【摘要】：煙草(Nicotiana tabacum L.)種子是煙草經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)中特殊的生產(chǎn)資料,是優(yōu)良品種的載體。優(yōu)質的煙草種子是煙葉生產(chǎn)技術中經(jīng)濟有效的增產(chǎn)措施。本研究擬在煙草種子生產(chǎn)、加工、貯藏、播種前處理等環(huán)節(jié)建立一套完整的質量控制體系。本文以煙草種子紅花大金元(HD)和云煙97(Y97)為主要材料,開展了煙草種子成熟、貯藏和播前引發(fā)三個過程中的活力、生理生化和相關機制的研究,主要研究結果如下:1.研究了煙草種子發(fā)育過程中種子質量和種子內(nèi)含物的關系,預測煙草HD和Y97種子的最佳收獲時間是第31到33天。授粉后第31到33 DAP(授粉后天數(shù),day after pollination,DAP),HD和Y97生活力和活力達到最大值,隨后在35 DAP出現(xiàn)下降。從7到35 DAP,HD和Y97的含水量從90%下降到30%,脫落酸(abscisic acid,ABA)總下降量為2000ng·g-1。整個種子發(fā)育階段,可溶性糖和淀粉含量下降,脂肪和蛋白質逐漸積累,變化最劇烈的時期是7到21 DAP。在7到21 DAP,粗纖維和精氨酸呈上升趨勢,灰分和賴氨酸呈下降趨勢。整體來講,HD和Y97種子的發(fā)芽率和脂肪、含水量、可溶糖、蛋白質、淀粉、ABA、賴氨酸、千粒重和種皮顏色之間存在顯著的相關性,含水量、脂肪和蛋白質含量和活力指數(shù)顯著相關。種子生活力可用于評估內(nèi)含物與種子質量之間的關系,并預測煙草種子的最佳收獲時間。2.使用近紅外光譜快速無損的分析煙草種子發(fā)育過程中脂肪、可溶性糖和粗纖維的含量,快速檢測種子內(nèi)含物并且充分利用煙草種子的生物量。變量標準化(standard normal variate,SNV),Savitzky-Golay卷積平滑(Savitzky-Golay smoothing,SG),一階導數(shù)(first derivate,1stD)和多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)組合的四種預處理方法:SNV-SG,SNV-SG-1stD,MSC-SG和MSC-SG-1st D,分別用于對原始光譜進行優(yōu)化。然后使用最小二乘法(PLS)和非線性最小二乘支持向量機(LS-SVM)構建校正模型,LS-SVM方法構建的模型性能優(yōu)于PLS模型。脂肪、可溶糖和粗纖維的最佳LS-SVM模型是使用MSC-SG-1st D方法預處理光譜得到。結果表明,近紅外光譜適合快速、準確地分析煙草種子內(nèi)含物。3.采用不同的包裝方式和貯藏條件,研究煙草種子的最佳貯藏方式為真空包裝、低溫貯藏;并且采用加速老化方法驗證脂肪氧化酶(Lipoxygenase,LOX)是煙草種子劣變過程中的關鍵酶。為了探究種子劣變的機制,煙草種子在使用布袋(cloth,C)和真空(vacuum,V)包裝分別貯藏在常溫(room temperature,RT)和低溫(low temperature,LIT,18℃),間隔5個月定期取樣。包裝方式和貯藏條件共同影響種子活力;經(jīng)過25個月貯藏,真空包裝在低溫(LT/V)條件下貯藏的種子活力最高;布袋包裝在常溫(RT/C)條件下貯藏的種子在20個月后完全喪失發(fā)芽能力。同時,RT/C條件下種子中過氧化氫(hydrogen peroxide,H2O2)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量和LOX活性增加,NtLOX3表達量上調(diào)。另外,回歸分析顯示LOX活性與種子活力存在負相關關系。為了進一步驗證LOX活性和煙草種子活力的關系,使用LOX活性抑制劑:咖啡酸(caffeic acid,CF)和兒茶素(catechin,CT)預先浸種,然后進行人工加速老化。抑制劑預先處理的種子LOX活性,MDA和H2O2含量都很低,種子活力和幼苗質量較高,種子更加耐老化。這些結果有力地證明,LOX活化會加速種子老化,抑制LOX活性顯著提高了老化過程中種子活力和生活力。4.采用響應面試驗設計和主成分分析方法對煙草種子HD和Y97的引發(fā)時間、引發(fā)溫度和引發(fā)液pH三個因素組合進行優(yōu)化篩選。使用H2O2作為增氧劑。然后進行標準發(fā)芽試驗,以發(fā)芽結束后的幼苗全苗長、苗干重、苗鮮重和活力指數(shù)為響應量進行響應面和主成分分析。篩選到最佳的紅花大金元種子引發(fā)條件為弓引發(fā)時間49h、引發(fā)溫度30℃、引發(fā)液pH為5;最佳的云煙97種子引發(fā)條件為引發(fā)時間45h、引發(fā)溫度21℃、引發(fā)液pH為6。5.利用H2O2和赤霉素(gibberellin,GA)的合成抑制劑,二甲苯基碘(diphenylene iodonium chloride,DPI)和烯效唑(uniconazole,Uni),引發(fā)煙草種子,探究活性氧(reactive oxygen species,ROS)和GA對種子萌發(fā)的調(diào)控機制。使用DPI和Uni引發(fā)的煙草種子發(fā)芽率降低,特別是DPI+Uni組合處理的種子,幾乎不萌發(fā)。H2O2和GA可以完全逆轉DPI和Uni的效果。H2O2+Uni和GA+DPI引發(fā)的種子發(fā)芽率和H2O引發(fā)的效果一樣。H2O2和GA引發(fā)的種子通過相關的基因表達提高GA含量和降低ABA含量,并維持二者的內(nèi)穩(wěn)態(tài)和信號傳導。另外H2O2和GA引發(fā)的種子異檸檬酸裂解酶(isocitrate lyase,ICL)活性上升,可溶性糖含量增加。這些結果表明,H2O2和GA對煙草種子萌發(fā)至關重要,二者通過相互誘導來調(diào)控種子萌發(fā)。同時,ICL活性由ABA/GA和ROS濃度共同調(diào)控。
【圖文】：

