覃 鵬 孔治有 劉葉菊 陳 佳 王 碩

不同破除休眠處理對小麥新種子POD活性的影響

覃 鵬1孔治有2劉葉菊3陳 佳1王 碩1

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院1，昆明 650201)
(保山學(xué)院資環(huán)學(xué)院2，保山 678000)
(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生處3，昆明 650201)

為研究不同方法破除休眠處理對小麥種子POD活性的影響，將新收獲小麥種子用低溫(2、4、6、8℃分別處理3、6、9、12 d)、H2O2(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、0．31%、0．63%、0．95%，在18、20、22℃下分別處理8、16、24 h)、GA3(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0、0．025‰、0．050‰、0．075‰、0．1‰，在18、20、22℃下分別處理8、16、24 h)進(jìn)行處理，并測定分析種子過氧化物酶(POD)活性。結(jié)果表明:低溫處理小麥新種子時(shí)，處理時(shí)間對POD活性無顯著影響;H2O2處理小麥新種子時(shí)，隨處理濃度的升高和處理時(shí)間的延長，POD活性呈顯著降低趨勢;各GA3處理濃度對POD活性的影響無顯著差異，但均顯著低于對照，各試驗(yàn)材料之間無顯著差異。

小麥 POD活性 新種子 休眠

小麥種子具休眠特性，未解除休眠態(tài)種子的最大特點(diǎn)就是在適宜的外界條件下(水分、溫度、O2)發(fā)芽率低甚至不發(fā)芽［1－4］。大多數(shù)小麥種子在正常播種時(shí)休眠期已結(jié)束，因而不需另作處理，但隨著現(xiàn)代小麥育種對夏繁加代、擴(kuò)繁的日益重視，于是提前打破休眠、提高種子發(fā)芽率顯得十分必要。過氧化物酶(POD)是植物抗氧化酶系統(tǒng)中重要的酶，它在活性氧自由基的清除、抑制膜脂過氧化等植物抗逆生理方面發(fā)揮重要的作用，能催化H2O2分解其他底物－消耗H2O2，與SOD相互協(xié)調(diào)有效地清除代謝過程中產(chǎn)生的活性氧，從而防止了活性氧引起的膜脂過氧化及其他傷害過程［5－6］?？捎行宇悾瑥亩苊夥宇愌趸甚率剐←溙幱谛菝郀顟B(tài)［7］。

對于解除化學(xué)抑制因素所導(dǎo)致的種子休眠，所采用的方法主要是以下幾種:①植物激素處理:某些植物激素有促進(jìn)種子發(fā)芽的作用。例如赤霉素可促進(jìn)mRNA及在它控制下的特定酶的活性，從而有破除休眠、促進(jìn)發(fā)芽的作用。用適當(dāng)?shù)闹参锛に靥幚矸N子可以使休眠種子中存在的化學(xué)因素鈍化或失效。對于不同種子，浸泡的適宜濃度與時(shí)間應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)測定，因植物種類而異。除了赤霉素之外，也可用赤霉酸的鉀鹽或用激動(dòng)素處理種子，方法與赤霉

目前的研究大多只注重發(fā)芽率等直觀因素，對打破休眠的生理生化過程和種子的反應(yīng)缺乏研究。本試驗(yàn)通過低溫、H2O2和GA3不同處理對3個(gè)品系的小麥新種子分別進(jìn)行處理，研究其對種子POD活性的影響，分析種子POD活性與種子活力大小的關(guān)系、以及破除休眠處理過程中導(dǎo)致POD活性變化的可能因素，從而對小麥種子的貯藏及加代擴(kuò)繁提供參考。

1 材料與方法

1．1 材料

保山基地2010年夏新收獲的3個(gè)弱冬性品系的小麥種子KQ11、KQ3和KQ27。

1．2 方法

3個(gè)品系小麥種子各10粒，在2、4、6和8℃分別進(jìn)行3、6、9和12 d的低溫處理;18、20、22℃ 下用0%、0．31%、0．63%、0．95%的H2 O2和0‰、0．025‰、0．05‰、0．075‰、0．100‰的GA3分別處理8、16和24 h。所有處理后的種子置于超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

