PEG“引发”种子的效果

聚乙二醇(Polyethylenc glycol,简称 PEG)是一种高分子渗压剂,其突出的优点是它本身不能渗入活细胞。七十年代中期,Heydecker 等首先用 PEG“引发”洋葱种子试验,获得出苗整齐的效果。最近,Woodstock 等报道,PEG 有修补老化种子膜损伤提高活力的作用。鉴于在种子加工、贮藏过程和农、林、园艺的播种实践中,经常遇到与膜损伤有关的活力下降以致丧失的许多实际问题,我们选用葡萄和大豆种子为材料,进行改进的“引发”处理,促进了种子萌发,提高了出苗率。为开展 PEG 应用及其作用机理的研究提     

紫花苜蓿种子萌发及幼苗生理特性对PEG6000模拟渗透势的响应

用不同质量浓度PEG6000(0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%,渗透势分别为0、-0.06、-0.17、-0.32、-0.53、-0.79、-1.10 MPa)控制渗透势,研究紫花苜蓿种子萌发及幼苗生理特性对不同渗透势的响应.结果表明: 种子5项萌发指标均随渗透势降低呈先升后降趋势,-0.06 MPa时萌发指数和活力指数最高,-0.17 MPa时发芽率、发芽势和发芽指数最高;幼苗过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性和叶绿素含量均随渗透势降低呈先升后降趋势,-0.17 MPa时各指标值最高;叶绿素a/b随渗透势降低呈先降后升趋势,-0.06 MPa时最低;游离脯氨酸、丙二醛含量和相对电导率随渗透势降低而持续升高.渗透势为-0.06～-0.17 MPa时,种子萌发和幼苗生理综合评价结果最优,是最适宜种子萌发的渗透势条件,而当渗透势低于-0.79 MPa时,对种子萌发产生抑制.     

植物的种子引发

就种子引发方法、引发条件、引发效应、生理生化和分子机制的研究进展作了介绍,并对种子引发研究和应用前景作了讨论。     

水引发对油松种子和幼苗的生理效应及其作用机理

为了解决油松种子在直播造林中发芽率低、幼苗抗旱性差的问题,研究了油松种子水引发的方法及引发对其种子和幼苗的生理效应,并对水引发后幼苗的抗旱机理进行了探索。结果表明:油松种子水引发的最佳条件为10℃,闭光条件下分批给种子加水,加水总量为种子初始质量的30%,引发10 d。水引发可显著(P0.05)降低种子的半数发芽天数和硬实率,显著提高种子的发芽指数、最终发芽率和活力指数;水引发种子的可溶性糖及可溶性蛋白含量相比对照也得到提高。水引发可增加油松幼苗的茎粗、鲜重及根长,降低其相对苗高;并极显著(P0.01)提高了幼苗过氧化氢酶、过氧化物酶和根内脱氢酶活性,降低了游离氨基酸含量。干旱胁迫下,引发种子的幼苗脯氨酸和可溶性糖含量分别高于对照39.6%、118.9%,丙二醛含量低于对照93.4%,均达极显著水平。综合分析认为,水引发提高了种子可溶性糖及可溶性蛋白含量为种子萌发提供了保障,从而提高了种子发芽率,并通过增强幼苗抗氧化酶活性、降低丙二醛含量,进而增强幼苗抗氧化系统的功能,最终明显提高其抗旱性。     

紫花苜蓿对CO2倍增的反应：生态生理研究和模型拟合

研究了紫花苜蓿（Ｍｅｄｉｃａｇｏ ｓａｔｉｖａ）在ＣＯ２ 倍增下光合作用、蒸腾作用、气孔导度、水分利用效率的生态生理变化,并在此基础上对苜蓿进行了生态生理模型化的研究。在倍增（７００ μｍ ｏｌ·ｍ ｏｌ－ １）和对照（３５０ μｍ ｏｌ·ｍ ｏｌ－ １） ＣＯ２ 浓度下,对紫花苜蓿的生态生理学的研究表明,光合作用有效辐射是影响瞬时表观光合速率的主要环境因子,而气孔导度主要受相对湿度的限制。以整个生育期计,倍增组的表观光合作用比对照组可提高１８．７％ ,气孔导度略有下降（２％ ）,蒸腾作用减少了２．７％ ,水分利用效率提高了３０．１％ 。还对生理指标的实测数据进行了模型化的研究。对光合作用模型和气孔导度模型中参数的拟合结果表明,ＣＯ２ 倍增条件下,紫花苜蓿的光能转化效率（α）、电子传递速率（Ｊｍ ａｘ）比对照组都有明显的提高,最大气孔开度略有下降     

