坡垒种子异常发芽率和干燥敏感性变化的发育过程外文翻译资料

 2023-01-07 10:01

坡垒种子异常发芽率和干燥敏感性变化的发育过程

1中国科学院西双版纳热带植物园,云南勐拉666303

2湖南师范大学生命科学学院,长沙410081

(接受2006年8月)

摘要

在花后80 ~ 169天的发育过程中,坡垒种子及其胚轴在形态特征、萌发性、含水率、耐干性等方面均发生了变化。无论是种子还是胚轴,鲜重和干重以及体积都从122 DAA迅速增加到136 DAA,在157 DAA时达到最大值,然后下降。从80DAA到94DAA,种子及其胚轴含水量增加,94DAA后逐渐减少。从136DAA到169DAA,新收获种子的发芽率很低,但之后发芽率缓慢增加,并通过快速干燥得到改善。122DAA新切胚轴的发芽率较高,在快速干燥2 h后,其活力由122DAA逐渐增加到150DAA,随后下降。干燥处理后的活力测定和电导率分析表明,从122DAA到157DAA,种子及其胚轴的干燥耐性逐渐增大,在150DAA时达到最大值,然后下降。根据这些结果,157颗DAA种子可以认为是生理成熟的。但150 DAA前收集的未成熟种子的耐干性大于157 DAA后收集的种子。从157DAA到169DAA,快干胚轴比慢干胚轴的含水量低。

介绍

坡垒属于龙脑香科,见于南亚和东南亚的热带森林,由100多种常绿乔木组成 (命名于 1987)。成熟的树一般可达22米以上并呈熊卵形,有粘性和翅的坚果长1.5厘米。由于其硬度和耐久性,木材经常用于生产家具,装饰单板和乐器。这些用途直接导致森林中这种宝贵的硬木木材的损耗,因此迫切需要保护这种种质。

种子是最经济、可靠、传统的种质保存手段。一般来说,种子成熟度和含水量是决定贮藏寿命的关键。据了解,一些坡垒的种子可以通过干燥到低含水率而被破坏。例如,parviflora BeddomeH. pomga Mabb的种子在含水率分别为26%和28%(湿重为基础)的情况下,其发芽能力下降(Rajeeswari Dayal和Kaveriappa, 2000)。Song和他的同事发现,坡垒和维斯塔种子根尖细胞的超微结构在正常时的含水率为36%,但当含水率降至26%时,发芽率严重下降,多种超微结构损伤。(Song等,1983)。

干燥速率会影响种子的耐干性。快速干燥可能会导致种子的发芽率高于或低于相同含水量下缓慢干燥的种子。许多研究表明,闪速干燥可以提高对干燥敏感(顽抗)种子的耐干燥性,如Avicennia marina。然而,也有一些例外,如:叶南洋杉 (命名于,1982;潘蒙特和伯贾克,1999),龙涎香(Kundu and Kachari, 2000)和可可树 (Liang and Sun, 2000)。这后一种顽固的种子物种的种子含水量时遭受致命伤害时,会慢慢降低到一个较低的水平,而且快速干燥可以改善他们的生存能力(例如,柯尔基藤胶种子可以干从0.8至0.3 g H2O g-1 DW),但不是非常低的水分含量。

坡垒种子的发育和对干燥的敏感性尚未见详细报道。在本研究中,我们做了一些分析,旨在评估种子发育与耐干性之间的关系,以及干燥速率对种子耐干性的影响,为如何延长该种质的种子寿命提供信息。

材料和方法

材料

从中国科学院云南西双版纳热带植物园的5棵果树上采集了不同发育阶段坡垒种子。通过在花期(树上大多数花开花的那天)进行标记来监测种子的年龄,并在花期后80 - 150天(DAA)和157 DAA每隔2周收获一次果实。最后的收集日(169 DAA)是大多数种子自然从树上脱落的时间。在每次收集中,所有五棵树的种子样本被汇集成一个批次。

种子重量、含水量和体积的测定

收集种子和胚轴在不同发展阶段重鲜重,然后在103°C 17 h和重新称量后确定干重和水分含量(MC)。 每个种子重复5次,每个胚胎轴重复5次。MC以g水/ g干重(g H2O g-1 DW)表示。种子体积是用10毫升容量圆柱体中单个种子排除水分的体积来测量的,每个圆柱体中有20粒种子,每个圆柱体中有1粒种子。

干燥处理:

快速干燥

结露的水果是干燥在一个封闭的玻璃容器(直径26厘米,17厘米高)在活性硅胶25°C。硅胶与果实的比例为15:1 (v/v),硅胶每24小时再生一次。

对于种子和胚轴,通过去除果皮从果实中提取种子,从部分种子中提取胚轴。完整的种子和切除胚轴被放置在一个小滤纸船在活化硅胶是在不同的时间在一个封闭的玻璃容器20plusmn;2°C。缓慢干燥.

