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外源物質(zhì)對(duì)鹽脅迫下西瓜種子發(fā)芽的影響_賀滉.pdf

  • 資源ID:5280       資源大?。?span id="v0kkg53" class="font-tahoma">1.88MB        全文頁數(shù):6頁
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外源物質(zhì)對(duì)鹽脅迫下西瓜種子發(fā)芽的影響_賀滉.pdf

北方園藝(): ·研究論文·第一作者簡介:賀滉(),男,碩士,助理研究員,研究方向?yàn)槭卟诉z傳育種。:責(zé)任作者:詹園鳳(),女,碩士,副研究員,研究方向?yàn)槭卟诉z傳育種。:基金項(xiàng)目:中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資助項(xiàng)目();海南耕地改良關(guān)鍵技術(shù)研究與示范專項(xiàng)資助項(xiàng)目()。收稿日期:外源物質(zhì)對(duì)鹽脅迫下西瓜種子發(fā)芽的影響賀滉,牛 美 麗,黨 選 民,詹 園 鳳(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 熱帶作物品種資源研究所,海南 儋州;舞陽縣第一高級(jí)中學(xué),河南 舞陽)摘要:以小型西瓜品種“美月”種子為試材,在溶液中添加不同濃度的茉莉酸甲酯、氯化鈣和脯氨酸,對(duì)其種子進(jìn)行浸種處理,研究了外源物質(zhì)對(duì)西瓜種子發(fā)芽的影響。結(jié)果表明:·濃度處理效果最佳,以該濃度作為西瓜種子發(fā)芽處理鹽濃度;茉莉酸甲酯、氯化鈣和脯氨酸均能提高鹽脅迫下種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)以及根系活力、胚根長和胚軸長;以添加脯氨酸處理效果最佳,脯氨酸最適濃度為·,在此濃度下,發(fā)芽率和發(fā)芽勢等指標(biāo)顯著提高。說明種外源物質(zhì)能夠緩解鹽脅迫對(duì)西瓜種子的傷害,促進(jìn)西瓜種子的萌發(fā)。該研究為這種外源物質(zhì)在西瓜種植中的應(yīng)用提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞:外源物質(zhì);鹽脅迫;西瓜種子;萌發(fā)中圖分類號(hào): 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: 文章編號(hào):()我國鹽漬土地總面積約億,占全國土地總面積的,并且發(fā)生次鹽漬化的土地面積仍在不斷增加,嚴(yán)重影響作物的產(chǎn)量和制約作物種植面積的增長。西瓜 () 屬西瓜屬一年生蔓性草本植物,起源于非洲。我國是西瓜生產(chǎn)第一大國,其栽培面積、總產(chǎn)量和消費(fèi)量均居世界之首,在我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和促進(jìn)農(nóng)民增收等方面發(fā)揮著重要作用。作為一種鹽敏感瓜菜,土壤的鹽漬化抑制了西瓜的生長發(fā)育,也嚴(yán)重影響西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)。茉莉酸甲酯( ,)是廣泛存在于高等植物體內(nèi)的內(nèi)源激素,在植物生長發(fā)育、蒸騰作用、誘導(dǎo)抗逆基因表達(dá)等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過添加外源,可以提高作物對(duì)非生物脅迫的抗性,減少非生物脅迫對(duì)作物的傷害。李小玲等研究發(fā)現(xiàn),以濃度為對(duì)照,在鹽溶液中添加·茉莉酸甲酯可緩解鹽害,顯著提高黃芩種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率,提高葉片、活性及葉綠素含量,降低含量。等報(bào)道在鹽脅迫條件下,施加外源通過調(diào)控細(xì)胞分裂素氧化酶來調(diào)節(jié)小麥幼苗細(xì)胞分裂素含量,從而緩解鹽害對(duì)小麥幼苗生長的阻礙效應(yīng)。