萌发过程中种子生理生化变化的研究结果与分析

【题目】玉铃花种子休眠解除的理化变化探究 
【1.1】玉铃花的基本概况 
【1.2】种子休眠特性研究 
【第二章】玉铃花种子生物学特性研究材料与方法 
【第三章】萌发过程中种子生理生化变化的研究结果与分析 
【第四章】玉铃花种子萌发生理研究讨论 
【结论/参考文献】玉铃花种子发芽中生理生化特点研究结论与参考文献

　　3.结果与分析

　　3.1 种子生物学特性研究

　　3.1.1 种子的形态特征

　　玉铃花种子为长圆形，长 6.5-9.1mm,宽4.3-5.9mm 先端短突尖，基部渐尖，表面有 3条纵脊和 3 条浅沟槽，从种脊直达顶端。外种皮暗褐色，光滑，无瘤状突起，微有皱纹，坚硬骨质，厚 0.4mm;内种皮淡褐色，膜质。胚白色，胚根朝向种脐一端。胚乳丰富，白色，油质。种子的千粒重为 68.388g,属于小粒种子。

　　3.1.2 种子的生活力

　　种子生活力是指种子发芽的潜力及胚乳（胚）所具有的生命力。打破种子休眠就是用各种方法使种子发芽的潜在能力及胚乳（胚）的生命力表现出来。本实验采用 TTC染色法测定，试验结果表明，供试的 100 粒玉铃花种子中哟生活力的种子约占 85%,说明玉铃花试验用玉铃花种子生活力水平很高，存在较大的发芽潜力。

　　3.2 种子休眠原因

　　3.2.1 种皮的透水性

　　对玉铃花完整种子、破壳种子进行吸水测定，实验结果如图 2 所示。完整种子和破壳种子吸水变化趋势大致相同，都是先快速吸水，然后吸水速率变慢，逐渐趋于平缓，直至达到饱和状态。但两者达到饱和状态所用时间有所不同，且在吸水阶段，破壳种子的吸水率始终大于完整种子。完整种子在吸水 2 小时吸水最快，此时吸水率为 8.94%,2-48 小时吸水较快，48 小时时吸水率为 43.39%,比 2 小时吸水率增加 34.45%,约占总吸水量的 89.11%,48 小时候吸水速度开始减慢，直至 108 小时吸水达到饱和。与完整种子不同，破壳种子在开始吸水到 24小时，吸水速率最快，呈直线上升，24 小时时吸水率为 43.55%,约占总吸水量的90.47%,24 小时后吸水速度减慢，到 72 小时即达到吸水饱和状态。到吸水饱和状态时，完整种子吸水率为 48.67%,破壳种子为 48.14%,方差分析表明，两者吸水率差异不显着（P=0.435）。两种处理的种子虽然在吸水前期吸水率存在差异，但在吸水饱和时，总吸水量无显着差异，说明玉铃花种子种皮存在一定透水性障碍，但不是影响种子休眠的主要因素。

　　3.2.2 种子各部分萌发抑制物的生物测定

　　3.2.2.1 种子各部分提取液对白菜种子发芽率的影响

　　由图 3 可知，用种子不同部位的提取液处理的白菜种子发芽率不同，胚乳（含胚）甲醇浸提液对白菜种子发芽率影响极为显着，随着提取液浓度增加，抑制作用不断增强，白菜种子发芽率随之不断降低，浓度为 20%时，发芽率为 67%,浓度为 40%时，发芽率为 13%,当浓度为 60%时，发芽率仅为 4%,浓度增加到 80%和 100%时，白菜种子不发芽，发芽率为 0.种皮提取液对白菜种子萌发的抑制作用相对较小，各浓度处理的白菜种子发芽率均高于同浓度胚乳（胚）提取液处理的种子。浓度为 20%时，白菜种子发芽率和对照基本一致，浓度为 40%时，发芽率降低为 83%,比对照降低 5 个百分点，提取液浓度为 60%时，发芽率明显降低，此时发芽率为 52%,比对照降低 36 个百分点，浓度为 80%和 100%时，发芽率继续降低，分别为 42%和 30%.结果表明，玉铃花种皮和胚乳（胚）中均含有抑制物，且种皮的抑制物含量小于胚乳（胚），内源抑制物的存在可能是导致种子休眠的一个重要因素。

　　方差结果表明，种皮提取液与胚乳（胚）提取液处理的白菜种子发芽率均达到极显着水平。多重比较结果表明，种皮浸提液中 20%和 40%浓度处理的白菜种子发芽率与对照无显着差异，60%、80%和 100%浓度处理的白菜种子发芽率与对照存在极显着的差异。

