相关性均不显著,两者变化趋势不一致;在干旱胁迫条件下,α-淀粉酶活性与α-AMY表达量的相关系数为7162期陈蕾太等:逆境条件下小麦种子活力与种子萌发相关酶活性及其基因表达的关系。

小麦本底酶活

小麦本底酶活
小麦本底酶活指的是小麦种子或幼苗中天然存在的酶活性。

这些酶在小麦的生长、发育和萌发过程中起着关键作用,例如淀粉降解、纤维素分解等。

以下是一些小麦中常见的本底酶活:
1. 淀粉酶:小麦种子中富含淀粉,淀粉酶活性对本物种的营养价值具有重要意义。

淀粉酶分解淀粉,产生麦芽糖、葡萄糖等简单糖,为小麦幼苗提供能量。

2. 麦芽糖酶:麦芽糖酶活性对小麦萌发过程中的能量供应也有重要作用。

麦芽糖酶将麦芽糖分解为葡萄糖,进一步为幼苗提供能量。

3. 木聚糖酶和纤维素酶:这些酶主要存在于小麦的非淀粉多糖中,如木聚糖、葡聚糖等。

木聚糖酶和纤维素酶活性对小麦的营养价值及消化吸收能力具有重要影响。

4. 半纤维素酶:半纤维素酶主要作用于小麦细胞壁中的半纤维素,分解为可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维。

这一过程有助于改善小麦的营养价值及消化性能。

5. 蛋白酶:小麦种子中含有一定量的蛋白质,蛋白酶活性对蛋白质的降解和氨基酸的释放具有重要意义。

蛋白酶将蛋白质分解为小分子的氨基酸,为小麦幼苗提供氮源。

6. 脂肪酶:小麦种子中含有一定量的脂肪,脂肪酶活性对脂肪的降解和甘油释放具有重要意义。

脂肪酶将脂肪分解为甘油和脂肪酸,为小麦幼苗提供能量。

总之,小麦本底酶活在小麦的生长、发育和萌发过程中起着关键作用。

这些酶活性的研究对于了解小麦的营养价值、提高其消化吸收能力以及改良小麦品种具有重要意义。

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小麦种子活力与其保护酶活性关系的研究作者:贺杰,王伟,胡海燕,赵俊杰,张胜利,魏琦超来源:《天津农业科学》2012年第02期摘要:以周麦18、百农207和百麦196种子为试验材料,通过发芽试验及种子过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性的测定,来研究小麦种子活力与其酶的关系,结果显示:无论非处理与老化处理的种子,百农207的发芽率最高,周麦18次之,百麦196最低;其对应的3种酶的活性相差较大,百农207种子中各种酶的活性都高于周18和百麦196,这说明3种酶活性越高,小麦种子活力越强。

关键词:小麦;超氧化物歧化酶;过氧化氢酶;过氧化物酶;种子活力;老化处理中图分类号: S151.9 文献标识码:A DOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2012.02.006Wheat Seed Vigor and Relationship with Protection Enzyme ActivityHE Jie, WANG Wei, HU Hai-yan , ZHAO Jun-jie, ZHANG Sheng-li, WEI Qi -chao(Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang, Heinan 453003,China)Abstract: In order to research the relations of wheat seed vigor and enzyme, selecting wheat seeds of Zhou18, Bainong207 and Qimai196 as the experimental material, three varieties of seed vigor situation were learned about by the wheat bud experiment and aging treatment; Again through measuring method of suction light value of seeds, three varieties of peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) activities were also determined. The results showed whatever the no processing and aging treatment, the seed germination rate of the Bainong 207 was the highest, that of the Baimai 196 was the lowest; And the three isozyme activity was similar, the enzyme activity of Bainong207 seeds was higher than the Zhoumai18 and the Baimai 196, this showed that the three enzyme activity and the seed vigor had a significant positive correlation.Key words: wheat; superoxide dismutase; catalase; peroxidase; seed vigor; aging treatment小麦是世界性粮种,在世界大部分地区都有广泛种植。

据统计,全世界所有的粮食作物中,小麦的播种面积和总产量均居第一位,同时,也是人类最早种植的农作物之一[1]。

小麦是我国主要的长期储备粮,具有较好的耐藏性,储藏稳定性好,储藏3~5年仍能保持良好的品质。

小麦种子活力是小麦种子质量的一项重要指标,它影响种子的发芽力、田间成苗率、生长状况以及最终产量[2]。

高活力的种子出苗整齐,分蘖强,抗逆性强,生长健壮,可以提高生物产量10%[3]。

低活力种子因“母弱则子病”而造成减产。

一般认为小麦种子在贮藏过程中,活力会逐渐降低[4]。

但申青岭[5]认为,在安全水范围内,贮藏时间3年以内对小麦种子活力的影响不大。

种子活力的大小最直观的反映在发芽率上,非处理、老化处理、抗冻处理后的种子的发芽率更能系统和准确地反映种子的活力大小。

超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶是生物体内重要的自由基清除剂,在清除机体内多余的超氧阴离子、解除超氧阴离子对生物体的毒性过程中起着关键性作用,因此,它们也是种子的重要理化指标。

