种子老化及活力修复研究进展

种子是一种重要的物质生产资料,对农牧业的生产发展以及种质资源的保存起着不可替代的作用,研究种子老化生理变化及提高种子活力的方法对实际生产具有指导意义。本研究主要概述了种子老化的现象,从种子萌发情况和种苗生长状况、酶活性、呼吸和能量系统、贮藏物质、核酸和蛋白质合成能力、细胞结构及膜透性、有毒有害物质积累等方面阐述了种子老化过程的生理生化变化,分析比较了引发技术处理、干湿处理、营养元素处理和植物生长调节剂处理等修复和提高种子活力的措施,并对种子活力与老化生理机理的研究方向与发展趋势做出了展望。

聚乙二醇处理对烟草种子活力及幼苗抗冷性的影响

将烟草种子用聚乙二醇 (PEG)浸种处理后播种发芽 ,幼苗培养至大十字期时进行低温处理。试验结果显示 ,低温使烟草幼苗叶片叶绿素含量与呼吸速率显著下降 ,增加了细胞膜透性和膜脂过氧化产物——丙二醛含量 ,过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性也不断下降。PEG浸种处理后 ,可促进种子萌发 ,增强幼苗生长势 ,提高种子活力。PEG浸种的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性较对照均有所提高 ,并减少了种子在低温吸胀过程中电解质与有机物质的渗漏量及渗漏速率。表明用

老化萝卜种子活力恢复技术的比较研究

研究比较不同物质恢复老化种子活力的能力,可为老化种子活力的恢复和种质资源安全保藏提供依据。采用单因子试验设计,以2个经多年低温储藏的萝卜品种的种子为材料,使用不同浓度的赤霉素(GA3)、6-苄基腺嘌呤(6-BA)、萘乙酸(NAA)、15%多效唑可湿性粉剂、水杨酸(SA)、磷酸二氢钾(KH2PO4)、聚乙二醇(PEG)溶液单独处理一定时间,在同样条件下发芽,测量种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数,研究不同植物生长调节剂或化学物质对老化萝卜种子活力恢复的影响。结果表明,GA3、6-BA、NAA、SA、KH2PO4、PEG均能在不同程度上恢复老化萝卜种子活力,且300 mg/L的PEG和100 mg/L的GA3效果最好。对于基础活力较高的种子,使用GA3处理效果最好,而对于基础活力低的种子使用PEG处理恢复效果更优,这可能是由于老化程度不同种子内部的生理生化状态不同引起的。

水杨酸修复老化玉米种子活力的研究

初步研究了水杨酸(salicylic acid,SA)对人工老化玉米(Zea mays L.)种子活力的修复作用。以人工老化的玉米种子为材料,采用0(CK)、0.01、0.10和1.00 mmol/L四个浓度的SA分别浸种6 h后,测定种子活力及幼苗生物量等相关指标。结果表明,与CK相比,除1.00 mmol/L SA处理显著提高了种子浸出液电导率外,其他浓度SA浸种对其电导率无显著影响;0.01和0.10 mmol/L SA处理能有效降低浸出液的可溶性糖含量,而1.00 mmol/L SA处理则引起可溶性糖含量上升;此外,0.01和0.10 mmol/L SA处理不会引起浸出液光密度(OD260 nm)增加,但1.00 mmol/L SA处理则导致其光密度增加。研究还发现不同浓度SA均能提高老化玉米种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数。0.10 mmol/L SA处理有利于幼苗鲜重和干重的增加,并提高幼苗叶绿素的含量,而其他浓度均无显著影响。综合分析认为,0.10 mmol/L SA浸种对老化玉米种子活力的修复作用最好,可作为生产实践的参考。

植物种子萌发及活力的调控机制

植物种子的萌发活力是植物胚胎驱动,由种子内部一系列有序代谢活动和基因顺序表达调控的。介绍了与种子萌发有关的激素、细胞修复、蛋白质翻译、翻译后修饰、甲硫氨酸代谢在种子萌发中的调控机制。通过对这些调控途径的认识,可发现新的种子萌发标志物,为保障作物正常生长和提高作物产量奠定基础。

