发育早期变温对不同基因型大豆种子生长速率和蛋白质及脂肪含量的影响

摘要

[目的]通过测定变温处理过程中种子生长速率、蛋白质、脂肪和淀粉含量,以期了解发育早期变温对种子发育和组分的影响.[方法]采用液体组培法在种子发育早期的分裂期(开花10～20 d)和积累期(开花20～32 d)对种子和子叶进行变温处理.具体做法:将盆栽的3个不同基因型大豆品种(Evans,低蛋白品种;Proto,高蛋白品种;P1132.217,高蛋白质稳定品种)置于均温为24℃[昼/夜温度,27/20℃(Mo)]的生长箱中培养.在开花后10 d,将它们分别置于温度为31℃[35/27℃(Ho)]、24℃[27/20℃(Mo)]和16℃[20/12℃(Lo)]的生长箱中.在开花后20 d,从生长在不同温度条件下植株上采集种子去种皮种植在营养液中并分别再放置在不同温度光照培养箱中[35/27℃(H);27/20℃(M):20/12℃(L)].组培营养液含75mol·L-1谷氨酸和142 mmol·L-1的蔗糖.[结果]植株上10 d变温处理对种子生长和干物质积累没有影响,而对种子蛋白质和脂肪含量有明显作用.种子最高蛋白质含量在中温,最高脂肪含量在高温,此时,脂肪含量大约是成熟种子的75%,是低温下生长的种子的2倍(35%).在组培变温处理中,分裂期在高温下(Ho)生长的植株上种子组培后无论生长在高温(H),中温(M)或低温(L)条件下,其种子鲜重(FW)和干重(DW)均比从分裂期生长在中温(Mo)和低温(Lo)下的植株上采收的种子在同等温度下高,显示出分裂期温度对种子后期生长具有潜在的影响.另外,积累期变温处理中温度从中温(M)提高到高温(H),子叶的生长速率是温度从低温(L)提高到中温(M)的2倍,温度降低16℃比降低8℃生长速率降低2倍,生长早期高温有利于种子生长,剧烈变温抑制种子生长作用.然而,温度升高8℃(LoM 和MoH)或降低8℃(HoM和MoL)均使子叶蛋白质含量增加.[结论]早期温度调控着后期大豆种子组分发育.早期高温有利于脂肪合成限制蛋白质积累.基因型不同品种对温度反应不同,P1132.217对温度反应略显不敏感.因此,根据生产地温度的季节变化规律,选择合适的基因型品种和播种期对获得高产高蛋白或高脂肪大豆产量显得十分重要.而培育对温度不敏感型大豆品种以抵抗未来频繁的变温在维持未来大豆高产稳产上可能是一有效措施.