高压静电场对老化水稻种子活力的影响及机理研究

摘要

高压静电场（High Voltage Electrostatic Field,HVEF）是一种人工综合效应场。现已证明其能量可以被植物吸收利用，对种子和植株生长发育起到良好的促进作用。种子在贮藏过程中其活力下降即老化是一个必然的过程，把高压静电场的场效应用在提高或恢复老化种子活力方面是非常有意义的。本项研究以老化水稻种子为材料，分析了高压静电场对种子活力的影响，从生理指标、可溶性蛋白质、同工酶以及根尖细胞分裂等方面分析了高压静电场影响种子活力的机理。 1、高压静电场参数的筛选 本部分以种子活力指标为依据，对老化水稻种子处理前后种子的吸水状态、电场强度和处理时间等电场参数进行了试验筛选。结果表明：高压静电场对干的水稻种子活力影响甚微；只有当老化水稻种子在处理前30℃浸种24h（含水量约为40％），经正均匀高压静电场处理后，可以显著提高老化II优725水稻种子的活力。仅以种子发芽指标为筛选依据，适宜的静电场处理强度为250-450kV/cm，处理时间为30-55min。 2、高压静电场对老化水稻种子生理指标的影响 （1）老化水稻种子经高压静电场处理后，在发芽前期处理组幼苗根系活力比对照组显著提高24.72％-48.23％、叶绿素含量比对照组提高3.46％-28.3％、种子浸出液电导率比对照组明显减小；高压静电场处理提高了淀粉酶活性，发芽第4天淀粉酶活性的提高主要表现为β-淀粉酶活性的提高，发芽第5天α-淀粉酶活性提高幅度增加；高压静电场处理后，发芽前期处理组幼苗的CAT活性比对照组降低7.78％-22.89％，而POD活性比对照组提高0.28％-9.84％、SOD活性比对照组提高9.87-22.52％，幼苗MDA含量比对照组增加。 （2）老化水稻种子经高压静电场处理后，在发芽后期处理组叶绿素含量比对照组提高11.68％-36.58％；幼苗CAT活性比对照组显著增强6.75％-26.25％、POD活性比对照组提高5.81％-30.23％，幼苗SOD活性与对照组无显著差异，幼苗MDA含量比对照组显著下降。 高压静电场处理55min在种子发芽前期幼苗总淀粉酶活性、种子浸出液电导率、SOD活性以及发芽后期的叶绿素含量、丙二醛含量与处理30min后的这些指标都有显著差异（P<0.05）。 3、高压静电场对老化水稻种子蛋白质和同工酶的影响 （1）高压静电场处理提高了种子发芽前期幼苗中的可溶性蛋白质含量，尤其是根内可溶性蛋白质增加显著，为种子发芽特别是根的生长提供充足的营养。 （2）经高压静电场处理后，老化种子在发芽前期根及幼苗蛋白质电泳谱带比对照增加，并且谱带颜色比对照深，叶蛋白质电泳谱带与对照无明显差异。 （3）经高压静电场处理后，处理组幼苗淀粉酶同工酶、过氧化物同工酶、超氧化物歧化酶同工酶及发芽前期过氧化氢同工酶电泳图谱与对照无明显差异。而在幼苗发芽后期处理组7、8、10过氧化氢同工酶谱带比对照组多一条，说明静电场处理对幼苗过氧化氢酶同工酶表达产生了影响。 4、高压静电场对老化水稻种子根尖细胞分裂的影响 经高压静电场处理后，老化水稻种子根尖细胞有丝分裂指数比对照增加77％-168.4％，特别是处理组合8、9、10比对照提高2.6倍。这主要是由于处理组的根尖分裂前期细胞数目显著增加。高压静电场处理后，种子染色体未见畸变。结果说明，高压静电场处理促进了幼苗根尖分生细胞的增殖，这与静电场提高幼苗根系活力一致。