按照上述方法获得种子和胚轴,然后将种子和胚轴放在一个小的滤纸船上,放在一个封闭的玻璃容器中,在饱和的NaCl溶液(600毫升水加入大约250克的NaCl)上。平衡RH饱和溶液在20plusmn;2°C是75%。

测定种子和轴的电解质泄漏

电导率采用电导率仪(DDS-307, Leici,中国上海)测定种子渗滤液的电导率。将3个种子或5个轴各重复5次,放入装有10毫升去离子水的小瓶中,轻轻摇晃小瓶,立即测量溶液的电导率。一小时后,再次测量溶液的电导率。那瓶含种子或胚轴放入沸水1 h或20分钟,分别冷却到室温(20plusmn;2°C),动摇和总电导率测量。电解液泄漏量表示为种子或轴浸入1h溶液的净电导率除以煮沸后的总电导率。

发芽和活力测试

发芽试验进行了在黑暗中30plusmn;1°C,播种3复制每个20 30种子或胚轴在湿润的滤纸在封闭的培养皿孵化器30 d或10 d,分别。种子被认为是在胚根长度至少为2mm时萌发的。体长和体量有明显增加的胚轴被认为是可育的,已发芽;体长和体长无明显增长,但颜色无明显变化的胚轴被认为是可育的,未发芽。

结果

种子和胚轴在发育过程中的物理变化

坡垒种子发育过程中鲜重、干重、含水率和粒径的变化如表1所示。种子的鲜重和干重以及切除的胚轴的鲜重和干重也表现出类似的变化:在发育早期逐渐增加,最高可达157 DAA,随后略有下降。从94 DAA到157 DAA,种子从1.94 cm3生长到最大3.66 cm3。种子的开发大约在169 DAA时完成,此时种子自然脱落。108DAA前种子含水率较高(大于1.0 g H2O g- 1dw),随后持续下降至最终收集时(图1A)。胚轴含水率在80 DAA时最高(4.86 g H2O g-1 DW), 169 DAA时下降到1.48 g H2O g-1 DW(图1B)。

表1。坡垒种子和胚轴在发育过程中的物理变化。

表1

注:FW:鲜重;DW:干重 值取plusmn;SE时,鲜重和干重各1粒种子重复5次,3个胚轴重复5次,种子大小(cm3)各1粒种子重复20次。

水分含量(gH2 O . g-1 DW)(纵轴)

几天后开花(横轴)

(图1)

图1所示。在硅胶快速干燥剂作用下,新鲜的坡垒种子(包括果皮)(A)和胚轴(B),在发育过程中以及2d(种子)或2h(轴)后含水率的变化。误差线表明plusmn;SE的意义,,每个种子重复5次,每个胚轴重复5次。

种子和胚轴在发育过程和快速脱水后萌发性的变化

坡垒种子的萌发能力取决于其发育阶段。在发育早期(136DAA之前),果皮完整(果皮完整)(种子完整)的种子是不发芽的(图2A)。在136DAA时,只有20%的未受精卵能萌发,此后发芽率逐渐增加,直到最后收获时50%的未受精卵已具备萌发能力。

去除果皮显著提高了海南坡垒种子的萌发能力。例如,122颗没有果皮的DAA种子的发芽率达到64.4%(数据未显示)。完整种子在快速干燥2 d后萌发效果也较好。从136 - 169 DAA,快速脱水后,完整种子的萌发率平均增加了30%以上(图2A)。切除的胚轴在122DAA前不能萌发,直到150DAA才表现出对干燥的耐受性(图2B)。快速脱水2 h后,122个DAA的胚轴及早期发育阶段的MCs明显低于150个DAA较老的轴(图1B)。这可以解释为什么新收获的胚轴在122DAA时萌发能力较好,但在快速脱水2 h后存活率较低。在150 DAA时,经过相同的脱水时间后,axes的存活率为95%。然而,轴随后对干燥变得更加敏感(图2B),相比之下,完整种子的干燥耐受性增加(图2A)。

萌发率%(横轴)