Ｈ２0２在植物體內(nèi)有多條產(chǎn)生途徑（圖ｕ）邋（Ｎｅｉｌｌ等，２００２）。細胞內(nèi)的Ｈ２0２準確逡逑濃度很難測定，其濃度造成的潛在影響也不同，但是一般來講Ｈ２０２濃度會被高效的抗逡逑氧化物酶系統(tǒng)所平衡（圖１．１）。非生物脅迫如脫水、低溫、高溫和過量的輻射都會打破逡逑這種平衡，這些脅迫增加了邋Ｈ２０２起始信號的響應，包括酶的激活、基因的表達、程序逡逑性細胞死亡（ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ邋ｃｅｌｌ邋ｄｅａｔｈ，邋ＰＣＤ）和細胞損傷。Ｈ２Ｏ２是通過一些特定酶的代逡逑謝產(chǎn)生。當受到病原菌、傷口和熱激刺激時，Ｈ２0２會被快速大量的合成，并釋放到質逡逑外體中（Ｒａｏ和Ｄａｖｉｓ，邋２００１）。在哺乳動物的吞噬細胞中，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷逡逑酸（ｎｉｃｏｔｉｎａｍｉｄｅ邋ａｄｅｎｉｎｅ邋ｄｉｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ邋ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ＮＡＤＰＨ）會首先產(chǎn)生超氧陰離子逡逑（ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ邋ａｎｉｏｎ，Ｏｒ邋）0擬南亦在受到病原菌侵染時，價辦ｏＷ）和ｄ邋ｒｒｆｔｏＷ７（編碼ＮＡＤＰＨ逡逑氧化酶）對Ｈ２0２的產(chǎn)生是必須的（Ｔｏｒｒｅｓ等，２００２）。其他產(chǎn)生Ｈ２Ｏ２的酶包括黃嘌呤逡逑氧化酶

第：章邋煙草種子發(fā)ｆｆ過程中內(nèi)舍物變化與種ｆ質量的關系逡逑褐色、深褐色；萼片的色澤變化規(guī)律為綠色、淺綠色、淺黃色、褐色、深褐色；種子的逡逑色澤變化規(guī)律為白色、淺黃色、淺褐色、褐色、深褐色（圖２．１）。經(jīng)色差儀進行種子逡逑顏色數(shù)字化測定，其ＡＥ＊值逐漸升高，說明種子顏色逐漸變深。Ｙ９７的種皮顏色在３５逡逑ＤＡＰ達到最大值，ＨＤ的種子在２９邋ＤＡＰ達到最大值（圖２．１）。逡逑、９７邐ｈｄ逡逑ｆｉｆｆｉ邐ｉｉｍｉ逡逑＊星逢Ｍ邐ｎＨ邋“逡逑７ｄ邐１４邋ｄ邐２１邋ｄ邋２３邋ｄ邐２５邋ｄ邐７邋ｄ邐１４邋ｄ邐２１邋ｄ邋２３邋ｄ邐２５邋ｄ逡逑ＨＭ＊邐＃ＭＨ逡逑２７邋ｄ邐２９邋ｄ邐３１邋ｄ邋３３邋ｄ邐３５邋ｄ邐２７邋ｄ邐２９邋ｄ邐３１邋ｄ邋３３邋ｄ邐３５邋ｄ逡逑７０邋邐邋６０邋邐逡逑Ａ邋Ｂ邋邐邐邐邐邐－＊逡逑６０邐５０逡逑Ｗ５０邐￣＾￣邐廠逡逑ｒ邐／邐
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S572

【參考文獻】

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本文編號：2697044