雜交水稻培矮64S和金23B種子萌發相關生理特性比較

歐鷗 王若仲 丁君輝

摘 ?要：以萌發特性差異顯著的雜交水稻品種培矮64S和金23B為材料，通過對其種子萌發率的測定并結合種子萌發過程中內源植酸、肌醇、可溶性糖等生理生化成分含量的動態變化分析，比較了培矮64S和金23 B生理特性的差異。結果表明：在種子萌發過程中，植酸含量均下降，蒸餾水培養金23B 48 h植酸的含量高于培矮64S，120 h含量降至比培矮64S低。肌醇含量均上升，且金23B的升幅大于培矮64S。可溶性糖含量均上升，金23B在各個時間點的含量均低于培矮64S。由此說明，易萌發的金23B種子萌發時的分解代謝作用比培矮64S種子萌發時旺盛。

關鍵詞：雜交水稻;種子萌發;植酸;肌醇;可溶性糖;萌發率

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2014）02-0031-03

Comparison of Physiological Characteristics Related to

Seed Germination between Hybrid Rice Varieties

― Peiai64S and Jin23B

OU Ou， WANG Ruo-zhong， DING Jun-hui

（Hunan Provincial Key Laboratory of Phytohormones and Growth Development， HNAU， Changsha 410128， PRC）

Abstract： Hybrid rice varieties Peiai64S and Jin23B are significant difference in germination characteristics. They were used as experimental materials to compare the physiological characteristics through determining seed germination rate and analyzing dynamic changes in contents of physiological and biochemical compositions （endogenetic phytic acid， inositol， soluble sugar， etc.） during seed germination. The results showed that during whole process of seed germination， the content of phytic acid decreased， in comparison with Peiai64S， it was higher in Jin23B cultured in distilled water for 48 h， but lower after 120 h; the content of inositol increased， and it increased larger in Jin23B than Peiai64S; the content of soluble sugar also increased， but it was lower in Jin23B in each time point in comparison with Peiai64S. Therefore， the variety of easy to sprout rice — Jin23B is more active in catabolism than the other rice variety — Peiai64S when seed germination， but the synthesizing content of α-amylases is lower than Peiai64S.

Key words： hybrid rice; seed germination; phytic acid; inositol; soluble sugar; germination rate

種子的萌發常常被看作是種子植物生命周期的開始，從生理角度看，萌發是無休眠或已解除休眠的種子吸水后由相對靜止狀態轉為生理活動狀態，呼吸作用增強，酶的種類和數量顯著增加，同時啟動大量的酶促反應進行生物轉化，種子中儲藏的各種物質被轉化和提升為可供新生命利用的高活性成分，供給胚的營養，引起胚生長的過程。種子的發芽率是反映種子生命活力的最直接的指標。發芽率不僅受種子大小，飽滿度和完整性，遺傳性等內在因素的影響，還受種子生長發育成熟期環境、晾曬、貯藏期間溫度和濕度的條件與機械加工損傷等外在因素影響[1]。

植酸在種子萌發和發育中有多方面的作用。一定濃度的外源植酸能延緩種子萌發，降低種子萌發率。丁君輝等[2]研究表明，外源植酸能夠降低雜交水稻發過程中α-淀粉酶活性，與此同時，其可溶性糖含量也有所下降，同時外源植酸有利于保持水稻種子內源植酸含量的穩定，從而有效抑制淀粉酶活性和種子萌發。同時，植酸還可能對種子萌發起關鍵作用的磷酸化酶和α-淀粉酶等水解酶活性起到強烈的抑制作用[3]。肌醇是一種水溶性的B族維生素，具有代謝脂肪和膽固醇的作用，在供給腦細胞營養上扮演重要的角色。在植物學上，肌醇可參與細胞壁的形成過程，因而對種子萌發和幼苗的生長是十分重要的。糖類物質是植物生長發育和基因表達的重要調節因子，生物組織中常見的可溶性糖有葡萄糖、果糖、麥芽糖、蔗糖。趙江濤等[4]發現，糖類物質不僅是能量來源和結構物質，而且參與植物體內滲透調節，并且在信號轉導中具有類似激素的初級信使作用。試驗以雜交水稻培矮64（難發芽的品種）和金23B（容易發芽的品種）的種子為材料，研究了種子萌發過程中不同時間的萌發率及植酸、肌醇、可溶性糖的含量變化，旨在探討不同類型雜交水稻種子萌發的差異。

