胚乳裂纹对玉米种子萌发过程中贮藏物质效率的影响

2015-09-02周奕含孙扬何章夏冬冬张治安

天津农业科学 2015年9期

周奕含　孙扬　何章　夏冬冬　张治安

摘要：以玉米杂交种种子为试验材料，研究了胚乳无裂纹、胚乳单裂纹、胚乳双裂纹和胚乳龟裂纹种子贮藏物质转运、物质效率和物质消耗率。结果表明，随着胚乳裂纹数的增加其幼苗干质量呈降低的变化趋势。种子胚乳无裂纹的幼苗干质量最高，种子胚乳龟裂纹的幼苗干质量最低。胚乳裂纹造成贮藏物质转运率和物质效率降低，而物质消耗率却提高。在其萌发7 d时，胚乳无裂纹的贮藏物质转运率和物质效率显著高于龟裂纹的转运率和物质效率，而胚乳无裂纹的贮藏物质消耗率显著低于龟裂纹的消耗率。说明胚乳裂纹不利于幼苗利用种子贮藏营养物质，在种子生产中应该减少胚乳裂纹产生。

关键词：玉米种子；胚乳裂纹；贮藏物质效率

中图分类号：S513 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.09.005

Effects of Endosperm Crack on Storage Substance Transportation during Maize Seeds Germination

ZHOU Yi-han1，2，SUN Yang1，HE Zhang1，XIA Dong-dong1，ZHANG Zhi-an1

（1.College of Agronomy， Jilin Agricultural University， Changchun， Jilin 130118， China；2.Jilin Agriculture Engineering Vocational Technology College， Siping， Jilin 136001， China）

Abstract：Maize hybrid seeds with endosperm no crack， endosperm single crack，endosperm double crack and endosperm turtle crack were used as test materials. During seed germination，the changes of the storage substance transportation rate， consumption rate and material efficiency of seed germination were studied. The results showed that with the increase of the number of endosperm crack， the effect of endosperm on the dry weight of seedling of crack had the trend that the seedling dry weight decreased. The seedling dry weight of endosperm no crack was highest， and that of endosperm turtle crack was the least. The effects of endosperm crack on storage substance transportation rate， consumption rate and material efficiency of seed germination had the trend that crack caused the reduction of storage matter transportation rate and material efficiency， while the material consumption rate had been increased. During its germination of 7 days， the storage matter transportation rate and material efficiency of endosperm no crack was significantly higher than that of endosperm turtle crack. While the storage substance consumption rate of endosperm no crack was significantly lower than that of turtle crack. This study has provided that the endosperm crack has adverse effects on seeding growth， the endosperm crackles should be reduced in the seed production.

Key words： maize seeds；endosperm crack；storage material efficiency

种子在完成成熟脱水后，其种胚就进入了代谢非常微弱的相对静止状态。当种子萌发的时候，种胚又会从相对静止的状态逐渐转变成在生理上较活跃的状态，并且逐渐长成在营养上自给的幼苗。种子萌发的过程是一个贮藏有机物转化的、生长的过程，在这个萌发过程中，种子内部贮藏的、丰富的营养物质将被逐步分解与利用，并且能源源不断地为幼苗的发育提供能量来源，在贮藏物质逐渐被消化的同时，又将不断有新的物质合成并积累[1]；播期、收获期对玉米物质生产及光能利用具有调控效应[2]；籽粒大小和养分含量影响玉米的生长[3]；种子活力与田间出苗状况和产量密切相关[4-5]。

玉米种子在干燥、加工过程中容易产生胚乳裂纹，朱文学等[6]分析了玉米应力裂纹的显微结构变化。研究表明，胚乳裂纹对玉米种子萌发过程中保护酶活性具有显著影响[7]，但有关胚乳裂纹对玉米种子萌发代谢过程中贮藏物质效率的变化尚未见报道。本试验以胚乳裂纹玉米杂交种子为材料，研究了胚乳裂纹对玉米种子萌发代谢过程中贮藏物质利用的影响，以期为生产高质量玉米杂交种种子提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料玉米杂交种吉农玉885种子由吉林农业大学玉米研究所提供，首先根据玉米胚乳中存在裂纹的数量，将种子先分为无裂纹、单裂纹、双裂纹和龟裂纹等4种类型；然后对4种裂纹类型种子萌发过程的种子贮藏物质效率、物质消耗率、物质转运率进行测定。

