外源水杨酸缓解低温胁迫对玉米种子萌发和早期幼苗生长伤害的生理机制

为探讨低温胁迫下外源水杨酸(SA)对植物种子萌发和早期幼苗生长影响的生理机制,本研究以先玉335玉米品种为试验材料,用0.05 mmol·L~(-1)的SA水溶液和去离子水(对照,记作CK)对种子进行浸种处理,研究外源SA对低温胁迫下种子发芽、种胚淀粉酶、氧化损伤水平、抗氧化酶、抗氧化物质和渗透调节物质等的影响。结果表明,与CK相比,SA处理玉米种子的发芽率、发芽指数、活力指数、幼苗干重和鲜重分别显著提高了5.57%、7.20%、23.76%、15.49%和28.52%。SA处理的玉米种胚淀粉酶活性显著提高,在种子萌发第2、第6、第8、第10天比CK提高了28.6%、15.1%、9.6%和16.9%;而超氧阴离子(O_2~)和丙二醛(MDA)含量经SA处理后显著下降。SA处理提高了种胚抗氧化酶的活性,在种子萌发第2、第4、第6和第8天时,超氧化物歧化酶(SOD)活性比CK分别提高了36.6%、25.9%、43.6%和46.3%;过氧化物酶(POD)活性在种子萌发12 d时比CK提高了9.0%;和过氧化氢酶(CAT)活性在第4、第6、第8天时比CK分别提高了13.0%、5.7%和17.0%。此外,SA处理还提高了种胚抗氧化物质还原型谷胱甘肽(GSH)和渗透调节物质脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖的含量。综上所述,SA可以通过改善渗透调节能力和加速淀粉转化来缓解低温胁迫诱导的氧化损伤。本研究结果为探究SA调控低温胁迫下种子萌发和早期幼苗生长的机制开拓了新视野。     

低温对甜玉米种子氧化酶活性的影响及相关基因表达分析

为了探究低温对甜玉米种子萌发的影响以及不同品种抗寒性的差异机制,本研究以1组甜玉米自交系的种子为材料,通过低温胁迫下的萌发试验,筛选出耐寒性较强的1132和对低温敏感的国区T12,分别研究了其在10℃和26℃条件下萌发过程中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等3种抗氧化酶活性及其相关基因表达水平的变化。结果表明,耐寒自交系1132的抗氧化酶活性整体高于敏感系国区T12。随着低温胁迫时间的延长,1132吸胀萌发的种子中SOD、POD和CAT活性总体呈增加趋势,中间有波动,在胁迫后24h,3种酶的活性均高于常温对照;而国区T12在低温胁迫后SOD和POD大体为增加趋势,CAT则持续降低,在胁迫后24h只有SOD的活性高于常温对照。1132的SOD3、SOD9、CAT1相对表达量较国区T12高,虽未表现出与其酶活变化趋势严格一致,但低温胁迫使其整体表达呈先降低后增加趋势。2个品种的相对表达量均低,可能是POD3并非表达POD的关键基因,因此在酶活性和基因表达方面可能造成了两者抗寒性和发芽率的差异。综上,玉米种子萌发期的耐寒性与抗氧化酶活性密切相关,而抗氧化酶活性的变化则可能是一个非常复杂的表达调控过程。本研究结果不仅为鉴定和筛选耐低温种质资源、培育高发芽势种子提供理论和技术支持,同时为防御玉米低温引起的冷害提供参考。     

