【不同類(lèi)型玉米抗老化能力研究（論文）】

不同類(lèi)型玉米抗老化能力研究目錄TOC\o"1-2"\h\u37371前言 前言玉米具有豐富的營(yíng)養(yǎng)和食用價(jià)值，是一種綜合價(jià)值很高的食品原料，但是由于玉米是一種淀粉含量很高的作物，其制品會(huì)出現(xiàn)淀粉所特有的老化現(xiàn)象，造成玉米口感粗糙，消化吸收率下降，這些直接影響到了玉米的食用品質(zhì)，大大地限制了玉米這一食品原料在食品中的應(yīng)用和發(fā)展，也成為我國(guó)主食工業(yè)化所面臨的一個(gè)大問(wèn)題。玉米淀粉制品抗老化成為科研工作者們面臨的一大挑戰(zhàn)，因而，對(duì)不同類(lèi)型玉米抗老化的研究也就顯得尤為重要且有實(shí)際意義。盡管玉米種子活力檢測(cè)的研究方法很多，但對(duì)于不同類(lèi)型玉米種子活力的系統(tǒng)研究的合適方法報(bào)道較少。同時(shí)，對(duì)于不同類(lèi)型的玉米品種，由于其化學(xué)成分的不同，影響種子活力的因素也各不相同。因此，有必要針對(duì)不同類(lèi)型的玉米種子采用不同的活力檢測(cè)方法。2種子活力2.1種子活力概念農(nóng)業(yè)上用來(lái)衡量種子的播種品質(zhì)通常是是通過(guò)發(fā)芽率，但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)芽率與田間出苗率不相符的情況卻經(jīng)常發(fā)生，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)種子田間出苗情況的指標(biāo)是什么，種子活力的測(cè)定應(yīng)這種生產(chǎn)需要而產(chǎn)生。種子活力，是種子生命活動(dòng)中重要的一個(gè)特征，它既是種用價(jià)值的重要組成部分同時(shí)也是種子播種質(zhì)量的重要指標(biāo)。2.2影響種子活力的因素遺傳因子和外界因素共同決定著種子活力水平的高低。T：M.Ching經(jīng)過(guò)研究己經(jīng)證實(shí)，種子的活力具有很高的遺傳性。在雜交后代中，活力高的品種表現(xiàn)優(yōu)異并且可以遺傳。牟志遠(yuǎn)等對(duì)不同基因型的種子活力的遺傳分析表明，親本遺傳性決定了種子活力的強(qiáng)度。1.內(nèi)因：（1）種子的遺傳特性（2）種皮的硬度具有破裂性育種工作者在某些品種中引入硬實(shí)基因用來(lái)增強(qiáng)種皮的保護(hù)作用，當(dāng)種子吸脹時(shí)，可以防止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的滲出。這些性質(zhì)都是可以受基因的控制，可以進(jìn)行遺傳的。（3）種子個(gè)體的發(fā)育狀況，在同一地區(qū)和同一環(huán)境條件下，不同類(lèi)型的植物，種子活力也不盡相同，在作采收種子的工作時(shí)，種子的著生部位是需要考慮的內(nèi)容。（4）作物類(lèi)別在發(fā)芽相同的情況下，不同作物的種子大小不同，種子活力往往表現(xiàn)出明顯的差異[8]，在萌發(fā)期間，種子具有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有較高的活力，幼苗的出土能力就會(huì)較好。2.外因：（1）機(jī)械損傷（2）高溫高濕環(huán)境是造成種子的活力下降的重要原因。（3）種子的保存時(shí)間長(zhǎng)近些年，由于市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)單位的繁種面積不斷擴(kuò)大，形成了供大于求的局面，造成了種子的大量積壓。為了減少損失，經(jīng)營(yíng)者在第2年甚至第3年仍作種用，那么，即使這部分種子的發(fā)芽率可能下降不大，但會(huì)導(dǎo)致活力的大幅度下降。3材料和方法3.1材料試驗(yàn)材料為北京種子管理站提供的五種不同類(lèi)型（普通玉米，糯玉米，甜玉米，高油玉米和青貯玉米）8個(gè)品種的玉米種子。將試驗(yàn)材料進(jìn)行人工加速老化試驗(yàn)（溫度45℃，相對(duì)濕度100%，老化時(shí)間48h，72h，96h，120h），以未處理的種子作為對(duì)照，獲得不同活性水平的試驗(yàn)材料。自然老化的種子在室溫下放置在相同的小批量中15個(gè)月（2019年10月至2021年1月）。