是植物的一種信號(hào)分子,它參與到植物細(xì)胞氣孔關(guān)閉和維持細(xì)胞內(nèi)離子平衡。鈣通過與胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白結(jié)合,參與到植物脅迫信號(hào)的傳遞、響應(yīng)和表達(dá),保護(hù)植物細(xì)胞膜系統(tǒng)和滲透壓,從而提高植物的抗逆性和抗病性等。脯氨酸是以游離狀態(tài)廣泛存在于植物體內(nèi),在鹽漬、水澇、干旱及病害侵染等不利條件下積累,并證實(shí)其與胞內(nèi)鈉鉀離子運(yùn)輸和滲透平衡有關(guān),且具有清除活性氧的作用,在植物逆境脅迫響應(yīng)中發(fā)揮著重要的作用。雖已有部分研究報(bào)道、和脯氨酸能促進(jìn)鹽脅迫下水稻和黃芩等植物種子的萌發(fā),但這種外源物質(zhì)是否能促進(jìn)鹽脅迫下西瓜種子的萌發(fā)仍未知曉。因此,該研究以海南小型西瓜品種“美月”為供試材料,研究外源施加、和脯氨酸對(duì)于鹽脅迫下西瓜種子萌發(fā)的影響,并比較三者的作用效果,旨在探討種外源物質(zhì)緩解鹽脅迫下西瓜種子萌發(fā)的效果,為、和脯氨酸的抗逆應(yīng)用提供參考依據(jù)。 材料與方法 試驗(yàn)材料供試小型西瓜品種“美月”由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所提供。 試驗(yàn)方法 鹽脅迫最佳濃度的選擇選取成熟飽滿的西瓜種子,先用高錳酸鉀溶液消毒,再用無菌水沖洗次,然后用濃度分別為、·溶液浸種,將種子擺放在鋪有層濾紙的培養(yǎng)皿中,每個(gè)擺放粒種子,加入的處理液,每處理重復(fù)次,置于的恒溫培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng),期間每更換一次相應(yīng)的處理液,培養(yǎng)皿完全隨機(jī)排列。 外源物質(zhì)對(duì)西瓜種子的處理西瓜種子用上述方法消毒后,采用不同濃度(、·)、(、·)和脯氨酸(、·)處理液浸種,擺放在鋪有層濾紙的培養(yǎng)皿中,以中篩出的鹽濃度為對(duì)照(),進(jìn)行種子發(fā)芽試驗(yàn)。每處理粒種子,重復(fù)次。 項(xiàng)目測定催芽后的第天開始每天記錄發(fā)芽數(shù),記錄,以胚根露出作為種子萌發(fā)狀態(tài)。以對(duì)照組的發(fā)芽率計(jì)算相對(duì)發(fā)芽率,統(tǒng)計(jì)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚根長、胚軸長、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),并采用法測定根系活力。其中:發(fā)芽率()發(fā)芽種子數(shù)供試種子數(shù)×;發(fā)芽勢()規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)供試種子數(shù)×(以的發(fā)芽率為準(zhǔn));發(fā)芽指數(shù)()();活力指數(shù)()()××。指日的發(fā)芽數(shù),指相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù),為平均胚根長。催芽第天時(shí)隨機(jī)取粒種子測定胚根長度。 數(shù)據(jù)分析用 和軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及單因素的差異顯著性分析,所有數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。 結(jié)果與分析 西瓜鹽脅迫臨界值的選取圖顯示,隨著濃度的升高,西瓜種子的發(fā)芽率逐漸降低,當(dāng)濃度從·增加到·時(shí),西瓜種子發(fā)芽率變化不大。但是當(dāng)濃度增加至·時(shí),發(fā)芽率急劇下降,從·的降為,因此選取·為西瓜鹽脅迫的臨界值,以該濃度作為西瓜種子發(fā)芽的脅迫濃度進(jìn)行外源物質(zhì)的處理。