以愈創(chuàng)木酚法［25］測定POD活性。所得數(shù)據(jù)用DPS軟件進(jìn)行分析處理，2次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2．1 低溫處理對小麥新種子POD活性的影響

從表1可見，處理溫度和試驗(yàn)材料均對POD活性有極顯著影響;處理溫度與試驗(yàn)材料、處理時(shí)間與試驗(yàn)品系、以及3者之間共同作用對小麥新種子POD活性有極顯著影響。

表1 不同處理因素作用下方差分析

溫度對小麥新種子POD活性的影響中，4℃下最高(13．306 8μ·mg－1 Protein)、8℃處理次之(9．408 1μ·mg－1Protein)且均達(dá)極顯著差異，而2℃和6℃處理之間無顯著差異(分別為3．294 8 μ·mg－1Protein和2．598 0μ·mg－1Protein);低溫處理時(shí)間對小麥新種子POD活性無顯著影響;試驗(yàn)材料中KQ27的POD活性(7．824 2μ·mg－1Protein)最高、KQ11(6．645 5μ·mg－1Protein)最低且達(dá)極顯著水平。

2．2 H2O2處理對小麥新種子POD活性的影響

表2表明，H2O2處理濃度、處理溫度、處理時(shí)間和試驗(yàn)材料等單獨(dú)作用下POD活性有極顯著影響;處理濃度與處理時(shí)間、處理溫度與處理時(shí)間、處理溫度與試驗(yàn)材料、處理時(shí)間與試驗(yàn)材料協(xié)同作用對POD活性有極顯著影響;此外，處理溫度、處理時(shí)間與試驗(yàn)材料之間協(xié)同作用對POD活性也有極顯著影響。

表2 不同處理因素作用下方差分析

H2O2處理中，對照(0%)和0．31%處理下的POD活性(分別為6．274 5μ·mg－1 Protein和6．076 5 μ·mg－1Protein，無顯著差異)極顯著高于0．63%(5．557 1μ·mg－1 Protein)和0．95%(5．035 1μ·mg－1Protein)，隨處理濃度的升高，小麥新種子POD活性呈顯著降低趨勢;處理溫度18℃處理下的POD活性(6．487 7μ·mg－1 Protein)極顯著高于20℃(5．571 8 μ·mg－1Protein)和22℃(5．147 8μ·mg－1Protein)，而后2種處理溫度間POD活性無顯著差異;隨處理時(shí)間的延長，POD活性呈極顯著降低趨勢(8、16和24 h分別為7．271 2、5．719 1和4．217μ·mg－1Protein);而試驗(yàn)材料中KQ27的POD活性(7．543 7μ·mg－1Protein)最高，KQ3活性(4．018 6μ·mg－1Protein)最低，差異極顯著。

2．3 GA3處理對小麥新種子POD活性的影響

當(dāng)以GA3處理小麥新種子時(shí)，處理濃度、處理溫度、處理時(shí)間和試驗(yàn)材料4個(gè)因素以及4因素之間協(xié)同作用，除試驗(yàn)材料對POD活性無顯著影響外，其余所有因素或因素定的協(xié)同作用均有極顯著影響(表3)。

各GA3處理濃度對POD活性的影響無顯著差異，但均顯著低于對照(6．274 5μ·mg－1Protein);處理溫度中22℃和18℃處理下POD活性無顯著差異(分別為6．091 8μ·mg－1 Protein和6．070 9μ·mg－1Protein)，但均極顯著高于20℃處理(3．537 8 μ·mg－1Protein);處理時(shí)間中處理8 h和24 h下POD活性無顯著差異(分別為3．896 4μ·mg－1Protein和3．789 4μ·mg－1 Protein)，但均極顯著低于處理16 h(8．014 7μ·mg－1 Protein);此外試驗(yàn)材料之間POD活性無顯著差異。

表3 不同因子作用下方差分析

3 討論

植物體內(nèi)存在著活性氧的產(chǎn)生和消除2個(gè)過程，在低溫條件下，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生較多的活性氧，使膜系統(tǒng)遭到破壞。植物體內(nèi)為防止自由基的傷害，產(chǎn)生了一些活性物質(zhì)以維持正常的生理功能，POD就是一種保護(hù)酶。POD以過氧化氫為電子受體催化底物氧化的酶［26］，主要是將H2O2水解，從而對細(xì)胞起保護(hù)作用。

