基本信息
- 項目名稱：
- 干旱脅迫對桔梗種子及幼苗萌發(fā)生長的影響
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 桔梗屬于桔梗科、桔梗屬，為多年生雙子葉草本，是一種藥用、食用、觀賞兼用型植物。 正常情況下桔梗種子田間出苗率僅為1%左右，而桔梗種子在人工條件下具有較高的發(fā)芽能力，則萌發(fā)溫度和水分限制可能是造成種子田間出苗率較低的主要原因之一。因此，對水分脅迫下桔梗種子的萌發(fā)和幼苗生長規(guī)律的研究，對桔梗的生產(chǎn)和遺傳育種群體的構(gòu)建均有重要的實踐意義，
- 詳細介紹：
- 桔梗屬于桔?？?、桔梗屬，為多年生雙子葉草本，是一種藥用、食用、觀賞兼用型植物。近年來，桔?？顾ダ?、抑癌、抗蟲殺菌和氣味掩飾劑等功效相繼被發(fā)現(xiàn)使社會對桔梗原材料的需求迅速增加，單靠野生桔梗資源已不能滿足需求。在此情況下，各地普遍開展了桔梗野種質(zhì)資源及遺傳育種研究[1]。桔梗種子千粒重平均約為1.21g[2]，種子較為細小，因此人工栽培時通常將其播種在2cm左右的土壤表層，由于春季多風、溫度回升快、降雨也逐漸增多，很容易導致表層土壤種子處于干濕交替的環(huán)境之中，使種子萌發(fā)階段遭受干旱脅迫干擾，使其出苗率下降造成缺苗斷壟，給生產(chǎn)帶來嚴重損失。正常情況下桔梗種子田間出苗率也僅為1%左右，植物性狀遺傳分析和新品種選育均需要一定的群體規(guī)模，桔梗種子較低出苗率是其育種群體擴大的限制因素之一，這不僅增加了其優(yōu)良新品種選育的難度，也嚴重影響了桔梗育種的總體進程。對桔梗種子發(fā)芽能力的研究結(jié)果顯示，桔梗成熟種子在人工條件下其發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別為93%和78%[2]，表明桔梗種子具有較高的發(fā)芽能力。與人工發(fā)芽條件相比，萌發(fā)溫度和水分限制可能是造成種子田間出苗率較低的主要原因之一。因此，對水分脅迫下桔梗種子萌發(fā)和生長規(guī)律的研究，對桔梗生產(chǎn)和遺傳育種群體的構(gòu)建均有重要的實踐意義。 目前對桔梗種子的研究主要集中在種子成熟、休眠、貯藏方法等方面。劉自剛等對桔梗成熟過程中種子活力變化和生理動態(tài)進行了研究[2]；嚴一字等分析了桔梗種子質(zhì)量與出苗間關系[3]；趙敏等發(fā)現(xiàn)內(nèi)源抑制物質(zhì)是引起桔梗休眠的主要原因[4]；劉自剛對桔梗種子休眠破除方法進行了研究，結(jié)果表明0.5% KNO3和250 mg/L GA3浸種24h可明顯促進種子萌發(fā)[5]；郭巧生等篩選了桔梗種子發(fā)芽的最佳培養(yǎng)條件[6]。而關于水分對桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長的影響及其生理響應研究尚未見報道，本試驗采用聚乙二醇（PEG-6000）作為水分脅迫劑模擬不同程度的干旱脅迫，摸索干旱脅迫對桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，為桔梗遺傳分析及育種群體的構(gòu)建提供參考。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 人工栽培桔梗種子時通常將其播種在2cm左右的土壤表層，由于春季多風、溫度回升快、降雨也逐漸增多，很容易導致表層土壤種子處于干濕交替的環(huán)境之中，使種子萌發(fā)階段遭受干旱脅迫干擾，使其出苗率下降造成缺苗斷壟，給生產(chǎn)帶來嚴重損失。本試驗采用聚乙二醇（PEG-6000）作為水分脅迫劑模擬不同程度的干旱脅迫，研究干旱脅迫對桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，為桔梗規(guī)范化栽培以及遺傳育種群體的構(gòu)建提供依據(jù)。