圖不同濃度對(duì)西瓜種子發(fā)芽的影響 鹽脅迫下外源物質(zhì)對(duì)西瓜種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響從表可以看出,當(dāng)外源物質(zhì)濃度較低時(shí),對(duì)鹽脅迫下西瓜種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢有明顯的促進(jìn)作用,而隨著外源物質(zhì)濃度的增加,西瓜種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢逐漸降低。與對(duì)照相比,在·茉莉酸甲酯濃度下,與對(duì)照相比,種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢有所提高,分別為和,高出、個(gè)百分點(diǎn),提高不顯著()。當(dāng)茉莉酸甲酯濃度增加時(shí),種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢隨之降低;而在個(gè)不同濃 第期北方園藝度處理下,·濃度對(duì)鹽脅迫下種子出芽的緩解效應(yīng)最顯著,在此濃度下,種子發(fā)芽率達(dá),比對(duì)照高個(gè)百分點(diǎn)。在· 濃度下,對(duì)種子的發(fā)芽勢影響最大,在此濃度下,種子發(fā)芽勢達(dá),比對(duì)照高個(gè)百分點(diǎn);對(duì)于脯氨酸,在·濃度下,種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢最高,分別為和,比對(duì)照高、個(gè)百分點(diǎn)。隨著濃度的增加,脯氨酸的緩解效應(yīng)減弱。個(gè)外源物質(zhì)相比較,脯氨酸的作用效果最佳,且在·濃度時(shí),對(duì)于西瓜發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響最大。但當(dāng)脯氨酸濃度達(dá)到·時(shí),其對(duì)鹽脅迫下種子的發(fā)芽不僅沒有促進(jìn)作用,反而抑制了種子的發(fā)芽,種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢也比對(duì)照低。表鹽脅迫下不同濃度外源物質(zhì)對(duì)西瓜種子發(fā)芽的影響 處理 發(fā)芽率 發(fā)芽勢 (·)(·)(·)(·) 蒸餾水 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 鹽脅迫下外源物質(zhì)對(duì)西瓜種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響從圖、可以看出,這種物質(zhì)對(duì)于種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響不一樣。對(duì)于茉莉酸甲酯來說,當(dāng)濃度為·時(shí),發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)數(shù)值最高,分別為和,相比對(duì)照,高出和。濃度為·時(shí),發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最低,分別為和,比對(duì)照低和,說明該濃度的茉莉酸甲酯抑制了西瓜種子的發(fā)芽。而 在處 理 下,當(dāng)濃 度 為·時(shí),發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)數(shù)最高,分別為和,分別比對(duì)照高和。當(dāng)濃度為·,發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)數(shù)值最低,分別為和,分別比對(duì)照低和。對(duì)于脯氨酸,在·脯氨酸濃度下種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)數(shù)值最大,分別為和,分別比對(duì)照高和。