同德小花碱茅种子发育过程中几个生理指标的变化

史 鹏，周青平，颜红波，刘文辉，梁国玲，贾志峰

(1.青海大学，青海 西宁 810000； 2.青海省畜牧兽医科学院，青海 西宁 810016)

同德小花碱茅(Puccinelliatenuifloracv. Tongde)于2007年11月全国牧草品种审定委员会审定通过，登记为野生栽培品种，耐旱、耐寒，极耐盐碱，在pH值8.5～9.0的土壤上生长良好；其干草产量和种子产量表现优良；适宜在海拔4 000 m以下高寒地区种植，且能安全越冬。

种子的发育是植物生长发育的开始，对植物的生长有着较大的影响[1]。国际上对种子的研究已有很长历史，20世纪30年代我国开始在该领域已进行研究，目前有关禾本科牧草种子的研究已有较多报道[2-8]。同德小花碱茅作为一个新申报的牧草品种，对其研究多集中在盐碱地对苗期生理特性与生长特性的影响[9-10]，而对于种子发育的研究较少。为此，本研究分析同德小花碱茅种子发育过程中的各项生理指标的变化以及激素含量的变化规律，以期为其种子生产提供基础数据和理论依据。

1 材料与方法

1.1试验材料 试验地位于青海省海北州西海镇二分厂，海拔3 103 m，100°52′ E，36°58′ N，年降水量391.9 mm，1月均温-14.4 ℃，7月均温11.5 ℃，年均温-0.1 ℃，年日照时数2 912 h。

测试样品为生长第3年的同德小花碱茅，于2011年自盛花期第8天开始，每3 d采种取样1次，至8月30日种子完熟共采样12次。

1.2试验方法

1.2.1种子含水量测定 对新鲜的样品进行含水量测定，并将测定后剩余的种子在-20 ℃以下冷冻保存，作为其他项目测试样品。将样品称取2份，放入称量盒测定其质量。放入烘箱，在130 ℃恒温下烘3 h，取出称量盒，密封好放入干燥器中冷却30 min，取出称量，记下质量。再放入130 ℃的烘箱内烘1 h，冷却称量，至质量恒定为止，最后一次质量作为烘干后质量。进行含水量计算。

种子含水量(%)=(烘前试样质量-烘后试样质量)/烘前试样质量×100%。

测定中要求称量准确度为0.01 g；2份试样测定结果，差距不得超过0.4%，否则重新测定。

1.2.2可溶性糖含量测定 将清理干净的新鲜样品混匀，称取0.10～0.30 g放入带有刻度的试管中，3次重复，加入蒸馏水5 mL，用塑料薄膜密封试管口，于沸水中提取30 min(提取2次)，将提取液过滤，装入25 mL容量瓶中，多次漂洗试管，定容至刻度。用移液枪吸取样品液0.5 mL，置于试管中(重复2次)，加1.5 mL蒸馏水，以下步骤同制作标准曲线的步骤，按顺序加入试剂(苯酚、浓硫酸溶液)，显色并测定吸光度。利用标准曲线查出糖的量。

可溶性糖含量(%)=从标准曲线查得糖的量(μg)×提取液体积(mL)×稀释倍数/[测定用样品液的体积(mL)×样品质量(g)×106]×100。

1.2.3淀粉含量测定 将提取过可溶性糖后剩余的物质置于三角瓶(250 mL)中，加入2%HCl 25 mL，置于水浴锅内煮沸1 h直至淀粉完全分解。室温冷却，向三角瓶中滴加甲基红试剂1滴，用5 mol NaOH中和至微碱性，用500 mL容量瓶定容。吸提取液1 mL放入试管中，加蒽酮试剂5 mL，重复3次，置于水浴锅内煮沸10 min；冷却后用空白作为对照，将分光光度计调成620 nm波长，进行读数，并读取光密度，从标准曲线上查找相应的糖浓度(μg·mL-1)[2]。

式中，A为样品稀释后体积(mL)；C为提取液含糖量(μg·mL-1)；W为种子质量(mg)。

1.2.4激素含量测定 将-20 ℃低温冷冻的种子取出，并称取0.5 g，利用酶联免疫分析(ELISA)试剂盒，按试剂盒说明书操作测定IAA、GA和ABA的含量。

