小麥銘賢169休眠解除期間種子結(jié)構(gòu)與主要成分的變化

張明婷，姚雅鑫，王京宏，孫風(fēng)麗，張 超，奚亞軍

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北地區(qū)小麥生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 7102100；3.陜西省雜交油菜研究中心, 陜西楊陵 712100)

小麥(L.)是全世界廣泛栽種的一種作物，也是歷史上第一個(gè)被馴化的主食作物。中國(guó)是世界上較早種植小麥的國(guó)家之一，而黃淮麥區(qū)是我國(guó)小麥種植面積最大的地區(qū)之一，栽培面積占全國(guó)小麥總面積的40%，育成和推廣的品種數(shù)量較多。銘賢169是在黃淮麥區(qū)育種試驗(yàn)中廣泛使用的條銹病誘發(fā)材料，其種子具有休眠特性。休眠的種子可以抵擋不良環(huán)境的影響，即使長(zhǎng)期貯藏仍能保持較高生活力。植物種子通過(guò)自身休眠可以避開(kāi)外界不利因素，對(duì)保持其自身的繁衍具有重要意義。然而在馴化小麥的歷史中，為了追求更好的經(jīng)濟(jì)效益和快速均勻的發(fā)芽，休眠特性被人為弱化，導(dǎo)致現(xiàn)在生產(chǎn)上的骨干品種大多不具有休眠性，加劇了穗發(fā)芽現(xiàn)象的發(fā)生，穗發(fā)芽會(huì)導(dǎo)致籽粒品質(zhì)劣化，食用和種用安全性降低。解決穗發(fā)芽問(wèn)題最經(jīng)濟(jì)有效的途徑是培育具有強(qiáng)休眠性的品種。

種子的休眠性主要與基因型有關(guān)，也受植物激素、光照、溫度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和后熟作用等外界因素的影響。干燥后熟通常是解除新鮮收獲的成熟小麥種子休眠的常用方法。小麥種子的后熟期一般為一至兩個(gè)月左右，后熟初期的種子呼吸強(qiáng)度、耐儲(chǔ)藏性、酶活性、生理代謝、品質(zhì)和發(fā)芽率等都會(huì)隨著后熟時(shí)間的延長(zhǎng)而發(fā)生變化。孫果忠等的研究表明，隨著后熟時(shí)間的延長(zhǎng)，冀麥1號(hào)、西農(nóng)6028等9個(gè)小麥品種的種子萌發(fā)力提高的程度不同。馮攀屹等研究表明，后熟對(duì)小麥中的碳水化合物、含氮化合物、脂類(lèi)等有很大影響。后熟過(guò)程中，小麥發(fā)芽率、淀粉、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、酶類(lèi)以及mRNA等均會(huì)發(fā)生變化。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞壁修飾相關(guān)程序在種子后熟過(guò)程中被激活，激素的轉(zhuǎn)錄和淀粉、蔗糖代謝等途徑在小麥銘賢169種子休眠至萌發(fā)的過(guò)渡中顯著上調(diào)表達(dá)。研究表明，后熟誘導(dǎo)小麥種子打破休眠與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和能量代謝相關(guān)蛋白質(zhì)的差異表達(dá)有關(guān)，如編碼α-淀粉酶和淀粉合酶的基因的表達(dá)發(fā)生了顯著變化。但是，有關(guān)休眠解除期間小麥種子結(jié)構(gòu)和主要成分變化的報(bào)道甚少。

本研究以休眠性明顯的銘賢169為試材，探究其種子在發(fā)育和后熟階段的休眠解除過(guò)程中淀粉和種皮顯微結(jié)構(gòu)以及主要成分的變化，以期為揭示小麥穗發(fā)芽抗性機(jī)制提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試材料及種植條件

本試驗(yàn)所用材料銘賢169，2019-2020年度種植于陜西楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)北校區(qū)試驗(yàn)田(34°17′24.5″N，108°04′05.2″E)，生長(zhǎng)條件同當(dāng)?shù)卮筇?。成熟時(shí)取移除穗上端和下端的種子，取穗子中部的種子脫粒、晾曬后在室溫下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 種子和胚的發(fā)芽率測(cè)定

在小麥花后10、20、30、40 d分別取穗中部種子500粒，收獲后后熟15、30、45、60、75、90 d種子分別取500粒，用于發(fā)芽率測(cè)定。

