桔梗种子萌发对低温、干旱及互作胁迫的响应

以药用植物桔梗种子为材料,研究了低温、干旱及其互作对种子萌发和幼苗生长的影响,旨在探索在春寒干旱条件下其种子萌发对策及生态适应性,为桔梗野生种群恢复及人工栽培群体构建提供依据.结果表明,温度、干旱及其互作对桔梗种子萌发和幼苗生长均有显著影响.0-10％ PEG水分条件下,在变温10/20℃及恒温15-25℃下桔梗种子能够良好萌发(10％ PEG、20℃除外),而15％ PEG可显著抑制萌发.低温(10℃)下种子萌发始时间延迟,发芽率降低.随干旱胁迫程度的增加,10℃发芽率呈先升后降趋势,而其它温度下,发芽率和发芽指数均呈下降趋势.随温度的降低,幼苗根长、茎长及鲜重均呈下降趋势,且幼根生长对温度变化更为敏感.     

环境因子对黄顶菊种子萌发的影响

黄顶菊是一种入侵性极强的外来杂草,其种子对环境的适应是其成功入侵的前提.通过室内条件下黄顶菊种子的物理特性、环境因子对其种子萌发及幼苗生长影响等方面的研究,可为探讨黄顶菊快速蔓延的原因与揭示黄顶菊成功入侵机制提供理论依据.结果表明,黄顶菊种子极多而轻与黄顶菊大面积扩散密切相关,温度、光照和种子埋藏深度是决定黄顶菊种子萌发的关键因素.黄顶菊种子萌发的温度范围为5～40℃,25℃最适于种子的萌发,25～35℃条件下有利于幼苗的生长;黄顶菊种子是光敏感型种子,在土壤表面的萌发率最高(74.44%),大于3cm的深层土壤中则不能萌发;pH 对黄顶菊种子的萌发影响不明显,但其幼苗在酸性条件下生长较好;黄顶菊种子的萌发能忍受一定的盐胁迫和干旱胁迫,但随着胁迫程度的加重,根长和苗长逐渐降低,50%的土壤含水量对黄顶菊种子萌发和幼苗生长比较适宜.     

温度和水分及盐分胁迫对银沙槐种子萌发的影响

利用控制实验研究了温度、湿度、干旱和盐分胁迫等生态因子对银沙槐种子萌发的影响,以探索银沙槐种子对各种生态因子的适应性。结果显示:(1)银沙槐种子在20℃、25℃恒温和15℃/25℃、20℃/30℃、10℃/20℃变温环境中的发芽率较高且无显著差异,其在20℃恒温、15℃/25℃、20℃/30℃变温条件下的发芽指数较高,但差异不显著。(2)土壤含水量在1%～5%之间,各水分处理间种子发芽率差异显著(P<0.05),而在5%～25%间种子发芽率变化不显著。(3)盐胁迫和水分胁迫对银沙槐种子的萌发均有明显的抑制作用,可显著降低种子萌发率(P<0.05);种子发芽指数和活力指数均随渗透势和NaCl浓度增大而显著减小(P<0.05);恢复萌发率随渗透势和NaCl浓度的增加而显著增加(P<0.05)。研究发现,银沙槐种子萌发最适温度为20℃恒温和15℃/25℃变温,最适土壤含水量为10%～25%;种子萌发对盐分和干旱胁迫表现出不同程度的耐受性,萌发过程中主导抑制因素为渗透胁迫,离子毒害作用甚微;银沙槐种子休眠机制和萌发特征表现出它对生境的良好适应性。     