复硝酚钠对低温下黄瓜种子萌发和幼苗耐寒性的影响

为缓解低温胁迫对黄瓜(Cucumis sativus L.)幼苗的伤害,以黄瓜中农106为试验材料,研究不同浓度复硝酚钠(CSN)浸种对低温胁迫下黄瓜种子萌发及萌发后生长的影响,以及CSN灌根处理对黄瓜幼苗壮苗效果及幼苗耐寒性的影响。结果表明,适宜浓度的CSN浸种能显著提高低温胁迫下黄瓜种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、侧根数和鲜重,以50 mg·L^-1浓度效果最佳。在黄瓜育苗过程中,100 mg·L^-1的CSN灌根处理能显著提高穴盘苗质量和壮苗指数,低温胁迫下CSN通过促进矿质元素吸收,提高幼苗叶绿素含量、净光合速率、根系活力、可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性,提高生长素(IAA)和油菜素内酯(BR)含量,降低活性氧和丙二醛(MDA)含量以提高幼苗的耐寒性。本研究为培育黄瓜壮苗和提高黄瓜幼苗耐寒性提供了新方法,也为复硝酚钠在设施蔬菜上的应用提供了技术支持。     

24份山西花生资源芽期和苗期耐寒性鉴定

为评价不同山西花生资源芽期和苗期的耐寒性差异,本研究以24份山西花生资源为试验材料,在常温(25℃)和低温(2℃处理花生种子、10℃处理花生幼苗)胁迫下分别测定种子的发芽率和发芽指数以及苗期的逆境生理指标,并以低温与常温测定值的比值作为耐寒性的评价指标,最终将各性状比值进行聚类分析。结果表明,芽期相对发芽率0.90,相对发芽指数0.80的花生资源有4份;耐寒性强的花生资源的脯氨酸含量,SOD、POD活性的增幅均大于耐寒性弱的资源;通过聚类分析将24份花生资源分为3类,第一类为耐寒性,包括4份,第二类为中间型,包括8份,第三类为敏感性,包括12份,芽期结果与聚类分析结果综合比较筛选出3份耐寒性品种,分别为汾西小粒、文水花生、临县多粒。本研究为进一步探究不同花生资源在不同时间段低温逆境下的苗期生理变化提供了理论参考依据。     

种子贮藏物质与萌发的关系

种子萌发是植物生长的关键初始阶段,种子贮藏物质在种子萌发过程中起到重要作用,萌发过程中贮藏物质代谢也因物质类型和物种不同而异。本文评述了种子中三大贮藏物质,糖类、蛋白质和脂肪及其代谢产物在种子中的作用和对种子活力及萌发的影响,阐述了不同类型种子萌发过程中的贮藏物质代谢过程,以及逆境(如温度、干旱、盐碱胁迫)条件下,贮藏物质在萌发胁迫耐受方面所起的作用,同时对该领域未来的研究方向进行了展望。     

甘蓝种子萌发的逆温耐性诱导研究

为探讨早春甘蓝和秋甘蓝种苗时期的逆温耐性问题,以甘蓝种子为试材,研究了不同温度预处理甘蓝种子在萌发阶段对高温和低温的耐性变化.结果表明,甘蓝种子萌发的最适温度为20℃,在低于15℃和高于35℃下萌发,种子活力显著下降.通过适度的温度预胁迫处理,可提高甘蓝种子在高温(35℃)下的萌发活力.10℃和30℃分别是温度预处理的适宜低温和高温,8h是高温和低温预处理的适宜时间.甘蓝种子经低温(5℃和10℃)预处理后,在随后的高温(35℃)下萌发,其活力提高;同样,甘蓝种子经高温(25℃和30℃)预处理后,在随后的低温(10℃)下萌发,也提高其种子活力,说明甘蓝种子对高温和低温胁迫具有交叉适应性.     

光照和温度调控种子萌发的分子机理研究进展

种子萌发是个复杂的生理过程,受到内部因子和外界环境的共同调控,其中光照和温度是萌发过程中最关键的环境因子。目前已对种子萌发响应光温的信号传导途径进行了大量深入的研究,鉴定出了一些参与光信号传递途径和温度信号途径的关键基因,揭示了光温信号途径与激素信号途径在种子萌发过程中存在复杂的交联。本文简要概述近年来光照和温度调控种子萌发的分子机理的最新研究进展。     