種子發(fā)芽率測(cè)定：取花后或后熟不同時(shí)間種子250粒，用5%次氯酸鈉進(jìn)行表面消毒15 min，用無(wú)菌水沖洗5次；在直徑為9 cm的無(wú)菌培養(yǎng)皿中放雙層無(wú)菌濾紙并加入8 mL的無(wú)菌水，將滅菌種子腹溝朝下放置于培養(yǎng)皿，每皿50個(gè)種子。在培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽，發(fā)芽溫度設(shè)置為20/15 ℃(光照/黑暗)，光周期為10/14 h(光照/黑暗)。每12 h記錄發(fā)芽種子數(shù)，直到7 d后發(fā)芽率不再發(fā)生變化(胚根突破種子外皮>1 cm即為發(fā)芽)。

胚發(fā)芽率測(cè)定：參考孫果忠等的方法稍作改動(dòng)，取開(kāi)花后或后熟不同時(shí)間種子各250粒，用5%次氯酸鈉消毒3 min(后熟種子需浸泡4～6 h)，再用ddHO沖洗5次；無(wú)菌操作下剝離胚，將胚盾片朝下擺放在配制好的MS培養(yǎng)基上，每皿放胚50粒，用parafilm封口，放于培養(yǎng)箱中 20 ℃暗培養(yǎng)。每12 h記錄發(fā)芽數(shù)，直到發(fā)芽率不再發(fā)生變化，以根尖變白膨大(直徑>1 mm)為發(fā)芽。

1.3 種子吸水率和活力測(cè)定

吸水率的測(cè)定：隨機(jī)選取50粒收獲備用種子，稱(chēng)重后置于燒杯中，加入ddHO在室溫下浸種。每隔6 h取出種子，用濾紙吸干表面水分后稱(chēng)重，直至連續(xù)兩次種子質(zhì)量恒定。

種子活力(TTC)檢測(cè)參考高俊鳳方法。5次重復(fù)。

1.4 種皮結(jié)構(gòu)和淀粉粒的顯微結(jié)構(gòu)觀察

每20 d取收獲備用種子5粒，共取6次，用解剖刀切成2 mm厚的橫切片，挑選切面平整的樣品用雙面導(dǎo)電膠粘貼于掃描電鏡樣品臺(tái)上，橫斷面朝上，吹去表面的灰塵后，用真空噴涂?jī)x對(duì)樣品進(jìn)行噴金，并在S-3400N型電子顯微鏡(加速電壓5～15 KV)下觀察特定部位并拍照。

1.5 籽粒品質(zhì)測(cè)定

采用perten公司的DA7200近紅外古物分析儀測(cè)定樣品水分、吸水率、粗蛋白、面筋和淀粉含量、沉降值，重復(fù)5次。

1.6 面粉RVA粘度參數(shù)測(cè)定

參考Jiang的方法略做改動(dòng)，準(zhǔn)確稱(chēng)取含水量為12%的銘賢169面粉3.0 g置于小鋁罐中，加入蒸餾水25 g；用快速粘度分析儀(RVA 4500, Perten, SWISS)測(cè)定黏度相關(guān)指標(biāo)。程序設(shè)置為在50 ℃保持1 min，以12 ℃·min的速率升溫至95 ℃，保持2.5 min，以同樣的速率降溫至50 ℃，保持2 min；前10 s以960 r·min的速率進(jìn)行攪拌，之后以160 r·min速率攪拌。重復(fù)3次。

1.7 淀粉熱穩(wěn)定性測(cè)定

淀粉提取參考peng等的方法并作修改。取5 g銘賢169籽粒在0.5 mol·L的NaCl溶液中浸泡16 h，在研缽中研成勻漿并用500目的尼龍網(wǎng)過(guò)濾，直至濾出液用碘染色不變藍(lán)為止。將淀粉勻漿在6 000 r·min下離心5 min，去上清，沉淀依次分別用2 mol·L的NaCl、2% SDS和0.2%的NaOH溶液洗滌，直到沉淀變?yōu)榘咨珵橹?；用丙酮清?次，風(fēng)干后過(guò)篩。于-20 ℃貯存?zhèn)溆?。每個(gè)樣品重復(fù)2次。

