酚酸类物质对小麦种子萌发抑制效应研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

已经成熟但还没有收获的小麦在田间遇到连阴雨或者潮湿天气，便会出现大面积的穗上发芽现象，这种收获前子粒在麦穗上的发芽称为小麦穗发芽(pre-harvestsprouting，简称 phs) ^[1]。穗发芽不仅降低产量，而且严重劣化加工品质和种用价值，对小麦生产造成较大经济损失^[2]。小麦发芽时，随着 α-淀粉酶的活化和其他降解酶的活性增加，子粒中储藏物质不断水解、消耗，导致容重和千粒重下降，严重影响小麦产量^[3]。发芽过程中蛋白质等储藏物质的降解使小麦子粒蛋白质含量递减，从而导致小麦粉sds沉降值和干、湿面筋含量逐渐降低，面筋明显劣化，影响小麦的营养品质和加工品质^[4]。此外，穗发芽使小麦的制粉产量降低，面粉加工品质变差^[5]。因此，小麦穗发芽抗性机制成为国内外小麦科学家关注和研究的重要热点之一。

小麦穗发芽是一个复杂的过程，影响的因素比较多，主要与穗部和子粒性状^[6]、种皮颜色^[7]、子粒休眠特性^[8]、籽粒吸水速率^[9]、α-淀粉酶活性^[10]、生长调节物质^[11]、多酚氧化酶活性（ppo）^[12]等有关。

小麦穗发芽首先要分解子粒内部的储藏物质提供能量，在这一过程中起关键作用的是 α-淀粉酶。研究表明，在小麦子粒发育过程中，随着营养物质的积累，α-淀粉酶也随之合成^[13]。任江萍等^[10]通过不同小麦品种发育过程中 α-淀粉酶活性的比较，表明不同品种穗发芽率与 α-淀粉酶活性呈正相关关系。张海峰等^[14]的研究表明，籽粒不同发育时期的α-淀粉酶活性与穗发芽率呈显著或极显著正相关。沈正兴等^[15]通过α-淀粉酶活性和面粉降落值测定表明,α-淀粉酶活性与发芽率呈显著正相关,降落值与同期穗发芽率呈显著负相关。α-淀粉酶活性低的品种抗穗发芽，反之易穗发芽。穗发芽与内源 α-淀粉酶活性的提高密切相关，因此抑制或降低α-淀粉酶活性是解决小麦穗发芽问题的关键^[16]。多酚氧化酶（polyphenol oxidase，ppo）是一类存在于植物中多基因家族表达产物，广泛存在于自然界，动植物，微生物体内^[17]。ppo 催化酚类物质发生化学反应，生成醌，进一步与细胞内的氨基酸的氨基或硫醇基聚合，生成紫色或褐色的色素，影响食品、果品、蔬菜或饮品的外观品质^[18]。王凤宝等^[19]研究表明，多酚氧化酶活性与穗发芽率呈显著正相关，即多酚氧化酶活性越低，抗穗发芽能力越强。张伟伟^[18]利用 6 个小麦品种（系），按双列杂交设计配制成21个杂交组合，测定分析材料的 ppo 活性和穗发芽率，结果表明，两者之间具有密切的相关性，相关系数 r= 0.291，达到显著性水平，说明小麦品种穗发芽率的高低受 ppo 活性影响。以上的研究结果表明α-淀粉酶和ppo均与小麦穗发芽存在密切联系。

2. 研究的基本内容和问题

测定实验两个品种在六种不同浓度（0、1、2、5、10mmol/L）酚酸类物质（儿茶酸、咖啡酸、阿魏、没食子酸、芥子酸、香豆素）溶液中种子萌发率、萌发势以及种子多酚氧化酶和α-淀粉酶活性，探讨种皮中酚酸类物质对小麦种子萌发的抑制效应，以及对萌发关键酶活性影响，探讨种皮抑制对小麦穗发芽的生理机制。

3. 研究的方法与方案

小麦品种籽粒萌发能力鉴定

取试验用小麦品种种子，用0.5%-1.0%的naclo消毒，药液冲洗干净后，将籽粒腹沟朝下摆放在培养皿内，每皿加入8ml无菌水，温度控制在20℃左右，置于黑暗中萌发。每个处理从发芽试验的第2天起每天统计发芽数。以胚部破皮、露白为萌发标准进行调查。种子的发芽率用萌芽指数表示：萌芽指数(gi)={7n₁ 6n₂ 5 n₄ 3n₅ 2n₆ ln₇}／7n；萌发率（gp）=(7d时萌芽的籽粒总数/n) 100%。式中，n表示用于萌芽的籽粒总数；n₁n₇分别表示第17天每天所萌芽的籽粒数。

小麦α-淀粉酶测定

4. 研究创新点

本研究定量分析了酚酸类物质对小麦种子萌发的抑制效应，同时研究了酚酸类物质对小麦种子萌发关键酶α-淀粉酶和多酚氧化酶活性的影响。

5. 研究计划与进展

2013.10-2014.4，在实验室进行实验，实验结束后整理数据进行分析。利用分析整理后的数据分析探讨种皮抑制对小麦穗发芽的生理机制。