外源水杨酸对干旱胁迫下小冠花种子萌发及幼芽生理特性的影响

以豆科牧草“绿宝石”小冠花为试材,研究PEG-6000(浓度8%和12%)模拟干旱胁迫下不同浓度外源水杨酸(0、0.5、1.0和2.0 mmol·L^-1)对小冠花种子萌发和幼芽生理特性的影响.结果表明: 0.5～1.0 mmol·L^-1水杨酸显著提高了干旱胁迫下小冠花种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和芽长,12%PEG胁迫下1.0 mmol·L^-1水杨酸处理小冠花幼芽干质量显著高于干旱处理.0.5～1.0 mmol·L^-1水杨酸处理显著提高了干旱胁迫下小冠花幼芽脯氨酸、可溶性蛋白含量,显著提高了过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性,显著降低了幼芽细胞电解质渗透率、H₂O₂含量、O₂^-·产生速率,其中以1.0 mmol·L^-1水杨酸处理效果最好.水杨酸浓度超过2.0 mmol·L^-1时对干旱胁迫没有缓解效应.表明适宜浓度的水杨酸(0.5～1.0 mmol·L^-1)可以提高小冠花幼芽渗透调节能力和抗氧化能力,促进小冠花生长,缓解干旱胁迫伤害.     

胡杨种子萌发对温光条件和盐旱胁迫的响应特征

以胡杨(Populus euphratica)种子为材料,分别设置光照(连续光照、12h光照/12h黑暗、连续黑暗)温度(10/15℃、15/20℃、20/25℃、25/30℃、30/35℃和35/40℃)试验、PEG6000渗透胁迫(0、-0.1、-0.2、-0.4、-0.6、-0.8、-1.0、-1.2、-1.4和-1.6MPa)试验和NaCl胁迫(0、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.60和0.80mol/L)试验,考察室内种子萌发对温度、光照和盐旱胁迫的敏感性,揭示胡杨种子萌发阶段对生境资源的适应策略。结果显示:(1)胡杨种子在温度(10℃/15℃~35℃/40℃)与连续光照、连续黑暗和12h光照/12h黑暗组合处理条件下均能萌发,且最终种子萌发率均能达到77%以上;3种光照条件下,种子萌发的最适温度范围均为25℃/30℃~30℃/35℃,在该温度范围种子萌发表现出快速、集中的特点,且3种光照条件对种子萌发的影响无显著差异。(2)胡杨种子可以在-1.4~0 MPa渗透势溶液中萌发,而在-1.0~0 MPa间最终萌发率均达到90%以上,且相互之间无显著差异;但当渗透势低于-0.4 MPa时胡杨种子萌发进程和萌发速率受到显著影响,当溶液渗透势低于-1.2 MPa时种子萌发受到显著抑制。(3)胡杨种子可以在0~0.80mol/L NaCl溶液中萌发,而最终萌发率、萌发速率均随着NaCl溶液浓度的增高逐渐降低,但在0~0.20mol/L范围内无显著差异;当NaCl溶液浓度大于0.20mol/L时,种子最终萌发率、种子萌发进程和萌发速率均受到显著抑制,萌发高峰期逐渐向后推移。研究结果表明,胡杨种子萌发时温度比较宽泛,对光照无严格要求,适宜温度下萌发快速集中,且萌发时对盐旱胁迫具有一定程度的忍耐性。这些特性有助于胡杨种子充分利用有限的水分条件而快速完成萌发,是胡杨种子萌发对干旱荒漠地区干旱少雨环境的一种生态适应策略。     

热激对大兴安岭三种松科树种种子萌发的影响

研究了热激对大兴安岭地区兴安落叶松、樟子松、红皮云杉种子萌发的影响,热激温度分别为80℃、100℃、120℃、150℃,每个温度下热激时间分别为1min、3min、5min、10min。研究结果表明:兴安落叶松种子在100℃热激10min,120℃热激5min,10min,150℃热激5min处理下萌发率较对照显著下降(P%0.05),除80℃热激1min、3min、5min、120℃热激1min、150℃热激1min外,其他处理萌发速率指数较对照均显著下降(P%0.05);樟子松种子在高于80℃的所有热激处理萌发率较对照均显著下降(P%0.05),甚至没有萌发,除80℃热激1min外,所有处理下萌发速率指数较对照均显著下降;红皮云杉种子萌发率在80℃热激5min和100℃热激1min处理下较对照显著提高(P%0.05),萌发速率指数在80℃热激1min、3min、5min,100℃热激1min处理下较对照显著提高(P%0.05)。兴安落叶松种子可以在短时间高强度(150℃)热激下维持萌发率,但不能承受长时间热激;樟子松种子对高于80℃的热激反应敏感,热激降低了樟子松种子的萌发能力;热激可以提高红皮云杉种子的萌发能力,短时间(1min、3min、5min)低强度(80℃)热激(包括100℃热激1min)提高红皮云杉种子萌发率和萌发速率指数,红皮云杉种子也可以承受高强度(150℃)瞬时(1min)热激。     

