老芒麥種子發育過程中生殖枝中糖分、丙酮酸含量及硝酸還原酶活性變化

劉金平，范宣，游明鴻，王思思，宗人旭（.西華師范大學生命科學學院，四川 南充 637009；.四川省草原科學研究院，四川 成都 673）

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老芒麥種子發育過程中生殖枝中糖分、丙酮酸含量及硝酸還原酶活性變化

劉金平1，范宣1，游明鴻2，王思思1，宗人旭1
（1.西華師范大學生命科學學院，四川 南充 637009；2.四川省草原科學研究院，四川 成都 611731）

以灌漿期、乳熟期、蠟熟期老芒麥生殖枝的葉、莖、穗柄、穗軸、種子等構件為研究對象，通過測定各構件可溶性糖（SS）、蔗糖（S U）、淀粉（ST）含量變化，呼吸作用中間產物丙酮酸（P A）含量變化及硝酸還原酶活性（N R）變化，分析糖分含量、呼吸強度及氮代謝速度在發育期間、構件間差異，研究種子發育過程中灌漿物質在源、流、庫器官間轉移規律，探討種子飽滿度與構件物質含量的關系。結果表明，1）可溶性糖、蔗糖和丙酮酸含量及硝酸還原酶活性在發育期間和構件間均有極顯著差異（P＜0.01），淀粉含量在構件間差異顯著，在發育期間變化較小。2）隨種子發育各構件可溶性糖和蔗糖含量顯著下降（P＜0.05），而淀粉含量無顯著增加；乳熟期構件中丙酮酸含量顯著增加，蠟熟期又顯著下降（P＜0.05）；灌漿期和乳熟期構件中硝酸還原酶活性無差異，蠟熟期硝酸還原酶活性顯著下降（P＜0.05）。3）種子發育過程中葉片丙酮酸含量顯著高于其他構件，穗軸中可溶性糖、蔗糖和淀粉含量及硝酸還原酶活性數倍于其他構件。4）灌漿期硝酸還原酶活性與構件中可溶性糖、蔗糖、淀粉和丙酮酸含量呈顯著正相關（P＜0.05），相關性大小為淀粉＞蔗糖＞可溶性糖＞丙酮酸；乳熟期硝酸還原酶活性與糖相關性大小為可溶性糖＞淀粉＞蔗糖，與丙酮酸含量無顯著相關（P＞0.05）；蠟熟期硝酸還原酶活性僅與可溶性糖和淀粉呈極顯著正相關（P＜0.01）。5）種子飽滿度與葉中可溶性糖含量和穗柄中丙酮酸含量呈顯著正相關（P＜0.05），與穗軸中硝酸還原酶活性、蔗糖含量呈顯著負相關（P＜0.05），與種子中硝酸還原酶活性、淀粉含量呈顯著正相關。總之，生殖枝各構件均參與種子發育過程中“源－庫”物質運輸，乳熟期運輸速度與貯藏物沉積最快，穗軸對源庫流起調控作用，氮代謝速度與種子飽滿度顯著相關。

老芒麥；生殖枝；種子發育；糖分運輸；呼吸強度；氮代謝

http://cyxb.lzu.edu.cn

劉金平，范宣，游明鴻，王思思，宗人旭.老芒麥種子發育過程中生殖枝中糖分、丙酮酸含量及硝酸還原酶活性變化.草業學報，2016，25（5）：69-77.LIU Jin-Ping，F A N Xuan，Y O U Ming-H ong，W A N G Si-Si，Z O N G Ren-Xu.Changes in sugar，pyruvic acid content and nitrate reductase activity of Elymussibiricus reproductive branches during seed develop m ent.Acta Prataculturae Sinica，2016，25（5）：69-77.

