探討赤霉素浸種對沙冬青種子萌發(fā)的影響
摘要：赤霉素是植物生長發(fā)育過程中一類重要的調(diào)節(jié)激素,在植物生長發(fā)育中起著重要作用。試驗(yàn)以沙冬青種子為材料,在培養(yǎng)箱內(nèi)對種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn),研究外源赤霉素對種子發(fā)芽率、生理生化活性、種子浸提液的電導(dǎo)率等方面的影響變化差異。結(jié)果表明,在各處理中,最佳浸種濃度為200mg/L。經(jīng)過赤霉素浸種催芽后,種子發(fā)芽率和幼苗活力指數(shù)提高,種子TTC還原力增強(qiáng),丙二醛含量、過氧化物酶活性提高,種子浸提液的電導(dǎo)率降低,表明赤霉素對種子的膜有一定的修復(fù)作用,且在研究濃度范圍內(nèi)隨著赤霉素濃度增加其對細(xì)胞膜的修復(fù)能力增加。
關(guān)鍵詞：赤霉素;沙冬青;種子萌發(fā);影響
赤霉素是一類重要的植物生長調(diào)節(jié)激素,在植物生長發(fā)育中起著重要作用,它可以解除種子的休眠,促進(jìn)基因的表達(dá),增加植物內(nèi)部水解酶的合成,并對完整性受到破壞的細(xì)胞膜進(jìn)行一定的修復(fù),提高種子的活力[1,2]。近些年來,有關(guān)赤霉素對禾谷類及其他作物種子發(fā)芽過程中生物性狀及植物莖葉生長的影響研究較多[3],而其對沙生植物種子發(fā)芽過程的影響研究較少,沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim.)Cheng f.)種子同其他作物種子一樣具有休眠特性,也存在因存放時(shí)間較久種子活力降低的現(xiàn)象。本研究以沙冬青種子為材料,探索赤霉素對沙冬青種子萌發(fā)和生理活性指標(biāo)的影響,找到適宜的赤霉素處理濃度,以期為沙冬青催芽種子生產(chǎn)提供理論依據(jù),達(dá)到保持和提高沙冬青種子活力的目的。
1材料與方法
1.1供試材料
沙冬青種子于2009年采集于巴彥爾市。采集后,選擇種質(zhì)優(yōu)良的種子,除去雜質(zhì),曬干,用麻袋包裝,放置于陰涼干燥處密封保存。
1.2試驗(yàn)方法
將沙冬青經(jīng)消毒處理后,在室溫下用不同濃度赤霉素溶液浸種催芽24h。然后放入培養(yǎng)皿中進(jìn)行置床,放入光照培養(yǎng)箱發(fā)芽,全光照,恒溫25℃。
赤霉素濃度分別為50、200、300、500mg/L,以清水浸種催芽作為對照(CK)。每個(gè)處理3次重復(fù)。在發(fā)芽期間逐日記載發(fā)芽數(shù)。并對種子的TTC還原力、過氧化物酶、丙二醛測定,采用硫代巴比妥酸(TBA)法測定丙二醛(MDA)含量,過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創(chuàng)木酚比色法測,脫氫酶活性測定采用TTCH分光光度計(jì)法,電導(dǎo)率測定膜透性。
2結(jié)果與分析
2.1赤霉素浸種對沙冬青種子萌發(fā)率的影響
赤霉素可以打破種子休眠,破壞妨礙種子萌發(fā)的活性物質(zhì),顯著刺激種子萌發(fā)。大量試驗(yàn)證明,在許多植物的休眠種子,隨著休眠的解除,脫落酸(ABA)等抑制萌發(fā)物質(zhì)含量水平下降,而細(xì)胞分裂素(CK)、赤霉素(GA)等促進(jìn)萌發(fā)物質(zhì)含量開始劇增。
由表1可知,赤霉素浸種催芽處理后,沙冬青種子發(fā)芽率均有不同程度提高,增幅達(dá)11～24個(gè)百分點(diǎn),與CK相比達(dá)到顯著差異,其中200mg/L處理與CK相比有明顯的提高,各處理與CK相比均達(dá)到極顯著差異,這表明赤霉素可以顯著刺激種子萌發(fā)、縮短沙冬青出苗時(shí)間,達(dá)到齊苗目的。各處理濃度之間也存在顯著差異,只有300mg/L和500mg/L差異不明顯,預(yù)計(jì)濃度過高會(huì)產(chǎn)生輕微抑制作用。赤霉素浸種的種子發(fā)芽勢與CK均達(dá)到顯著,200mg/L尤為顯著,其余3種濃度處理差異不明顯。
2.2赤霉素浸種對沙冬青種子萌發(fā)中丙二醛的影響
丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的重要產(chǎn)物,可與蛋白質(zhì)、核酸、氨基酸等活性物質(zhì)交聯(lián),形成不溶性的化合物(脂褐素)沉積,干擾細(xì)胞的正常生命活動(dòng),其含量的高低代表膜脂過氧化作用的程度。逆境下遭受傷害,往往發(fā)生膜脂過氧化作用,丙二醛(MDA)是膜脂過氧化作用的最終分解產(chǎn)物,其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度。由圖1可見,浸種結(jié)束時(shí)(發(fā)芽0d),赤霉素浸種丙二醛含量明顯高于清水浸種,在種子發(fā)芽過程中,二者的差距逐漸減小,從而反映了赤霉素處理后種子萌發(fā)時(shí)膜脂過氧化反映劇烈。浸種期間丙二醛含量最高,因?yàn)榻N處理打破了種子休眠,內(nèi)部活動(dòng)加劇,產(chǎn)生了有毒和無用代謝物,種子受到的傷害也隨著出芽率的上升而升高。伴隨著種子大量萌發(fā),第2天出現(xiàn)下降,之后趨于平穩(wěn),清水浸種末期曲線上升,可能是因?yàn)榉N子隨著時(shí)間加長受到病菌侵染霉變,內(nèi)部毒害物質(zhì)上升所致。
2.3赤霉素浸種對沙冬青種子萌發(fā)中過氧化物酶的影響
過氧化物酶(POD)是一種以血紅素為輔基的氧化酶,廣泛而大量存在于高等植物中,是植物保護(hù)系統(tǒng)中的重要成員,可清除在線粒體及胞漿中所產(chǎn)生H2O2,在植物的不同發(fā)育階段都較豐富,且穩(wěn)定性較好。研究表明,過氧化物酶在植物細(xì)胞代謝過程中具有十分重要的作用,關(guān)系到植物的抗病性和抗逆性等,是衡量種子活力高低的重要指標(biāo)。由圖2可知,在沙冬青種子萌發(fā)的過程中,使用赤霉素浸泡過的種子萌發(fā)時(shí)其種子中的POD含量明顯高于使用清水浸種的種子。尤其是在種子萌發(fā)到第4天的時(shí)候,赤霉素浸泡過的種子中的POD高出清水浸種的70.77μg/g鮮重·min。這表明赤霉素可以影響沙冬青萌發(fā)時(shí)相關(guān)酶活性,提高種子萌發(fā)過程中過氧化物酶活性,減弱或消除生物體中的活性氧對細(xì)胞膜的損傷,增強(qiáng)種子呼吸作用,提高細(xì)胞代謝的還原能力。這與種子萌發(fā)在第4天達(dá)到最高峰相吻合,4d之后萌發(fā)勢頭開始減弱,POD值也隨之下降。
2.4赤霉素浸種對沙冬青TTC還原力的影響
種子TTC值升高表明脫氫酶的活性提高,在酶的作用下,種子中大量的淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)水解提供幼苗生長需要的物質(zhì)和能源[4]。物質(zhì)轉(zhuǎn)化率越高對幼苗生長越有利,并可以提高成苗率和幼苗的抗逆性。TTC(脫氫酶)作為體現(xiàn)還原能力的指標(biāo),表征種子內(nèi)部的反應(yīng)和化學(xué)變化。由圖3可知,通過赤霉素處理過的沙冬青的TTC含量在種子萌發(fā)的同一個(gè)時(shí)期內(nèi)要明顯高于只使用清水浸種的種子,這說明使用赤霉素處理過后的種子內(nèi)部反應(yīng)更為劇烈,其物質(zhì)和能源的轉(zhuǎn)化率要高出對照種子,從而提高種子的成苗率和抗逆性。
2.5不同濃度赤霉素對沙冬青種子浸提液電導(dǎo)率的影響
由圖4可以看出,隨著浸種時(shí)間加長,浸出液的電導(dǎo)率在上升,說明由于種子內(nèi)部的反應(yīng)和外膜破裂,更多的可溶物質(zhì)滲出,同時(shí)隨著赤霉素的濃度的增加,種子的浸泡液的導(dǎo)電性明顯降低,說明赤霉素對種膜有一定的修復(fù)作用。500mg/L處理的電導(dǎo)率最低,與之前200mg/L最具促進(jìn)作用不矛盾,高濃度處理下對膜的保護(hù)和修復(fù)作用可能也正是對催芽產(chǎn)生輕微抑制的原因。
3結(jié)論與討論
3.1赤霉素對沙冬青種子活力的影響
赤霉素浸種催芽能夠提高種子活力,是通過兩方面作用來實(shí)現(xiàn)的。一方面赤霉素能夠解除種子休眠,促進(jìn)種子萌發(fā);另一方面赤霉素處理種子可以調(diào)節(jié)種子體內(nèi)激素平衡[4],植物激素調(diào)控植物生長發(fā)育的許多過程,同樣,種子休眠與否也常常決定于幾種內(nèi)源激素的相互作用。大量試驗(yàn)證明,在許多植物的休眠種子,隨著休眠的解除,脫落酸(ABA)等抑制萌發(fā)物質(zhì)含量水平下降,而
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