贮藏时间对皮、裸燕麦种子萌发及细胞学结构的影响

doi:10.11686/cyxb2023136

草业学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (2): 154-163.DOI: 10.11686/cyxb2023136

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贮藏时间对皮、裸燕麦种子萌发及细胞学结构的影响

姚瑞瑞¹(), 刘欢¹(), 赵桂琴¹, 王敬龙², 王绮玉¹, 董凯¹, 张然¹

^1.草业生态系统教育部重点实验室，甘肃农业大学草业学院，甘肃兰州 730070
^2.西藏自治区农牧科学院草业科学研究所，西藏拉萨 850000

收稿日期:2023-04-26 修回日期:2023-05-12 出版日期:2024-02-20 发布日期:2023-12-12
通讯作者: 刘欢
作者简介:E-mail： liuhuan@gsau.edu.cn
姚瑞瑞（1998-），女，甘肃秦安人，在读硕士。E-mail： 2496810089@qq.com
基金资助:
草业生态系统教育部重点实验室开放课题(KLGE-2022-16);甘肃省自然科学基金(21JR7RA824);西藏自治区科技计划项目(XZ202201ZY0014N);现代农业产业技术体系(CARS-07-C-1);甘肃省教育科技创新项目“优秀研究生创新之星”(2021CXZX-346)

Effects of seed storage time on seed germination and cytological structure of covered oats and naked oats

Rui-rui YAO¹(), Huan LIU¹(), Gui-qin ZHAO¹, Jing-long WANG², Qi-yu WANG¹, Kai DONG¹, Ran ZHANG¹

^1.Key Laboratory of Grassland Ecosystem，Ministry of Education，Pratacultural College，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China
^2.Institute of Pratacultural Science，Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences，Lhasa 850000，China

Received:2023-04-26 Revised:2023-05-12 Online:2024-02-20 Published:2023-12-12
Contact: Huan LIU

摘要/Abstract

摘要：

为探究贮藏时间对皮、裸燕麦种子萌发特性和细胞组织结构的影响，本试验以皮燕麦‘陇燕3号’种子和裸燕麦‘白燕2号’种子为材料，研究两种不同燕麦种质种子经贮藏2、4、6和8年后，种子发芽指数、活力指数、芽长、根长和电导率的变化情况，并采用石蜡切片法和透射电镜法制片，观察比较贮藏时间对皮、裸燕麦种子解剖结构及种胚细胞和线粒体超微结构的变化规律及差异。结果表明：在贮藏过程中，2个燕麦种质种子发芽指数、活力指数均有所下降，电导率升高，与‘白燕2号’相比，‘陇燕3号’种子活力变化更稳定。随着老化程度加深，燕麦种子解剖结构发生变化，糊粉层细胞水解，老化燕麦种子种胚细胞与线粒体超微结构受到严重损伤，表现为：种胚细胞内脂肪体出现降解现象；线粒体的结构发生损坏、出现空泡化并解体；细胞核结构不清，核仁消失，核边缘皱缩，染色质浓缩。

关键词: 贮藏时间, 种子活力, 解剖结构, 超微结构

Abstract:

This research investigated the effects of seed storage time on the germination characteristics and cell organization structure of the covered oat variety ‘Longyan No. 3’and the naked oat variety ‘Baiyan No. 2’. The changes in germination index， viability index， shoot length， root length and electrical conductivity of two different oat germplasm lines after storage for 2， 4， 6 and 8 years were studied. Paraffin sectioning methods and transmission electron microscopy were used to observe and compare the changes with time and varietal differences in covered and naked oat seed anatomical structure， seed embryonic cell organization and mitochondrial ultrastructure and changes with storage time. It was found that with increase in storage time， the germination index， seed viability index and vitality of both oat germplasm lines decreased， while the electrical conductivity of seeds increased. The seed viability of ‘Longyan No. 3’ was more stable than that of ‘Baiyan No. 2’. The anatomical structure of aged oat seeds changed， and the cells of the paste layer were hydrolyzed， the ultrastructure of embryo cells and mitochondria in aged oat seeds was seriously damaged. The main changes observed were that the fat bodies in seed embryo cells were degraded； The structure of mitochondria was damaged， vacuolated and disintegrated. The nucleus structure was unclear and the chromatin was concentrated， nucleoli had disappeared， and nuclear edges were wrinkled.

Key words: storage time, seed vitality, anatomical structures, ultrastructure

姚瑞瑞, 刘欢, 赵桂琴, 王敬龙, 王绮玉, 董凯, 张然. 贮藏时间对皮、裸燕麦种子萌发及细胞学结构的影响[J]. 草业学报, 2024, 33(2): 154-163.

Rui-rui YAO, Huan LIU, Gui-qin ZHAO, Jing-long WANG, Qi-yu WANG, Kai DONG, Ran ZHANG. Effects of seed storage time on seed germination and cytological structure of covered oats and naked oats[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2024, 33(2): 154-163.

