藜麦种子萌发阶段响应干旱和盐胁迫变化的综合评价

随着我国藜麦产业不断发展和利用边际性土地种植规模的扩大,藜麦种子萌发阶段对干旱和盐胁迫的响应研究越来越受到重视。本文采用室内PEG-6000模拟干旱胁迫和NaCl模拟盐胁迫,通过测定发芽率、发芽势、长度和鲜重等8个指标,对5个藜麦品种(系)(‘南非2号’‘陇藜1号’‘陇藜4号’、HTH-y605、HTH-01)种子萌发期对干旱和盐胁迫的响应进行综合评价研究,并利用主成分分析方法评价藜麦的抗旱性和耐盐性,指出抗旱性和耐盐性的主要评价指标。结果表明:在藜麦萌发阶段抗旱性综合评价中,主成分分析将8个指标归类为2个成分因子,各成分分别以相对长度和相对发芽率载荷量最大,可作为藜麦萌发期抗旱性主要鉴定指标。抗旱性强弱顺序为:‘南非2号’HTH-01‘陇藜4号’‘陇藜1号’HTH-y605。在其耐盐性综合评价中,通过主成分分析将8个指标归类为3个成分因子,相对长度、相对发芽率和相对发芽指数分别为各成分因子上最大的载荷,可以作为藜麦萌发期耐盐性的主要鉴定指标,耐盐性强弱顺序为:HTH-01HTH-y605‘陇藜4号’‘陇藜1号’‘南非2号’。相关性分析结果显示,不同藜麦品种萌发阶段抗旱性与耐盐性之间无明显相关性。研究发现藜麦不同品种在抗旱性和耐盐性具有遗传多样性,其机制有待进一步研究。研究结论对藜麦抗逆机理研究和品种选育有一定的参考价值,为当前中低产田开发利用提供了理论和数据支持。     

杨柴种子萌发对环境因子的响应研究

【目的】阐明光照和温度、土壤含水量和沙埋深度、渗透势及盐碱环境等因子对杨柴种子萌发的影响特征,为提高其飞播种子萌发率提供依据。【方法】在室内控制条件下,设置2个光照和5个变温复合处理、5个土壤含水量和6个沙埋深度复合处理以及各11个干旱胁迫、NaCl和NaHCO_3处理,研究杨柴种子萌发对光照和温度、土壤含水量和沙埋深度以及干旱、盐碱胁迫的响应。【结果】黑暗环境对杨柴种子萌发具有促进作用,20～30℃下,杨柴种子萌发快速且集中;光照条件下30/25℃为杨柴种子的最适萌发温度,黑暗条件下25/20℃为杨柴种子的最适萌发温度。5%和10%土壤含水量条件下,杨柴种子沙埋深度为1 cm时萌发情况最好,土壤含水量与沙埋深度呈现显著负互作效应。渗透势为-0.30～0 MPa时种子发芽率均高于80%,渗透势为-0.50 MPa时发芽率低于20%;NaCl水平在0～0.6%时种子发芽率超过70%,当其水平为2.0%时发芽率显著下降,仅为20%;NaHCO_3水平在0～0.08%时种子发芽率超过70%,0.24%水平下发芽率低于20%。【结论】杨柴种子萌发阶段对温度较为敏感,黑暗环境对杨柴种子萌发具有促进作用,20～30℃下种子萌发快速且集中。适宜土壤含水量条件下,沙埋深度为1 cm时萌发情况较好;杨柴种子萌发对碱性盐胁迫的敏感程度高于干旱胁迫和中性盐胁迫。     

钠盐胁迫对甜高粱种子萌发及幼苗生长的探究

为探讨甜高粱种子在不同钠盐胁迫下的萌发特性,本研究以‘辽甜1号’甜高粱种子为材料,采用不同浓度钠盐(NaCl,Na HCO3,Na2SO4及其复合钠盐)溶液进行处理,分析比较甜高粱种子萌发阶段对不同钠盐胁迫的响应特性。结果表明,随着盐浓度的增加,总体上甜高粱种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等萌发指标呈现逐渐降低趋势,不同浓度的钠盐胁迫均显著抑制甜高粱种子的干物质转移和早期幼苗的生长(p<0.05),对幼根的抑制高于幼芽。主成分分析(PCA)结果表明,PC1主要包含芽干重、根干重、根长、活力指数,代表"生长综合因子"(85.87%),PC2主要包含发芽率、发芽势、发芽速度,代表"速率综合因子"(8.36%)。二者共同解释12个萌发指标的94.23%的信息。运用隶属函数法评价不同浓度钠盐胁迫下甜高粱种子的毒害作用,在Na+浓度相同的条件下,不同组成钠盐对甜高粱种子萌发的抑制程度高低为NaHCO3>复合钠盐>NaCl>Na2SO4。     