　　胚乳（胚）提取液中各浓度处理的白菜种子发案率均与对照存在极显着差异，其中 60%、80%和 100%浓度处理的白菜种子发芽率无显着差异，但均与 20%、40%浓度差异极显着。

　　3.2.2.2 种子各部分提取液对白菜苗根长的影响

　　不同浓度的玉铃花种皮、胚乳（胚）浸提液对白菜苗的根生长量的影响如图 4 所示。从图中可以看出：

　　种子不同部位浸提液对白菜苗根长影响不同，同一部位浸提液的不同处理浓度对白菜苗根长的影响也存在极大差异。种皮浸提液随浓度增加，根长减小，但根长变化幅度比较小，20%、40%、60%、80%、100%浓度处理的白菜苗根长分别为 1.382cm、1.377cm、1.366cm、1.257cm、1.192cm,比对照时的根长 1.430cm 分别减小 0.048cm、0.053cm、0.064cm、0.173cm、0.238cm,浓度为 100%处理的白菜苗根最短，为对照的 83.35%.胚乳（胚）浸提液处理的白菜种子根长随浓度增加逐渐减小，用 20%的胚乳（胚）浸提液处理的白菜苗根长为 1.265cm,达到对照的 88.46%,用 40%的胚乳（胚）浸提液处理的白菜苗根长为0.551cm,为对照的 38.53%,用 60%浓度胚乳（胚）浸提液处理的白菜苗根长为 0.175cm,长度仅为对照的 12.24%,当浓度达到 80%和 100%时，根长为 0.结果表明，种子中含有的抑制物可以抑制胚根的生长，且胚乳（胚）的抑制作用大于种皮。

　　方差分析结果如表 2 所示，结果表明，不同部位、不同浓度的提取液处理的白菜苗平均根生长量的差异均达到极显着水平，种皮浸提液、胚乳（胚）浸提液两种处理的 P值分别为 0.007 和 0.000**.多重比较结果表明，种皮浸提液各浓度处理中，80%浓度处理的白菜苗根长与对照存在显着差异，100%浓度处理的白菜苗根长与对照存在极显着差异，其他浓度处理的白菜苗根长与对照无显着差异。胚乳（胚）浸提液各浓度处理中，除 80%和 100%浓度处理之间无显着差异外，其他各浓度与对照、各浓度之间的差异均达到极显着水平。

　　3.2.2.3 种子各部分提取液对白菜苗苗高的影响

　　不同浓度的玉铃花种子浸提液处理对白菜苗苗高的影响如图 5 所示。从图中可以看出：不同部位浸提液对白菜苗苗高的影响不同，同一部位，不同浓度的提取液对白菜苗苗高的影响也存在极大差异。对照处理的白菜苗苗高平均生长量为 0.591cm,而用 20%种皮浸提液处理的白菜苗苗高平均生长量为 0.520cm,比对照降低了 12.0%,用 40%种皮浸提液处理的白菜苗苗高平均生长量为 0.51cm,比对照降低了 13.7%,当处理浓度为60%、80%、100%时，白菜苗苗高平均生长量分别为 0.49cm、0.47cm、0.45cm,分别比对照降低了 17.1%、20.5%、23.9%,因此种皮浸提液各浓度对白菜苗苗高的生长量影响比较小。用 20%胚乳（胚）浸提液处理的白菜苗苗高平均生长量为 0.42cm,比对照降低了 28.9%,用 40%胚乳（胚）浸提液处理的白菜苗苗高为 0.37cm,比对照降低了 37.4%,用 60%胚乳（胚）浸提液处理的白菜苗苗高平均生长量为 0.13cm,比对照减小了 78.0%.

　　方差分析结果表明，不同部位浸提液处理的白菜苗苗高与对照的差异达到了极显着的水平，同一部位，不用浓度处理之间也存在着显着和极显着差异。多重比较结果表明，种皮浸提液各浓度处理的白菜苗苗高与对照的差异达到极显着水平，20%、40%和 60%浓度处理的白菜苗苗高之间差异不显着，80%与 100%浓度处理的白菜苗苗高无显着差异，但二者与 20%、40%浓度处理的白菜苗苗高存在极显着差异。胚乳（胚）浸提液各浓度处理的苗高与对照存在极显着差异，除 80%、100%浓度处理的白菜种子未发芽，苗高为 0,不存在显着差异外，其它各浓度处理的白菜苗苗高之间的差异均达到了极显着水平。

　　3.3 层积过程中种子生理生化变化的研究

　　3.3.1 层积过程中含水量的变化

　　玉铃花种子层积过程中含水量变化如图 6 所示，种子含水量随层积时间增加而不断增加。未层积时，种子含水量为最小，为 8.68%,层积 30 天的过程中，种子进入快速吸水期，含水量增加到 25.67%,比未层积时增加 16.99%,层积 30 天后，含水量增加比较缓慢，层积 60 天时，含水量为 29.53%,比未层积时增加 20.85%,层积 150 天时，含水量为 33.55%.