1 材料與方法

1.1 供試材料

雜交水稻金23B種子由湖南農業大學植物激素與生長發育湖南省重點實驗室提供。雜交水稻培矮64S種子由湖南省隆平高科公司提供。

2.2 試驗方法

1.2.1 試驗處理及取樣 取培矮64S及金23B飽滿種子，分別用蒸餾水浸泡，于暗處浸種，溫度25oC，處理24 h，用蒸餾水沖洗干凈。每個處理取種子200粒，3次重復，置于墊有濾紙的培養皿中。然后在培養皿中加入蒸餾水直至剛好浸沒種子，放入人工氣候箱 PYX-300Q[溫度（30±1）℃，相對濕度（85±5）%、光強93.6 μmol/m2·s 、光照12 h/d]中培養，每隔12 h加水一次，保持濾紙濕潤。從培養48 h開始取樣，每隔24 h取一次，直至培養120 h，取出樣品測其萌發率、以及植酸、肌醇、可溶性糖的含量。設置3次重復。

1.2.2 植酸、肌醇和可溶性糖的含量測定 （1）植酸含量測定采用分光光度法[5]。 取0.5 g種子加入10 mL 1.2%HCl，10% Na2SO4溶液浸提2 h，4 000 r/min離心30 min。取上清液于4oC冰箱冷藏12 h。取提取液2 mL，加15% TCA溶液2 mL于10 mL玻璃試管，混勻。于4oC冰箱放置2 h后，4 000 r/min離心30 min，取上清液2 mL，用0.75 mol/L NaOH調pH值為6.0～6.5，加蒸餾水到30 mL，取3 mL稀釋液加1 mL 0.03% FeCl3·6H2O和0.3%磺基水楊酸混勻在500 nm值下用分光光度計比色。

（2）肌醇含量測定采用分光光度法[6]。取2 g已研磨好的干燥粉末狀種子倒入10 mL玻璃試管，加入900 mL/L乙醇6 mL，冷浸12 h，過濾，殘渣加900 mL/L乙醇4 mL，振搖數分鐘，過濾，合并上述濾液，水浴回流2 h，抽濾（回收乙醇），得到的溶液取3 mL轉入50 mL燒杯。加硫酸—醋酐溶液200 μL，轉動使其溶解，加蓋表面皿，沸水浴5 min，冷卻，加水500 μL，沸水浴5 min，加6 mol/L乙酸200 μL，水浴使其沉淀溶解，冷卻，加鹽酸羥胺溶液300 μL，沸水浴8 min，冷卻，加濃鹽酸160 μL，搖勻，加9.0 g/L FeCl3180 μL。此時溶液呈紫紅色，轉入10 mL玻璃試管，放置10 mim，在500 nm下用分光光度計比色（FeCl3溶液作空白）。

（3）可溶性糖含量采用蒽酮比色法[7]。取0.05 g干燥粉末狀種子倒入10 mL玻璃試管，加4 mL80%乙醇，80℃水浴40 min，冷卻，離心或者過濾，殘渣加2 mL 80%乙醇重復提取，收集上清液或濾液，加10 mg活性碳，80℃水浴脫色30 min，用80%乙醇定容至10 mL，吸取1 mL乙醇提取液，加入5 mL蒽酮溶液，搖勻，沸水中顯色10 min，溶液呈現青綠色，冷卻，在625 nm下用分光光度計比色。

2 結果與分析

2.1 培矮64S和金23B種子萌發差異比較

從48～120 h兩品種種子的萌發率對比中發現（表1），金23B的萌發率在各個時間點都高于培矮64S，說明金23B具有易萌發品種的特性，且在48 h這個時間點上差異最明顯，但到72 h培矮64S的萌發率迅速上升至90%以上。但金23B在96 h的萌發率已達到100%，而培矮64S直到120 h的萌發率也沒能達到100%。

2.2 培矮64S和金23B種子萌發過程中植酸含量的變化

種子萌發時所進行的物質代謝和能量轉化都與含磷有機物密切相關。在成熟的種子中，植酸（肌醇六磷酸）是磷的一種主要貯藏形式。種子萌發時，植酸在植酸酶的作用下，分解為肌醇和磷酸。

由圖1可知，在兩個雜交水稻品種的種子萌發過程中，植酸的含量總體來說都呈下降趨勢，說明植酸在種子萌發過程中處于分解消耗狀態。金23B在48 h的含量超過培矮64，而從48～120 h的含量呈直線下坡趨勢，雖然培矮64S在96 h處的含量時候有明顯上升趨勢，但96 h之后其含量仍呈下降趨勢，到120 h金23B植酸的含量已明顯低于培矮64S。綜合評價，易發芽的金23B植酸的分解代謝作用強于不易發芽的培矮64。