取10 mg淀粉于坩堝中，放入熱穩(wěn)定分析儀中(EXSTAR TG/DTA 6000日本)，在氮?dú)夥諊乱?0 ℃·min的升溫速率從30 ℃升至 550 ℃，得到熱重-熱重微分(TG-DTG)和差熱(DTA)譜圖。每個(gè)樣品重復(fù)3次。

1.8 淀粉粒徑測(cè)定

淀粉提取同1.7方法，粒徑采用MASTERSIZER-2000激光粒度儀(Malvern UK公司)測(cè)定。稱(chēng)取0.5 g銘賢169淀粉懸浮于5 mL蒸餾水中；超聲波分散20 s，統(tǒng)計(jì)的總粒數(shù)達(dá)到10 000時(shí)停止。數(shù)據(jù)用激光衍射法進(jìn)行自動(dòng)分析。每個(gè)樣品重復(fù)3次。

1.9 淀粉酶活性和可溶性糖含量的測(cè)定

淀粉酶活性和可溶性糖的測(cè)定參照高俊鳳方法。重復(fù)3次。

1.10 數(shù)據(jù)處理

用SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 銘賢169種子發(fā)芽率變化

從圖1A可以發(fā)現(xiàn)，收獲前的胚在花后25 d已經(jīng)具有發(fā)芽能力，開(kāi)花后35 d胚發(fā)芽率增加，胚伸長(zhǎng)率增加，胚兩端都有明顯的芽伸出。而種子在花后35 d沒(méi)有發(fā)芽。開(kāi)花后40 d，胚發(fā)芽率超過(guò)40%，種子發(fā)芽率只有3%(圖1B)。說(shuō)明在收獲前，種子休眠不是由胚引起的，推測(cè)胚以外的結(jié)構(gòu)對(duì)種子休眠有著正向的作用。收獲后的種胚和種子萌發(fā)率都隨后熟時(shí)間延長(zhǎng)而升高。在收獲后15 d，胚發(fā)芽率達(dá)到80%，在收獲后90 d達(dá)到100%(圖1C)。在收獲后15～30 d，種子發(fā)芽率從3%快速增長(zhǎng)到40%，在收獲30 d天后增長(zhǎng)率變慢。以上結(jié)果說(shuō)明，種胚萌發(fā)能力始終強(qiáng)于種子的萌發(fā)能力；銘賢169的休眠由胚以外的母體成分引起，其可能的原因是胚之外的某些母體成分抑制了胚向外延伸，也可能是胚乳和種皮的機(jī)械結(jié)構(gòu)阻礙了胚芽的伸長(zhǎng)。

A：開(kāi)花后25 d、35 d種胚和種子發(fā)芽情況(上排：種胚發(fā)芽；下排：種子發(fā)芽)。B：發(fā)育期種胚和種子萌發(fā)率。C：后熟期種胚和種子萌發(fā)率。

2.2 銘賢169種子吸水率和活力變化

圖2結(jié)果表明，在后熟期間，干燥的銘賢169種子吸水的初始階段(0～12 h)吸水速率最快，此后吸水速率逐漸變慢，48 h后吸水率不再發(fā)生變化。S5的吸水率最高，48 h的吸水率達(dá)到66%，S1的吸水率最低，為61%(圖2A)。結(jié)果說(shuō)明，吸水率隨著后熟時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸升高，與發(fā)芽率趨勢(shì)相同。種子活力隨后熟時(shí)間延長(zhǎng)整體呈上升的趨勢(shì)，從后熟初期的80%增加到100%(圖2B)，在S3時(shí)期種子活力明顯下降，可能是后熟期高溫潮濕的環(huán)境抑制了部分種子的活性，但與后熟發(fā)芽率的相關(guān)分析表明，種子活力與發(fā)芽率關(guān)系不大。