老芒麥（Elymussibiricus），是禾本科披堿草屬多年生疏叢型中旱生植物，為披堿草屬中營養價值最高的牧草。“川草2號”老芒麥（E.sibiricus cv.Chuancao N o.2）是青藏高原廣泛種植的優良牧草品種［1-2］。在川西北高原建有約3500 h m2老芒麥種子生產基地，該區太陽輻射強、日照時間長，年總輻射量為20.93×106～29.30× 106kJ/m2，為老芒麥生長發育提供了良好的光照條件。但由于受年積溫低、生長期短等自然條件的限制，受交通、人力、物力等經營條件的限制，種子投入產出比率低下，種子產量不能滿足青藏高原東緣生態恢復重建、退化沙化草地治理、退牧還草、種草養畜等工程對“川草2號”老芒麥種子的需求。近年來，研究了行距、播量、施肥等栽培措施對該區老芒麥種子產量的影響［1-3］，分析了生長調節劑［4］、肥藥混施［1］對種子產量構成因子的調控作用，探討了提高收種率及種子調制技術措施。系列研究雖為種子生產提供了理論基礎和技術支撐，對實際生產起到了一定的技術指導，但由于缺乏系統、實用技術的支撐，實際種子產量僅為潛在種子產量的10%左右［3］。所以，系統開展種子生產技術研究，開發適合川西北高原氣候特點的生產技術，是提高種子產量與質量急需解決的關鍵問題。

光合作用是植物生長的原初動力，是種子發育的最終營養來源。關于老芒麥光合生理的報道較少，僅對光合特性［5］、光合日變化［6］、行距對光合影響［7］進行了初步的研究。種子發育實質是營養器官向生殖器官輸送營養物質的過程，葉作為光合同化的主要器官是種子發育的能量來源，葉光合能力一定程度上決定了種子產量源的大小，源庫互作對種子產量和品質形成起至關重要的作用，種子產量高低取決于產量源、庫容和物質運輸能力（流）及其協調程度［8］。對不同位葉光合速率和光合貢獻率研究發現，開花期老芒麥1～5葉光合速率和生物量（源）與種子產量（庫）均呈正相關，灌漿期第1，3葉光合速率和第1，2葉生物量與種子產量（庫）呈顯著正相關［9］。庫的大小在抽穗前就已被決定，種子發育是源器官向庫器官運輸灌漿物質的過程，源器官最初光合產物是葡萄糖，庫器官灌漿物質主要是淀粉、蛋白質和脂肪，光合產物向灌漿物質轉化、運輸效率，與種子成粒率、飽滿度和實際產量（庫容量）密切相關［10］。目前未見關于老芒麥種子發育過程中物質轉化、運輸的相關報道。

氮代謝是植物體內的重要生理過程，直接影響植物新陳代謝和發育［11］。碳代謝則直接影響著光合產物的形成、轉化及作物的產量。老芒麥落粒性強，多在蠟熟后期進行收種［12］，且完熟期種子停止物質與營養吸收。本文以灌漿期、乳熟期、蠟熟期生殖枝的葉、莖、穗柄、穗軸、種子等構件為研究對象，通過測定可溶性總糖、蔗糖、淀粉含量變化，研究種子發育過程中糖分的轉移過程；通過呼吸作用中間產物丙酮酸含量的變化，分析構件間三大營養物質代謝速度及提供A T P能力差異；通過測定硝酸還原酶活性的變化，推測發育期和構件間氮素代謝速度及物質轉化能力差異。試圖通過糖分、丙酮酸含量及硝酸還原酶活性變化，探討老芒麥種子發育時物質、能量在構件中的轉化和運輸過程，以期為合理選擇提高種子產量與質量的技術措施提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于紅原縣二農場進行，為大陸性高原溫帶季風氣候，東經102°32′，北緯32°46′，海拔3497 m，年均溫1.1℃，極端高溫23.5℃，極端低溫－33.8℃，年降水量738 m m，相對濕度71%，≥10℃年積溫865℃。土壤為草甸土，0～20 cm 土壤的有效氮、磷、鉀含量分別為276，10.2和131 m g/kg，有機質含量5.87%，p H值5.91。

1.2 試驗材料及測定指標

2015年8月，在行距60 cm 、密度約1000枝/m2的“川草2號”老芒麥種子試驗小區（3 m×6 m）中，在晴朗無風的上午10點，分別在盛花期后10 d選灌漿期、26 d選乳熟期，32 d選蠟熟期的健壯無病蟲害的3生殖枝為材料，將其分為葉片、莖、穗柄、穗軸、種子5部分，用“蘇州科銘生物有限公司”生產的試劑盒，分別測定與計算蔗糖（S U）、可溶性糖（SS）、淀粉（S T）、丙酮酸（P A）含量和硝酸還原酶（N R）活性。設3次重復。具體測定方法如下。

