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山農(nóng)學者:種子吸Ca2+速率可作為種子活力快速評價指標

來源:旭月(北京)科技有限公司   2021年09月10日 15:09  

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基本信息

主題:種子吸Ca2+速率可作為種子活力快速評價指標

期刊:Quality Assurance and Safety of Crops & Foods

研究使用平臺NMT種子活力創(chuàng)新平臺

標題:The flux rate of Ca2+ into embryo can be used to evaluate the vigour level of maize seeds

者:山東農(nóng)業(yè)大學張春慶、李巖、P. Zhu、X. Song


檢測離子/分子指標

Ca2+


檢測樣品

玉米種子、胚



中文摘要


種子活力是常被用來評價種子質(zhì)量的重要性狀??焖贉蚀_地評價種子活力對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。Ca2+是植物中一個重要的第二信使,通過Ca2+進入細胞質(zhì)進而對各種生物和非生物脅迫作出響應。然而據(jù)作者所知,還沒有關(guān)于種子活力和Ca2+內(nèi)流的研究發(fā)表。本研究以2個雜交玉米(Zea mays)株系及其相應母本株系為材料,進行老化和“老化+引發(fā)(priming)”處理,獲得不同活力水平的種子。種子浸泡24 h后,以完整種子或胚為材料,采用非損傷微測技術(shù)(NMT)測定Ca2+內(nèi)流速率。結(jié)果表明,以完整胚為材料,Ca2+內(nèi)流速率表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性和較高的數(shù)值。相關(guān)分析表明,地上部干重活力指數(shù)與進入胚內(nèi)的Ca2+流速之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明,Ca2+內(nèi)流速率可以用來評價玉米種子的活力水平。



離子/分子流實驗結(jié)果

NMT是一項高靈敏度的技術(shù),因此檢測不同的種子位置會影響檢測結(jié)果。Xin等發(fā)現(xiàn)在浸種過程中,小麥種子胚的中心部位顯示出最高的O2內(nèi)流速率,這表明胚作為活體組織,在種子浸種過程中表現(xiàn)出活躍的呼吸和代謝。本研究首先測試了浸種24 h的完整種子(圖1A和B),發(fā)現(xiàn)Ca2+是內(nèi)流的,而且流速不穩(wěn)定(圖2)。在成熟的玉米種子中,胚是活的組織,而覆蓋組織、淀粉質(zhì)的胚乳和緊湊的果皮和種皮是死的,這很可能影響Ca2+內(nèi)流。因此,本研究用完整的胚進行NMT檢測(圖1C和D)。結(jié)果顯示,完整的胚中的Ca2+流速與整個玉米種子中的相同,與整個玉米種子中的相比,數(shù)據(jù)穩(wěn)定性更好,數(shù)值更大(圖2)。因此,在本研究中,從浸泡了24 h的玉米種子中分離出的完整胚被進一步用于NMT的檢測。

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圖1. 在正常視野(A、B)和顯微鏡視野(B、D)下,整個玉米種子(A、B)和胚(C、D)的NMT檢測位置(用箭頭表示)。

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2. 種子和胚之間Ca2+內(nèi)流速率的差異。正值代表Ca2+內(nèi)流。

以完整的胚為材料,用NMT檢測了雜交玉米XY335和ZD958母本PH6WC和Z58的Ca2+內(nèi)流速率(圖3)。不同的玉米品種在Ca2+內(nèi)流速率方面表現(xiàn)出明顯的差異。其中,XY335和ZD958表現(xiàn)出較高的Ca2+內(nèi)流速率,其次是PH6WC。Z58在四個玉米品種中Ca2+內(nèi)流速率低(圖3)。

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圖3. 四個不同的玉米品種(XY335、PH6WC、ZD958和Z58)胚的Ca2+流速變化。以不含種子的測試液為空白(BLANK)。正值代表Ca2+內(nèi)流。



結(jié)論

本研究以4個基因型不同活力水平的玉米種子為材料,發(fā)現(xiàn)地上部干重活力指數(shù)SDWVI與進入胚內(nèi)的Ca2+流速之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明,Ca2+內(nèi)流速率可以用來評價玉米種子的活力水平。由于Ca2+在促進種子萌發(fā)和提高幼苗抗逆性方面的作用在不同的植物物種中普遍存在,因此Ca2+內(nèi)流速率預計在檢測各種植物物種的種子活力水平方面是有價值的。



測試液


0.1 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, 0.5 mM NaCl, 0.3 mM MES, 0.2 mM Na2SO4, pH 6.0



NMT儀器信息


·據(jù)中關(guān)村NMT產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟了解,山東地區(qū)的山東農(nóng)業(yè)大學于2013年采購了美國揚格公司的非損傷微測系統(tǒng)。



關(guān)鍵相關(guān)性分析;非損傷微測技術(shù);種子活力;玉米

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