扁蓿豆和苜蓿种子萌发期抗旱性和耐盐性比较

为明晰扁蓿豆[Medicago ruthenica(Linn.)Trautv.]和苜蓿(Medicago varia Martin.)种子萌发期的抗旱性和耐盐性强弱,以不同浓度的聚乙二醇(PEG-6000)和Na Cl溶液模拟干旱和盐胁迫,研究了不同程度干旱和盐浓度对采自甘肃景泰的扁蓿豆和苜蓿品种阿尔冈金(M.varia Martin.cv."Algonquin")种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,干旱胁迫和盐胁迫降低了扁蓿豆和苜蓿种子的发芽率、发芽指数、活力指数,抑制了胚芽和胚根的生长。-0.3~-0.9 MPa和-1.5 MPa的PEG处理下苜蓿和扁蓿豆种子的相对发芽率间无显著差异,-1.2 MPa的PEG胁迫下苜蓿种子的相对发芽率显著高于扁蓿豆。-0.3~-1.2MPa的PEG胁迫下苜蓿种子的相对发芽指数均显著高于扁蓿豆,其相对芽长无显著差异。Na Cl渗透势为-0.9~-1.5 MPa时,苜蓿种子的相对发芽率显著高于扁蓿豆;-0.3~-1.2 MPa的Na Cl胁迫下苜蓿种子的相对发芽指数和相对活力指数均显著高于扁蓿豆。通过种子萌发期的相对发芽率、相对发芽指数、相对活力指数、相对胚根长和相对胚芽长5项指标,应用隶属函数法对参试材料种子萌发期抗旱性和耐盐性进行综合评价的结果表明,苜蓿品种阿尔冈金种子萌发期的抗旱性、耐盐性均强于来自景泰的扁蓿豆。此结果和人们以往对扁蓿豆和苜蓿的认识"扁蓿豆的抗旱性和耐盐性优于苜蓿"不一致。     

30份普通菜豆苗期抗旱性鉴定及抗旱指标的确定

以30份普通菜豆为试验材料,采用PEG6000溶液模拟干旱胁迫处理种子和苗期盆栽自然干旱法,研究了干旱胁迫对种子发芽率、植株地上部鲜重、地下部鲜重、叶片含水量、电导率和叶绿素荧光参数等11个指标的影响,通过隶属函数法和灰色关联分析法对普通菜豆进行抗旱性和抗旱指标综合评定。结果显示,每个抗旱指标在不同材料之间都具有明显差异,说明材料之间存在明显的抗旱差异性;发芽率、地下鲜重、地上鲜重、全株鲜重、电导率和Fv/Fm的关联度均大于0.8,与综合抗旱指数的关系较为紧密,可以作为普通菜豆苗期抗旱性筛选的主要鉴定指标;鉴定出F1863、F2973、F3992和F3057抗旱性较强的普通菜豆。以上结果表明应用多抗旱指标综合分析法能很好地评价材料的抗旱性。     

接种两种固氮菌增强小麦幼苗抗渗透胁迫及生长能力

苗期是小麦(Triticum aestivum)物质和能量积累的关键时期, 苗期干旱影响小麦的后期群体建成。利用田菁茎瘤固氮根瘤菌(Azorhizobium caulinodans) ‘ORS571’与巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense) ‘Yu62’浸种侵染小麦和聚乙二醇(PEG)模拟渗透胁迫, 研究渗透胁迫下接菌小麦种子的发芽状况; 利用固氮菌涂抹小麦幼苗叶部, 测定PEG模拟渗透胁迫下小麦幼苗根体积、叶片相对含水量、脯氨酸含量及可溶性蛋白含量, 探究固氮菌增强小麦幼苗抗渗透胁迫的能力。结果表明, 接种混合固氮菌后在渗透胁迫下小麦种子的发芽率明显提高; 在渗透胁迫下叶部涂抹固氮菌小麦的根体积、叶片相对含水量、脯氨酸含量及可溶性蛋白含量明显升高, 表明接种固氮菌可提高小麦幼苗的抗渗透胁迫能力, 且混合固氮菌对小麦幼苗叶片的增强效果优于单一固氮菌。     