蔗糖：用“蘇州科銘生物有限公司”生產的試劑盒，按試劑盒說明書，取0.1～0.2 g組織，加1 m L提取液，常溫研碎后，移到離心管置80℃水浴鍋10 min，冷卻4000 r/min常溫離心10 min，取上清，加2 m g試劑5，80℃脫色30 min，再加1 m L提取液，離心10 min，取上清測定。設空白管、標準管、測定管，按要求依次加試劑1、2、3、4混勻，80℃水浴內反應10 min，冷卻后480 n m處蒸餾水調零，可見分光光度計依次測空白管、標準管和測定管的值A1、A2和A3。蔗糖含量（m g/g鮮重）＝（C×V1）×（A3－A1）÷（A2－A1）÷（W×V1÷V2），式中，C為標準液濃度，V1為樣本體積，V2為提取液體積，W為樣本鮮重。

可溶性糖：蒽酮比色法，取0.1～0.2 g組織，加1 m L蒸餾水研磨成漿，移到帶蓋離心管置100℃水浴鍋10 min，冷卻后，常溫8000 r/min離心10 min，取上清定容至10 m L備用。設空白管、測定管，依次加入蒸餾水、工作液和濃硫酸混勻，95℃水浴鍋10 min，冷卻后于波長620 n m測空白管、測定管吸光值A1、A2。可溶性糖含量（m g/g鮮重）＝［（A2－A1+ 0.07）÷8.55×V1］÷（W×V1÷V2），式中，V1為樣本體積，V2為提取液體積，W為樣本鮮重。

淀粉含量：用“蘇州科銘生物有限公司”生產的試劑盒，按試劑盒說明書，取0.1～0.2 g組織常溫研碎后，加1 m L試劑1，勻漿后移至E P管，80℃水浴提取30 min，常溫3000 r/min離心30 min，棄上清，留沉淀加0.5 m L蒸餾水，沸水浴中糊化15 min，冷卻加0.35 m L試劑2，常溫提取15 min，加0.85 m L蒸餾水混勻，常溫3000 r/min離心10 min，取上清液待測。取0.2 m L樣本液和1 m L工作液至E P管，95℃水浴反應10 min，冷卻后于波長620 n m下測吸光度值A。淀粉含量（m g/g鮮重）＝［（A + 0.0295）×V1］÷（W×V1÷V2），式中，V1為樣本體積，V2為提取液體積，W為樣本鮮重。

丙酮酸：用“蘇州科銘生物有限公司”生產的試劑盒，按試劑盒說明書，按組織質量（g）∶提取液體積（m L）為1∶5～10的比例，進行冰浴勻漿，靜置30 min，常溫8000 r/min離心10 min，取上清待測。取300μL樣本+ 100 μL試劑1于1.5 m L E P管中，混勻靜置2 min，加入500μL試劑2，混勻于520 n m波長處測定吸光值A。丙酮酸含量（μg/g鮮重）＝［（A－0.0675）÷0.0466×V1］÷（W×V1÷V2），式中，V1為樣本體積，V2為提取液體積，W為樣本鮮重。

硝酸還原酶活性：用“蘇州科銘生物有限公司”生產的試劑盒，按試劑盒說明書，取適量新鮮組織，淹沒于誘導劑應用液2 h，取出樣本吸干后置－20℃冷凍30 min后，按組織質量（g）∶提取液體積（m L）為1∶5～10的比例，進行冰浴勻漿后，4℃下8000 r/min離心10 min，取上清置冰上待測。設測定管、對照管、標準管和空白管，依次加入試劑1、2、3、4混勻，顯色20 min，540 n m波長處分別測定吸光值A。N R活性（U/g鮮重）＝（C×V1）×（A測－A對）÷（A標－A空）÷（W×V1÷V2）÷T，式中，C為標準液濃度，V1為樣本體積，V2為提取液體積，W為樣本鮮重，T為反應時間。