科學性、先進性及獨特之處
- 本項目從桔梗育種和栽培實踐中發(fā)現(xiàn)并提出問題，采用PEG模擬干旱脅迫的實驗方法，研究桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長對干旱脅迫的形態(tài)、生理的響應機制。 1，隨干旱脅迫程度的加深，桔梗種子萌發(fā)的起始時間明顯延后； 2，胚根/胚芽比值明顯下降，是造成桔梗萌發(fā)和幼苗期對干旱脅迫忍耐性弱的重要原因之一； 3，明確了桔梗種子萌發(fā)的抗旱半致死PEG-6000濃度和抗旱極限。
應用價值和現(xiàn)實意義
- （1）桔梗種子萌發(fā)階段常常遭受干旱脅迫干擾，很容易引起出苗率下降，出現(xiàn)缺苗斷壟現(xiàn)象，給生產(chǎn)帶來嚴重損失。因此在干旱脅迫下對桔梗種子萌發(fā)特性的影響研究，可為桔梗人工栽培中種苗的培育提供科學依據(jù)。 （2）植物性狀遺傳分析和新品種選育均需要一定的群體規(guī)模，桔梗種子較低田間出苗率是其育種群體擴大的限制因素之一，因此本研究結(jié)果對桔梗育種選擇群體的構(gòu)建具有重要意義。
學術論文摘要
- 采用聚乙二醇（PEG-6000）模擬不同程度的干旱脅迫，測定在干旱脅迫下桔梗種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及其幼苗葉片游離脯氨酸含量、抗氧化酶活性和丙二醛含量等指標，結(jié)果表明：（1）在干旱脅迫下桔梗種子初始萌發(fā)時間延后，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚芽長、胚根長、根長/芽長和苗鮮重等指標均比對照明顯降低，且隨干旱脅迫程度的增加，上述各指標均呈顯著下降趨勢。（2）10% PEG-6000處理的幼苗脯氨酸含量略高于對照，其余各處理游離脯氨酸含量均低于對照；低濃度（≤5%）處理桔梗幼苗可溶性糖含量略低于對照，而高于一定濃度（≥10%）處理后其含量顯著高于對照。(3) 與對照相比，不同濃度聚乙二醇處理后桔梗幼苗葉片SOD活性均顯著升高，而POD活性均顯著下降，低濃度（5%）處理后葉片CAT活性比對照略有升高，但差異不顯著，較高濃度（≥10%）處理葉片CAT活性比對照顯著降低；聚乙二醇處理后的幼苗葉片MDA含量均顯著高于對照。研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫對桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長具有明顯的抑制作用，輕度干旱脅迫顯著抑制桔梗胚根生長可能是造成桔梗種子田間出苗率低的主要原因之一。
獲獎情況
- 該作品未在報刊雜志上發(fā)表
鑒定結(jié)果
- 通過文獻檢索和比對，目前國內(nèi)外還未見有類似研究報道
參考文獻
- 與本作品相關的文獻檢索目錄 [1] 李文嬈, 張歲岐, 山侖. 水分脅迫下紫花苜蓿和高梁種子萌發(fā)特性及幼苗耐旱性[J]. 生態(tài)學報, 2009,29(6):3067-3074 [2] 朱慧, 馬瑞君, 吳雙桃, 等. 干旱脅迫對五爪金龍種子萌發(fā)與幼苗生長的影響. 西北植物學報, 2009,29(2):0344-0349 [3] 魯萍, 桑衛(wèi)國, 馬克平. 外來入侵種飛機草在不同環(huán)境脅迫下抗氧化酶系統(tǒng)的變化[J]. 