S1～S5分別表示后熟20、40、60、80、100 d。下同。

2.3 銘賢169種皮結(jié)構(gòu)和淀粉粒顯微結(jié)構(gòu)變化

銘賢169種子的淀粉粒呈圓盤(pán)或透鏡狀，以飽滿(mǎn)的A型淀粉粒為主，周?chē)植贾是蛐蔚腂型淀粉粒。S1時(shí)期，A型淀粉粒形狀飽滿(mǎn)，表面光滑無(wú)褶皺無(wú)破損，有少量B型淀粉粒分布在周?chē)腋鞯矸哿Ｖg的界限分明(圖3)。S2和S3時(shí)期，A型淀粉粒表面不光滑，有凸起和小孔出現(xiàn)，偶有破損殘缺的淀粉粒，并且形狀也不夠飽滿(mǎn)，略為凹陷和扁平；A型淀粉數(shù)量較多，界限比較清晰，周?chē)加谐霈F(xiàn)蛋白基質(zhì)的結(jié)構(gòu)。S4時(shí)期，A型淀粉粒表面出現(xiàn)明顯的斑點(diǎn)凹陷，類(lèi)似月球坑的形狀，淀粉粒之間的空隙縮小，連接變得緊密；A型淀粉粒數(shù)量變少，B型淀粉粒增多，且A型淀粉粒被大量蛋白基質(zhì)包圍。S5時(shí)期，淀粉粒破損情況加劇，幾乎沒(méi)有表面完整光滑的A型淀粉粒，且數(shù)量減少；B型淀粉粒表面也有破損現(xiàn)象，并且粘連現(xiàn)象嚴(yán)重。S6時(shí)期，A型淀粉粒的破損程度加劇，數(shù)量少；大部分結(jié)構(gòu)嵌入B型淀粉粒和蛋白基質(zhì)之中，形成團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，A型淀粉粒的界限模糊已經(jīng)無(wú)法與其他物質(zhì)分離。

圖3 休眠解除期間銘賢169淀粉粒的顯微結(jié)構(gòu)

銘賢169小麥種皮中，表皮細(xì)胞呈條形，細(xì)胞中間凹四周高，表面十分不光滑，有褶皺，細(xì)胞與細(xì)胞間以明顯的條狀突起隔開(kāi)，表面分布著灰塵或蛋白基質(zhì)的碎片(圖4)。S1時(shí)期，表皮細(xì)胞紋路緊湊清晰，排列得很有規(guī)律，其中間隔的起伏較強(qiáng)。后期的表皮紋路不如S1時(shí)期清晰，排列逐漸分散，不平整，以S5和S6時(shí)期這種變化更為明顯。S5時(shí)期的細(xì)胞間隔模糊，褶皺模糊不清晰，寬窄不一致，整體看上去種子表面起伏較大；S6時(shí)期褶皺不明顯，細(xì)胞排列分散無(wú)規(guī)律。結(jié)果表明，隨著后熟時(shí)間的延長(zhǎng)，種子表面細(xì)胞從排列緊密到疏松無(wú)規(guī)律，其可能導(dǎo)致更多的空氣和水分進(jìn)入種子內(nèi)部從而解除休眠。

圖4 休眠解除期間銘賢169種皮表面的顯微結(jié)構(gòu)

從圖5可以看出，種籽實(shí)皮由多層細(xì)胞組成，在S1和S2時(shí)期，每層組織排列緊密，中間的縫隙較小。S3-S6時(shí)期，隨著后熟時(shí)間的延長(zhǎng)，每層細(xì)胞之間的距離增加，排列變得疏松，厚度增加。S1時(shí)期，胚乳外部的柵欄細(xì)胞形態(tài)明顯，細(xì)胞成規(guī)則的四邊形，表面光滑，且排列緊密，與胚乳結(jié)合緊密，胚乳細(xì)胞的表面光滑完整。S2時(shí)期，柵欄細(xì)胞開(kāi)始變形，出現(xiàn)橢圓形細(xì)胞，排列疏松。S3和S4時(shí)期，柵欄細(xì)胞表面粗糙，細(xì)胞周?chē)霈F(xiàn)明顯的斷裂結(jié)構(gòu)，與下層胚乳的結(jié)合不如S1時(shí)期緊密，胚乳細(xì)胞的表面破損，露出內(nèi)部的淀粉粒。S5時(shí)期，柵欄細(xì)胞的表面不完整，形狀接近圓形；S6時(shí)期，柵欄細(xì)胞變?yōu)楸馄降乃倪呅?，與種皮和胚乳之間出現(xiàn)明顯縫隙，分層明顯。

圖5 休眠解除期間銘賢169種皮橫斷面的顯微結(jié)構(gòu)