植物褪黑素功能及其作用机制的研究进展

褪黑素是一种重要的植物生长调节剂，在植物中具有多种功效。鉴于褪黑素在植物中的多种功能作用，为了给褪黑素在农业生产中的应用提供理论依据，通过查阅并梳理相关文献，阐述了植物中褪黑素的合成及代谢途径，褪黑素对植物生长发育的调控及对植物响应逆境胁迫的影响和褪黑素诱导作用的机制。褪黑素不仅参与植物种子萌发、根系发育、开花结果等生长发育过程，还能充当胁迫缓解剂，调节植物对多种生物胁迫/非生物胁迫的响应，且用外源褪黑素处理能够有效地缓解低温、干旱、盐碱以及病虫害等对植物的损伤程度，今后的研究应将盆栽试验与田间试验结合起来，以加速褪黑素在农业中的广泛应用。     

低温对番茄种子萌发的影响

在人工气候箱中模拟了3个低温处理(24h最低~最高温度分别设定为7~12℃、5~10℃和3~8℃),分析了播种后不同天数低温对番茄种子(品种:红贞女)萌发的影响。结果表明:与对照(18~25℃)相比,日均温低于10.0℃(相当于低温胁迫处理7~12℃)时,番茄种子萌发开始受影响,温度越低影响越大。播种后越早经受低温番茄种子萌发受影响越大,播种后3d内经受低温胁迫,番茄种子发芽势、发芽指数和萌发率均有较大的下降,播种6d后低温胁迫对其萌发指标的影响较小。低温导致了番茄种子α-淀粉酶活力下降,相对离子渗漏率增加。低温影响了番茄种子萌发贮存物质的降解与转化,增加了细胞膜的透性,导致外渗物增多,从而降低了种子的发芽势、发芽指数和萌发率。因此,露地育苗时应避免在萌发的早期受低温影响,以提高番茄的出苗和壮苗率。     

聚乙二醇和低温胁迫对红豆草种子萌发影响的研究

在植物生长箱通过种子萌发试验,从种子发芽进程、发芽率和吸水量等方面研究了水分和低温胁迫对红豆草种子萌发的影响。用10％,15％,20％,25％,30％的聚乙二醇（PEG）溶液和5℃左右低温预处理红豆草种子,结果表明,不同浓度的聚乙二醇和5℃左右低温预处理可以缩短种子的平均发芽时间,提高发芽率;比较发现,聚乙二醇浓度30％和低温处理时间4d时可促进红豆草种子的萌发。     

种子引发对小麦抗盐及抗旱特性影响综述

小麦是我国北方重要粮食作物,在农业生产中经常受到干旱和盐分胁迫影响,造成减产。种子引发是在种子萌发前用天然或人工合成试剂对种子进行处理,从而提高植物抗逆性的一种简单而有效的方法。在干旱或高盐条件下,利用引发剂对小麦种子引发后,种子萌发提前,幼苗生长发育代谢增强,抗逆境相关生理指标提升,作物抗旱耐盐能力增强,最终产量及质量得到提高。本文阐述了水、有机物、植物激素、生物活性物质、生物、氧化物、无机信号物质等不同种类引发剂对小麦种子引发的作用机理和效果。并总结了种子引发的主要作用机制,如:减少植株对Na~+的吸收,增加对K~+、Ca~(2+)的吸收,减少盐分对生长造成的阻碍;促进可溶性蛋白和可溶性糖等渗透调节物质的合成和积累,细胞内维持高渗透压,有利于根系吸水;诱使胁迫条件下细胞内超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶等抗氧化酶的合成增多、活性增强,有效清除活性氧,维持细胞内氧平衡;调节植物内源激素合成与运输从而使激素水平处于更加适应胁迫条件的平衡状态等。并讨论了引发剂与植物逆境生理研究之间相互补充、相互促进的关系,展望了种子引发在农业方面的发展及应用前景。     