2 结果与分析

2.1种子鲜质量、含水量和干质量的变化 同德小花碱茅种子的鲜质量在发育初期迅速增加，盛花期后26 d达到最大，200粒种子质量为45.62 mg，此后由于水分的不断散失，种子鲜质量逐渐降低，最后保持稳定(图1)，各取样时期鲜质量差异均显著(P<0.05)。

随着同德小花碱茅种子的逐渐成熟，种子含水量由75.23%减少至21.60%，各时期含水量下降速率不同，在盛花期后8～26 d含水量由75.23%降至27.85%，平均每天以2.50%的速率下降。而从盛花期后26～41 d，以平均每天0.39%的速率降至21.60%。此后，种子的含水量变化比较小(图1)。各取样时期含水量差异均显著(P<0.05)。

同德小花碱茅种子内干物质质量随着种子含水量的降低而逐渐增加(图1)。200粒种子干质量从盛花期后8 d的5.85 mg，以平均1.42 mg·d-1的速率迅速增加到盛花期后26 d的最大干质量33.22 mg。此后，种子干质量变化趋于稳定，基本不变，标志种子进入生理成熟期。根据牧草种子干质量的变化，同德小花碱茅种子在盛花期后26 d前后达到理论生理成熟。各取样时期干质量差异均显著(P<0.05)。

图1 同德小花碱茅种子发育过程中含水量、干质量和鲜质量的变化

2.2可溶性糖含量和与淀粉含量的变化 种子发育初期，可溶性糖含量在盛花期后23 d之前快速降低。盛花期后23 d起种子内可溶性糖含量下降缓慢，在盛花期后29 d由最初22.56%下降到9.17%，此后可溶性糖含量不再下降，维持在相对稳定较低的状态(图2)。各取样时期可溶性糖含量差异均显著(P<0.05)。

淀粉含量的变化同可溶性糖的变化相反(图2)，大体呈增加的趋势，盛花期后26 d前含量由6.67%快速增长到20.38%。此后淀粉含量有所下降，变化不大，保持在16%左右。各取样时期淀粉含量差异均显著(P<0.05)。

图2 同德小花碱茅种子可溶性糖和淀粉含量的变化

2.3生长素(IAA)、赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)含量的变化 同德小花碱茅种子内IAA含量在盛花期后8 d就达到最大值(0.46 μg·g-1)，从盛花期后11～23 d IAA含量在种子发育过程中变化不大，维持在0.38 μg·g-1左右，盛花期后23 d开始，IAA含量呈现逐渐下降趋势(图3)。在盛花期后17、26、29、32、35 d这5个时期生长素含量差异不显著(P>0.05)。

GA含量在种子成熟过程中，初期呈上升的变化趋势，在盛花期后23 d达到最大值。此后含量有所下降，但保持在一定水平上，即0.32～0.38 μg·g-1(图3)。在盛花期后11、14、23 d这3个时期赤霉素含量差异不显著(P>0.05)，但此3个时期与盛花期后17、20、26、29、32、35 d 6个时期赤霉素含量差异显著(P<0.05)。

图3 同德小花碱茅种子成熟过程中脱落酸、赤霉素和生长素含量的变化Fig.3 Change of ABA,GA and IAA content in the development process of Puccinellia tenuiflora cv. Tongde seeds

ABA含量在种子成熟过程中逐渐增加，并在盛花期后23 d达到最大值。此后脱落酸含量略有下降，但基本稳定(图3)。在盛花期后20、26、29、35和38 d这5个时期脱落酸含量差异不显著(P>0.05)。

3 讨论

许多研究表明，种子含水量随种子的成熟而下降，种子含水量的变化与种子的发育关系密切[11-14]。不同的禾草之间，种子成熟过程中含水量的变化不同[11]。即使是同一类牧草，在不同年份里，由于各种因素的影响也会使种子含水量发生变化。在恶劣气候条件下，无芒雀麦(Bromusinermis)种子水分散失要比正常气候下快[12]。Hill等[13]对3种禾本科牧草研究表明，在不同年份里，因气候条件的不同，种子发育过程中含水量变化不同。马春晖等[14]在新疆的研究表明，高羊茅(Festucaarundisnacea)种子生理成熟期含水量与徐荣等[15]在宁夏银川地区得出的试验结果不同。所以，用种子含水量来确定种子达到生理成熟期，还应对不同的禾草进行大量试验，得出种子含水量的变化规律，用精确的数据来证明种子的成熟期。