1.2 测定方法

按国家标准农作物种子检验规程GB/T 3543.4技术规定[8]，采用砂床发芽，3次重复，每重复100粒种子。将培养7 d的4种胚乳裂纹类型的玉米幼苗淘洗干净后，用滤纸吸干其表面水分，装入纸袋中，放入烘箱105 ℃杀青0.5 h，然后80 ℃烘干至恒质量，称质量，同时将种子萌发后剩余的残留物进行烘干，称质量。根据下列公式计算种子贮藏物质运转率和贮藏物质消耗率[9]。

物质效率= 幼苗干质量/（发芽前种子干质量-发芽后残留物干质量） ×100%。

贮藏物质运转率 = 幼苗干质量/（幼苗干质量+残留物干质量-种皮干质量）×100%。

贮藏物质消耗率 = （种子干质量-幼苗干质量-残留物干质量） /（种子干质量-种皮干质量）×100%。

2 结果与分析

2.1 胚乳裂纹对幼苗干质量的影响

从图1可以看出，玉米种子胚乳裂纹对其幼苗干质量具有一定影响，表现为随着胚乳裂纹数的增加其幼苗干质量降低的趋势变化。种子胚乳无裂纹的幼苗干质量最高，种子胚乳单裂纹的幼苗干质量次之，种子胚乳龟裂纹的幼苗干质量最低。对胚乳无裂纹种子的幼苗干质量比较分析表明，胚乳单裂纹种子的幼苗干质量为无裂纹种子的幼苗干质量的97.5%，二者差异不显著（P>0.05）；胚乳双裂纹种子的幼苗干质量为无裂纹种子的幼苗干质量的95.4%，二者差异不显著（P>0.05）；胚乳龟裂纹种子的幼苗干质量为无裂纹种子幼苗干质量的93.5%，二者差异显著（P<0.05）。

2.2 胚乳裂纹对种子萌发时贮藏物质转运率的影响

从图2可以看出，玉米种子存在胚乳裂纹对其萌发时贮藏物质转运率具有一定的影响，种子胚乳裂纹会使其在萌发时的贮藏物质转运率降低。玉米种子在其萌发7 d时，胚乳无裂纹的贮藏物质转运率最高，胚乳单裂纹的次之，胚乳龟裂纹的最低。胚乳单裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质转运率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的98.0%，二者之间差异不显著（P>0.05）；胚乳双裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质转运率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的96.9%，二者之间差异不显著（P>0.05）；胚乳龟裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质转运率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的94.9%，二者之间差异显著（P<0.05）。

2.3 胚乳裂纹对种子萌发时贮藏物质消耗率的影响

从图3可以看出，玉米种子胚乳裂纹对其萌发时贮藏物质消耗率具有一定的影响，种子胚乳裂纹使其在萌发时的贮藏物质消耗率明显提高。玉米种子在其萌发7 d时，胚乳龟裂纹的贮藏物质消耗率最高，胚乳双裂纹的次之，胚乳无裂纹的最低。胚乳单裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质消耗率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的102.8%，二者之间差异不显著（P>0.05）；胚乳双裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质消耗率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的111.5%，二者之间差异显著（P<0.05）；胚乳龟裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质消耗率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的115.0%，二者之间差异极显著（P<0.05）。