干旱胁迫对鹿角杜鹃种子萌发和幼苗生理特性的影响

为探明鹿角杜鹃种子萌发和幼苗生长期的耐旱性,以鹿角杜鹃干种子和90d苗龄幼苗为材料,采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟不同程度的干旱胁迫,研究干旱胁迫对其种子萌发、早期幼苗生长及幼苗的细胞膜透性、MDA含量、有机渗透调节物质和抗氧化酶活性的影响,并对种子萌发率、早期幼苗生长量与PEG胁迫浓度间进行了回归分析。结果表明:(1)5%~25%PEG胁迫范围内,随着干旱胁迫程度的增加,鹿角杜鹃种子的发芽启动时间推迟,发芽持续时间延长,发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和幼苗生长量显著降低;重度干旱胁迫(25%PEG)下,鹿角杜鹃种子完全未萌发。(2)发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及幼苗生长量的变化均与干旱胁迫程度呈极显著负相关关系,回归分析求得鹿角杜鹃种子萌发的半致死PEG干旱胁迫浓度为15.68%、半致矮PEG干旱胁迫浓度为15.37%。(3)随着PEG胁迫浓度的增加,鹿角杜鹃幼苗叶片SOD活性呈先升后降的趋势,但各胁迫处理仍显著高于CK(0%PEG);细胞膜透性、MDA、脯氨酸、可溶性糖含量、POD和CAT活性则在中度(15%~20%PEG)和重度胁迫下显著升高,与干旱胁迫程度呈极显著正相关关系。研究表明,干旱胁迫显著抑制了鹿角杜鹃种子萌发和早期幼苗生长,使其细胞膜受到损伤,同时鹿角杜鹃可通过体内渗透调节物质和抗氧化酶活性的增加来适应干旱环境,使得自身受抑制、损伤程度降到最低。     

聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫抑制矮沙冬青种子的萌发

本研究以新疆特有濒危保护植物矮沙冬青(A mmmopiptanthus nanus(M.Pop.)Cheng f.)的种子为材料,用不同渗透势浓度的聚乙二醇(PEG6000)模拟干旱胁迫,探讨干旱胁迫对矮沙冬青种子发芽率、平均发芽速度、胚轴和胚根长度及发芽指数、活力指数的影响.结果表明,不同浓度PEG胁迫处理均降低了种子的发芽率,延缓了矮沙冬青种子萌发进程;种子的发芽率、发芽指数和活力指数均随胁迫强度的增加呈明显下降趋势.当-1.20 MPa的PEG胁迫处理的种子在试验结束时仍未能萌发,表明-1.20 MPa是矮沙冬青种子萌发的临界水势.PEG模拟干旱胁迫中,当PEG处理为-0.2 MPa时,虽然最终发芽率与对照一样,但其胚根、胚轴的长度都比对照短,说明矮沙冬青胚根、胚轴的生长比发芽率对干旱胁迫更敏感.干旱胁迫可能是导致矮沙冬青种群天然更新能力弱的原因之一.本研究将为矮沙冬青种质资源的保护和种群的恢复提供科学依据.     

根施丙酸对冬小麦幼苗叶片脯氨酸代谢酶及抗旱性的影响

以冬小麦品种‘豫农211’为材料,通过设置持续12 d控水和干旱后复水2 d盆栽实验,研究根施15 mmol·L~(-1)丙酸溶液处理下小麦植株形态、叶片相对含水量、电导率、丙二醛含量对干旱胁迫的响应,以及控水和复水过程中叶片脯氨酸含量及其关键代谢酶活性的动态变化,以探明外源丙酸提高小麦抗旱性的脯氨酸代谢机制。结果表明:(1)在干旱胁迫条件下(土壤相对含水量降至20%),根施丙酸处理可显著提高小麦叶片相对含水量,并显著降低叶片相对电导率和丙二醛含量(P0.05);丙酸处理组小麦幼苗萎蔫程度明显低于同期对照,地上部生物量积累量比对照增加了13.3%。(2)根施丙酸处理的小麦叶片脯氨酸积累量在轻度干旱胁迫下(土壤相对含水量降至45%～55%)显著高于对照,且随着干旱胁迫程度的加剧(土壤相对含水量降至20%以下)脯氨酸含量仍能稳定维持在正常水平(300μg·g~(-1)左右),而对照叶片脯氨酸含量则呈急剧上升的趋势;复水处理后,丙酸处理的小麦植株中叶片脯氨酸含量能迅速恢复至正常水平。(3)在整个控水至复水过程中,小麦叶片脯氨酸合成关键酶△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸σ-氨基转移酶(σ-OAT)活性均呈现先升后降的变化趋势,吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)活性呈现先降后升的变化趋势,而脯氨酸降解关键酶脯氨酸脱氢酶(PDH)活性呈增加趋势。研究认为,在干旱胁迫条件下,根施丙酸能够通过调控脯氨酸代谢过程中的合成和降解途径关键酶活性来维持叶片细胞内脯氨酸水平稳定,有效减轻叶片水分散失和过氧化伤害程度,从而提高冬小麦幼苗的抗旱性。     