種子千粒重：蠟熟后期（36 d）隨機選100生殖枝，人工采種，自然風干，隨機選200粒種子稱重，3次重復，計算1000粒種子重量。

1.3 數據處理

采用S A S 9.3進行方差分析、多重比較和相關分析等數據處理。

2 結果與分析

2.1 構件中可溶性糖、蔗糖和淀粉含量的多重比較

葉中SS、S U、S T含量隨種子發育均顯著下降（P＜0.05）（表1）；莖和穗柄中SS含量隨種子發育幾無變化，S U含量顯著降低，S T則顯著先減后增（P＜0.05）；穗軸中SS隨種子發育顯著逐步下降，S U在蠟熟期下降明顯，S T則維持穩定；種子中SS和S U含量在乳熟期后顯著降低，S T含量隨種子發育逐步增加。可見SS由葉向莖向穗柄轉移，穗軸中S T含量是莖葉中的5倍左右，S T在穗軸富集為種子發育貯藏能源。

在種子發育過程中，穗軸中SS、S U和S T含量顯著高于其他構件（P＜0.05）；種子中SS、S U和S T含量顯著大于葉、莖和穗柄含量（P＜0.05）；葉、莖和穗柄的SS和S T含量無顯著差異，僅穗柄中S U含量顯著低于葉。進一步交叉兩因素方差表明，發育期間SS、S U含量有極顯著差異（P＜0.01）（表2）；構件間3種糖均有極顯著差異，差異大小為S T＞S U＞SS；發育期與構件互作對3種糖含量有顯著影響（P＜0.05）。

表1 種子發育過程構件中糖分、丙酮酸含量及硝酸還原酶活性變化的多重比較Table 1 M ultiple comparison about sugar，pyruvic acid content and nitrate reductase activity during seed development

2.2 構件中丙酮酸含量和硝酸還原酶活性的多重比較

葉中P A含量隨種子發育先增后減，乳熟期比灌漿期提高了3.922倍，蠟熟期顯著下降（P＜0.05）（表1），穗柄P A含量隨種子發育不斷增大，莖和穗軸P A含量無顯著變化，種子中乳熟期顯著增加后，蠟熟期則顯著下降（P＜0.05）。可見，乳熟期葉和種子的呼吸作用達最大值，蠟熟期穗柄的呼吸作用達最大值，莖和穗軸新陳代謝在種子發育過程中一直處于較高水平。在種子發育過程中，葉中P A含量顯著高于其他構件（P＜0.05）；穗軸中P A含量顯著高于葉、莖和種子（P＜0.05）（表1）；葉、莖和種子間P A含量差異較小。進一步交叉兩因素方差表明，發育期、構件及互作間P A含量均有極顯著差異（P＜0.01）（表2），構件間差異大于發育期間。

葉中N R活性乳熟期顯著高于灌漿期與蠟熟期，莖與穗柄中N R活性在灌漿期后顯著下降（P＜0.05）（表1），穗軸和種子N R活性隨種子發育無顯著變化。可見，種子發育不同時期，生殖枝不同構件氮化物合成或分解速度不同。穗柄中N R活性顯著高于其他構件，葉、莖、穗柄、種子間無顯著差異（P＞0.05）。方差分析表明，發育期間和構件間N R活性均有極顯著差異（P＜0.01）（表2），構件間差異大于發育期間。

表2 糖分、丙酮酸含量和硝酸還原酶活性的方差分析Table 2 Analysis of variance about sugar，pyruvic acid content and nitrate reductase activity

2.3 不同發育期糖分與丙酮酸含量和硝酸還原酶活性的相關性分析

灌漿期N R活性與構件中SS、S U和S T含量呈極顯著正相關（P＜0.01）（表3），與P A含量呈顯著正相關（P＜0.05），相關性大小為S T＞S U＞SS＞P A；乳熟期N R活性與P A含量無顯著相關（P＞0.05），與糖相關性大小為SS＞S T＞S U；蠟熟期N R活性僅與SS和S T呈極顯著正相關（P＜0.01）。

表3 不同發育期糖分與丙酮酸含量和硝酸還原酶活性相關性的差異Table 3 Correlation difference about sugar and pyruvic acid content and nitrate reductase activity during seed development

灌漿期P A含量僅與S T含量呈顯著正相關（P＜0.05），乳熟期P A含量與糖無顯著相關，蠟熟期則與S U呈一定的負相關。隨種子發育P A含量與N R活性相關性越來越低。

