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

(云南農業(yè)大學農學與生物技術學院1，昆明 650201)
(保山學院資環(huán)學院2，保山 678000)
(云南農業(yè)大學研究生處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(質量分數(shù)為0%、0．31%、0．63%、0．95%，在18、20、22℃下分別處理8、16、24 h)、GA3(質量分數(shù)為0、0．025‰、0．050‰、0．075‰、0．1‰，在18、20、22℃下分別處理8、16、24 h)進行處理，并測定分析種子過氧化物酶(POD)活性。結果表明:低溫處理小麥新種子時，處理時間對POD活性無顯著影響;H2O2處理小麥新種子時，隨處理濃度的升高和處理時間的延長，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休眠期已結束，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)調有效地清除代謝過程中產生的活性氧，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?，從而避免酚類氧化成醌致使小麥處于休眠狀態(tài)［7］。

對于解除化學抑制因素所導致的種子休眠，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種子發(fā)芽的作用。例如赤霉素可促進mRNA及在它控制下的特定酶的活性，從而有破除休眠、促進發(fā)芽的作用。用適當?shù)闹参锛に靥幚矸N子可以使休眠種子中存在的化學因素鈍化或失效。對于不同種子，浸泡的適宜濃度與時間應經過試驗測定，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缺乏研究。本試驗通過低溫、H2O2和GA3不同處理對3個品系的小麥新種子分別進行處理，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系、以及破除休眠處理過程中導致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個弱冬性品系的小麥種子KQ11、KQ3和KQ27。

1．2 方法

3個品系小麥種子各10粒，在2、4、6和8℃分別進行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軟件進行分析處理，2次重復。

2 結果與分析

2．1 低溫處理對小麥新種子POD活性的影響

從表1可見，處理溫度和試驗材料均對POD活性有極顯著影響;處理溫度與試驗材料、處理時間與試驗品系、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);低溫處理時間對小麥新種子POD活性無顯著影響;試驗材料中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、處理時間和試驗材料等單獨作用下POD活性有極顯著影響;處理濃度與處理時間、處理溫度與處理時間、處理溫度與試驗材料、處理時間與試驗材料協(xié)同作用對POD活性有極顯著影響;此外，處理溫度、處理時間與試驗材料之間協(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

當以GA3處理小麥新種子時，處理濃度、處理溫度、處理時間和試驗材料4個因素以及4因素之間協(xié)同作用，除試驗材料對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

植物體內存在著活性氧的產生和消除2個過程，在低溫條件下，細胞內產生較多的活性氧，使膜系統(tǒng)遭到破壞。植物體內為防止自由基的傷害，產生了一些活性物質以維持正常的生理功能，POD就是一種保護酶。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，從而對細胞起保護作用。

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

當以H2O2處理時，隨處理濃度的升高和處理時間的延長，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間的延長，POD活性呈顯著降低趨勢也會對小麥種子產生傷害，且處理濃度越高、處理時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，必須在較低濃度和較短時間內進行，從而保證在盡可能少傷害種子的情況下達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，且各試驗材料之間無顯著差異，說明以GA3進行處理時，盡管對種子會造成一定影響，但一定范圍內的濃度大小對種子的影響不大;此外GA3處理下各試驗材料沒有顯著差異，因此針對試驗材料具有廣泛性，將來可考慮在一定濃度范圍內對各種小麥材料進行破除休眠處理。

4 結論

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

GA3處理小麥新種子時，處理濃度、處理溫度和處理時間對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。