生態(tài)學報, 2006, 26(11):3 578-3 582 [4] 劉世鵬, 劉濟明, 陳宗禮, 等. 模擬干旱脅迫對棗樹幼苗的抗氧化系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)的影響[J]. 西北植物學報, 2006,26(9):l781~1787 [5] 肖強, 高建明, 羅立廷, 等. 干旱脅迫對空心蓮子草抗氧化酶活性和組織學的影響[J]. 生物技術通訊, 2006,17(4):556~559 [6] 焦樹英, 李永強, 沙依拉, 等. 干旱脅迫對3種狼尾草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J]. 西北植物學報, 2009,29(2):0308-0313
同類課題研究水平概述
- 目前,有關干旱脅迫對植物種子萌發(fā)和幼苗生長影響的研究已有較多報道，許多植物在干旱脅迫下種子萌發(fā)受到抑制，并隨脅迫程度的加深抑制效應逐漸加重，萌發(fā)起始時間也明顯延后，但干旱脅迫對桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長的研究仍未見報道，國內(nèi)外對桔梗種子的研究主要集中在種子成熟、休眠、貯藏方法等方面。 桔梗開花后55d千粒重達到最大，開花后55~61d千粒重開始逐漸下降，但發(fā)芽率卻迅速上升，61d時達到最大為93.3%，此時種子細胞膜結(jié)構(gòu)完整性，POD活性也最高，種子性能達到最佳狀態(tài)；桔梗種子成熟過程中存在著明顯的生理后熟現(xiàn)象，主要氣象因子對桔梗種子成熟過程不產(chǎn)生明顯影響，而主要受自身遺傳特性控制。桔梗種子成熟程度不僅影響種子發(fā)芽率、出苗率等指標，還影響桔梗單株開花數(shù)、單株重量和根重；成熟度還影響種子休眠特性，未達到成熟時采摘的會加深種子的休眠程度。 目前認為，引起桔梗種子休眠的主要原因是其內(nèi)包含有高活性的內(nèi)源萌發(fā)抑制物質(zhì)，這些抑制物質(zhì)主要包含有水溶液物質(zhì)和非極性物質(zhì)兩類，但均可通過溫水或有機溶劑浸種的方法部分除去；對桔梗種子休眠破除方法的研究結(jié)果表明0.5% KNO3和250 mg/L GA3浸種24h可明顯促進種子萌發(fā)，KMnO4、H2O2和NAA浸種對種子萌發(fā)和解除休眠無顯著作用，而0~100 mg/L 6-BA浸種明顯抑制桔梗種子萌發(fā)。 桔梗種子在9月中旬至10約上旬均可成熟收獲，一般于次年3月中下旬播種，其間存在一定時期的貯藏過程，在種子貯藏過程中，桔梗種子發(fā)芽能力均呈逐漸下降趨勢，但貯藏條件對種子活力的保持有明顯影響；貯藏時間在8個月以內(nèi)，在室溫條件下保存的桔梗種子比低溫（0~4℃）貯藏的桔梗種子有更高的發(fā)芽率和生活力，而貯藏時間長于8個月后，則低溫貯藏的種子發(fā)芽率和生活力均高于室溫貯藏，表明室溫貯藏適于短期保存桔梗種子，而低溫有利于長期貯藏桔梗種子。此外，郭巧生等還篩選了桔梗種子發(fā)芽的最佳培養(yǎng)條件，認為光照不是桔梗種子萌發(fā)的必須條件，種子萌發(fā)的適宜溫度范圍是20~30℃，以25℃光培養(yǎng)的萌發(fā)效果最好。 而關于水分對桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長的影響及其生理響應研究尚未見報道，本試驗采用聚乙二醇（PEG-6000）作為水分脅迫劑模擬不同程度的干旱脅迫，摸索干旱脅迫對桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，為桔梗栽培以及育種群體的構(gòu)建提供參考。