而當(dāng)濃度為·,發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最低,分別為和,比對(duì)照低和。在這種外源物質(zhì)中,脯氨酸的促進(jìn)作用最明顯,添加脯氨酸后,西瓜種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)數(shù)值最高,但是不論是哪種外源物質(zhì),添加濃度過高,對(duì)于西瓜種子發(fā)芽都會(huì)有抑制作用,同時(shí)發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)也低于對(duì)照組。 鹽脅迫下外源物質(zhì)對(duì)西瓜胚根長、胚軸長和根系活力的影響在鹽溶液中添加這種物質(zhì)可以提高西瓜種苗在鹽脅迫下的根系活力,從圖可以看出,茉莉酸甲酯、和脯氨酸三者之間相比較,在·脯氨酸濃度下,根系活力提高最明顯,達(dá) 到··,比 對(duì) 照 高··,而和茉莉酸甲酯處理效果不明顯,最適處理濃度為·,根系活力為··,茉莉酸甲酯最適處理濃 度 為·,根 系 活 力 為··,和茉莉酸甲酯處理相對(duì)于對(duì)照,根系活力僅有微弱的提高。在鹽溶液中添加脯氨酸和可以促進(jìn)西瓜胚根伸長。其中· 處理效果最佳,平均胚根長為,比對(duì)照高,添加脯氨酸的最適濃度為·,在此濃度下,胚根長為 ,僅比對(duì)照高北方園藝月(下)注:脯氨酸濃度為、·,氯化鈣濃度為、·,濃度為、·。下圖同。: ,·, , ,·, ,· 圖鹽脅迫下不同濃度外源物質(zhì)對(duì)西瓜種子發(fā)芽指數(shù)的影響 圖鹽脅迫下不同濃度外源物質(zhì)對(duì)西瓜種子活力指數(shù)的影響 ,效果不明顯;而在茉莉酸甲酯處理下,與對(duì)照相比,胚根反而變短,說明個(gè)處理濃度均對(duì)種苗胚根生長有抑制作用。鹽脅迫下僅能促進(jìn)下胚軸的伸長,在·濃度下,下胚軸最長,為,比對(duì)照高。當(dāng)濃度增加時(shí),下胚軸長度也降低,濃度為·時(shí),下胚軸最短,為,比對(duì)照短,說明高濃度對(duì)種苗下胚軸生長有抑制作用。在茉莉酸甲酯和脯氨酸處理圖鹽脅迫下不同濃度外源物質(zhì)對(duì)西瓜種苗胚根長的影響 圖鹽脅迫下不同濃度外源物質(zhì)對(duì)西瓜種苗下胚軸長的影響 圖鹽脅迫下不同濃度外源物質(zhì)對(duì)西瓜種苗根系活力的影響 第期北方園藝下,下胚軸長度均比對(duì)照短,說明這二者處理抑制了種苗下胚軸的生長。 討論茉莉酸甲酯和是植物胞內(nèi)重要的內(nèi)源信號(hào)分子,植物在逆境脅迫下,茉莉酸甲酯和參與到脅迫信號(hào)的感受、傳遞與響應(yīng)過程,誘導(dǎo)與抗逆相關(guān)的基因表達(dá),增強(qiáng)植物的抗逆性,。脯氨酸代謝對(duì)于植物的生長發(fā)育和逆境響應(yīng)具有重要的影響,脯氨酸積累有利于植物抵抗不利的環(huán)境條件,從而影響植物抗逆性和生長發(fā)育。因此,添加一定濃度的外源茉莉酸甲酯、或脯氨酸可以促進(jìn)植物生長,緩解植物在逆境下所受到的不利影響。但是如果濃度過高,則會(huì)對(duì)植物生長造成抑制,加重逆境脅迫對(duì)植物的傷害。因此,在處理前需要了解外源激素或氨基酸處理的最適濃度范圍。試驗(yàn)中隨著濃度的增加,西瓜種子的出芽率逐漸降低,當(dāng)濃度從·提高到·時(shí),種子的出芽率急劇下降,因此,選取·的為西瓜鹽脅迫的臨界值,作為后續(xù)鹽脅迫處理的濃度。孫敏紅等研究表明,· 濃度對(duì)西瓜種子發(fā)芽有促進(jìn)作用,濃度大于·,種子發(fā)芽則受到抑制,該試驗(yàn)結(jié)果與其類似。但在其試驗(yàn)中,不同品種在同一濃度處理下,出芽率存在差異,且與該試驗(yàn)結(jié)果也不一致,這與不同西瓜品種抗性不同有關(guān)。種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標(biāo)是種子在鹽脅迫的逆境下種子發(fā)芽數(shù)的多少和活力的大小的直觀體現(xiàn)。在該試驗(yàn)中,鹽溶液中添加一定濃度茉莉酸甲酯、和脯氨酸可以顯著提高種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),緩解對(duì)西瓜種子發(fā)芽的抑制。