基于腐蚀生长算法的不同活力玉米种子根系表型研究

针对图像法根系表型检测中因土壤遮挡而导致根系图像断裂的问题,提出一种基于腐蚀生长算法的玉米根系修复方法,并进行了不同活力玉米种子早期根系表型研究。首先,采用长方形扁平结构透明培养容器种植玉米,迫使其根系贴壁生长,可得到清晰的玉米根系图;通过偏振镜和单反相机采集图像,并采用灰度化、二值化、水漫算法等对图像进行预处理,可有效去除因设备反光和土壤色差造成的各类噪声。其次,基于玉米根系的向水性、向地性、连续性等生理特性,提出5条图像修补规则,即端点判定规则、分叉点判定规则、内部连续性规则、片段生长规则、近邻生长规则,在以上规则约束下,通过细化图像得到单像素连接的根系骨干,以各个根段的末端点为起点向中心腐蚀,并为属于不同根段的点集标记不同编号,根据不同根段间的端点导数值和平均导数值等参数,连接根段,实现根系的修补,从而得到完整根系图像。最后,基于所提图像修复算法对不同活力的玉米种子根系图像进行表型研究,发现在相同时间,根系数目、根系宽度、根系长度、根系延展长度与玉米种子活力均呈现明显负相关;以上4个生理参数的增速与种子活力呈现明显正相关。研究表明,本文所提的根系修复算法可用于作物根系高通量表型无损检测。

人工老化和修复处理对小麦种子活力及生理特性的影响

种子在贮藏过程中,会出现老化现象,使种子活力下降,生理特性发生改变。本实验采用高温高湿(T=52.3℃,RH=80%)人工老化方法处理小麦种子,并以500mg/L抗坏血酸(AsA)、20%聚乙二醇(PEG)6000、500mg/L赤霉素(GA_3)3种溶液进行老化种子的修复,人工老化及修复后的种子经室内发芽试验,分别测定种子发芽指标、种子活力、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量变化情况。结果表明,经人工老化处理后,小麦种子的发芽势下降2.27%,发芽率下降2.67%,种子活力(TTC还原强度)下降7.29%,这三者虽都有所下降,但未达到显著水平(p<0.05);而老化种子的活力指数和发芽指数下降显著,分别较未老化处理种子下降35.86%和51.51%。PEG修复处理能显著提高老化种子的发芽指数;GA3修复处理对老化种子活力指数的修复效果最好;AsA和GA_3修复处理使老化种子的MDA含量显著降低,但未达到未经处理种子的MDA含量水平;PEG、GA_3和AsA修复处理对POD酶活性都有一定程度的提高,但影响不显著。

吸湿-回干处理对大豆种子抗吸胀冷害的生理效应

选用对吸胀冷害敏感的大豆(Glycine max Merrill)品种“黑河3号”为材料,从生物膜的角度,利用系列生理生化的指标论证吸湿-回干处理对大豆种子再水合过程中膜修补的关系。吸湿-回干处理可以明显提高种子抗吸胀冷害的能力,表现在种子活力的提高与种子渗漏物的减少,同时,K^+/Na^+比降低、K^+-Na^+-ATP 酶活性提高,表明在细胞质膜上的透性调控机制的运转效应得到了增强与维持。超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶和过氧化物酶活性增强,挥发性醛类释放量减少,显示出细胞抗过氧化能力的增强。根据系列生理生化指标和吸水曲线的特性,作者提出了吸湿-回干诱导膜系统“预修补”的模式,确认物理与生化修补这两个修补过程的效应在“回干”后能得以保存。

大庆城市森林古榆树复壮技术

为促进大庆市城市生态文明建设,构建新型的人与自然关系,指出大庆城市森林古榆树存在的树势衰弱、病虫害等问题,提出大庆城市森林古榆树复壮措施。应改善古榆树周围微环境,安装加固装置,修建树池或围栏,防止人为对古榆树的破坏。安装避雷针,及时修补古榆树,清理树枝并处理伤口,整形修剪。加强肥水管理,保证水分营养充足,加强古榆树的病虫害的防治。

PEG渗透处理对老化种子活力的影响

研究了利用不同浓度的PEG浸泡老化种子,对其进行电导率和种子活力的测定,结果表明,不同浓度PEG对老化种子有一定修复作用,提高了种子活力,但适宜浓度因种子种类不同而异.PEG浓度为20%和25%对玉米和小麦的修复最有效,而对绿豆和蓖麻来说,低浓度的PEG更易提高种子活力,而高浓度的PEG反而会阻碍绿豆和蓖麻种子的吸水,从而降低种子活力.