　　253.3 层积过程中种子生理生化变化的研究

　　3.3.1 层积过程中含水量的变化

　　玉铃花种子层积过程中含水量变化如图 6 所示，种子含水量随层积时间增加而不断增加。未层积时，种子含水量为最小，为 8.68%,层积 30 天的过程中，种子进入快速吸水期，含水量增加到 25.67%,比未层积时增加 16.99%,层积 30 天后，含水量增加比较缓慢，层积 60 天时，含水量为 29.53%,比未层积时增加 20.85%,层积 150 天时，含水量为 33.55%.

　　3.3.2 层积过程中可溶性糖含量变化

　　玉铃花层积过程中可溶性糖含量变化如图 7 所示，随着层积时间的延长，可溶性糖含量呈现先增加后降低的变化趋势，层积时间为 0 时，种子含糖量为 13.692mg·g-1,层积 30 天时，可溶性糖含量增加到 14.099 mg·g-1,层积 60 天时，可溶性糖含量为 15.692mg·g-1,比层积 0 天时增加了 14.6%,层积 90 天时，可溶性糖含量为 19.465 mg·g-1,比层积 0 天时增加了 42.2%,达到层积过程中可溶性糖含量的顶峰。层积 90 天后，玉铃花进入萌发初始阶段，可溶性糖含量出现拐点，进入迅速下降期，层积 120 天时，可溶性糖含量降低为 16.230 mg·g-1,层积 150 天时，可溶性糖含量为 9.082 mg·g-1,比层积时间为 0 时降低了 33.7%.

　　方差分析结果表明，不同层积时间处理的玉铃花种子在层积过程中可溶性糖含量与对照的差异均达到了极显着的水平。多重比较结果表明，层积 30 天与层积 60 天的可溶性糖含量不存在显着差异，层积 90 天与层积 120 天差异不显着，层积 90 天、120 天的种子可溶性糖含量与层积 30 天、60 天的种子存在显着差异，层积 150 天时，种子可溶性糖含量与其他处理时间的可溶性糖含量的差异达到了极显着的水平。

　　3.3.3 层积过程中淀粉含量变化

　　玉铃花层积过程中淀粉含量如图 8 所示。从图中可以看出，随着层积时间的延长，玉铃花种子淀粉含量呈现不断下降的趋势。0-30 天淀粉含量降低较快，由未层积的的14.213 mg·g-1降低到 12.076 mg·g-1,比未层积时降低 15.0%,30-60 天淀粉含量变化比较缓慢，自然层积 60 天，淀粉含量为 11.169 mg·g-1,较未层积时降低 21.4%,60-150 天时，种子逐渐处于萌发状态，大量的淀粉转化为小分子的可溶性糖，淀粉含量迅速降低，层积 90 天时，淀粉含量为 7.235 mg·g-1,较未层积时降低 49.1%,层积 120 天时，淀粉含量降低到 6.422 mg·g-1,,比未层积时降低 54.8%,层积 150 天时，淀粉含量为 4.974mg·g-1,比层积初期降低 65.0%.

　　方差分析如表 4 所示，结果表明，玉铃花种子不同层积时间淀粉含量与未层积种子的差异均达到极显着的水平。在不同层积时间中，层积 30 天和 60 天种子淀粉含量差异不显着，层积 90 天和层积 120 天种子淀粉含量差异不显着，除此之外，层积 30 天、60天的淀粉含量分别与层积 90 天、120 天、150 天存在极显着的差异。