图/表 7

表1 皮燕麦、裸燕麦种子不同贮藏时间处理

Table 1 Covered oat and naked oat seeds were treated with different storage time

品种 Variety	编号 Sample No.	贮藏年限 Storage age （a）	初始含水量 Initial water content （%）
‘陇燕3号’ Longyan No.3	L₁	2	6.09±0.54a
	L₂	4	5.94±0.03a
	L₃	6	6.25±0.05a
	L₄	8	5.68±0.06a
‘白燕2号’ Baiyan No.2	B₁	2	6.79±0.21a
	B₂	4	5.43±0.02c
	B₃	6	5.47±0.06c
	B₄	8	6.02±0.07b

图1 贮藏时间对皮、裸燕麦种子萌发的影响L1~L4：表示贮藏2、4、6、8年的‘陇燕3号’燕麦种子；B1~B4：表示贮藏2、4、6、8年的‘白燕2号’燕麦种子。不同小写字母表示各处理间差异显著（P<0.05），下同。L1-L4： Indicates ‘Longyan No. 3’ oat seeds storage for 2， 4， 6 and 8 years； B1-B4： Indicates ‘Baiyan No. 2’ oat seeds storage for 2， 4， 6 and 8 years. Different lowercase letters indicate significant differences between different treatments（P<0.05）， the same below.

Fig.1 Effect of storage time on seed germination of covered oats and naked oats

表2 贮藏时间对皮、裸燕麦种子萌发和细胞膜透性的方差分析

Table 2 Variance analysis of storage time on covered， naked oat seed germination and cell membrane permeability

指标

Index

发芽指数

Germination index

活力指数

Vitality index

芽长

Shoot length

根长

Root length

电导率

Electrical conductivity

×

贮藏时间Variety×storage time

表2 贮藏时间对皮、裸燕麦种子萌发和细胞膜透性的方差分析

Table 2 Variance analysis of storage time on covered， naked oat seed germination and cell membrane permeability

指标

Index

发芽指数

Germination index

活力指数

Vitality index

芽长

Shoot length

根长

Root length

电导率

Electrical conductivity

品种Variety

192.791**

107.169**

727.304**

94.117**

359.737**

贮藏时间Storage time

41.709**

41.183**

2.942

1.348

24.730**

品种

×

贮藏时间Variety×storage time

22.520**

29.541**

7.851**

2.600*

10.314**

图2 贮藏时间对皮、裸燕麦种子活力的影响

Fig.2 Effect of storage time on seed viability of covered and naked oat seeds

图3 贮藏时间对皮、裸燕麦种子电导率的影响

Fig.3 Effect of storage time on electrical conductivity of covered and naked oat seeds

图4 贮藏时间对皮、裸燕麦种子解剖结构的影响（×400）A，B：贮藏2年的‘陇燕3号’种子胚乳和番红-固绿染色；C，D：贮藏8年的‘陇燕3号’种子胚乳和番红-固绿染色；E，F：贮藏2年的‘白燕2号’种子胚乳和番红-固绿染色；G，H：贮藏8年的‘白燕2号’种子胚乳和番红-固绿染色；a：种皮；b：糊粉层；c：次级糊粉层。A， B： ‘Longyan No. 3’ seed endosperm and croc-solid green staining stored for 2 years； C， D： ‘Longyan No. 3’ seed endosperm and crocus-solid green staining stored for 8 years； E， F： ‘Baiyan No. 2’ seed endosperm and crocus-solid green staining stored for 2 years； G， H： ‘Baiyan No. 2’ seed endosperm and crocus-solid green staining stored for 8 years； a： Seed coat； b： Aleurone layer； c： Sub-aleurone layer.

Fig.4 Effects of storage time on the anatomy of covered and naked oat seeds （×400）

图5 不同贮藏时间下皮、裸燕麦种子种胚及线粒体超微结构的变化A，B：贮藏2年‘陇燕3号’燕麦种子；C，D：贮藏8年‘陇燕3号’燕麦种子；E，F：贮藏2年‘白燕2号’燕麦种子；G，H：贮藏8年‘白燕2号’燕麦种子；L：脂滴；M：线粒体；N：细胞核；V：液泡状结构；PM：细胞质膜；ER：内质网；GA：高尔基体； Cr：嵴。A， B： Storage of 2-year ‘Longyan No. 3’ oat seeds； C， D： Storage of 8-year ‘Longyan No. 3’ oat seeds； E， F： Storage of 2-year ‘Baiyan No. 2’ oat seeds； G， H： Storage of 8-year ‘Baiyan No. 2’oat seeds； L： Lipid droplet； M： Mitochondria； N： Nucleus； V： Vacuolar structure； PM： Cytoplasmic membrane； ER： Endoplasmic reticulum； GA： Golgi apparatus； Cr： Cristae.

Fig.5 Changes of embryo and mitochondrial ultrastructure at different storage times of covered and naked oats

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贮藏时间对皮、裸燕麦种子萌发及细胞学结构的影响

Effects of seed storage time on seed germination and cytological structure of covered oats and naked oats

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图/表 7

参考文献 44

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