笔者对老化处理与非处理的种子进行发芽率试验后,提取种子酶,然后采用吸光值法对超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性进行测定,从而了解小麦种子活力与其酶的关系。

1 材料和方法1.1 材料周麦18、百农207、百麦196由河南科技学院小麦育种中心提供。

1.2 方法1.2.1 种子活力的测定(1)非处理发芽试验。

取籽粒饱满、无病虫害的种子,每个品种300粒,取试样100粒,3次重复,进行发芽率试验,统计发芽率。

(2)老化处理发芽试验。

取籽粒饱满、无病虫害的种子,每个品种各300粒,装入塑料纱网袋,放入智能人工气候培养箱内,用41℃、100%湿度条件处理72 h,取试样100粒,3次重复,然后进行发芽试验,并统计发芽率[6]。

1.2.2 酶活性测定取发芽10 d的种子, 4 ℃下制样,称质量后按1∶4(w∶v)加入预冷的样品提取缓冲液[7],冰浴上快速匀浆,4 ℃下12 000 r·min-1离心15 min,取上清液,放入-20 ℃下保存备用。

过氧化物酶(POD)活性的测定采用愈创木酚法[8],试验中略有改动。

超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定采用氮蓝四唑(NBT)法[9],试验中略有改动。

过氧化氢酶(CAT)活性的测定采用紫外分光光度计法[10] 。

1.3 数据处理所测数据以3次重复的平均值进行分析,数据统计和作图采用excel进行处理。

2 结果与分析2.1 3种种子活力比较如图1所示,非处理的百农207种子发芽率为99%,周麦18种子发芽率为98%,百麦196种子发芽率为90%;百农207的种子发芽率与周麦18相差不大,只有1个百分点,而比百麦196的大9个百分点,且百农207出芽较快,较整齐。

这说明百农207相对另外2种小麦发芽能力强。

而老化处理百农207的种子发芽率为96%,周麦18只达到88%,百麦196的达到86%,这说明百农207的种子相对另外2种小麦耐高温高湿能力强,说明其活力比较好而稳定。

而百麦196老化处理的发芽率比非处理的降低不大,所以其活力虽然不如周麦18,但其稳定性较周麦强。

2.2 3种种子酶活性对比2.2.1 老化处理与非处理种子 POD活性对比如图2所示,未经处理百农207种子POD活性为35.663 7 g·min-1,周麦18为30.831 9 g·min-1,百麦196为28.196 5 g·min-1,百农207的POD活性最高,百麦196的POD活性最差。

而老化处理的品种中,百农207的POD活性为33.187 2 g·min-1,比周麦18的21.8653 g·min-1和百麦196的20.1536 g·min-1均大,说明处理后,百农207POD活性最高,周麦18次之,百麦196最差。

2.2.2 老化处理与非处理种子SOD活性对比如图3所示,未经处理种子,百农207的SOD 活性为27.461 8 U·g-1,比周麦18的大16.944 9 U·g-1,比百麦196的大17.630 6 U·g-1,说明3个非处理品种种子的POD活性,百农207最强,周麦18次之,而百麦196最差。

而经老化处理的百农207种子的SOD活性为25.831 2 U·g-1,比周麦18的大18.454 7 U·g-1,比百麦196的大18.818 9 U·g-1,说明3个老化处理品种相比较,百农207的SOD活性最强,周麦18次之,而百麦196最低。

2.2.3 老化处理与非处理种子CAT活性对比如图4所示,未处理品种中,百农207种子的CAT活性为27.561 8 g·min-1,比周麦18的18.971 8 g·min-1大8.590 0,比百麦196的18.7714 g·min-1大8.790 4,说明3个非处理品种种子相比较,百农207的CAT活性最强,周麦18次之,而百麦196最差。

而3个老化处理品种中,百农207种子的CAT活性为25.831 4 g·min-1,比周麦18的15.321 2 g·min-1和百麦196的14.321 1 g·min-1均大,说明3个老化处理品种种子的CAT活性,百农207活性最强,周麦18次之,而百麦196的CAT活性最差。

3 结论与讨论本次试验中,无论非处理与老化处理的种子,百农207的发芽率总是大于周麦18和百麦196,说明百农207较周麦18和百麦196有更好的种子活力和稳定性。

不同品种的种子,同种酶的活性相差较大。

无论处理与非处理种子,百农207种子中各种酶的活性都高于周麦18和百麦196,说明百农207的种子活力较周麦18和百麦196更高、更稳定。

综上可得,小麦种子特别是同一品种内,种子的活力与其内POD、SOD、CAT的活性相关,酶活性越大,种子活力越强。

而酶的活性测定又较快,因此,可以通过测酶活来很快了解种子的活力,当然,同样可以利用发芽试验来反映同品种小麦的酶活性强弱。

老化处理之后,种子活力的下降表明对种子的储藏方式仍然有很多地方需要改进。

近些年来,关于种子储藏方面的研究较多,研究方向各异,例如低温低湿储藏,超低温储藏等。

但是,还没有完全统一的定论,不同种子的最佳储藏方式也不同,并且有些储藏方法虽好,但是,还仅限于实验室研究,如果要应用于生产则还需要进一步的技术改进和扩大试验研究。

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