表3-1供試材料類(lèi)型品種遺傳類(lèi)型產(chǎn)地時(shí)間普通玉米鄭單985馬齒型河北2019年10月唐抗5硬粒型背景密云2019年10月糯玉米中糯1號(hào)糯質(zhì)型河北張家口2019年10月中糯302密云馮家峪鎮(zhèn)2019年10月甜玉米甜單8號(hào)甜質(zhì)型密云馮家峪鎮(zhèn)2019年10月昌甜100昌平馬池口2019年10月高油玉米高油4515半馬齒型順義2019年10月青飼玉米懷研青貯6號(hào)硬粒型密云馮家峪鎮(zhèn)2019年10月3.2方法3.2.1人工加速老化試驗(yàn)設(shè)置45℃老化溫度（相對(duì)濕度為100%），48h、72h、96h、120h四個(gè)時(shí)間梯度，用于人工加速老化測(cè)試的測(cè)試材料。老化箱中加入200ml蒸餾水，使屏幕表面睡眠約2cm，然后在屏幕上鋪上一層種子，密封，標(biāo)記處理，置于恒溫恒濕箱中。處理測(cè)試材料后，將其在室溫下放置3至5天以使老化前的種子水分含量降至標(biāo)準(zhǔn)。然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率試驗(yàn)，電導(dǎo)率測(cè)定試驗(yàn)，脫氫酶活性試驗(yàn)和測(cè)定丙二醛含量的測(cè)定，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。3.2.2標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)將用于檢測(cè)篩沙，去除有機(jī)物，碎石等雜質(zhì)，清洗并置于烤箱中160攝氏度下滅菌3h，備用。隨機(jī)選取400粒種子處理種子，在0.5%次氯酸鈉溶液中浸泡5分鐘，并用蒸餾水洗滌3次。按照農(nóng)作物種子檢測(cè)程序，在發(fā)芽箱底部放置3厘米的沙子，每箱裝50粒種子，每箱兩個(gè)箱子，每個(gè)品種4個(gè)重復(fù)，然后覆蓋2厘米的沙子，輕輕壓扁并放在25攝氏度孵化器保存在孵化器中。從第三天開(kāi)始記錄萌發(fā)天數(shù)（萌發(fā)的種皮暴露于胚芽并且沙子表面暴露于發(fā)芽）直至第7天。每次重復(fù)選擇10個(gè)代表性的幼苗并測(cè)量其鮮重。萌發(fā)潛力：發(fā)芽前4天的發(fā)芽率。發(fā)芽率：發(fā)芽終期第7天的發(fā)芽率。發(fā)芽指數(shù)Gt：第t天的發(fā)芽率；Dt：發(fā)芽天數(shù)?；盍χ笖?shù)S：10株苗鮮重的平均值。3.2.3電導(dǎo)率測(cè)定試驗(yàn)每個(gè)處理設(shè)置4個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)從隨機(jī)選擇大小均勻，大小不變的玉米種子中取出50個(gè)種子，稱(chēng)量質(zhì)量。種子用自來(lái)水和蒸餾水洗滌，濾紙吸干，加蒸餾水至250ml燒杯中，室溫浸泡24h。作為對(duì)照的蒸餾水。用DDS-12A電導(dǎo)率儀測(cè)量浸出液和對(duì)照的電導(dǎo)率，并從對(duì)照電導(dǎo)率中減去樣品的電導(dǎo)率。根據(jù)以下公式計(jì)算樣品電導(dǎo)率：電導(dǎo)率=[（試樣1的值/試樣1的種子質(zhì)量+試樣2的值/試樣2的種子質(zhì)量+試樣3的值/試樣3的種子質(zhì)量+試樣4的值/試樣4的種子質(zhì)量）]/43.2.4脫氫酶活性測(cè)定試驗(yàn)在容量瓶中準(zhǔn)備0.1%TTC儲(chǔ)備液，取5ml容量瓶5，每瓶加入極少量強(qiáng)還原劑NaS2O4，分別加入25/50/75/100/150μL0.1%TTC溶液，定容，搖勻，配制每毫升含5/10/15/20/30μg標(biāo)準(zhǔn)溶液，490nm波長(zhǎng)分光光度計(jì)，分別測(cè)量光密度值，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。參照胡晉（1986）的TTC改進(jìn)法，將玉米種子樣品浸泡24小時(shí)，剝離的胚胎并制備4個(gè)重復(fù)樣品，每個(gè)樣品具有10個(gè)完整的胚胎并稱(chēng)重。將胚胎置于帶有塞子的試管中，加入10mL0.1%TTC溶液，搖勻，關(guān)閉塞子，并在35℃培養(yǎng)箱（黑暗）中染色3小時(shí)。反應(yīng)停止后，反應(yīng)溶液用蒸餾水洗滌三次，從濾液中取出，然后轉(zhuǎn)移到試管中。將柱子在35℃培養(yǎng)箱中浸入10mL95%乙醇中24小時(shí)使用722光柵分光光度計(jì)測(cè)量490nm處的OD。