PEG预处理对青稞种子萌发和幼苗生理特性的影响

选择国内外28份青稞品种材料幼苗第一片展开叶,分别测定其相对含水量和失水率,并选择其中对水分胁迫敏感与不敏感的材料各1份,研究不同浓度(5%～30%)聚乙二醇(PEG)预处理对青稞种子萌发、幼苗生长和生理特性的影响,探讨短期水分胁迫对青稞生长发育的调节作用。结果显示:(1)28个青稞材料中‘旱地紫青稞’幼苗叶片的相对含水量最高(60.16%)、‘大麻青稞’最低(38.98%),而离体失水率‘旱地紫青稞’最低(8.80%)、‘大麻青稞’最高(20.20%)。说明‘大麻青稞’对水分胁迫最敏感,而‘旱地紫青稞’最不敏感。(2)随着胁迫程度的增加,青稞种子的萌发率和生根率,幼苗的根长、苗高和鲜重均呈先增加后降低的趋势,‘旱地紫青稞’和‘大麻青稞’种子分别在15%和10%PEG处理下发芽和生根最佳且均与对照差异显著(P<0.05),两品种的幼苗根长、苗高和鲜重均在10%PEG处理下表现最佳,但‘大麻青稞’与对照差异不显著。(3)‘旱地紫青稞’幼苗叶片可溶性蛋白和叶绿素含量随PEG处理浓度增加而逐渐增加,而丙二醛含量和相对电导率则逐渐降低,并在30%PEG处理下效果差异极显著(P<0.01);‘大麻青稞’叶片可溶性蛋白和叶绿素含量随PEG处理浓度增加呈先增加后降低的趋势,丙二醛含量和相对电导率呈先降低后增加的趋势,并在20%PEG处理下最佳。研究表明,短时间低浓度PEG处理对青稞种子萌发、幼苗生长及可溶性蛋白、叶绿素、丙二醛含量和相对电导率等生理指标的改善均有一定的促进作用;高浓度PEG处理却具有抑制作用,且高浓度PEG胁迫条件下,耐旱性强比耐旱性弱品种的自我调控能力更强。     

紫花苜蓿(Medicago sativa)对干旱胁迫的光合生理响应

紫花苜蓿是重要的豆科牧草,具有较强的抗旱性,然而干旱仍是制约紫花苜蓿生产的主要逆境因子。通过盆栽试验,以抗旱性强弱不同的两种紫花苜蓿为试验材料,对干旱胁迫下紫花苜蓿的光合生理进行较为系统的研究,结果表明：（1）干旱胁迫下两种紫花苜蓿叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）、气孔导度（Gs）、叶绿素含量（Chl）都有不同幅度的下降;叶绿体超微结构遭到破坏。相对于抗旱性弱的苜蓿,抗旱性强的苜蓿随干旱胁迫程度的加深,净光合速率下降较慢,叶绿体的外形及基粒结构受到的影响较小。（2）轻度干旱胁迫下气孔限制是两种紫花苜蓿P。降低的主要因素,中度和重度干旱胁迫下非气孔限制是Pn降低的主要因素。（3）对叶绿素荧光参数的研究表明：干旱胁迫下两种紫花苜蓿PSⅡ反应中心光化学效率（F／F=）、PSⅡ潜在活性（Fv／Fo）降低。总体上抗旱性强的紫花苜蓿Fv／Fm和Fv／Fo下降幅度小,PSⅡ利用光能的能力及PSⅡ的潜在活性均较强。PsⅡ光化学淬灭系数（qP）、非光化学淬灭系数（qN）的变化表现为干旱胁迫下两种紫花苜蓿qP值降低、qN值升高,总体上抗旱性强的紫花苜蓿qP降低的幅度低且qN升高幅度大,表明抗旱性强的紫花苜蓿PSⅡ反应中心电子传递活性受到的影响小,光合机构的损伤程度低。     