同德小花碱茅种子发育过程中淀粉含量的变化与可溶性糖变化相反，但与种子重变化相似，其含量呈现增加的变化趋势。青海扁茎早熟禾、老芒麦、无芒雀麦和苇状羊茅种子成熟过程中，淀粉含量随着含水量的下降而下降[1-3，10]。这种变化说明，淀粉不仅是植物种子中重要的营养物质，淀粉在被合成的过程中，部分参与种子的代谢过程被分解掉[19]。

同德小花碱茅种子发育过程中，生长素、脱落酸和赤霉素3种激素，最高值最先出现的是生长素，脱落酸则是在种子达到生理成熟时才达到最高值。在种子发育过程中，不同内源激素发挥着不同的作用。同德小花碱茅种子成熟过程中内源激素含量与出现的时间同其他禾本科牧草存在着一定差异[12，17-19]。所以，该变化在不同牧草种子中有待深入研究。

4 小结

同德小花碱茅种子在盛花期后26 d干质量最大，并达到种子生理成熟期，含水量为27.85%。

可溶性糖含量变化呈先升高后降低的趋势，淀粉含量变化则相反。

植物内源激素IAA、GA和ABA的含量最大值逐次出现。

[1] 刘文辉,周青平,颜红波.青海扁茎早熟禾种子生长生理特性研究[J].草业科学,2005,24(5):69-73.

[2] 韩建国,毛培胜,牛忠联,等.老芒麦种子发育过程中的生理生化变化[J].草地学报,2000,8(4):237-244.

[3] 毛培胜,韩建国,王培,等.无芒雀麦种子发育过程中的生理生化变化[J].中国草地,2001,23(1):26-31.

[4] 孙铁军,韩建国,赵守强,等.施肥对扁穗冰草种子发育过程中生理生化特性的影响[J].草地学报,2005,13(2):87-92.

[5] 陈志宏,韩建国,秦歌菊,等.冰草种子发育过程中活力变化的研究[J].草业学报,2004,13(2):1-6.

[6] 张玲,马春晖,段黄金,等.新疆高羊茅成熟过程中种子活力变化的研究[J].西北农业学报,2003,12(2):1-4.

[7] 毛培胜,韩建国,宋锦峰.高羊茅种子发育过程中的生理生化变化[J].草地学报,1997,5(1):1-7.

[8] 陈婉芬,徐义俊,周夑.菜豆果荚生长成熟间糖及ABA含量的动态变化[J].植物生理通讯,1985(6):32-33.

[9] 周学丽,周青平,颜红波,等.NaCl胁迫对同德小花碱茅苗期生理特性的影响[J].草业科学,2009,26(6):101-105.

[10] 卢素锦,周青平,颜红波.Na2CO3胁迫对同德小花碱茅幼苗生长的影响[J].草原与草坪,2009(3):16-19.

[11] Hampron J G.Herbage seed lot vigour:Do problems start with seed production[J].Journal of Applied Seed Production,1991(9):87-93.

[12] Grabe D F.Maturity in smooth bromegrass[J].Agronomy Journal,1956,48:253-256.

[13] Hill M J,Watkin B R.Seed production studies on perennial rygrass,timothy and prairie grass.2.change in physiological components during seed development and time and method of harvesting for maximum seed yield[J].Journal of the British Grassland Society,1975(30):131-140.

[14] 马春晖,程军,韩建国,等.新疆高羊茅种子发育生理生化变化的动态研究[J].草业学报,2002,11(4)：76-80.

[15] 徐荣,韩建国,毛培胜,等.施肥对草坪型高羊茅种子产量及其组成的影响[J].草地学报,2001,9(2)：137-142.

[16] 郑光华,史忠礼,赵同芳,等.实用种子生理学[M].北京：农业出版社,1990:1-18.

[17] 何泽英,许定,袁以苇,等.种子萌发的生理生化[M].南京:江苏出版社,1987.

[18] 宋松泉,段咏新,傅家瑞,等.ABA对种子发育的调节[J].种子,1997(5):36-42.

[19] 徐是雄,唐锡华,傅家瑞.种子生理的研究进展[M].广州:中山大学出版社,1987.