优化高压电场处理对谷子种子萌发期内源激素的影响

为了探讨高压电场处理谷子种子内源激素含量动态变化对其萌发活力的调控影响,以农大八号谷子种子为试材,运用二次通用旋转组合设计与主成分分析相结合的方法,建模寻优。在优化电场处理条件下,研究种子萌发过程中内源激素含量动态变化。结果表明:高压电场处理谷子种子显著影响其萌发活力(P0.05);模型决定系数R2为0.979 2,表明模型拟合较好;模型耦合效应表明,高压电场处理谷子种子存在阈值效应,且电场强度影响效应大于处理时间;模型解析得到高压电场优化条件为电场强度340 k V/m,处理时间14 min。谷子种子萌发期内源激素含量动态变化结果表明,优化电场处理条件诱导吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、玉米素核苷(zeatin riboside,ZR)和赤霉素(gibberellin,GA)含量增加,抑制脱落酸(abscisic acid,ABA)含量增加;种子萌动前后,内源IAA、GA迅速上升、ABA快速下降,ZR在萌动时也达到极值,有利于胚根突破种皮,促进种子的萌动;GA/ABA、IAA/ABA、ZR/ABA比值处理均高于对照(未经电场处理),表明高压电场处理谷子种子后内源激素比值的变化是种子萌发活力提高的诱因,胚根达种子的2倍长后,GA/ABA、IAA/ABA比值都呈现增大趋势,表明幼苗生长与其调控密不可分。研究结果为高压电场技术处理种子在农业生产中的应用提供理论依据。     

外源水杨酸对盐胁迫下毛豆种子萌发和幼苗生理特性的影响

实验以毛豆品种双福"7"号为实验材料,在150 mmol/L Na Cl胁迫处理下,研究添加不同浓度(0、0.5、1.0、1.5、2.0和2.5 mmol/L)SA(水杨酸)对毛豆种子萌发和幼苗生理特性的影响。结果发现,外源SA可在一定程度上缓解盐胁迫对毛豆种子萌发和幼苗生长的影响。其中,添加0.5、1.0和1.5 mmol/L的SA对盐胁迫条件下种子的发芽指标显著提高;幼苗生的长指标显著增加;但干质量差异不显著,电导率和丙二醛(MDA)含量显著降低。结果表明,0.5~1.5 mmol/L的SA处理,可有效缓解毛豆的盐伤害,尤其添加1.0 mmol/L的SA效果最佳,2.0~2.5 mmol/L的SA处理未见明显缓解,甚至使毛豆的盐胁迫伤害加重。     

植物化感物质对种子萌发的影响及其生态学意义

化感现象作为植物之间的一种相互作用方式,在农林业生产中广泛存在。合理利用植物之间的化感作用,对于生产实践具有重要的指导意义。研究表明,化感物质可促进或抑制不同物种种子的萌发过程,这对于植物的生长发育、植物群落的组成与分布以及生态系统的平衡有着重要影响。本文从化感物质对种子萌发的影响与其生态学意义两个方面进行了综述。一方面,在阐述化感作用影响种子萌发的基础上,进一步总结了化感物质抑制植物种子萌发的生理生化机制。包括:化感物质通过抑制胚根和胚轴的伸长,破坏亚细胞结构,干扰植物激素及活性氧的合成与代谢,造成细胞损伤,从而阻碍种子萌发;抑制种子中储存物质的代谢,阻碍种子萌发过程中的物质以及能量转换,导致种子萌发受阻等。另一方面,本文从化感作用在抑制农田杂草及影响生态系统稳定性两个方面,阐述了化感物质调控种子萌发的生态学意义。讨论了农作物的化感抑草作用,农林业生产中的化感自毒作用以及化感作用造成的生物入侵等,以期为农林业生产提供借鉴。最后,根据目前研究进展,对本领域未来研究方向进行了展望和讨论。     

种子萌发过程中呼吸代谢对环境变化的响应

呼吸作用是种子萌发过程中储藏物质分解、代谢不可或缺的途径和能量供给的主要来源,其变化直接影响种子的活力, 进而影响萌发后种子的生长.为系统了解种子萌发过程中, 呼吸代谢对外界环境变化所作出的响应及外界环境变化通过改变呼吸代谢影响种子萌发的内部机理, 本文从干旱、高温、低温、盐渍、紫外辐射增强、重金属与有机污染物及农药污染等环境因子的角度, 概述了近年来国内外相关研究成果, 内容涉及种子萌发时的抗氰呼吸、酶系统、膜系统、激素、内源物质的动员、萌发指数、遗传防护等内容, 总结了种子萌发时呼吸代谢对环境变化的响应机理、外界环境变化影响呼吸作用的途径和结果以及呼吸作用变化对种子萌发的影响, 并提出该领域研究的主流和发展方向, 以及应加强研究的5个方面内容.     