脱落酸引发对夜香紫罗兰种子萌发的效应

研究脱落酸引发及其与植物生长调节剂的复合处理对夜香紫罗兰(Matthiola bicornis)种子萌发的效应.结果表明,将夜香紫罗兰种子于20℃下在2.5×10-5 mol/L脱落酸(ABA)溶液中引发7 d,能显著缩短种子平均萌发时间,增加种子萌发指数.在ABA溶液中加入吲哚乙酸(NAA)未能进一步改善夜香紫罗兰种子萌发,但其他复合处理均显著提高正常幼苗百分率.ABA和细胞分裂素(KT)及NAA复合处理进一步增加种子萌发指数,不仅比单独用ABA引发的效果好,而且也比用聚乙二醇(PEG)引发的效果好.ABA引发和PEG引发的夜香紫罗兰种子相对吸水量显著不同.对ABA引发机理和应用潜力进行了讨论.     

Physiological responses of four herbaceous plants to aluminum stress in South China

Different plants have physiological responses under Al stress, but there is no systematic study to examine physiological responses of herbaceous plants under Al stress. The aim of this study is to investigate the effect of Al on physiological characteristics of four herbaceous plants, which distributed in red soil area in South China, and to analyze the differences in physiological responses to Al stress between the four herbaceous plants. Four herbaceous plants (Pharbitis nil, Cassia occidentlis, Echinochloa colonum and Aeschynomene indica) were used, and the seed germination percentage, the contents of chlorophyll, proline, and malondialdehyde (MDA), membrane permeability (MP), soluble sugar, and activities of peroxides (POD) and catalase (CAT) in leaves under five Al³⁺ treatments (0, 80, 400, 2 000, and 10 000 mg/L) were assayed with the sand culture method. The results showed remarkable effects of Al³⁺ on physiological characteristics of these four herbaceous plants. The seeds of all the four species could not germinate at 10 000 mg/L, and the growth of all plants were retarded under the 2 000 mg/L Al³⁺ treatment. Compared with the control, 2 000 mg/L Al³⁺ significantly (P < 0.05) reduced the contents of chlorophyll a and chlorophyll a + b, and increased the contents of MDA and MP. The content of proline increased very significantly (P < 0.01) and activities of POD and CAT were depressed. The contents of MDA and MP in leaves of P. nil and A. indica decreased, and the activities of POD and CAT in leaves of the two plants increased under 80 mg/L and 400 mg/L. However, the changes in C. occidentlis leaves were opposite to those of the above two plants. The changes in leaves of E. colonum were similar to those of P. nil and A. indica at 80 mg/L, but were opposite to those at 400 mg/L Al³⁺. It is suggested that plants with higher activities of POD and CAT, more contents of chlorophyll and proline, and lower contents of MDA and MP consequently improve the tolerance to Al stress under low and middle Al treatments. __________ Translated from Acta Phytoecologica Sinica, 2005, 29(4): 644–651 [译自: 植物生态学报, 2005, 29(4): 644–651]     

Physiological responses of four herbaceous plants to aluminum stress in South China