從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)中找到相應(yīng)的降低的TTC含量，然后除以胚胎重量以確定活力水平。3.2.5田間種植試驗(yàn)通過(guò)人工老化獲得的不同活力水平的種子在田間種植，每次處理重復(fù)四次，每個(gè)重復(fù)100粒。從種植出苗開(kāi)始，每個(gè)記錄出苗數(shù)至第七天結(jié)束。4結(jié)果與分析4.1不同類(lèi)型玉米發(fā)芽率表4-1不同類(lèi)型玉米發(fā)芽率類(lèi)型品種發(fā)芽率普通玉米鄭單98598.096.595.081.079.5唐抗596.093.089.583.069.0糯玉米中糯1號(hào)94.092.586.071.557.5中糯30296.093.592.086.063.0甜玉米甜單8號(hào)92.586.582.574.542.5昌甜10091.085.573.068.044.0高油玉米高油451594.090.081.078.557.0青飼玉米懷研青貯6號(hào)90.086.579.554.045.5由表4-1可看出，在45℃溫度處理下，各類(lèi)型玉米在不同時(shí)間處理下，活力水平之間不存在顯著性差異。圖4-1不同類(lèi)型玉米發(fā)芽率隨著人工老化處理的延長(zhǎng)，各種玉米種子的發(fā)芽率呈下降趨勢(shì)。但是，不同種類(lèi)的玉米品種，由于其化學(xué)成分不同，反映人工老化也不同。普通玉米對(duì)照組種子發(fā)芽率為97.0%。120h人工加速老化處理后，發(fā)芽率下降至74.3%，下降23.5%。糯玉米對(duì)照組種子發(fā)芽率為95.0%。120h后，甜玉米對(duì)照組發(fā)芽率為91.8%。人工加速老化處理120h后，甜玉米對(duì)照組發(fā)芽率急劇下降至45.0%，下降51.0%。玉米發(fā)芽率下降幅度最大，其次是糯玉米，玉米發(fā)芽率下降幅度最小。4.2不同類(lèi)型玉米發(fā)芽勢(shì)表4-2不同類(lèi)型玉米發(fā)芽勢(shì)類(lèi)型品種發(fā)芽勢(shì)普通玉米鄭單98595.592.087.078.074.0唐抗593.092.087.579.055.5糯玉米中糯1號(hào)91.085.579.561.038.5中糯30294.589.589.569.539.6甜玉米甜單8號(hào)89.068.062.057.514.0昌甜10084.083.566.064.538.0高油玉米高油451589.088.579.576.065.0青飼玉米懷研青貯6號(hào)85.584.076.043.540.5圖4-2不同類(lèi)型玉米發(fā)芽勢(shì)4.3不同類(lèi)型玉米發(fā)芽指數(shù)表4-3不同類(lèi)型玉米發(fā)芽指數(shù)類(lèi)型品種發(fā)芽指數(shù)普通玉米鄭單98553.7053.5152.3828.9824.02唐抗548.8947.3142.4138.7527.25糯玉米中糯1號(hào)46.9742.7638.5129.3220.28中糯30240.8938.7847.4932.6223.38甜玉米甜單8號(hào)43.8932.7231.8228.7510.44昌甜10046.4543.9234.7533.2422.06高油玉米高油451548.9647.1442.6440.9835.01青飼玉米懷研青貯6號(hào)47.2546.2441.2824.2321.10圖4-3不同類(lèi)型玉米發(fā)芽指數(shù)4.4不同類(lèi)型玉米芽鮮重（g）表4-4不同類(lèi)型玉米芽鮮重（g）類(lèi)型品種芽鮮重（g）普通玉米鄭單9851.7311.3791.3301.2561.126唐抗51.3151.2821.2271.1430.958糯玉米中糯1號(hào)0.9570.8260.7760.7150.637中糯3021.2321.0470.9370.8760.755甜玉米甜單8號(hào)1.1070.9400.8830.7860.697昌甜1001.0850.8790.8130.7820.577高油玉米高油45151.7511.5071.2591.1821.054青飼玉米懷研青貯6號(hào)1.0950.8990.8170.7440.510圖4-4不同類(lèi)型玉米芽鮮重（g）由上圖可知，不同類(lèi)型玉米在人工老化處理后，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，其芽鮮重指數(shù)逐漸降低且降幅無(wú)明顯差異。