2.4 銘賢169籽粒品質(zhì)變化

銘賢169種子水分含量和吸水率隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著增加，對(duì)比S1時(shí)期和S5時(shí)期，二者水分含量和吸水率差異均顯著。后熟初期，淀粉含量的變化不明顯，在S4和S5時(shí)期，淀粉含量顯著增加，增幅接近2%。推測(cè)S1～S3時(shí)期淀粉含量也在增加，由于淀粉含量基數(shù)較大，所以表現(xiàn)不明顯，直到后熟末期，淀粉累加使得淀粉含量的上升變得明顯。沉降值在后熟期間的變化可分為三個(gè)階段，第一階段沉降值快速降低，從44 mL快速下降到41 mL；在第二階段(S2～S4時(shí)期)沉降值保持穩(wěn)定，約為41.5 mL；第三階段是后熟末期，沉降值顯著下降(接近2 mL)。推測(cè)銘賢169的蛋白質(zhì)可能在后熟初期和末期發(fā)生變化，導(dǎo)致沉降值改變。濕面筋含量和粗蛋白含量在后熟期內(nèi)整體變化不大。

圖6 休眠解除期間籽粒品質(zhì)變化

2.5 銘賢169種子淀粉糊化特性變化

隨著后熟時(shí)間的延長(zhǎng)，銘賢169的各被測(cè)糊化指標(biāo)均呈上升的趨勢(shì)，峰值粘度、破損值、終粘度和回生值各后熟時(shí)期間差異不顯著；S5時(shí)期的谷值粘度值顯著高于S1時(shí)期(圖7A)。峰值時(shí)間變化顯著，S1時(shí)期顯著低于S5時(shí)期(圖7B)。糊化溫度呈下降趨勢(shì)，但差異均未達(dá)到顯著水平(圖7C)。整體來(lái)看，后熟期間銘賢169糊化特性并未發(fā)生明顯的變化。

圖7 后熟期間糊化特性的變化

2.6 休眠解除期間銘賢169淀粉熱特性變化

銘賢169的淀粉有三個(gè)明顯的吸熱階段(圖8A)：第一階段為<140 ℃，對(duì)應(yīng)的DTA曲線為吸熱峰，推測(cè)主要由水分蒸發(fā)引起；各后熟時(shí)期種子的吸熱反應(yīng)溫度大致相同，S1吸收的能量最多，S3最少；第二階段(250～330 ℃)對(duì)應(yīng)的DTA曲線為吸熱峰，S3～S5吸熱峰發(fā)生溫度大致在300 ℃，而S1和S2的吸熱峰出現(xiàn)在溫度為 275 ℃，其中S5吸收的熱量最多，S2最少，可能是由C-CH、C-O和C-C鍵發(fā)生斷裂而引起的；第三階段為溫度>330 ℃，吸熱峰的出現(xiàn)溫度有較大差異，吸熱峰溫度最低的是S2，最高的是S5，而反應(yīng)所吸收的能量是S5最多，S2最少。在S1和S2的差熱曲線中，220～250 ℃出現(xiàn)了一個(gè)小的放熱峰，而其他時(shí)期并沒(méi)有這一階段的放熱(圖8A)。推測(cè)在小麥后熟期間，初期和末期的淀粉性質(zhì)可能發(fā)生一些變化。差熱分析表明，銘賢169在后熟期內(nèi)淀粉的熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，初期階段的熱量變化與末期階段有所不同。

由TG曲線分析可知，淀粉降解分為兩個(gè)階段(圖8B)。第一階段發(fā)生在30～120 ℃，由于水分的蒸發(fā)而出現(xiàn)小幅度的失重，各后熟時(shí)期淀粉的失重速率相近。第二階段的降解溫度為220～350 ℃，淀粉顆粒迅速失重，形成明顯失重臺(tái)階，各時(shí)期的下降拐點(diǎn)不相同。S1發(fā)生失重的溫度最低，大約為215 ℃，S3溫度達(dá)到250 ℃左右才開(kāi)始分解失重。S1和S2的第二階段曲線的拐點(diǎn)比較接近，而S3～S5的拐點(diǎn)形狀相似，說(shuō)明后熟前后的性質(zhì)不同。350 ℃后重量緩慢下降，直到550 ℃反應(yīng)結(jié)束時(shí)，S1的剩余質(zhì)量最大，而S5最小(圖8B)。從DTG的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，銘賢169淀粉的失重分為兩步，與TG曲線對(duì)應(yīng)。在失重第一階段，S2的峰值是最低的，峰面積也最小，說(shuō)明失重速率最慢，失重量最小，熱穩(wěn)定性較差。S5的峰值最高(圖8C)，失重速率最快，失重最大，熱穩(wěn)定性較強(qiáng)。第二階段失重的差異明顯，S1峰值峰面積最小，而S5最大。表明在淀粉迅速分解的階段，S1分解溫度最低，分解速率最慢；S5分解溫度最高，速率最快(圖8D)。這些結(jié)果說(shuō)明后熟作用可增加淀粉熱穩(wěn)定性。