旱盐交叉胁迫对甜高粱种子萌发和生理特性的影响

为探讨干旱与盐胁迫及其交互作用对甜高粱种子萌发及早期幼苗生长及生理特性的影响,以辽甜1号甜高粱为试验材料,采用PEG-6000（0、50、100 g·L^-1）和NaCl（0、75、150 mmol·L^-1）模拟不同程度的干旱胁迫和盐胁迫,研究单一胁迫及交互胁迫对甜高粱种子萌发特征和早期幼苗生理特性的影响。结果表明：单一胁迫或交叉胁迫均能抑制甜高粱种子的萌发指标和种苗转化指标,随着胁迫程度加深,早期幼苗的抗氧化物酶活性和可溶性蛋白、脯氨酸（proline,Pro）含量呈先升高后下降趋势,丙二醛（malondialdehyde,MDA）和谷胱甘肽（glutathione,GSH）含量逐渐升高。相比较单一胁迫,特定条件下的交互胁迫可促进甜高粱种苗转化和增强幼苗的抗氧化物酶活性,提高可溶性蛋白、Pro、MDA、GSH含量。双因素方差分析结果验证了单一胁迫对甜高粱种子萌发和幼苗生理的影响比旱盐交叉胁迫影响更大。隶属函数综合评价可知,甜高粱萌发期耐受性强弱为：交叉胁迫>NaCl胁迫> PEG-6000胁迫。旱盐交叉胁迫对甜高粱种子萌发及幼苗生理特性的影响并不是单一胁迫的简单叠加,与单一胁迫相比,旱盐交叉胁迫在一定程度上能够缓解盐胁迫对甜高粱种子萌发及幼苗生长生理的影响。     

温度与NaCl处理对甜高粱种子萌发及幼苗抗氧化酶活性的影响

为探讨温度与盐胁迫及其交互作用对甜高粱种子萌发及幼苗生长的影响,以‘辽甜1号’甜高粱种子为试验材料,设置15/5、20/10、25/15、30/20和35/25 ℃共5个变温处理及0、50、100、200、300 mmol·L-1 5个NaCl浓度处理,研究不同处理的甜高粱种子萌发、早期幼苗生长及幼苗抗氧化酶活性的差异及规律。结果表明,相同温度条件下,高浓度NaCl处理显著抑制甜高粱的种子萌发,其种子残留干重随着NaCl浓度的增加呈升高趋势,其余萌发指标和种苗转化指标则随着NaCl浓度的增加呈降低趋势。相同浓度NaCl处理下,温度对甜高粱种子萌发和幼苗生长影响显著,其种子萌发指标、种苗转化指标（除种子残留干重）随着温度的上升均呈先升高后下降的趋势;低温（≤20/10 ℃）条件下,抗氧化酶活性均随着NaCl浓度的升高呈降低趋势,而高温（>25/15 ℃）条件下,随着NaCl浓度的升高,酶活性均呈先升高后下降的趋势。双因素方差分析显示,盐分、温度及二者互作均显著影响甜高粱种子的萌发和早期幼苗的抗氧化物酶活性,其中,盐分对种子发芽率、活力指数、种苗转化指标（除种子残留干重）、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性的影响更大,而温度对发芽势、发芽指数、种子残留干重、抗坏血酸过氧化物酶活性的影响较大。在NaCl胁迫下,甜高粱种子萌发最适温度为30/20 ℃。     