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。     

PEG胁迫及复水对不同抗旱性小麦幼苗脯氨酸代谢关键酶活性的影响

以两种不同抗旱性小麦品种幼苗为试验材料,采用PEG模拟干旱胁迫处理,探究干旱胁迫及复水对小麦幼苗叶片与根系脯氨酸累积及关键酶活性的影响。结果显示:(1)PEG胁迫下抗旱品种‘普冰143’根长和根干重下降不大,而水敏感品种‘郑引1号’根长和根干重下降显著;且于胁迫处理36h时‘普冰143’根系脯氨酸含量增加(75.0%)显著大于‘郑引1号’(37.7%),复水24h后均恢复至对照水平。(2)PEG胁迫下‘普冰143’叶片中谷氨酸合成途径关键酶P5CS和鸟氨酸合成途径关键酶δ-OAT活性均显著增加,且‘普冰143’叶片脯氨酸两条合成途径关键酶活性均得以加强;PEG胁迫处理36h时,‘郑引1号’叶片中P5CS活性增加显著,δ-OAT活性变化较小,且‘郑引1号’叶片脯氨酸合成可能以谷氨酸途径为主;但在PEG胁迫下两个不同抗旱性品种的根中P5CS、δ-OAT活性均变化较小。(3)PEG胁迫处理36h时‘普冰143’叶片脯氨酸降解酶PDH活性显著下降,而‘郑引1号’叶片PDH活性显著增加,复水后抗旱品种叶片该酶活性显著增加,水敏感品种恢复至对照水平;但PEG胁迫处理下两个不同抗旱性品种的根中PDH活性均显著下降。研究表明,PEG胁迫下小麦叶片是合成脯氨酸的主要部位,抗旱品种‘普冰143’根系脯氨酸持续积累与叶片中高的脯氨酸合成关键酶活性及脯氨酸转运有关。     

入侵植物牛膝菊种子萌发对PEG模拟干旱胁迫的响应

采用浓度分别为5%、10%、15%、20%和25%的PEG-6000溶液模拟干旱条件,测定不同干旱胁迫条件下牛膝菊的种子萌发时间、萌发率、日相对萌发率、发芽势、发芽指数、活力指数及幼苗的初生根与胚芽的长度等指标,研究了干旱胁迫对牛膝菊种子萌发及幼苗生长的影响,探讨了经PEG浸种预处理后种子的萌发恢复能力。结果表明:随着水分胁迫的加重,牛膝菊种子萌发和幼苗生长受到抑制程度增加,牛膝菊种子的日相对萌发率、发芽率、发芽势和发芽指数、活力指数及幼苗的初生根长和胚芽长均呈下降趋势;与对照组相比,牛膝菊种子首次萌发时间延迟越长,当PEG浓度为20%、25%时牛膝菊种子未见萌发;本研究建立了水分胁迫PEG浓度与种子萌发率的线性回归方程,得出牛膝菊种子萌发的PEG浓度临界值为12.9%;经PEG浓度为20%、25%处理的种子在适宜条件下可以恢复萌发,浸种时间相同条件下,20%PEG浓度对牛膝菊种子伤害较小,其恢复性较强,25%PEG浓度对牛膝菊种子伤害较大,其恢复性较弱。     

黄腐酸浸种对PEG模拟干旱胁迫下紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长的影响

以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为研究对象,采用不同PEG模拟干旱处理(CK、10%PEG、0.03%FA+10%PEG和0.05%FA+10%PEG)方法,探讨黄腐酸(FA)浸种对紫花苜蓿种子萌发、幼苗生长及抗逆性生理生化指标的影响。结果显示:(1)在PEG模拟干旱胁迫下,紫花苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、以及幼苗叶绿素含量、膜稳定指数(MSI)和根系活力较对照均呈下降趋势,株高和生物量的增长速率均显著低于对照;而幼苗叶片丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)、脯氨酸、可溶性糖含量均随处理时间呈上升趋势,过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性则呈下降-升高-下降的趋势,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性及超氧阴离子(O-·2)产生速率则均呈先升高后降低的趋势。(2)经黄腐酸浸种处理后,模拟干旱胁迫下紫花苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和幼苗株高、生物量、脯氨酸和可溶性糖含量均显著升高,并显著减小了模拟干旱胁迫引起的叶绿素含量、根系活力和MSI下降的幅度,相对提高了SOD、POD、CAT、GR活性,降低了MDA、H2O2含量和活性氧水平。研究表明,10%PEG模拟的干旱胁迫使紫花苜蓿的种子萌发及幼苗生长发育受到显著抑制,而黄腐酸浸种处理可通过提高渗透调节物质含量和保护酶活性来有效缓解干旱胁迫对紫花苜蓿幼苗造成的氧化伤害,增强植株的整体抗旱性,维持其正常生长发育,并以0.05%黄腐酸浸种对干旱胁迫下紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长的保护效应较为显著。