模拟水分胁迫对不同种源麻楝种子萌发能力的影响

以麻楝6个种源种子为试验材料,用不同浓度的聚乙二醇(PEG)溶液模拟干旱胁迫,探讨干旱胁迫对种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及幼苗苗高和胚根长及根苗比的影响,为麻楝的引种和推广种植提供依据。结果显示:(1)不同水势胁迫处理均降低了麻楝种子的发芽率和发芽势,当水势为-0.40MPa时延缓了种子萌发进程;种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均随干旱胁迫强度的增加呈明显下降的趋势;当胁迫水势为-0.86MPa时,干旱胁迫处理的种子在试验结束时仍未能萌发,即-0.86MPa是麻楝种子萌发的临界水势。(2)当胁迫水势高于-0.40MPa时,麻楝幼苗的胚根长度与对照组差异不显著且长于对照组,说明高于-0.40MPa的水势有利于麻楝种子胚根的生长;麻楝幼苗苗高生长则是随着PEG浓度的升高而逐渐减缓。(3)适当的干旱胁迫可以增大各种源麻楝幼苗根苗比,且在胁迫水势高于-0.20MPa时都达到最大值。研究表明,麻楝种子具有一定的抗干旱胁迫的萌发能力,并以来自缅甸的Khin Aye Pale和泰国的Phu Wiang材料较强,来源于中国三亚和马来西亚Ulu Tranan的较弱。     

胀果甘草种子萌发对干旱胁迫的生理响应

为探讨胀果甘草种子萌发对干旱胁迫的生理生化适应机制,以聚乙二醇(PEG)-6000模拟干旱胁迫,分析了胀果甘草(Glycyrrhiza inflata)种子萌发过程中发芽率(GR)、丙二醛(MDA)及游离脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性的动态变化规律。结果显示,水势为-0.1MPa时,GR达到100%,之后随着干旱胁迫增强而显著降低(P0.05);MDA、Pro含量及SOD、POD活性都表现出水势≥-0.2MPa时增加和-1.4MPa≤水势-0.2MPa时减少的明显趋势(P0.05),这4个指标两两之间的相关关系均达到显著水平(P0.05);而干旱胁迫增强使SS含量显著增加(P0.05)。     

不同温度下PEG模拟干旱对濒危植物狭叶坡垒种子萌发的影响

狭叶坡垒(Hopea chinensis)种子为典型的顽拗性种子。为探究种子萌发对温度和水分的适应性,该研究在人工气候培养箱内设置3种温度(15、20、25℃),采用6个聚乙二醇(PEG-6000)浓度(0%、5%、10%、15%、25%和35%)模拟干旱胁迫处理,研究狭叶坡垒种子的萌发特性。结果表明：(1)温度对种子萌发具有显著影响。同一干旱胁迫浓度下,种子的萌发率、萌发势、萌发指数、胚根长、芽长和活力指数随着温度升高呈上升趋势,萌发时滞随温度升高而降低,萌发历期随温度升高而波动性上升。(2)干旱胁迫对种子萌发具有显著影响。同一温度下,种子的萌发率、萌发势、萌发指数、萌发历期、胚根长、胚芽长和活力指数随着干旱胁迫程度加重呈降低的趋势,萌发时滞随干旱胁迫程度加重而升高。(3)温度和干旱胁迫的交互作用对种子萌发具有显著影响。干旱胁迫下,不同温度条件下种子萌发的表现不同。在35%PEG-6000胁迫下,20℃和25℃时,种子萌发率分别为8.89%和15.55%,显著高于15℃(0%)。综上所述,适宜种子萌发的温度为20℃和25℃,适宜幼苗早期生长最佳温度为25℃;干旱程度越大,种子萌发受到的抑制作用越强,干旱胁迫对种子萌发的影响高于温度因素,适当增温可缓解干旱胁迫对种子萌发的抑制作用。     