Different plants have physiological responses under A1 stress,but there is no systematic study to examine physiological responses of herbaceous plants under Al stress.The aim of this study is to investigate the effect of Al on physiological characteristics of four herbaceous plants,which distributed in red soil area in South China,and to analyze the differences in physiological responses to Al stress between the four herbaceous plants.Four herbaceous plants(Pharbitis nil,Cassia occidentlis,Echinochloa colonum and Aeschynomene indica)were used,and the seed germination percentage,the contents of chlorophyll,proline,and malondialdehyde(MDA),membrane permeability(MP),soluble sugar,and activities of peroxides(POD)and cata lase(CAT)in leaves under five Al3+ treatments(0,80,400,2000,and 10000 mg/L)were assayed with the sand culture method.The results showed remarkable effects of Al3+ on physiological characteristics of these four herbaceous plants.The seeds of all the four species could not germinate at 10000 mg/L.and the growth of all plants were retarded under the 2000 mg/LAr3+ treatment.Compared with the control,2000 mg/L Al3+ significantly(P＜0.05)reduced the contents of chlorophyll a and chlorophyll a+b,and increased the contents of MDA and MP.The content of proline in creased very significantly(P＜0.01)and activities of POD and CAT were depressed.The contents of MDA and MP in leaves of P.nil and A.indica decreased,and the activities of POD and CAT in leaves of the two plants increased under 80mg/L and 400 mg/L.However,the changes in C.occidentlis leaves were opposite to those of the above two plants.The changes in leaves of E.colonum were similar to those of P.nil and A.indica at 80 mg/L.but were opposite to those at 400mg/LAr3+.It is suggested that plants with higher activities of POD and CAT,more contents of chlorophyll and proline,and lower contents of MDA and MP consequently improve the tolerance to Al stress under low and middle Al treatments.     

紫花苜蓿(Medicago sativa)对干旱胁迫的光合生理响应

紫花苜蓿是重要的豆科牧草,具有较强的抗旱性,然而干旱仍是制约紫花苜蓿生产的主要逆境因子。通过盆栽试验,以抗旱性强弱不同的两种紫花苜蓿为试验材料,对干旱胁迫下紫花苜蓿的光合生理进行较为系统的研究,结果表明：（1）干旱胁迫下两种紫花苜蓿叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)、叶绿素含量(Chl)都有不同幅度的下降;叶绿体超微结构遭到破坏。相对于抗旱性弱的苜蓿,抗旱性强的苜蓿随干旱胁迫程度的加深,净光合速率下降较慢,叶绿体的外形及基粒结构受到的影响较小。（2）轻度干旱胁迫下气孔限制是两种紫花苜蓿Pn降低的主要因素,中度和重度干旱胁迫下非气孔限制是Pn降低的主要因素。（3）对叶绿素荧光参数的研究表明：干旱胁迫下两种紫花苜蓿PSⅡ反应中心光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)降低。总体上抗旱性强的紫花苜蓿Fv/Fm和Fv/Fo下降幅度小,PSⅡ利用光能的能力及PSⅡ的潜在活性均较强。PSⅡ光化学淬灭系数（qP）、非光化学淬灭系数（qN）的变化表现为干旱胁迫下两种紫花苜蓿qP值降低、qN值升高,总体上抗旱性强的紫花苜蓿qP降低的幅度低且qN升高幅度大,表明抗旱性强的紫花苜蓿PSⅡ反应中心电子传递活性受到的影响小,光合机构的损伤程度低。     

紫花苜蓿的花蜜量和访花蜜蜂数量对种子产量的影响

对10个紫花苜蓿品种的花萼直径、花蜜量、访花蜜蜂数量和种子产量进行了研究,结果表明,紫花苜蓿的单位面积花蜜量与访花蜜蜂数量呈极显著正相关(r=0.93**),访花蜜蜂数量与种子产量呈显著正相关(r=0.87*);紫花苜蓿的花蜜量与花萼直径呈极显著正相关(r=0.99**);紫花苜蓿品种赛特(Sitel)和德宝(Derby)在兰州地区能获得高产、优质的种子。     

山杜英和黧蒴幼苗对干旱胁迫(PEG)的生理响应

以山杜英(Elaeocarpus sylvestris)和黧蒴(Castanopsis fissa)幼苗为试验材料,利用聚乙二醇6000(PEG-6000)人工模拟水分胁迫环境,设置三个胁迫强度处理(轻度、中度、重度)、三个胁迫持续时间处理(12h、24h、36h),以不加PEG-6000的1/2Hoagland营养液中的苗木作为对照,对2个树种幼苗的叶片相对含水量、相对电导率、脯氨酸含量、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量和可溶性糖含量进行了测定,研究了水分胁迫对这2种幼苗的影响。结果表明:随着水分胁迫强度的加深及持续时间的延长,2种幼苗叶片相对含水量出现下降趋势,黧蒴的含水量下降更为显著;2种树种幼苗叶片内相对电导率呈波动性上升,黧蒴在轻度胁迫时相对电导率有大幅增加;2种幼苗的脯氨酸含量显著增加,叶绿素含量呈小幅波动,SOD活性先升后降,可溶性糖含量呈现波动性上升;山杜英叶片的MDA含量增加较缓慢,而黧蒴叶片的MDA含量大幅度增加。研究表明幼苗山杜英比黧蒴抗旱性强,叶片相对含水量、相对电导率和MDA含量可作为评价这2种苗木抗旱性的依据。     

