山农学者：种子吸Ca2+速率可作为种子活力快速评价指标

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

 

 

 

 

 

 

基本信息

主题：种子吸Ca²⁺速率可作为种子活力快速评价指标

期刊：Quality Assurance and Safety of Crops & Foods

影响因子：12.084（2020年）

研究使用平台：NMT种子活力创新平台

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

作者：山东农业大学张春庆、李岩、P. Zhu、X. Song

 

检测离子/分子指标

Ca²⁺

 

检测样品

玉米种子、胚

 

中文摘要（谷歌机翻）

      种子活力是常被用来评价种子质量的重要性状。快速准确地评价种子活力对农业生产至关重要。Ca²⁺是植物中一个重要的第二信使，通过Ca²⁺进入细胞质进而对各种生物和非生物胁迫作出响应。然而据作者所知，还没有关于种子活力和Ca²⁺内流的研究发表。本研究以2个杂交玉米（Zea mays）株系及其相应母本株系为材料，进行老化和“老化+引发（priming）”处理，获得不同活力水平的种子。种子浸泡24 h后，以完整种子或胚为材料，采用非损伤微测技术（NMT）测定Ca²⁺内流速率。结果表明，以完整胚为材料，Ca²⁺内流速率表现出较高的稳定性和较高的数值。相关分析表明，地上部干重活力指数与进入胚内的Ca²⁺流速之间存在显著的正相关关系。结果表明，Ca²⁺内流速率可以用来评价玉米种子的活力水平。

 

离子/分子流实验结果

      NMT是一项高灵敏度的技术，因此检测不同的种子位置会影响检测结果。Xin等发现在浸种过程中，小麦种子胚的中心部位显示出最高的O₂内流速率，这表明胚作为活体组织，在种子浸种过程中表现出最活跃的呼吸和代谢。本研究首先测试了浸种24 h的完整种子（图1A和B），发现Ca²⁺是内流的，而且流速不稳定（图2）。在成熟的玉米种子中，胚是活的组织，而覆盖组织、淀粉质的胚乳和紧凑的果皮和种皮是死的，这很可能影响Ca²⁺内流。因此，本研究用完整的胚进行NMT检测（图1C和D）。结果显示，完整的胚中的Ca²⁺流速与整个玉米种子中的相同，与整个玉米种子中的相比，数据稳定性更好，数值更大（图2）。因此，在本研究中，从浸泡了24 h的玉米种子中分离出的完整胚被进一步用于NMT的检测。

 

图1. 在正常视野（A、B）和显微镜视野（B、D）下，整个玉米种子（A、B）和胚（C、D）的NMT检测位置（用箭头表示）。

 

图2. 种子和胚之间Ca²⁺内流速率的差异。正值代表Ca²⁺内流。

 

      以完整的胚为材料，用NMT检测了杂交玉米XY335和ZD958母本PH6WC和Z58的Ca²⁺内流速率（图3）。不同的玉米品种在Ca²⁺内流速率方面表现出明显的差异。其中，XY335和ZD958表现出较高的Ca²⁺内流速率，其次是PH6WC。Z58在四个玉米品种中Ca²⁺内流速率最低（图3）。

 

图3. 四个不同的玉米品种（XY335、PH6WC、ZD958和Z58）胚的Ca²⁺流速变化。以不含种子的测试液为空白（BLANK）。正值代表Ca²⁺内流。

 

结论

      本研究以4个基因型不同活力水平的玉米种子为材料，发现地上部干重活力指数SDWVI与进入胚内的Ca²⁺流速之间存在显著的正相关关系。结果表明，Ca²⁺内流速率可以用来评价玉米种子的活力水平。由于Ca²⁺在促进种子萌发和提高幼苗抗逆性方面的作用在不同的植物物种中普遍存在，因此Ca²⁺内流速率预计在检测各种植物物种的种子活力水平方面是有价值的。

 

测试液

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

 

仪器采购信息

·据中关村NMT产业联盟了解，山东地区的山东农业大学于2013年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

·实验环境监测仪

·种子活力速测仪

·智能自动化非损伤微测系统

 

 

原文链接：https://doi.org/10.15586/qas.v12i2.641

 

关键词：相关性分析；非损伤微测技术；种子活力；玉米