用茉莉酸甲酯處理時(shí),最適濃度為·。在此濃度下,茉莉酸甲酯的緩解效應(yīng)最明顯,當(dāng)濃度提高時(shí),對(duì)種子出芽反而造成了抑制。用處理時(shí),最適濃度為·,在此濃度下,種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最高,當(dāng)濃度超過·時(shí),則對(duì)種子發(fā)芽產(chǎn)生抑制作用。用脯氨酸處理時(shí),最適濃度為·,在此濃度下,顯著提高種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),如濃度超過·時(shí),種子發(fā)芽受到抑制,這與斯琴巴特爾等、楊藝等的研究結(jié)果相一致。這種外源物質(zhì)之間相比較,脯氨酸的作用效果優(yōu)于茉莉酸甲酯和,對(duì)鹽脅迫的緩解效應(yīng)最明顯。植物根部是抵御鹽脅迫的首要器官,根部細(xì)胞的外排功能和的分隔作用對(duì)植物響應(yīng)鹽脅迫具有關(guān)鍵的作用。胚根長和根系活力代表著根部在鹽脅迫下根部生長代謝活力的強(qiáng)弱。該試驗(yàn)結(jié)果顯示,在鹽脅迫下,種外源物質(zhì)均可促進(jìn)根的伸長和提高根系活力,可能與外源物質(zhì)調(diào)節(jié)根部次生代謝酶活性、維持胞質(zhì)滲透壓和清除細(xì)胞自由基等作用有關(guān),這與等的研究結(jié)果相似。種外源物質(zhì)對(duì)比,促進(jìn)根伸長效果最明顯,而脯氨酸更能提高根系活力,這可能與二者作用機(jī)制不同有關(guān)。同時(shí),僅能促進(jìn)胚軸的伸長,脯氨酸和茉莉酸甲酯對(duì)下胚軸的生長反而有抑制作用,這可能與二者的處理濃度過大有關(guān)。綜上所述,脯氨酸為鹽脅迫下西瓜種子發(fā)芽的最佳外源物質(zhì),其最適處理濃度為·,鹽脅迫下種外源物質(zhì)提高種子出芽及對(duì)脅迫響應(yīng)相關(guān)的生理及分子機(jī)制有待進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)楊建國,樊麗琴,許興,等鹽堿地改良技術(shù)集成示范區(qū)水土環(huán)境變化研究初報(bào)中國農(nóng)學(xué)通報(bào),(): , ,(): , , , ,:陳培琴,郁松林,詹妍妮,等茉莉酸對(duì)葡萄幼苗耐熱性的影響石河子大學(xué)學(xué)報(bào),():李小玲,華智銳外源茉莉酸甲酯對(duì)鹽脅迫下黃芩種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響山西農(nóng)業(yè)科學(xué),(): , , , ,(): ,():北方園藝月(下) ,: , , , ,: , ,: , , , , ,:陳曉云,劉洪慶,李發(fā)良,等外源蔗糖和對(duì)蕎麥幼苗耐鹽性的影響植物生理學(xué)報(bào),(): , ,():喬俊鵬,夏鵬云,梅海軍,等脯氨酸、維生素和 處理對(duì)深山含笑抗寒性的影響江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),():, : ,(): , , , ,():顏志明,孫錦,郭世榮外源脯氨酸對(duì)脅迫下甜瓜幼苗生長和活性氧物質(zhì)代謝的影響江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),():孫敏紅,鄧云,和相瓊脅迫對(duì)不同西瓜品種種子發(fā)芽及其幼苗生長特性的影響北方園藝,():斯琴巴特爾,吳紅英鹽脅迫對(duì)玉米種子萌發(fā)及幼苗生長的影響干旱區(qū)資源與環(huán)境,():楊藝,常丹,王艷,等鹽脅迫下茉莉酸()及茉莉酸甲酯()對(duì)棉花種子萌發(fā)及種苗生化特性的影響種子,(): , , , ,(): , , , ( , ,; , ): , , , , · , ;, , , , , , , · , : ; ; ; 第期北方園藝

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