2.3 培矮64S和金23B種子萌發過程中肌醇含量的變化

從圖2中看出，在2個品種的種子萌發過程中，肌醇含量一直處于上升的趨勢，說明種子內的植酸一直處于分解過程中。金23B的肌醇含量在各個時間點均高于培矮64S，說明金23B種子內植酸的分解量在各個時間點都高于培矮64S。48～72 h，兩個雜交稻品種種子的肌醇增長幅度基本一致，72 h后，金23B的增長幅度大于培矮64S。根據以上分析，金23B由植酸分解產生肌醇的含量和速率都大于培矮64S，再次證明了金23B的分解代謝作用強于培矮64S。

2.4 培矮64S和金23B種子萌發過程中可溶性糖含量的變化

可溶性糖是種子萌發過程中淀粉的水解產物。淀粉在α-淀粉酶和β-淀粉酶作用下水解為葡萄糖。

從圖3中可以看出，在2個品種種子萌發的過程中，可溶性糖含量都呈上升趨勢，說明其分解代謝都呈現逐步增強的趨勢。種子萌發前僅含有β-淀粉酶，萌發后才形成α-淀粉酶，可能是由于金23B種子糊粉層合成α-淀粉酶的含量在各個時間點都比培矮64S合成α-淀粉酶的含量低，所以金23B的α-淀粉酶水解淀粉為葡萄糖的含量比培矮64在各個時間點的都低。從圖3中可見，兩條折線的斜率相差不大，證明兩個品種種子α-淀粉酶的合成量雖然有差別，但合成量的增長速率比較接近。關于這兩個品種萌發特性相異的種子在萌發過程中α-淀粉酶的合成量存在差別的原因還有待進一步研究。

3 結 ?論

試驗結果表明，易發芽的金23B在96 h已經達到100%發芽，而難發芽的培矮64S在120 h仍未能全部萌發，說明了兩個品種種子萌發特性上的顯著差別。在萌發過程中，金23B的植酸含量由開始高于培矮64S到后來低于培矮64S ，說明金23B種子內的植酸分解作用明顯強于培矮64S，即從一個方面證明了易發芽的金23B在萌發過程中分解代謝作用強于不易發芽的培矮64S。

肌醇是植酸分解得到的產物，金23B種子內肌醇產生的數量和速率都大于培矮64S，再次從另一個方面證明了易發芽的金23B在萌發過程中的分解代謝作用強于不易發芽的培矮64S。

可溶性糖是淀粉酶水解淀粉得到的產物，兩品種種子萌發過程中，可溶性糖含量都處于增長狀態，說明淀粉在被逐步水解，這與林瓊等[8]的研究結果一致。他們的研究結果還表明，在種子萌發過程中，淀粉含量隨著淀粉酶活性的升高逐漸降低，兩者之間呈顯著負相關?？扇苄院康淖兓厔荩从沉酥参矬w內碳水化合物的轉運情況，而且在有機物的代謝中起著重要作用，這也是種子能順利萌發和生長的重要生理基礎之一。在種子的萌發過程中，金23B的可溶性糖含量變化趨勢與培矮64S一致，但是前者的合成量低于后者，合成量出現差別的原因還有待進一步研究。

參考文獻：

[1] 馮培煜，宋瑞蓮，王春華，等. 玉米種子生產過程中發芽率降低的原因及預防措[J]. 作物學報，2008，（4）：105-107.

[2] 丁君輝，彭應龍，歐 鷗. 植酸對雜交水稻V20B種子萌發及生理特性的影響[J]. 亞熱帶植物科學，2012，41（2）：6-8.

[3] 宋國清，肖競鵬，周 勇，等. 植酸對雜交稻種子萌發過程及幾種酶活性影響的研究[J]. 湖北大學學報，1997，（4）：379-383.

[4] 趙江濤，李曉峰，徐睿忞，等. 可溶性糖在高等植物代謝調節中的生理作用[J]. 安徽農業科學，2006，（24）：6423-6425，6427.

[5] Haug W，Lantzsch H J. Sensitive method for the rapid determination

of phytate in cereals and cereal prodcts[J].Sci Food Agric.，1983，

34：1423-1426.

[6] 王秀麗，李葉云，周 會，等. 敗醬草中肌醇含量測定[J]. 安徽中醫學院學報，2002，（1）：52- 53.

[7] 梁建生，曹顯祖，徐 ?生，等. 水稻籽粒庫強與其淀粉積累之間關系的研究[J]. 作物學報，1994，20（6）：685-691.

[8] 林 瓊，黃 華，李 輝，等. 鳳仙花種子萌發過程中的生理生化變化[J]. 貴州農業科學，2009，37（6）：48-50.

（責任編輯：高國賦）