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种子表型组学:不同成熟度甜菜种子发芽抑制因子去除的优化

发表时间:2022-04-12 10:15:05点击:917

来源:北京博普特科技有限公司

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Videometer Lab4多光谱种子表型成像系统是丹麦理工大学与丹麦Videometer公司开发,是用于种子研究先进的多光谱表型成像设备,典型客户为ISTA国际种子检验协会、ESTA欧洲种子检验协会、John Innes Centre、LGC化学家集团、奥胡斯大学等等,利用该系统发表的文章已经超过300篇。

Videometer种子表型表型成像系统可测量种子如尺寸、颜色、形状等,间接测定种子参数如种子纯度、发芽百分比、发芽率、种子健康度、种子成熟度、中寿命等。种子活力综合种子活力是种子发芽和出苗率、幼苗生长的潜势、植株抗逆能力和生产潜力的总和(发芽和出苗期间的活性水平与行为),是种子品质的重要指标,具体包括吸涨后旺盛的代谢强度、出苗能力、抗逆性、发芽速度及同步性、幼苗发育与产量潜力。种子活力是植物的重要表型特征,传统检测方法包括低温测试、高温加速衰老测试、幼苗生长测定等。

该系统也可以对细菌、虫卵、真菌等进行高通量成像测量,进行病理学、毒理学或其它研究。对于拟南芥等冠层平展的植物,可以进行自动的叶片计数等。

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不同成熟度甜菜种子发芽抑制因子去除的优化

摘要:内源性抑制剂对甜菜 (Beta vulgaris) 种子发芽的成功具有至关重要的影响。这种效应的强度在种子成熟过程中会发生变化,洗掉这些抑制剂可以促进发芽。对混合成熟批次的甜菜种子的各种洗涤因素(如水与种子比、搅拌时间和搅拌速度)的调查揭示了所有因素相互作用的显着影响。使用从第一次实验确定的程序洗涤来自同一批次的不同成熟度等级的种子。洗涤过的种子发芽数据的统计分析表明,平均发芽时间因成熟度等级而异。与每克种子 20 毫升水相比,用 40 毫升水每克种子清洗不同成熟度等级的种子可以提高成熟度等级 2 和 5 的发芽性能。从种子中洗出的抑制剂的紫外线吸光度因成熟度等级而异。洗涤过程中种子水分含量的变化是种子发育程度改变的另一个因素,这种吸水量的变化可能反映了不同成熟度级别种子的果皮结构。本手稿中的发现强调了根据单个种子批次优化预处理程序的重要性。

关键词:洗涤; 果皮;种子增强;分光光度法;多光谱成像;水分含量; 种子重量;成熟度分类

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图1.成熟度等级为5到1(从左到右)的种子的多光谱图像(顶行)和相应的变换图像(底行),其中第5类是最成熟的种子

多光谱图像的nCDA 转换显示不同成熟度类别之间的颜色强度变化(图1)。高成熟度与红色相关,而蓝色与低成熟度相关。这种强度差异归因于果皮成分和结构变化。由于果皮的这一特征与种子的成熟度等级有关,因此可以有益于种子成熟度分类,并提供有关种子各个发育阶段果皮结构的更详细信息。MSI确认了通过叶绿素荧光分选获得的五个成熟度等级,这是种子样本提供者使用的方法。

由于洗涤种子的主要原因是去除萌发抑制剂,因此研究成熟结合不同洗涤方法对种子浸泡液中这些有毒物质含量的影响具有高度相关性。为此,在洗涤处理终止后,记录每个成熟等级种子浸泡溶液的紫外光谱(图2)。由于两种应用比例的水的趋势相似,因此只显示了每克种子用 20 毫升水产生的浸泡溶液的光谱。在评估的种子浸泡解决方案中,不同成熟度等级的紫外线光谱的总体趋势相似。然而,吸光度随着成熟度等级的上升而下降。

成熟度等级5的吸收率最低,而吸收率最高的是等级1和2。从总光谱中,选择260nm 作为酚类化合物的特征波长,以比较不同成熟度等级的浸渍溶液。

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图2.每个成熟度等级的种子浸泡溶液(20毫升/克种子)紫外线 (UV) 吸收光谱

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