利用花生RIL群体进行芽期耐寒性遗传特性分析

花生是我国分布极广的重要油料和经济作物,低温寒害是高纬度高海拔产区严重限制其生产发展的关键逆境因素,其中发芽期的危害最为普遍和严重。为深入研究花生芽期耐寒性遗传特性,本研究以耐寒性强的品种和耐寒性弱的品种杂交［HY44×DF12（HD-RIL）和YZ9102×XZ68-4（YX-RIL）］构建了两个重组自交系（RIL）群体,利用主基因+多基因混合遗传模型对2个RIL群体低温胁迫后的相对发芽率进行遗传特性分析。结果表明,2个RIL群体的耐寒性在2020年海南乐东（E1）环境中均表现为由3对加性上位性主基因+加性多基因控制,HD-RIL和YX-RIL的主基因遗传率分别为86.72%、91.46%,在2021年山西汾阳（E2）环境中均表现为由2对显性上位主基因+加性多基因控制,主基因遗传率分别为74.35%、79.56%;HD-RIL群体在2021年海南南滨（E3）环境中与YX-RIL群体在2020年山西汾阳（E4）环境中耐寒性均表现为由2对累加作用的主基因+加性多基因控制,主基因遗传率分别为64.20%、59.05%。本研究结果为深入开展花生芽期耐寒性分子机制研究、提高耐寒性分子育种效率提供了重要的理论基础。     

抗低温处理对玉米种子萌发特性的影响

用SA、SG、SN、NG 4种处理剂处理玉米种子,在不同程度低温条件下培养,研究抗低温处理后的玉米种子萌发的变化和差异.结果表明,各处理的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数等指标在低温条件下较对照(蒸馏水浸种)都有不同程度的提高.在10～16℃条件下,SG和NG处理可以大幅度提高玉米种子的萌发指标,其中对发芽率的影响最为明显,提高幅度最高达1.58倍,达极显著水平.认为,SG和NG处理可以提高玉米对低温的忍耐力,具有促使玉米种子在低温条件下早生快发的作用.     

水杨酸对栝楼AsA-GSH循环系统及耐寒性的影响

以耐寒性较强的三门峡栝楼和耐寒性较弱的安庆栝楼为对比试验材料,分析低温(4℃)胁迫下喷施不同浓度(0,0.5,1,2 mmol/L)水杨酸对栝楼幼苗叶片的生长特性、抗氧化物质含量以及抗氧化酶活性的影响.结果表明:栝楼幼苗在低温胁迫下,对照组,2个栝楼品种幼苗的冷害指数、MDA含量、H2 O2含量、APX活性均明显增加;DHA、GSH、GSSG含量以及GR、MDHAR、DHAR活性呈升—降—升的趋势;AsA含量、GSH/GSSG、AsA/GSH比则在胁迫5d时呈相反的变化趋势,显示出2个栝楼品种的耐寒性差异;而喷施适宜浓度的SA能够降低植株的冷害指数、细胞内的MDA、H2 O2、DHA和GSSG含量,增加AsA、GSH含量和AsA/DHA、GSH/GSSG比,维持较高且相对协调平衡的APX、GR、MDHAR和DHAR活性.由隶属函数分析得出,适宜浓度的SA具有缓解栝楼低温胁迫的效果,但不能消除低温胁迫对栝楼生长的抑制作用.通过灰色关联分析可知,喷施SA对栝楼的AsA/GSH比影响很大.     