外源亚精胺对盐胁迫下甜高粱(Sorghum bicolor)幼苗的影响

为探究外源亚精胺(spermidine,Spd)对盐胁迫下甜高粱幼苗生长及生理生化的影响,以‘辽甜1号’甜高粱为试验材料,采用不同浓度(0.5 mmol/L,1.0 mmol/L,1.5 mmol/L)的Spd喷施处理165 mmol/L NaCl胁迫下的甜高粱幼苗,测定处理7 d和15 d后甜高粱幼苗的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量和净光合速率(Net photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、胞间CO2浓度(intercellular CO2 concentration,Ci)、蒸腾速率(transpiration rate,Tr)以及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活性等生理生化指标,测定处理15 d后甜高粱幼苗的株高、鲜重、干重及幼苗相对含水量。结果表明,盐胁迫显著抑制了甜高粱幼苗的生长及生理生化指标,喷施不同浓度Spd可提高盐胁迫下甜高粱幼苗叶片叶绿素含量、Pn、Gs、Tr,降低Ci,提高可溶性糖、可溶性蛋白和Pro含量,降低MDA含量,提高SOD、POD、CAT和APX活性。说明在盐胁迫下外源喷施Spd能够增强甜高粱幼苗的光合作用,促进幼苗生长,同时增加渗透调节物质含量,提高抗氧化物酶活性以稳定细胞内环境,从而增强甜高粱幼苗的耐盐性,其中1.0 mmol/L的Spd处理效果最佳。本研究为利用外源Spd缓解植物盐胁迫伤害提供科学依据,为提高甜高粱幼苗的耐盐性提供一种新的手段。     

温度与NaCl处理对甜高粱种子萌发及幼苗抗氧化酶活性的影响

为探讨温度与盐胁迫及其交互作用对甜高粱种子萌发及幼苗生长的影响，以‘辽甜1号’甜高粱种子为试验材料，设置15/5、20/10、25/15、30/20和35/25 ℃共5个变温处理及0、50、100、200、300 mmol·L-1 5个NaCl浓度处理，研究不同处理的甜高粱种子萌发、早期幼苗生长及幼苗抗氧化酶活性的差异及规律。结果表明，相同温度条件下，高浓度NaCl处理显著抑制甜高粱的种子萌发，其种子残留干重随着NaCl浓度的增加呈升高趋势，其余萌发指标和种苗转化指标则随着NaCl浓度的增加呈降低趋势。相同浓度NaCl处理下，温度对甜高粱种子萌发和幼苗生长影响显著，其种子萌发指标、种苗转化指标（除种子残留干重）随着温度的上升均呈先升高后下降的趋势；低温（≤20/10 ℃）条件下，抗氧化酶活性均随着NaCl浓度的升高呈降低趋势，而高温（>25/15 ℃）条件下，随着NaCl浓度的升高，酶活性均呈先升高后下降的趋势。双因素方差分析显示，盐分、温度及二者互作均显著影响甜高粱种子的萌发和早期幼苗的抗氧化物酶活性，其中，盐分对种子发芽率、活力指数、种苗转化指标（除种子残留干重）、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性的影响更大，而温度对发芽势、发芽指数、种子残留干重、抗坏血酸过氧化物酶活性的影响较大。在NaCl胁迫下，甜高粱种子萌发最适温度为30/20 ℃。     

外源亚精胺对干旱胁迫下甜高粱幼苗生长及生理生化指标的影响

为探究外源亚精胺（spermidine，Spd）对干旱胁迫下甜高粱幼苗生长及生理生化指标的影响，以甜高粱品种辽甜1号为试验材料，室内盆栽条件下，采用不同浓度（0.6、1.2、1.8 mmol·L-1）的Spd喷施处理干旱胁迫（15% PEG 6000模拟）下的甜高粱幼苗，研究了外源Spd处理对干旱胁迫下甜高粱幼苗生长、光合作用、有机渗透调节物质和抗氧化保护酶的变化。结果表明：干旱胁迫能显著抑制甜高粱幼苗的生长及生理生化指标的变化，而喷施不同浓度Spd可提高干旱胁迫下甜高粱幼苗叶片甜高粱幼苗生长、光合效率、有机渗透调节物质含量和抗氧化保护酶活性。与干旱胁迫处理相比，叶面喷施1.2 mmol·L-1 Spd 15 d后，甜高粱幼苗株高提高31.62%，鲜重提高58.29%，干重提高49.53%，叶面积提高30.96%，净光合速率提高135.40%，气孔导度提高138.60%，蒸腾速率提高158.54%，脯氨酸含量提高71.16%，丙二醛含量降低53.17%，超氧化物歧化酶活性提高39.69%。说明在干旱胁迫下，特定浓度（1.2 mmol·L-1）的外源Spd有利于缓解干旱胁迫对甜高粱生长的抑制作用，提高干旱胁迫下甜高粱幼苗的叶绿素含量和抗氧化物酶活性，降低膜脂过氧化程度，从而缓解了干旱胁迫对甜高粱的伤害，增强甜高粱幼苗的耐旱性。