灌漿期S T含量與SS、S U、N R、P A均為極顯著正相關（P＜0.01），乳熟期后S T含量則與P A無顯著相關，而S T含量與SS、S U含量的相關性呈下降趨勢，與N R呈相對穩定的極顯著正相關（P＜0.01）。

進一步對同一指標在不同種子發育期含量進行相關分析表明，SS、S U、S T、N R含量在3個發育期間均為顯著正相關（P＜0.05）（表4），灌漿期SS、S U、S T含量與乳熟期含量的相關系數大于與蠟熟期的相關系數。灌漿期P A含量與乳熟期、蠟熟期含量無顯著相關，而乳熟期P A含量與蠟熟期含量有極顯著正相關。

表4 糖分、丙酮酸含量及硝酸還原酶活性在發育期間的相關性Table 4 Correlation about sugar and pyruvic acid content and nitrate reductase activity during seed development

2.4 種子千粒重與構件糖分、丙酮酸含量及硝酸還原酶活性的相關性

種子千粒重與葉中SS含量呈顯著正相關（P＜0.05）（表5），與穗柄中P A含量呈顯著正相關（P＜0.05），與穗軸中N R活性、S U含量呈顯著負相關（P＜0.05），與種子中N R活性、S T含量呈顯著正相關。

表5 種子千粒重與構件糖分、丙酮酸含量及硝酸還原酶活性的相關性Table 5 Correlation between 1000-seed weight and sugar，pyruvic acid content and nitrate reductase activity

3 討論

3.1 糖分運輸與種子發育

種子發育過程，實質就是淀粉、蛋白質和脂肪等主要灌漿物質充盈庫器官的過程，淀粉是老芒麥種子主要的灌漿物質，占種子總重量60%左右。源器官最初光合產物是葡萄糖，向庫器官運輸的過程以葡萄糖、蔗糖、果糖、鼠李糖、木糖、肌醇、氨基葡糖等可溶性糖形式進行運轉。可溶性糖是主要光合產物，是碳水化合物代謝、暫時貯藏和運輸的主要形式，也是呼吸作用的主要底物，與植物的抗性有密切關系［13］。可溶性糖也是種子發育中一種重要的信號分子，濃度水平控制了胚胎從發育到衰老的整個過程［14］。蔗糖是可溶性糖在各器官間分配和運輸的主要形式，淀粉的積累速率依賴于高濃度的蔗糖［15］。光合產物向灌漿物質轉化、運輸效率，與種子成粒率、飽滿度和實際產量（庫容量）密切相關［10］。本文通過分析源器官、運輸器官、庫器官中可溶性總糖、蔗糖、淀粉含量變化發現，隨種子發育葉、莖、穗柄、穗軸、種子中可溶性糖和蔗糖含量均顯著下降，但上述構件中淀粉含量在發育期間無顯著變化，是因該測定值為構件單位生物量中淀粉含量。在種子發育過程中營養器官生物量比例逐漸下降，穗柄生物量分配比相對穩定，穗生物量在乳熟－蠟熟顯著增加（另文發表），所以種子總淀粉量是不斷增加。各構件維持相對的淀粉含量，因為淀粉不僅是重要的貯藏物質，也要參與種子成熟的代謝過程［16］。由于庫容大小在抽穗前就已被決定，運輸器官的運輸能力（流）及其協調能力決定了物質運轉的有效性，本文發現穗軸中SS、S U、S T含量均顯著高于其他構件，是葉、莖、穗柄中含量的數倍，穗軸為種子發育就近提供營養的同時，富集和貯藏了大量能源，對流速、流量起到了調控作用。老芒麥原胚發育所需的營養主要由合子本身貯藏的營養物質供給，分化期后胚發育所需營養物質則由胚乳來提供［17］，目前對種子中可溶性糖和淀粉含量隨發育進程的消長關系進行了研究［18-20］，關于胚或胚乳發育過程中貯藏物質（如淀粉）合成、轉化（如糖轉蛋白質）與積累規律，以及遺傳物質、結構物質、生理活性物質與貯藏物質的權衡關系進行深入的研究。