2.4 胚乳裂纹对种子萌发时贮藏物质效率的影响

从图4可以看出，玉米种子胚乳裂纹对其萌发时贮藏物质效率具有一定的影响，种子胚乳龟裂纹使其在萌发时的贮藏物质效率显著降低。玉米种子在其萌发7 d时，胚乳无裂纹的贮藏物质效率最高，胚乳单裂纹的次之，胚乳龟裂纹的最低。胚乳单裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质效率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的97.47%，二者之间差异不显著（P>0.05）；胚乳双裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质效率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的92.8%，二者之间差异显著（P<0.05）；胚乳龟裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质效率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的90.2%，二者之间差异显著（P<0.05）。

3 结论与讨论

种子发芽和最初期幼苗生长所要需的营养以及能量来源于种子中的贮藏物质。在全籽粒中，淀粉和蛋白质主要存在于胚乳内，而脂肪类物质主要集中于胚内。种子中最主要的贮藏物质是糖类物质，糖类物质是种子在生命活动中最主要的呼吸底物，在种子萌发过程中，贮藏的糖类物质为胚的生长和发育提供所必需的养分和能量。

杨力等[10]研究表明，收获时间不同的玉米种子在其萌发过程中保护酶活性有较大差异；欧阳西荣[11]研究表明，在较低温度发芽时，高活力玉米种子中胚乳蛋白酶活性比低活力玉米种子的高，并且在不同的温度条件下发芽，高活力玉米种子中胚乳蛋白酶活性变化较小。刘军等[12]研究认为，在玉米种子萌发期间，高活力种子中胚蛋白降解速度较中、低活力种子中胚蛋白的降解快，且高活力种子萌发前期胚蛋白合成能力较强。玉米种子在萌发、出苗过程中，种子胚乳内的贮藏物质被逐渐分解，一方面在呼吸过程中转化为能量，用于生长合成，另一方面通过代谢转化为新细胞的组成成分，贮藏物质的运转和利用受到种子本身化学组成、种子活力以及萌发环境条件等因素的影响。

本试验结果表明：胚乳裂纹影响其萌发时贮藏物质转运率、消耗率和物质效率。在玉米种子萌发7 d时，贮藏物质转运率和物质效率均表现为胚乳无裂纹>胚乳单裂纹>胚乳双裂纹>胚乳龟裂纹；而贮藏物质消耗率则表现为无裂纹<胚乳单裂纹<胚乳双裂纹<胚乳龟裂纹。胚乳龟裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质转运率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的95.9%，二者之间差异显著（P<0.05）。胚乳双裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质消耗率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的122.2%，二者之间差异显著（P<0.05）；胚乳龟裂纹种子萌发7 d时的贮藏物质消耗率是胚乳无裂纹种子萌发7 d时的127.1%，二者之间差异极显著（P<0.05）。说明胚乳无裂纹玉米种子更有利于贮藏营养物质在苗期的利用。

参考文献：

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[2] 陈士林.玉米种子活力与田间苗期性状相关性研究[J].种子，2003（4）：35-37.

[3] 王铁固，张怀胜，马娟，等.玉米种子活力与产量的相关分析[J].安徽农业科学，2012，40（10）：5 848-5 849.

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[6] 朱文学，曹崇文. 玉米应力裂纹的显微分析[J]. 农业工程学报，1998，14（2）：198-202.

[7] 周奕含，孙扬，李晨曦，等. 胚乳裂纹对玉米种子萌发过程中保护酶活性的影响[J]. 玉米科学，2014，22（2）：93-97.

[8] 中华人民共和国农业部. GB/T 3543.1-3543.7—1995 农作物种子检验规程[S].北京：中国标准出版社，1995： 34-53.

[9] 刘晟宇，杨力，刘亚亮，等.收获时间对玉米单交种种子质量和萌发过程中贮藏物质运转的影响[J].东北农业大学学报，2011，42（10）：25-29.

[10] 杨力，张治安，黄晶，等. 玉米单交种不同收获时间对其种子萌发过程中保护酶活性的影响[J].作物杂志，2010（1）： 115-118.

[11] 欧阳西荣.种子活力与发芽环境对玉米种子蛋白酶和α-淀粉酶活性的影响[J].湖南农业大学学报：自然科学版，2003，29（1）：22-27.