　　3.3.4 层积过程中淀粉酶活性变化

　　玉铃花层积过程中淀粉酶活性变化如图 9 所示，从图中可以看出，随着层积时间的延长，α+β 淀粉酶的活性不断增加，α 淀粉酶活性虽在 90-120 天有所下降，但整体上也是上升的。未层积时，α 淀粉酶活性为 2.40mg·g-1·min-1,自然层积后，α 淀粉酶活性迅速增加，自然层积 30 天、60 天、90 天、120 天，含量分别为 6.21 mg·g-1·min-1、7.66mg·g-1·min-1、10.94 mg·g-1·min-1、12.28 mg·g-1·min-1,层积 120-150 天时，淀粉酶活性有所下降，自然层积 150 天时 α 淀粉酶活性为 11.97 mg·g-1·min-1.α+β 淀粉酶随着层积时间延长活性不断增加，未层积时，α+β 活性为 2.68 mg·g-1·min-1,0-30 天时，淀粉酶活性迅速增加，自然层积 30 天时，淀粉酶活性达到 7.53 mg·g-1·min-1,比未层积时增加 4.85mg·g-1·min-1,层积 30-60 天，α+β 淀粉酶活性变化不大，层积 60 天后，淀粉酶活性进入快速上升期，自然层积 90 天时，淀粉酶活性为 13.37 mg·g-1·min-1,比未层积时增加 10.69mg·g-1·min-1,自然层积 120、150 天时，淀粉酶活性分别为 14.84 mg·g-1·min-1、16.30mg·g-1·min-1,分别比未层积时增加 12.16 mg·g-1·min-1、13.62 mg·g-1·min-1.

　　方差分析结果如表 5 所示，结果表明：不同层积时间，α 淀粉酶、α+β 淀粉酶均与未层积时存在极显着的差异。其中，α 淀粉酶活性在自然层积 30 天和 60 天之间以及与其他层积时间的差异达到极显着水平，层积 90 天与层积 150 天存在显着差异，自然层积 120 天和 150 天，α 淀粉酶活性差异不显着。α+β 淀粉酶随层积时间延长，活性不断增加，自然层积 30 天和 60 天之间，α+β 淀粉酶活性无显着差异，但与其他层积时间的差异达到了极显着的水平。层积 90 天，α+β 淀粉酶活性与其他时间有极显着的差异，自然层积 120 天与 150 天，α+β 淀粉酶活性差异显着。

　　3.3.5 层积过程中可溶性蛋白含量变化

　　可溶性蛋白为种子萌发提供氮素营养，蛋白质代谢与胚乳（胚）分化生长紧密相关，其含量是了解植物代谢状况的一个重要指标。

　　玉铃花种子在层积过程中可溶蛋白含量测定结果如图 10 所示，结果表明：随着层积时间的延长，可溶性蛋白质含量一开始有所上升，但变化不大，随后不断下降，因此在层积过程中，可溶性蛋白质的含量是呈现下降的趋势。未层积时，可溶性蛋白质含量为 21.291mg·g-1,层积 0-30 天时，可溶性蛋白含量增加到 22.896mg·g-1,比未层积时增加 7.5%,层积 30 天后，可溶性蛋白质含量开始下降，自然层积 60 天时，可溶性蛋白含量为 21.443mg·g-1,自然层积 60 天-90 天，可溶性蛋白含量迅速下降，可能是种子进入萌发初始阶段，种子生命活动增强，种子的可溶性蛋白质不断被水解为可溶性小分子化合物，作为新组织的合成原料，或为培根提供营养物质而被消耗，导致可溶性蛋白质含量迅速下降。自然层积 90 天，可溶性蛋白质含量为 13.831mg·g-1,比未层积时降低了 35.0%,层积 90 天-120 天，可溶性蛋白质含量继续降低，自然层积 120 天，可溶性蛋白含量为 11.203mg·g-1,比未层积时降低了 47.4%,层积 120 天-150 天时，可溶性蛋白质含量继续下降，但变化幅度不大，逐渐趋于稳定状态，自然层积 150 天时，可溶性蛋白质含量降低为 10.255mg·g-1,比未层积时降低了 51.8%.

　　方差分析结果如表 6 所示，未层积、与层积 30 天、60 天之间可溶性蛋白含量无显着差异，层积 120 天和 150 天的可溶性蛋白质含量差异不显着，自然层积 90 天，可溶性蛋白质含量与其他处理时间的差异达到了极显着的水平。

　　3.3.6 层积过程中种子发芽率

　　层积过程中种子发芽率如表 7 所示，从表中可以看出，层积前 60 天种子未出现发芽现象，层积 90 天后，少数种子开始萌发，此时种子发芽率为 7.97%;随着层积时间延长，发芽的种子逐渐增加，层积 120 天和 150 天后发芽率分别达到 34.20%和 58.48%.

　　在层积过程中种子含水量不断增加，说明种子萌发不但需要一定的层积时间，还对含水量有一定要求，种子只有含水量达到或接近饱和含水量时，种子才开始逐渐萌发。