3.2 呼吸作用和種子發育

植物由營養生長轉為生殖生長是新陳代謝最旺盛的時期，種子發育是胚和胚乳細胞增殖與貯藏物沉積的過程，細胞增殖需要大量A T P（三磷酸腺苷）的供應［21］，灌漿物質的合成、運輸都需消耗能量，貯藏物沉積也需要A T P供能，隨種子發育種子中A T P含量相對增高［20］，同時隨種子發育營養器官的衰老也加劇了呼吸作用強度。此階段植物進行著極其復雜的新陳代謝過程，存在著不斷制造與消耗A T P的動態變化。本文以呼吸作用第一階段產物丙酮酸作為評定呼吸強度的參數，表明不同發育期、不同構件間呼吸作用存在顯著差異，乳熟期呼吸強度達最大值，源器官和庫器官丙酮酸含量成倍增加，可見此階段的糖分運輸與貯藏物沉積速度最快。整個發育過程葉片丙酮酸含量顯著高于其他構件，表明葉片是植物生長發育的動力車間；穗軸中丙酮酸含量相對穩定，一方面表明穗軸對物質運輸起調控作用，一方面丙酮酸是三大營養物質代謝聯系中起著重要的樞紐作用，說明穗軸中糖、脂肪和氨基酸間保持相對穩定的互相轉化過程。但是丙酮酸含量與3個發育階段可溶性糖、蔗糖和淀粉含量相關性較低，除灌漿期淀粉外均無顯著的相關性。呼吸強度受遺傳影響，不同時期不同器官間均有差異，同時也受溫度、水分、氧氣等外界生境的影響，所以關于種子發育過程呼吸作用強度變化規律及與底物濃度的關系有待于進一步研究。

3.3 氮代謝和種子發育

硝酸還原酶是植物體內最基本氮代謝的關鍵酶，其活性對無機氮的還原、同化和氨基酸、蛋白質的合成等氮代謝過程起關鍵的調控作用，對光合、呼吸及碳代謝等都有重要影響［22］。氮代謝與糖代謝密切相關，25%光合總能量用于氮代謝［23］，某些組織中氮代謝可消耗掉55%的光合能量［24］。本文中N R活性與SS、S U和S T含量呈極顯著正相關，說明氮代謝與糖代謝關系密切。隨種子發育N R活性與丙酮酸含量的相關性越來越低，說明發育后期氮代謝對呼吸作用的依賴性越來越小。不同發育期的N R活性有極顯著相關性，說明種子過程中氮代謝有顯著的遞進和連續性。一般認為N R主要存在于根和葉片，營養生殖轉向生殖生長后，氮代謝中心由根系（吸收同化為主）轉移到地上部分（合成轉化為主），N R主要分布于葉綠體和質膜外膜。本試驗穗軸中N R活性顯著高于其他構件，且莖、葉、種子中N R活性無顯著差異。氮代謝隨氮源種類、時間、生態、發育階段以及部位的不同而差異較大［25］，蠟熟期生殖枝N R活性顯著下降，與其他植物上研究結果一致［26-27］。本文中隨種子發育穗軸和種子中N R活性無顯著變化，表明穗軸和種子氮代謝強度對種子發育起重要作用，相關分析說明種子飽滿度（千粒重）與穗軸和種子中N R活性有顯著相關性。

3.4 源庫平衡和種子發育

諸多學者對老芒麥種子發育過程中，種子（庫）中含水量變化、糖分組成和含量變化、硝酸還原酶活性變化與種子發育關系進行了研究［12-20］，試圖通過庫中上述指標的變化規律，總結出種子發育的生理生化特點和物質累積規律。種子發育實質是源器官通過流器官向庫器官運輸灌漿物質的過程，源、流、庫的協同和平衡作用是決定種子產量質量的關鍵。本文對灌漿期、乳熟期和蠟熟期，生殖枝葉片、莖、穗柄、穗軸、種子中糖分、丙酮酸含量和硝酸還原酶活性分析，表明葉（源）中可溶性糖含量、種子中淀粉和硝酸還原酶含量（庫）與種子千粒重顯著相關，穗柄丙酮酸含量（流）或呼吸強度與種子千粒重顯著相關，穗柄長度和直徑與生殖枝種子數、種子數、表現種子產量、實際種子產量呈正相關［12］，穗柄性狀和呼吸強度能否成為反映生殖枝營養狀態、判斷種子成熟度、預測種子產量等問題待于研究。穗軸對流速、流量起調控作用，但對糖類、蛋白質、脂肪等營養物質的合成與轉化調控機理，及貯藏物質與結構性物質、生理活性物質及遺傳物質之間的物質能量分配，待于進一步深入研究。源庫平衡受植物種類、株齡、發育階段及生境條件的影響［8，25］，合理的栽培措施能營造或改善老芒麥生長發育的環境條件［28-29］，影響源、流、庫關系，提高庫容和灌漿效益，以提高種子產量和質量。如施N肥可增大光合葉面積及葉綠素含量，提升捕獲、固定光能能力而擴大光合產物的源量［30］；施硼（B）、鉬（M o）和錳（M n）能促進糖分等物質向庫流動，提高種子物質積累量和千粒重［31-33］；施鋅（Zn）會提高硝酸還原酶活性，促進游離氨基酸和粗蛋白含量合成［33］，提高種子質量。所以，針對川西北輻射強、日照長、積溫低、生長期短的氣候特點，不斷開發利于源器官生產光合產物，利于庫器官灌漿物質累積，利于源、流、庫協同作用的栽培技術，是提高該區老芒麥種子產量及質量的根本途徑。

