常规粳稻种子成熟度对种子活力的影响研究

摘要

水稻（Oryza sativa）是主要的粮食作物之一，其种子质量的高低对农业增产丰收具有重要的意义，种子活力作为全面衡量种子质量的重要指标，受到种子科研工作者的广泛关注。在繁制种过程中，水稻自身遗传因素和环境条件对种子活力的形成具有重要影响。本文选用‘春江糯6号’、‘绍糯9714’、‘秀水121’、‘秀水14’和‘浙粳70’5个常规粳稻品种为材料，各品种分别于盛花期后15d开始取样，每隔5d采样一次，以正常收获的种子为对照。通过对鲜种子含水量、千粒重、室内发芽实验和田间出苗实验进行测定，初步确定各水稻品种种子的最佳收获时期。在此基础上，对‘春江糯6号’、‘秀水121’和‘浙粳70’3个水稻品种的生理生化指标以及相关酶基因的表达进行研究与分析，以期阐明常规粳稻高活力种子形成的生理生化及分子机制。结果如下：　　1、5个常规水稻的种子活力均随着成熟度的增加不断提高，达到最大值后，种子活力又随着成熟度的增加呈下降趋势。其中‘春江糯6号’、‘秀水121’和‘浙粳70’ 3个水稻品种种子的各活力指标随成熟度的变化规律基本一致，在盛花期后50d表现最佳；而‘绍糯9714’和‘秀水14’水稻品种种子各活力指标随成熟度的变化无明显规律。　　2、随着成熟度的提高，5个水稻品种鲜种子的含水量和千粒重均与发芽率具有显著或极显著的相关性。通过对鲜种子含水量与发芽率建立回归方程：y=-0.0996x2+5.7395x+15.883，可较好地预测种子发芽率。　　3、‘春江糯6号’、‘秀水121’和‘浙粳70’三个水稻品种种子的过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）等抗氧化酶在低温环境条件下均表现出较高的活性，且其活性随着种子活力的升高而上升；α-淀粉酶活性和可溶性糖含量随着种子成熟度的增加不断上升，到达最大值后又逐渐下降。此外，脯氨酸和丙二醛（MDA）含量则随着种子活力的升高呈下降趋势。　　4、在水稻种子发育过程中，淀粉含量随着种子成熟度和活力的增加不断升高，活力较高的种子的直链淀粉含量也较高，而糯型常规粳稻品种种子的直链淀粉含量有轻微地降低；此外，在种子发育初期，种子内部松散的球形或椭圆形淀粉粒随种子成熟度的增加逐渐增大，淀粉粒间相互挤压，大小趋于均匀，结构致密，逐渐形成具有规则性的多面体形状且棱角锋利，同时背部淀粉粒发育早于腹部。　　5、在18℃条件下，OsAmy2A、CAT3和OsAPX2基因在‘浙粳70’水稻种子中的表达量随种子活力的变化规律不完全一致，其中OsAmy2A基因的表达量随水稻种子成熟度的增加而升高，盛花期50d后逐渐下降；在发育初期的种子中，OsAPX2基因的表达量较高，随着种子成熟度增加表达量降低；CAT3基因在发育初期种子中的表达量相对较低，随着种子成熟度的增加，CAT3基因的表达量显著上升，盛花期50d后逐渐下降。　　综上所述，在常规粳稻繁制种过程中，‘春江糯6号’、‘秀水121’和‘浙粳70’水稻种子活力随成熟度的变化具有一定的规律性，适当提早收获可以提高种子的质量和活力，且种子千粒重均无显著降低。建议盛花期后50d左右为‘春江糯6号’、‘秀水121’和‘浙粳70’水稻种子的最佳收获期。

目录

缩略语词汇表

1 文献综述

1.1 种子活力

1.1.1 种子活力的概念

1.1.2 种子活力的影响因素

1.2种子成熟度与种子活力的关系

1.2.1 种子发育过程中水分变化

1.2.2 种子发育过程中干物质及重量变化

1.2.3 种子发育过程中发芽率以及各表型活力指标的变化

1.2.4 种子发育进程中的生理生化指标的变化

1.2.5 种子发育进程中的相关酶基因的表达

1.3 本研究目的及意义

2 成熟度对水稻种子活力的影响

2.1材料

2.1.1 试验田基本概况

2.1.2 实验设计

2.1.3 样品采收与处理

2.2 方法

2.2.1 种子含水量测定

2.2.2 千粒重测定

2.2.3 室内发芽实验

2.2.4 生物量测定

2.2.5 田间出苗实验

2.2.6 数据分析

2.3结果与分析

2.3.1 不同成熟度种子及籽粒颜色的变化

2.3.1 不同成熟度鲜种子含水量的变化

2.3.2 不同成熟度种子千粒重的变化

2.3.3 不同成熟度种子室内发芽实验

2.3.4 不同成熟度发芽种子幼苗的生物量测定

2.3.5 不同成熟度种子田间出苗实验

2.3.6 鲜种子含水量和千粒重与发芽率的相关性分析

2.4讨论

3 不同成熟度水稻种子生理生化指标及相关酶基因的表达与活力的变化

3.1材料

3.2方法

3.2.1 SOD活性测定

3.2.2 POD活性测定

3.2.3 CAT活性测定

3.2.4 APX活性测定

3.2.5 α-淀粉酶活性测定

3.2.6 脯氨酸含量测定

3.2.7 MDA含量测定

3.2.8 可溶性糖含量测定

3.2.9 淀粉含量测定及种子横断面电镜扫描

3.2.10 ‘浙粳70’水稻种子相关酶基因表达量的测定

3.2.11 数据分析

3.3.1 不同成熟度种子SOD活性的变化

3.3.2 不同成熟度种子POD活性的变化

3.3.3 不同成熟度种子CAT活性的变化

3.3.4 不同成熟度种子APX活性的变化

3.3.5 不同成熟度种子α-淀粉酶活性的变化

3.3.6 不同成熟度种子脯氨酸含量的变化

3.3.7 不同成熟度种子MDA含量的变化

3.3.8 不同成熟度种子可溶性糖含量的变化

3.3.9 不同成熟度种子淀粉含量的变化及形态结构电镜观察

3.3.10 不同成熟度‘浙粳70’水稻种子相关酶基因的表达

3.4讨论

4 结论

参考文献

致谢