圖8 休眠解除期間淀粉熱差熱重變化

2.7 休眠解除時(shí)期銘賢169淀粉粒徑變化

隨著后熟時(shí)間的延長(zhǎng)，淀粉粒徑分布有所差異(表1)。

表1 淀粉粒徑分布

從數(shù)量百分比而言，各后熟時(shí)期淀粉的D10值在2.106 7(S4)～2.126 7(S2)μm之間，隨著后熟時(shí)間延長(zhǎng)，粒徑逐漸減小(除S5時(shí)期)，各時(shí)期差異不顯著。D50中粒徑的分布差異不大，散布在2.706 7(S4)～2.790 0(S2)μm之間。D90粒徑分布在19.886 7～23.260 0 μm之間，S1和S2與S3～S5之間差異顯著，說(shuō)明淀粉的大粒徑隨著后熟時(shí)間的增加而減小。

體積百分?jǐn)?shù)，D10在S5與S3和S4之間出現(xiàn)顯著差異；S5的D50粒徑值幾乎為其他時(shí)期的2倍，差異顯著；D90的粒徑分布范圍為71.283 3～168.870 0，最大值是S5時(shí)期?？傮w來(lái)看，粒徑體積百分?jǐn)?shù)逐漸減小，但S5時(shí)期增大明顯，具體的原因還有待探討。

2.8 休眠解除期間銘賢169種子的可溶性糖含量、淀粉酶活性變化

可溶性糖在銘賢169后熟過(guò)程的變化如圖9 A。S1時(shí)期，銘賢169小麥可溶性糖含量較高，到S2時(shí)期明顯下降，隨后進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)間段(S2～S4)，S4～S5期間快速下降。α淀粉酶和β淀粉酶活性隨后熟時(shí)間延長(zhǎng)逐漸下降，但β淀粉酶活性始終高于α淀粉酶，均以S1時(shí)期的活性最高。表明后熟作用會(huì)降低種子可溶性糖含量，減弱淀粉酶活性。

圖9 休眠解除期間淀粉可溶性糖含量(A)和淀粉酶活性(B)

3 討 論

目前，有關(guān)小麥休眠機(jī)制還沒(méi)有統(tǒng)一的定論，之前的研究普遍認(rèn)為，母本的種皮和胚乳對(duì)子代的休眠有著重要作用。毛伯仁和吳兆蘇將不同休眠期的品種進(jìn)行正反雜交，結(jié)果表明，子一代的休眠性?xún)A向母本。本研究比較銘賢169籽粒建成時(shí)期和收獲后種胚和種子的休眠解除過(guò)程，發(fā)現(xiàn)灌漿期種胚在花后25 d即具有發(fā)芽能力，花后35 d胚萌發(fā)率可達(dá)35%，但完整種子仍處于休眠狀態(tài)。推測(cè)銘賢169的休眠性受胚乳和種皮等母體結(jié)構(gòu)的影響。早期研究指出，麥類(lèi)作物的種皮是制約種子萌發(fā)的重要因素，本研究結(jié)果也表明，離體胚的萌發(fā)率更高，而具有完整胚種皮的籽粒休眠性更強(qiáng)?？赡艿脑蚴悄阁w通過(guò)進(jìn)化出一些機(jī)制來(lái)控制種子的休眠行為，如母本硬化的外包組織(種皮)和大量的胚乳等成分。說(shuō)明種皮和胚乳對(duì)小麥種子休眠和萌發(fā)具有一定的 影響。