［1］江蘇農學院．植物生理學［M］．北京:農業(yè)出版社，1986

［2］李揚漢．植物學［M］．上海:上海科學技術出版社，1982

［3］AlanMounford．English in Agriculture［M］．Oxford:Oxford U-niversity Press，1988

［4］南京農業(yè)大學，江蘇農學院，湖北農學院，等．作物栽培學［M］．北京:農業(yè)出版社，1991

［5］周光宇．有關同工酶分析的幾個問題［J］．植物生理學通訊，1983(1):14－15

［6］胡能書．同工酶技術及其應用［M］．長沙:湖南科學技術出版社，1985

［7］莫開菊．過氧化物酶在園藝植物研究中的應用［J］．四川果樹，1993，2:87－88

［8］張宗宸．H2O2浸種變溫處理打破小麥休眠期的研究［J］．山西小麥通訊，1994(2):33－34

［9］孫艷，崔鴻文，李文平．幾種化學物質浸種對辣椒種子發(fā)芽力的影響［J］．種子，1999(5):17－19

［10］Adkins S W，J D Ross．Studies in wild oat seed dormancy:I．The role of ethylene in dormancy breakage and germination of wild oat seeds(Avena fatua L．)［J］．Plant Physiol，1981，67(2):358－362

［11］Adkins S W，J D Ross．Studies in wild oat seed dormancy:II．Activities of pentose phosphate pathway dehydrogenases［J］．Plant Physiol，1981，68(1):15－17

［12］Alboresi A，C Gestin．Nitrate，a signal relieving seed dormancy in Arabidopsis［J］．Plant Cell Environ，2005，28(4):500－512

［13］Alonso－Blanco C，L Bentsink．Analysis of natural allelic variation at seed dormancy loci of Arabidopsis thaliana［J］．Genetics，2003，164(2):711－729

［14］Ballard L A，A E Lipp．Seed dormancy:breaking by uncouplers and inhibitios of oxidative phosphorylation［J］．Science，1967，156(773):398－399

［15］Bentsink L，J Jowett．Cloning of DOG1，a quantitative trait locus controlling seed dormancy in Arabidopsis［J］．Proc Natl Acad Sci USA，2006，103(45):17042－17047

［16］Berrie A M，M R Hendriel．Induction of Light Sensitive Dormancy in Seed of Lactuca sativa L．(Lettuce)by Patulin［J］．Plant Physiol，1967，42(6):889－890

［17］Bethke PC，I GLibourel．The Arabidopsis aleurone layer responds to nitric oxide，gibberellin，and abscisic acid and is sufficient and necessary for seed dormancy［J］．Plant Physiol，2007，143(3):1173－1188

［18］Bethke P C，I GLibourel．Nitric oxide reduces seed dormancy in Arabidopsis［J］．J Exp Bot，2006，57(3):517－526

［19］Bewley JD．Seed germination and dormancy［J］．Plant Cell，1997，9(7):1055－1066

［20］Bouteau H，M C Job．ROSSignaling in seed dormancy alleviation［J］．Plant Signal Behav，2007，2(5):362－364

［21］Briggs C L，E C Morris．Seed－coat dormancy in Grevillea linearifolia:little change in permeability to an apoplastic tracer after treatment with smoke and heat［J］．Ann Bot，2008，101(5):623－632

［22］Briggs CL，E CMorris．Investigations into seed dormancy in Grevillea linearifolia，G．buxifolia and G．sericea:anatomy and histochemistry of the seed coat［J］．Ann Bot，2005，96(6):965－980

［23］Chibani K，S Ali－Rached．Proteomic analysis of seed dormancy in Arabidopsis［J］．Plant Physiol，2006，142(4):1493－1510

［24］王永健，差盎巍，曹宛虹，等．低溫對不同品種黃瓜種子萌發(fā)過氧化物酶及同工酶的影響［J］．華北農學報，1995，10(2):72－76

［25］李合生．植物生理生化實驗原理和技術［M］．北京:高等教育出版社，2000

［26］邵世光，閻斌倫，許云華，等．Cd2+對條斑紫菜的脅迫作用［J］．河南師范大學學報:自然科學版，2006，34(2):113－116．

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

國家自然科學基金(31000712)素處理類似。②其他化學藥劑化理:如某些棉籽由于種子內含酚量高，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，促使化學抑制因素破除，使種子中促進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)芽需要經歷一個低溫時期的種子，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改良