胚乳裂紋對玉米種子萌發(fā)過程中貯藏物質(zhì)效率的影響

周奕含　孫揚(yáng)　何章　夏冬冬　張治安

摘 要：以玉米雜交種種子為試驗(yàn)材料，研究了胚乳無裂紋、胚乳單裂紋、胚乳雙裂紋和胚乳龜裂紋種子貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、物質(zhì)效率和物質(zhì)消耗率。結(jié)果表明，隨著胚乳裂紋數(shù)的增加其幼苗干質(zhì)量呈降低的變化趨勢。種子胚乳無裂紋的幼苗干質(zhì)量最高，種子胚乳龜裂紋的幼苗干質(zhì)量最低。胚乳裂紋造成貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和物質(zhì)效率降低，而物質(zhì)消耗率卻提高。在其萌發(fā)7 d時，胚乳無裂紋的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和物質(zhì)效率顯著高于龜裂紋的轉(zhuǎn)運(yùn)率和物質(zhì)效率，而胚乳無裂紋的貯藏物質(zhì)消耗率顯著低于龜裂紋的消耗率。說明胚乳裂紋不利于幼苗利用種子貯藏營養(yǎng)物質(zhì)，在種子生產(chǎn)中應(yīng)該減少胚乳裂紋產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：玉米種子；胚乳裂紋；貯藏物質(zhì)效率

中圖分類號：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.09.005

Effects of Endosperm Crack on Storage Substance Transportation during Maize Seeds Germination

ZHOU Yi-han1，2，SUN Yang1，HE Zhang1，XIA Dong-dong1，ZHANG Zhi-an1

（1.College of Agronomy， Jilin Agricultural University， Changchun， Jilin 130118， China；2.Jilin Agriculture Engineering Vocational Technology College， Siping， Jilin 136001， China）

Abstract：Maize hybrid seeds with endosperm no crack， endosperm single crack，endosperm double crack and endosperm turtle crack were used as test materials. During seed germination，the changes of the storage substance transportation rate， consumption rate and material efficiency of seed germination were studied. The results showed that with the increase of the number of endosperm crack， the effect of endosperm on the dry weight of seedling of crack had the trend that the seedling dry weight decreased. The seedling dry weight of endosperm no crack was highest， and that of endosperm turtle crack was the least. The effects of endosperm crack on storage substance transportation rate， consumption rate and material efficiency of seed germination had the trend that crack caused the reduction of storage matter transportation rate and material efficiency， while the material consumption rate had been increased. During its germination of 7 days， the storage matter transportation rate and material efficiency of endosperm no crack was significantly higher than that of endosperm turtle crack. While the storage substance consumption rate of endosperm no crack was significantly lower than that of turtle crack. This study has provided that the endosperm crack has adverse effects on seeding growth， the endosperm crackles should be reduced in the seed production.

Key words： maize seeds；endosperm crack；storage material efficiency

種子在完成成熟脫水后，其種胚就進(jìn)入了代謝非常微弱的相對靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)種子萌發(fā)的時候，種胚又會從相對靜止的狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變成在生理上較活躍的狀態(tài)，并且逐漸長成在營養(yǎng)上自給的幼苗。種子萌發(fā)的過程是一個貯藏有機(jī)物轉(zhuǎn)化的、生長的過程，在這個萌發(fā)過程中，種子內(nèi)部貯藏的、豐富的營養(yǎng)物質(zhì)將被逐步分解與利用，并且能源源不斷地為幼苗的發(fā)育提供能量來源，在貯藏物質(zhì)逐漸被消化的同時，又將不斷有新的物質(zhì)合成并積累[1]；播期、收獲期對玉米物質(zhì)生產(chǎn)及光能利用具有調(diào)控效應(yīng)[2]；籽粒大小和養(yǎng)分含量影響玉米的生長[3]；種子活力與田間出苗狀況和產(chǎn)量密切相關(guān)[4-5]。