種皮是小麥籽粒吸水和透氣的最大障礙，也是母株組織控制休眠的重要機(jī)制。本研究分析了自然條件下后熟的銘賢169種皮顯微結(jié)構(gòu)的變化，發(fā)現(xiàn)后熟作用會(huì)導(dǎo)致表皮細(xì)胞排列疏松無(wú)規(guī)律，組織結(jié)構(gòu)變薄，增加種皮吸水率。這與蔣國(guó)梁等的研究一致，籽粒吸水速率與穗發(fā)芽呈顯著正相關(guān)，吸水速率快的品種穗發(fā)芽嚴(yán)重，反之則輕。所以種皮結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致吸水速率變化可能是穗發(fā)芽的原因之一。本研究表明，剛成熟時(shí)期的銘賢169由于種皮結(jié)構(gòu)吸水性不強(qiáng)，因此具有較強(qiáng)的穗發(fā)芽抗性，種皮細(xì)胞壁的纖維含量和厚度會(huì)影響水分的吸收，后熟期間的銘賢169籽粒種皮可能因干燥變得結(jié)構(gòu)疏松，不僅提高了水分的透性，更重要的是有利于氧氣的供應(yīng)和弱化了機(jī)械物理阻礙，從而利于發(fā)芽。

淀粉是小麥籽粒內(nèi)含量最多的儲(chǔ)藏性碳水化合物，約占總量的70%，主要由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成。本研究發(fā)現(xiàn)，后熟作用使銘賢169種子B型淀粉粒的比例增加，A型淀粉粒破損嚴(yán)重且與蛋白質(zhì)結(jié)合緊密。王 增等的研究結(jié)果表明，弱休眠性的小麥淀粉粒分解程度更大，淀粉粒與蛋白基質(zhì)緊密包裹；而強(qiáng)休眠性的種子內(nèi)部淀粉粒分解程度較輕，與蛋白基質(zhì)結(jié)合松散。這與本研究結(jié)果相同，推測(cè)銘賢169小麥種子休眠性與淀粉粒的分解程度和與蛋白質(zhì)結(jié)合方式有關(guān)。此外，本研究表明，在后熟期間銘賢169的大淀粉粒徑減小(表1)，淀粉的失重量減小，熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，后熟期間總淀粉含量逐漸增加。這些結(jié)果與徐 瑞等，吳俊男等的研究一致，暗示在后熟期間淀粉性質(zhì)的變化在銘賢169休眠解除機(jī)制方面發(fā)揮重要作用。

小麥籽粒中蛋白質(zhì)含量約占12%～14%。在本研究中，由醇溶蛋白和麥谷蛋白組成的面筋含量在后熟期間上下波動(dòng)，未出現(xiàn)明顯變化，說(shuō)明后熟作用對(duì)銘賢169的蛋白質(zhì)含量的影響不大。有研究表明，新收獲小麥在室溫條件儲(chǔ)存，總蛋白含量基本不變，但蛋白質(zhì)中各組分會(huì)發(fā)生變化，部分蛋白質(zhì)在蛋白酶的水解下變成小分子肽類(lèi)和氨基酸，同時(shí)形成新的氨基酸和蛋白質(zhì)。推測(cè)銘賢169蛋白質(zhì)含量的波動(dòng)可能是由于內(nèi)部組分的變化導(dǎo)致的。

在本研究中，可溶性糖含量在后熟初期劇烈下降，中期平穩(wěn)后又顯著下降，這與徐 瑞的研究結(jié)果一致。其原因可能是，小麥在后熟初期還未達(dá)到生理成熟，籽粒內(nèi)部進(jìn)行著復(fù)雜的分解合成作用，導(dǎo)致可溶性糖大量消耗。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的穩(wěn)定后，可溶性糖含量又因?yàn)榈矸鄣暮铣啥饾u減少。說(shuō)明銘賢169后熟期間休眠解除與淀粉和可溶性糖含量密切相關(guān)。酶活性也是影響小麥后熟期間碳水化合物含量變化的重要因素，其中最主要的是淀粉酶。胚乳中的淀粉需要在淀粉酶的作用下轉(zhuǎn)化為糖，然后運(yùn)往種胚的生長(zhǎng)部位，為構(gòu)建組織提供底物和能量。本研究結(jié)果表明，淀粉酶活性在小麥?zhǔn)斋@初期較高，在后熟期間逐漸下降。這與孫 輝等和王曉曦等研究結(jié)果一致，說(shuō)明后熟作用降低銘賢169淀粉酶活性是導(dǎo)致休眠解除的重要原因。