PEG模拟干旱胁迫对栓皮栎种子萌发及生长生理的影响

为了阐明栓皮栎种子萌发期对水分胁迫的耐受性,以当年采集的栓皮栎种子为材料,采用培养皿滤纸萌发的方法研究了不同浓度（0%、5%、10%、20%、30%）PEG-6000溶液对其种子萌发、生长、保护酶活性和有机渗透调节物质的影响,并对种子萌发率、胚根生长速率等与PEG浓度进行了回归分析。结果表明:（1）随着干旱胁迫程度的加剧,栓皮栎种子的发芽率、发芽指数、胚根长度、胚根生长速率和活力指数均呈先升高后下降趋势,说明低浓度（5%、10%）PEG胁迫可以促进栓皮栎种子萌发及生长,而高浓度（20%、30%）则具有抑制作用。（2）建立水分胁迫条件下种子萌发率、胚根生长速率等与PEG浓度的回归方程发现,栓皮栎种子在PEG胁迫下的萌发临界值和极限值分别为32.01%和36.99%,胚根生长速率的临界值和极限值分别为30.1%和33.35%。（3）随着PEG浓度的升高,栓皮栎种子中3种保护酶（SOD、POD、CAT）活性和3种有机渗透调节物质（可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖）含量呈现不同的变化,但均有不同程度升高趋势。由此可见,栓皮栎种子可通过增加保护酶活性和体内渗透调节物质来适应水分胁迫环境,使自身萌发和生长受抑制程度降到最低。     

干旱胁迫下白刺花种子大小与萌发对策

种子大小与种子萌发及其与环境因子的关系是植物种子萌发对策研究中的重要科学问题之一。采用PEG模拟干旱法研究不同干旱胁迫强度(0,5%,10%,15%,20%)下,白刺花(Sophora davidii)种子萌发进程、种子大小与种子萌发及种子命运的关系。结果表明:不同干旱胁迫下,白刺花种子具有相似的萌发进程,但中度干旱处理(10%PEG)萌发率显著高于零干旱(0%PEG)和重度干旱处理(P0.05),重度干旱处理(20%PEG)种子萌发开始时间晚于零干旱和中度干旱处理;种子大小与种子萌发开始时间的关系表现为零干旱处理下呈极显著负线性关系,中度干旱处理(5%PEG,10%PEG)下无相关关系,重度干旱处理(15%PEG,20%PEG)下呈负二次曲线关系;种子大小对种子命运的影响表现为零干旱处理有利于大、小种子萌发和小种子休眠,中度干旱处理(10%PEG)增加中等种子萌发、大种子休眠和小种子死亡风险,重度干旱处理(15%PEG,20%PEG)增加大种子死亡风险、中等种子和小种子休眠。综合分析表明,白刺花种子大小与萌发行为及种子命运的关系具有较强的环境依赖性,即种子萌发行为表现为顺境下种子越大萌发越快,逆境下小种子和大种子较中等种子萌发更快;种子命运表现为顺境增加种子死亡的风险,中度干扰有利于种子萌发,逆境则有利于种子休眠。     

上海崇明东滩互花米草种子产量及其萌发对温度的响应

外来物种互花米草通过快速的无性和有性繁殖,已在崇明东滩形成了大面积的单优势种群。研究了崇明东滩互花米草入侵区种子产量及温度对其萌发的影响。结果表明,互花米草在潮间带的中潮间带种子产量最高,为44523粒/m²,高潮间带次之,为31150粒/m²,低潮间带最低,为17250粒/m²。各潮间带的种子在10 30℃范围内均能萌发,而且随着温度的升高,萌发率和萌发速度总体呈现先增大后减小的趋势。互花米草种子在25℃恒温与20/30℃变温处理下的萌发率最高和萌发速度最快,而且互花米草种子在变温环境下的萌发率高于恒温处理。研究表明,崇明东滩中潮间带互花米草的种子产量和活性最高,是提供有性扩散种源的主要区域,适合种子萌发温度的4-5月是互花米草进行有性扩散的主要季节。研究结果对了解互花米草有性繁殖扩散的时空格局和入侵生态学过程,以及有效控制和管理入侵物种互花米草提供了科学依据。     