玉米種子在干燥、加工過程中容易產(chǎn)生胚乳裂紋，朱文學(xué)等[6]分析了玉米應(yīng)力裂紋的顯微結(jié)構(gòu)變化。研究表明，胚乳裂紋對玉米種子萌發(fā)過程中保護(hù)酶活性具有顯著影響[7]，但有關(guān)胚乳裂紋對玉米種子萌發(fā)代謝過程中貯藏物質(zhì)效率的變化尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)以胚乳裂紋玉米雜交種子為材料，研究了胚乳裂紋對玉米種子萌發(fā)代謝過程中貯藏物質(zhì)利用的影響，以期為生產(chǎn)高質(zhì)量玉米雜交種種子提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料玉米雜交種吉農(nóng)玉885種子由吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所提供，首先根據(jù)玉米胚乳中存在裂紋的數(shù)量，將種子先分為無裂紋、單裂紋、雙裂紋和龜裂紋等4種類型；然后對4種裂紋類型種子萌發(fā)過程的種子貯藏物質(zhì)效率、物質(zhì)消耗率、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率進(jìn)行測定。

1.2 測定方法

按國家標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程GB/T 3543.4技術(shù)規(guī)定[8]，采用砂床發(fā)芽，3次重復(fù)，每重復(fù)100粒種子。將培養(yǎng)7 d的4種胚乳裂紋類型的玉米幼苗淘洗干凈后，用濾紙吸干其表面水分，裝入紙袋中，放入烘箱105 ℃殺青0.5 h，然后80 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量，同時將種子萌發(fā)后剩余的殘留物進(jìn)行烘干，稱質(zhì)量。根據(jù)下列公式計(jì)算種子貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率和貯藏物質(zhì)消耗率[9]。

物質(zhì)效率= 幼苗干質(zhì)量/（發(fā)芽前種子干質(zhì)量-發(fā)芽后殘留物干質(zhì)量） ×100%。

貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率 = 幼苗干質(zhì)量/（幼苗干質(zhì)量+殘留物干質(zhì)量-種皮干質(zhì)量）×100%。

貯藏物質(zhì)消耗率 = （種子干質(zhì)量-幼苗干質(zhì)量-殘留物干質(zhì)量） /（種子干質(zhì)量-種皮干質(zhì)量）×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 胚乳裂紋對幼苗干質(zhì)量的影響

從圖1可以看出，玉米種子胚乳裂紋對其幼苗干質(zhì)量具有一定影響，表現(xiàn)為隨著胚乳裂紋數(shù)的增加其幼苗干質(zhì)量降低的趨勢變化。種子胚乳無裂紋的幼苗干質(zhì)量最高，種子胚乳單裂紋的幼苗干質(zhì)量次之，種子胚乳龜裂紋的幼苗干質(zhì)量最低。對胚乳無裂紋種子的幼苗干質(zhì)量比較分析表明，胚乳單裂紋種子的幼苗干質(zhì)量為無裂紋種子的幼苗干質(zhì)量的97.5%，二者差異不顯著（P>0.05）；胚乳雙裂紋種子的幼苗干質(zhì)量為無裂紋種子的幼苗干質(zhì)量的95.4%，二者差異不顯著（P>0.05）；胚乳龜裂紋種子的幼苗干質(zhì)量為無裂紋種子幼苗干質(zhì)量的93.5%，二者差異顯著（P<0.05）。

2.2 胚乳裂紋對種子萌發(fā)時貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率的影響

從圖2可以看出，玉米種子存在胚乳裂紋對其萌發(fā)時貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率具有一定的影響，種子胚乳裂紋會使其在萌發(fā)時的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率降低。玉米種子在其萌發(fā)7 d時，胚乳無裂紋的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率最高，胚乳單裂紋的次之，胚乳龜裂紋的最低。胚乳單裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的98.0%，二者之間差異不顯著（P>0.05）；胚乳雙裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的96.9%，二者之間差異不顯著（P>0.05）；胚乳龜裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的94.9%，二者之間差異顯著（P<0.05）。