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Changes in sugar，pyruvic acid content and nitrate reductase activity of Elymus sibiricus reproductive branches during seed development

LIU Jin-Ping1，F A N Xuan1，Y O U Ming-H ong2，W A N G Si-Si1，Z O N G Ren-Xu1
1.Collegeof Life Sciences，China West Normal University，Nanchong 637009，China；2.Sichuan Academy of Grassland Science，Chengdu 611731，China

W hen Elymussibiricus was in the filling stage，milk stage and dough stage，respectively，co m ponents of reproductive branch，including leave，ste m，spike-handle，spike-stalk and seed all were used as research subject.So m e index，including soluble sugars（SS），sucrose（S U），starch（S T），respiration interm ediate product pyruvate acid（P A）content and nitrate reductase activity（N R）were m easured.T he objective of study was to analyze the difference of sugar content，respiration rate and m etabolic rate of nitrogen during theseed develop m ent and a m ong either co m ponent，to research the transfer rule of filling m aterialfro m the source to the library during the seed develop m ent，and to explore the relationship between seed plu m pness and m aterial content of co m ponents.T he results showed that：1）SS，S U and P A content and N R activity exists high significant difference during the seed develop m ent and a m ong either co m ponents（P＜0.01）.S T content exists significant difference a m ong either co m ponent，and only a little change during the seed develop m ent.2）With seed developing，SS and S U content of either co m ponent significantly decline（P＜0.05），but S T content has no significant rising.P A content significantly increases at milk stage，but significantly decreases at dough stage （P＜0.05）.N R activity in the filling stage and milk stage were no difference，but significantly decrease in the dough stage（P＜0.05）.3）During the seed develop m ent，P A content of leave is significantly higher than that of other co m ponents，but SS，S U and S T content and N R activity in the spike-stalk are several tim es higher than those of other co m ponents.4）During filling stage，N R activity has a significantly positive correlation with SS，S T，S U content and P A activity（P＜0.05），with the correlation order of S T＞S U＞SS＞P A.During milk stage，the correlation order between N R activity and sugar content was SS＞S T＞S U，and N R activity has no significant correlation with P A content（P＜0.05）.During dough stage，N R activity only has a significant correlation with SS and S T content（P＜0.01）.5）Seed plu m pness has a significantly positive correlation with SS content of leave，P A content of spike-handle and N R activity and S T content of seed（P＜0.05），and a significantly negative correlation with N R activity and S U content of spike-stalk（P＜0.05）.In a w ord，co m ponents of reproductive branch all participate in m aterial transportation fro m source to library during seed develop m ent.At the milk stage，transportation speed and storage deposit are fastest，and spike-stalk has a control function on source-library flow.Nitrogen m etabolis m rate is significantly associated with seed plu m pness.

Elymussibiricus；reproductive branch；seed develop m ent；sugar transportation；respiration intensity；nitrogen m etabolis m

劉金平（1972-），男，山西臨縣人，教授，博士。E-m ail：jpgg2000＠163.com

10.11686/cyxb2015502

2015-11-04；改回日期：2015-12-10

四川省科技廳應用基礎項目（2012JY0062）和國家牧草產業體系阿壩試驗站（C A R S-35-35）項目資助。