酚酸类物质对苜蓿种子萌发及抗氧化物酶活性的影响

实验选用紫花苜蓿体内的4种化感物质包括阿魏酸、香豆素、香草酸、香豆酸,以10-3、10-4、10-5mol·L-1和10-6mol·L-1四个浓度,采用培养皿试纸法和沙培法进行苜蓿种子萌发及幼苗生长试验,研究了苜蓿种子萌发和幼苗生长以及抗氧化保护性酶活性的变化,并就生物量、种子萌发和酶活性等三大指标的敏感性进行了讨论。结果表明,4种化感物质对苜蓿种子萌发及幼苗生长有明显的影响作用,这种影响效应与化感物质的种类及浓度显著相关。其中,10-3mol·L-1的4种化感物质均表现出对苜蓿种子萌发有显著的抑制作用,阿魏酸、香豆素和香草酸达到了极显著的抑制效果。当浓度为10-3mol·L-1时,除香豆酸外,其它3种化感物质均表现出对幼苗体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸酶(APX)活性有显著的抑制作用,同时使幼苗体内丙二醛(MDA)的含量显著增加;随着浓度的降低,化感物质抑制作用减弱;当浓度降低为10-6mol·L-1时,阿魏酸、香豆素、香草酸则表现出了对上述各种酶活性的轻微促进作用。阿魏酸表现出的化感效应最强,香豆素、香草酸次之,香豆酸最弱。发芽指标受化感物质的影响最敏感、其次是生物量指标,而酶活性指标相对较弱。     

4种阔叶幼苗对PEG模拟干旱的生理响应

研究了PEG模拟干旱胁迫环境下的火力楠(Michelia macclurel)、尾叶桉(Eucalyptus urophylla)、枫香(Liquidambar formosana)、荷木(Schima superba)幼苗的生理变化。结果表明,干旱胁迫下,4种幼苗叶片的相对含水量小于对照,其中,尾叶桉和枫香下降明显;不同干旱胁迫条件下,4种树种幼苗叶片的相对电导率均显著大于对照,其中尾叶桉和枫香上升幅度大;干旱胁迫下的火力楠和荷木幼苗叶片的脯氨酸含量呈现波动,尾叶桉和枫香幼苗则显著大于对照;不同干旱胁迫时间下的幼苗叶片的叶绿素含量小幅波动;4个树种幼苗的过氧岐化酶(SOD)活性随胁迫时间增加而呈现先升后降的趋势,其中火力楠和荷木的幼苗的SOD活性持续维持在较高水平;荷木叶片的丙二醛(MDA)含量先升后降,最后和对照水平相近,其余幼苗的MDA含量均大于对照;干旱胁迫下4种幼苗叶片的可溶性糖含量增加幅度较大。主成分分析表明,4种幼苗的抗旱能力排序为荷木>火力楠>尾叶桉>枫香。     

铬胁迫下不同品种玉米种子和幼苗的反应及其与铬积累的关系

研究了铬胁迫对玉米(6个品种)种子萌发初期一些生理生态特征的影响,及各种生理指标与幼苗铬积累量间的关系,结果表明,随铬处理浓度的加大而玉米种子萌发率逐渐降低,幼苗株高、根长、鲜物质量和干物质量均逐渐降低;脯氨酸、吸收铬量、可溶性蛋白质、超氧负离子、丙二醛含量逐渐上升,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性则逐渐增加,根系活力和硝酸还原酶活性在不同品种玉米中差异较大;所有供试玉米品种中,丙二醛含量、CAT和SOD活性与幼苗铬积累量之间存在显著或极显著的正相关关系。不同玉米品种对Cr3+毒害的反应表现不同,存在品种间差异。