本試驗(yàn)中，以一定梯度的低溫對小麥新種子進(jìn)行處理，POD活性受處理溫度和試驗(yàn)材料影響較大，而未受處理時(shí)間影響，其中尤以4℃下POD活性最高，可能是該溫度處理更能促進(jìn)POD對H2O2的清除，從而保護(hù)細(xì)胞免受低溫傷害。

當(dāng)以H2O2處理時(shí)，隨處理濃度的升高和處理時(shí)間的延長，POD活性呈顯著降低趨勢，說明即使是低濃度的隨處理濃度的升高和處理時(shí)間的延長，POD活性呈顯著降低趨勢也會(huì)對小麥種子產(chǎn)生傷害，且處理濃度越高、處理時(shí)間越長對種子的傷害也越大，因此在以H2O2破除小麥種子休眠時(shí)，必須在較低濃度和較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，從而保證在盡可能少傷害種子的情況下達(dá)到最好的破除休眠效果。

GA3處理濃度對POD活性的影響無顯著差異，但均顯著低于對照，且各試驗(yàn)材料之間無顯著差異，說明以GA3進(jìn)行處理時(shí)，盡管對種子會(huì)造成一定影響，但一定范圍內(nèi)的濃度大小對種子的影響不大;此外GA3處理下各試驗(yàn)材料沒有顯著差異，因此針對試驗(yàn)材料具有廣泛性，將來可考慮在一定濃度范圍內(nèi)對各種小麥材料進(jìn)行破除休眠處理。

4 結(jié)論

低溫處理小麥新種子時(shí)，處理溫度和處理材料對POD活性影響極顯著。

H2O2處理小麥新種子時(shí)，處理濃度、處理溫度、處理時(shí)間和試驗(yàn)材料均對POD活性有極顯著影響，隨處理濃度的升高和處理時(shí)間的延長，POD活性呈顯著降低趨勢。

GA3處理小麥新種子時(shí)，處理濃度、處理溫度和處理時(shí)間對POD活性影響極顯著，各GA3處理濃度下POD活性均顯著低于對照。

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Effect of Different Methods for Breaking Dormancy on POD Activity of just Harvest Wheat Seeds

Qin Peng1Kong Zhiyou2Liu Yeju3Chen Jia1Wang Shuo1
(College of Agronomy and Biotechnology，Yunnan Agricultural University1，Kunming 650201)
(College of Resources and Environment，Baoshan University2，Baoshan 678000)
(Postgraduate Administration Offices，Yunnan Agricultural University3，Kunming 650201)

In order to research the different methods on POD activity of dormancy wheat seeds，new harvest wheat seeds were treated with low temperature(2，4，6，8℃for 3，6，9，12 d，respectively)，H2O2(0%，0．31%，0．63%0．95%under 18，20 and 22℃for 8℃，16 and 24 h)，GA3(0%，0．025‰，0．050‰，0．075‰，0．1‰，under 18，20，22℃for 8，16，24 h)，the result showed that the POD activities were unaffected by treatment time under low temperature;the POD activities were trend to decrease with the increasing H2O2concentration and treatment time;though the POD activities were unaffected by GA3concentration，which of them were lower than the control，there were no difference of POD activities among materials．

wheat，POD activity，just harvest seed，dormancy

S512．1;S311

A

1003－0174(2012)06－0005－04

國家自然科學(xué)基金(31000712)素處理類似。②其他化學(xué)藥劑化理:如某些棉籽由于種子內(nèi)含酚量高，對種子發(fā)芽有抑制作用，采用0．8%～1%FeSO4浸泡20～24 h，或0．7%FeCl3浸泡20 h，沖洗后曬干，處理后的種子發(fā)芽率明顯提高。③低溫沙藏:低溫沙藏對于打破種子休眠有綜合性效果，它可以使休眠的胚后熟，促使化學(xué)抑制因素破除，使種子中促進(jìn)生長的激素水平提高，也使種皮透性改善，容易滲透空氣和水分。對于發(fā)芽需要經(jīng)歷一個(gè)低溫時(shí)期的種子，采用此法更是必要的［8－24］。

2011－08－25

覃鵬，男，1977年出生，博士，講師，小麥遺傳育種與品質(zhì)改良