2.3 胚乳裂紋對種子萌發(fā)時貯藏物質(zhì)消耗率的影響

從圖3可以看出，玉米種子胚乳裂紋對其萌發(fā)時貯藏物質(zhì)消耗率具有一定的影響，種子胚乳裂紋使其在萌發(fā)時的貯藏物質(zhì)消耗率明顯提高。玉米種子在其萌發(fā)7 d時，胚乳龜裂紋的貯藏物質(zhì)消耗率最高，胚乳雙裂紋的次之，胚乳無裂紋的最低。胚乳單裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)消耗率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的102.8%，二者之間差異不顯著（P>0.05）；胚乳雙裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)消耗率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的111.5%，二者之間差異顯著（P<0.05）；胚乳龜裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)消耗率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的115.0%，二者之間差異極顯著（P<0.05）。

2.4 胚乳裂紋對種子萌發(fā)時貯藏物質(zhì)效率的影響

從圖4可以看出，玉米種子胚乳裂紋對其萌發(fā)時貯藏物質(zhì)效率具有一定的影響，種子胚乳龜裂紋使其在萌發(fā)時的貯藏物質(zhì)效率顯著降低。玉米種子在其萌發(fā)7 d時，胚乳無裂紋的貯藏物質(zhì)效率最高，胚乳單裂紋的次之，胚乳龜裂紋的最低。胚乳單裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)效率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的97.47%，二者之間差異不顯著（P>0.05）；胚乳雙裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)效率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的92.8%，二者之間差異顯著（P<0.05）；胚乳龜裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)效率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的90.2%，二者之間差異顯著（P<0.05）。

3 結(jié)論與討論

種子發(fā)芽和最初期幼苗生長所要需的營養(yǎng)以及能量來源于種子中的貯藏物質(zhì)。在全籽粒中，淀粉和蛋白質(zhì)主要存在于胚乳內(nèi)，而脂肪類物質(zhì)主要集中于胚內(nèi)。種子中最主要的貯藏物質(zhì)是糖類物質(zhì)，糖類物質(zhì)是種子在生命活動中最主要的呼吸底物，在種子萌發(fā)過程中，貯藏的糖類物質(zhì)為胚的生長和發(fā)育提供所必需的養(yǎng)分和能量。

楊力等[10]研究表明，收獲時間不同的玉米種子在其萌發(fā)過程中保護(hù)酶活性有較大差異；歐陽西榮[11]研究表明，在較低溫度發(fā)芽時，高活力玉米種子中胚乳蛋白酶活性比低活力玉米種子的高，并且在不同的溫度條件下發(fā)芽，高活力玉米種子中胚乳蛋白酶活性變化較小。劉軍等[12]研究認(rèn)為，在玉米種子萌發(fā)期間，高活力種子中胚蛋白降解速度較中、低活力種子中胚蛋白的降解快，且高活力種子萌發(fā)前期胚蛋白合成能力較強(qiáng)。玉米種子在萌發(fā)、出苗過程中，種子胚乳內(nèi)的貯藏物質(zhì)被逐漸分解，一方面在呼吸過程中轉(zhuǎn)化為能量，用于生長合成，另一方面通過代謝轉(zhuǎn)化為新細(xì)胞的組成成分，貯藏物質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)和利用受到種子本身化學(xué)組成、種子活力以及萌發(fā)環(huán)境條件等因素的影響。

本試驗(yàn)結(jié)果表明：胚乳裂紋影響其萌發(fā)時貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率、消耗率和物質(zhì)效率。在玉米種子萌發(fā)7 d時，貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率和物質(zhì)效率均表現(xiàn)為胚乳無裂紋>胚乳單裂紋>胚乳雙裂紋>胚乳龜裂紋；而貯藏物質(zhì)消耗率則表現(xiàn)為無裂紋<胚乳單裂紋<胚乳雙裂紋<胚乳龜裂紋。胚乳龜裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的95.9%，二者之間差異顯著（P<0.05）。胚乳雙裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)消耗率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的122.2%，二者之間差異顯著（P<0.05）；胚乳龜裂紋種子萌發(fā)7 d時的貯藏物質(zhì)消耗率是胚乳無裂紋種子萌發(fā)7 d時的127.1%，二者之間差異極顯著（P<0.05）。說明胚乳無裂紋玉米種子更有利于貯藏營養(yǎng)物質(zhì)在苗期的利用。

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