4.5不同類(lèi)型玉米活力指數(shù)表4-5不同類(lèi)型玉米活力指數(shù)類(lèi)型品種活力指數(shù)普通玉米鄭單98583.38878.44674.32738.63028.151唐抗564.29060.65152.03744.29126.106糯玉米中糯1號(hào)44.95035.32029.88420.96412.918中糯30250.73640.60344.49828.57517.652甜玉米甜單8號(hào)48.58630.75728.09722.6057.277昌甜10050.39838.60628.25225.99412.729高油玉米高油451585.72971.04053.68448.43836.901青飼玉米懷研青貯6號(hào)51.73941.75033.72618.02710.761圖4-5不同類(lèi)型玉米活力指數(shù)由上圖可知，不同類(lèi)型玉米在人工老化處理后，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，其活力指數(shù)逐漸下降，其中鄭單985降幅最大，中糯1號(hào)降幅最??；基于以上分析，鄭單985抗老化能力最弱，中糯1號(hào)抗老化能力最強(qiáng)。4.6不同類(lèi)型玉米電導(dǎo)率（μs·cm-1·g-1）表4-6不同類(lèi)型玉米電導(dǎo)率（μs·cm-1·g-1）類(lèi)型品種電導(dǎo)率（μs·cm-1·g-1）普通玉米鄭單9854.7567.8034.9565.0125.050唐抗54.0324.5354.5654.7184.986糯玉米中糯1號(hào)12.54312.37512.62712.82613.054中糯3027.1317.1587.2157.2207.719甜玉米甜單8號(hào)13.35714.42915.04416.28520.864昌甜10015.26014.68016.36113.30319.715高油玉米高油45155.5836.4746.8246.9867.012青飼玉米懷研青貯6號(hào)6.1216.5636.5877.3017.855圖4-6不同類(lèi)型玉米電導(dǎo)率（μs·cm-1·g-1）然而，各種類(lèi)型的玉米種子的電導(dǎo)率隨著老化時(shí)間而逐漸增加。人工時(shí)效處理120小時(shí)后，普通玉米種子的電導(dǎo)率由4.394升高至5.018，增幅為14.2%；糯玉米種子的電導(dǎo)率由對(duì)照組的8.380升高至9.387，增幅為17.4%；甜玉米種子的電導(dǎo)率由對(duì)照組的14.309升高至20.290，增幅為41.8%；高油玉米種子的電導(dǎo)率由對(duì)照組的5.583升高至7.012，增幅為25.6%；青飼玉米種子的電導(dǎo)率由對(duì)照組的6.121升高為7.855，增幅為28.3%。由此可見(jiàn)，8種類(lèi)型玉米中甜玉米種子的電導(dǎo)率升幅最大，其余依次為青飼玉米、高油玉米、糯玉米，普通玉米種子的電導(dǎo)率升幅最小。綜上所述，45℃處理下，各類(lèi)型玉米種子衰老情況為甜玉米衰老情況最大，其余依次為青飼玉米、高油玉米、糯玉米，普通玉米種子的衰老程度最小。由此可見(jiàn)普通玉米的抗老化能力最強(qiáng)，甜玉米抗老化能力最弱。4.7不同類(lèi)型玉米脫氫酶活性（μs·cm-1）表4-7不同類(lèi)型玉米脫氫酶活性（μs·cm-1）類(lèi)型品種脫氫酶活性（μs·cm-1）普通玉米鄭單9850.4030.3380.3200.2760.272唐抗50.3420.2790.2500.2470.209糯玉米中糯1號(hào)0.3690.2830.2250.1670.163中糯3020.1900.1420.1280.1150.107甜玉米甜單8號(hào)0.2460.2880.2400.1790.146昌甜1000.2580.2200.2110.2060.188高油玉米高油45150.1760.1730.1460.1430.125青飼玉米懷研青貯6號(hào)0.4530.4200.4080.3830.369圖4-7不同類(lèi)型玉米脫氫酶活性（μs·cm-1）由上圖可知，不同類(lèi)型玉米在人工老化處理后，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，其脫氫酶活性逐漸降低。但分析其斜率可知，中糯1號(hào)脫氫酶活性下降最快，可知其抗老化能力最弱；二高油4515玉米種子和昌甜100脫氫酶活性下降較慢，可知這兩種玉米的抗老化能力相對(duì)較強(qiáng)。