干旱、高盐及低温胁迫下植物生理及转录因子的应答调控

干旱、高盐及低温等非生物胁迫是限制植物生长发育的主要环境因子。这些环境胁迫因子通常导致植物体内生理代谢改变,并参与非生物胁迫调控转录因子的差异表达。植物抵御上述非生物逆境的能力与转录因子调控逆境相关功能基因的表达密不可分。近年来,发掘植物非生物胁迫相关转录因子的功能及揭示转录因子介导植物非生物胁迫响应的调控机制,已成为植物营养分子生物学关注的热点之一。因此,了解植物非生物胁迫下的生理应答及转录因子参与的调控机制,对建立植物适应性改良途径具有重要科学意义。本文从干旱、高盐和低温三方面阐述了非生物胁迫下植物生理生化的适应性变化,概述了MYB、bZIP、AP2/EREBP、WRKY和NAC五类与植物抗逆相关的转录因子的结构与功能特征,着重论述了转录因子介导植物抵御非生物胁迫的分子调控机制。植物遭遇非生物胁迫时,通常表现为生长速率、叶面积和叶片数量下降,蒸腾及光合速率降低。同时,植物体内活性氧逐渐累积,使细胞膜脂过氧化程度加剧,造成细胞损伤。为适应不利环境,在生理上植物表现为体内抗氧化酶活性增强,渗透调节物数量增多;在分子水平上,植物对非生物胁迫适应性的增强,通常与转录因子识别抗逆基因启动子特异性元件及调控逆境防御基因的转录有关。本文对于深入阐明干旱、高盐及低温胁迫下植物生理生化应答与转录因子的分子调控机制提供了全新的科学启示。     

萎锈灵包衣对低温胁迫下棉种萌发特性的影响

为减轻低温胁迫对棉花种子萌发能力的影响,探索萎锈灵包衣提高棉种萌发期耐低温能力的功效。以对温度敏感的"新陆早50"棉种为实验材料,设置25℃、18℃、15℃和12℃共4个温度处理,将萎锈灵按照不同含量制成悬浮种衣剂即0(种衣剂中仅含惰性成分)、4.2%、5.7%、7.2%、8.7%和10.2%共6个梯度对棉种进行包衣处理,以光籽不包衣处理为对照,采用砂培法,观测各处理条件下的发芽势、发芽率、发芽指数以及活力指数等种子萌发活性指标和干物质质量、种子干物质转化效率以及呼吸消耗量等干物质转移指标,计算低温胁迫与正常温度下相比的抗逆系数,比较不同含量萎锈灵包衣对低温胁迫下棉花种子萌发的影响。结果表明:在不包衣的情况下,正常温度下(25℃时)棉种的萌发指标最高,发芽率可达80.5%,随着温度降低棉种萌发指标均呈下降趋势,说明低温胁迫严重影响棉种的萌发;而在萎锈灵包衣的情况下,正常温度下(25℃时)棉种的萌发指标最高,发芽率可达96.0%,随着温度降低各处理棉种萌发指标均呈缓慢下降趋势,说明萎锈灵能够明显缓解低温胁迫对种子萌发的伤害。在相同温度条件下,随着种衣剂中萎锈灵含量的增加,除种子的呼吸消耗量呈先下降后上升的趋势外,种子发芽率等萌发指标以及鲜重、干物质质量、干物质转化效率指标均呈先上升后下降的趋势;萎锈灵处理较不含萎锈灵处理能使棉种萌发进程提早2～4d;低温胁迫下不含萎锈灵处理的种子活力低,棉花幼苗生长也受到抑制,幼苗鲜重显著减少,导致幼苗干物质积累也显著减少;未包衣和不含萎锈灵处理的种子平均抗逆系数仅分别为0.68和0.70,而含萎锈灵包衣的种子平均抗逆系数为0.73～0.91。研究表明萎锈灵能增强棉花种子活力,进而提早萌发进程,提高发芽率,促进幼苗生长,从而增强棉花萌发期的耐低温能力。