几天后开花(纵轴)

(图2)

图2。在硅胶快速干燥剂作用下,新鲜的坡垒种子(包括果皮)(A)和胚轴(B)在发育过程中和2d(种子)或2h(胚轴)后萌发性的变化。误差线表明plusmn;SE的意义, 每30粒种子或20个胚轴重复3次

种子和胚轴的耐干燥性随发育而变化

对于完整的种子和胚轴,水分含量在80 DAA时最高(图1),脱水速度也最快(数据未显示)。快速干燥3 h后,去皮80 DAA种子含水率降至0.58 g H2O g-1dw左右,活力降至15.1%。在发育过程中,种子及其胚轴的耐干性逐渐增加,在150DAA时耐干性最强(图3,4),无论是在解吸种子内部干燥还是切除后,在150DAA时胚轴的耐干性最强。在那之后,解吸的种子和切除的胚轴都表现出了相似的脱水耐受性下降。

萌发率(%)(纵轴)

水分含量(gH2Og-1DW)(横轴)

(图3)

图3,不同含水量的快速脱水处理对坡垒种子萌发率的影响。误差线表明plusmn;SE的意义:每30粒种子重复3次

在顽固性种子中,脱水后细胞电解质泄漏增加与质膜异常直接相关,是生存能力的良好指标(Pammenter et al., 1991, 1993)。电解液泄漏在136,150和157 DAA坡垒种子和胚轴在发育过程中呈下降趋势,但随着时间的推移呈上升趋势水分含量减少 (图5、6)。在这三个发展阶段,150年DAA种子和胚胎轴电解液泄漏,最低与最高的可行性后干燥(图3,图4)。

干燥速率对胚轴干燥耐性的影响

干燥速率对胚轴的存活率有很大的影响(图7)。快速干燥使胚轴的MC相对较低。

例如,157 DAA轴表现出45%的可行性后0.28 g水g-1dw迅速脱水,但完全丧失生存能力如果他们发生脱水慢慢相同的MC。尽管169 DAA胚轴没有生存快速干燥的MC 0.46 g水g-1dw,当他们慢慢干同一含水率似乎可行的但没有发芽,长度和体积均无明显增长,颜色变化不明显。原因还需要进一步调查。

生存百分比(%)(纵轴)

水分含量(gH2Og-1DW)(横轴)

(图4)

图4。不同含水率快速脱水后,坡垒胚轴在发育过程中存活率的变化。在切除(A)或切除后晾干(B)。误差表明plusmn;SE的意义:每20个胚胎轴重复3次

电解液泄漏(%)(纵轴)

水分含量(gH2Og-1DW)(横轴)

图5

图5,种子在136,150和157DAA快速脱水至不同含水量后电解质泄漏的变化。误差线表明

plusmn;SE的意义:每3粒种子重复5次

电解液泄漏(%)(纵轴)

水分含量(gH2Og-1DW)(横轴)

图6

图6。136,150和157DAA时胚轴电解质泄漏的变化。随后迅速脱水至不同含水量。胚轴是干种子内部之前切除(或切除前脱水(B)。误差表明plusmn;SE的意思。每5个轴重复5次。

存活率(%)(纵轴)

水分含量(gH2Og-1DW-1)(横轴)

图7

图7。脱水率对不同含水量干燥的胚轴(包括活胚轴和萌发胚轴)存活率的影响。干燥至不同含水量,RD:快速脱水;SD:慢速脱水。误差线表明plusmn;SE的意意:每20个胚胎轴重复3次。

讨论

大多数顽固的热带种子不经历成熟脱水,在相对较高的含水量下脱落。这些种子对低温和干燥很敏感,即使储存在相对较高的温度和含水量下,也会迅速失去活力(King and Roberts, 1979)。尽管营养繁殖是某些物种的一种可能途径,但如何贮藏顽固性物种的种质仍然是一个严重的问题。测定不同发育阶段种子的萌发能力、耐干性和贮藏能力,可为该类种质的保存和保存提供依据。

生理成熟是指种子发育到成熟期的阶段最大干重,标志着种子灌浆期的结束(Shaw和Loomis,1950)。但也有例外;例如,“顽固不化”的美国梧桐种子在脱落前几周达到最大干重(Hong and Ellis, 1990;迪基et al .,1991)。坡垒种子的生理成熟度为157DAA,当种子和它们的胚轴都达到最大的鲜重,分别为:鲜重0.74plusmn;0.09 g和0.017plusmn;0.002

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