4.8不同類(lèi)型玉米丙二醛含量（μmol·g-1）表4-8不同類(lèi)型玉米丙二醛含量（μmol·g-1）類(lèi)型品種丙二醛含量（μmol·g-1）普通玉米鄭單9850.9520.9651.0371.4931.739唐抗50.5361.2331.9221.5101.968糯玉米中糯1號(hào)2.8382.7523.1613.3964.378中糯3020.7321.8061.8622.6402.829甜玉米甜單8號(hào)1.1251.1771.3201.9162.038昌甜1001.0521.4952.2042.2463.200高油玉米高油45151.3971.4801.7301.7552.198青飼玉米懷研青貯6號(hào)2.3402.4493.7193.7264.312圖4-8不同類(lèi)型玉米丙二醛含量（μmol·g-1）由上圖可知，不同類(lèi)型玉米的人工老化后，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，丙二醛含量逐漸增加，其中糯302增加幅度最大，鄭單985增幅最?。换谝陨戏治?，中糯302抗老化能力最弱，鄭單985抗老化能力最強(qiáng)。隨著人工老化處理時(shí)間的延長(zhǎng)，各類(lèi)玉米種子的發(fā)芽勢(shì)，活力指數(shù)、脫氫酶活性的降幅均逐漸降低，且表現(xiàn)出了與發(fā)芽率相同的趨勢(shì)。5結(jié)論通過(guò)分析不同類(lèi)型玉米種子的發(fā)芽率與室內(nèi)活性測(cè)定指標(biāo)之間的相關(guān)性，可以將發(fā)芽勢(shì)，苗鮮重，活力指數(shù)和電導(dǎo)率作為檢測(cè)普通玉米種子活力的適宜指標(biāo)方法。發(fā)芽勢(shì)，幼苗鮮重，活力指數(shù)和丙二醛含量均可作為糯玉米種子活力的適宜指標(biāo)。測(cè)定種子萌發(fā)的適宜方法為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)，丙二醛含量。甜玉米種子活力檢測(cè)的適宜指標(biāo)為發(fā)芽勢(shì)，發(fā)芽指數(shù)，幼苗鮮重，活力指數(shù)和電導(dǎo)率，并進(jìn)行相應(yīng)的適宜檢測(cè)方法是標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)和電導(dǎo)率測(cè)量。這與使用人工老化種子獲得的不同類(lèi)型的玉米種子的活力檢測(cè)的合適方法的結(jié)論一致。本研究適合的活力檢測(cè)方法是基于人工老化種子。通過(guò)對(duì)自然老化種子進(jìn)一步活力檢測(cè)的適宜方法的研究，利用人工老化種子檢測(cè)不同類(lèi)型玉米種子活力的適宜方法是可行的。常用玉米種子活力檢測(cè)的適宜方法為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)和電導(dǎo)率測(cè)定試驗(yàn)。測(cè)定糯玉米種子活力的適宜方法為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)和丙二醛含量的測(cè)定。適宜的甜玉米種子活力測(cè)定方法為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)，電導(dǎo)率試驗(yàn)。然而，在這項(xiàng)研究中，只有一顆具有自然老化水平的種子被獲得。由于時(shí)間限制，不能獲得不同種子年齡和不同活力水平的自然老化種子。在糯玉米的研究中，盡管自然老化種子的脫氫酶活性和發(fā)芽率達(dá)到顯著相關(guān)，但由于實(shí)驗(yàn)材料的限制，數(shù)據(jù)的變化是大的和負(fù)相關(guān)的，因此，脫氫酶活性可用在糯玉米種子活力測(cè)試中需要進(jìn)一步研究。丙二醛是細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化的產(chǎn)物，其產(chǎn)生可加劇細(xì)胞膜損傷。丙二醛的數(shù)量可以代表膜的過(guò)氧化程度，但也間接反映了四種抗氧化能力的強(qiáng)弱，丙二醛與發(fā)芽率呈負(fù)相關(guān)。但在本研究中，普通玉米的丙二醛含量與發(fā)芽率呈正相關(guān)。這可能與普通玉米種子中含有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生理代謝活性有關(guān)，可抑制細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化，減少和修復(fù)丙二醛對(duì)細(xì)胞膜的損傷。

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