野生鸭儿芹种子休眠特性及破除方法

鸭儿芹种子具有休眠特性,且休眠期长,不经任何处理的种子很难萌发,影响其人工种植。研究了鸭儿芹种子的休眠特性和解除休眠的最佳方法,为我国人工种植野生鸭儿芹提供理论依据。结果表明:TTC法对种子活力的测定表明有活力的种子为(55.33±3.71)%;切破种皮种子与完整种子吸水率在前12 h相差较大,但最终吸水率相差不大,分别达到(70.00±1)%和(68.32±0.32)%,表明种皮并不阻碍种子吸水;种子中存在内源抑制物,其粗提液在较低浓度下即可抑制芹菜种子的萌发;鸭儿芹种子成熟时胚未分化完全,胚率为(28.65±2.488)%,经过低温处理后完成后熟,胚率达到(65.93±3.86)%,萌发率达到100%,因此鸭儿芹种子具有形态生理休眠特性。清水浸种和低温冷藏共同处理可有效解除其休眠,浸种和低温冷藏具有交互效应,浸种36 h、5℃冷藏30d即可解除其休眠,萌发率达到100%,发芽势达到(91.11±0.91)%。已破除休眠的种子适宜其萌发的温度范围扩大(15.0—27.5℃),而且在土壤中也可较好地萌发,萌发率达到(96.67±3.33)%,发芽势达到(71.11±1.93)%。     

重金属胁迫对毛竹种子萌发及其富集效应的影响

以毛竹种子为供试材料,研究4种重金属(Pb2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+)胁迫对毛竹种子萌发的影响,并考察重金属在毛竹幼苗各组织部分的富集情况。结果表明:(1)Pb2+和Cd2+对毛竹种子的发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数有抑制作用,低浓度下Cu2+和Zn2+对毛竹种子的发芽势、发芽率、发芽指数等指标有促进作用,高浓度则显著抑制;当浓度达到1600μmol/L时Cd2+对种子萌发的抑制效果明显强于其他3种元素;(2)选取根尖数、根表面积、根体积、根系总长4个根系形态指标发现,低浓度处理下Pb2+、Zn2+对根系生长有促进作用,而Cu2+和Cd2+起到明显的抑制作用;(3)处理10d后,种子萌发幼苗地上部对Pb2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+的含量最高可达6810.51、1387.77、951.77、429.33 mg/kg,转移系数Zn2+Cd2+Pb2+Cu2+。综上,系统揭示了毛竹种子在重金属胁迫下的萌发和富集情况,为今后的土培、大田试验提供了有益的参考,也为将毛竹作为植物修复材料加以研究开启了新的研究视角,具有重要的研究价值。     

Differential expression of two small Hsps during diapause in the corn stalk borer Sesamia nonagrioides (Lef.)

We isolated and characterized two members of the α-crystallin/sHsp family, SnoHsp19.5 and SnoHsp20.8 from Sesamia nonagrioides (Lepidoptera: Noctuidae). The cDNAs encoded proteins of 174 and 185 amino acids, with calculated molecular weights of 19.5 and 20.8 kDa, respectively. The deduced amino acid sequences of SnoHsp19.5 and SnoHsp20.8 showed highest homology to Hsp19.7 of Mamestra brassicae and to Bombyx mori Hsp20.4, respectively. Expression patterns of SnoHsp19.5 and SnoHsp20.8 in non-diapausing individuals under different environmental conditions (heat or cold) showed different accumulation profiles for the two genes after heat and cold treatment. SnoHsp19.5 was consistently expressed, while SnoHsp20.8 gene was down-regulated in deep diapause and was up-regulated at the termination of diapause. Our results suggest that these two genes play distinctive roles in the regulation of diapause.