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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 干旱脅迫對(duì)桔梗種子及幼苗萌發(fā)生長(zhǎng)的影響
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)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(duì)水分脅迫下桔梗種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)規(guī)律的研究，對(duì)桔梗的生產(chǎn)和遺傳育種群體的構(gòu)建均有重要的實(shí)踐意義，
- 詳細(xì)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(lái)，桔?？顾ダ?、抑癌、抗蟲(chóng)殺菌和氣味掩飾劑等功效相繼被發(fā)現(xiàn)使社會(huì)對(duì)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(kāi)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(xì)小，因此人工栽培時(shí)通常將其播種在2cm左右的土壤表層，由于春季多風(fēng)、溫度回升快、降雨也逐漸增多，很容易導(dǎo)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(lái)嚴(yán)重?fù)p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(kuò)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(yán)重影響了桔梗育種的總體進(jìn)程。對(duì)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(shì)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(duì)水分脅迫下桔梗種子萌發(fā)和生長(zhǎng)規(guī)律的研究，對(duì)桔梗生產(chǎn)和遺傳育種群體的構(gòu)建均有重要的實(shí)踐意義。 目前對(duì)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(duì)桔梗成熟過(guò)程中種子活力變化和生理動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究[2]；嚴(yán)一字等分析了桔梗種子質(zhì)量與出苗間關(guān)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(duì)桔梗種子休眠破除方法進(jìn)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(jìn)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(guān)于水分對(duì)桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響及其生理響應(yīng)研究尚未見(jiàn)報(bào)道，本試驗(yàn)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(duì)桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)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(shí)通常將其播種在2cm左右的土壤表層，由于春季多風(fēng)、溫度回升快、降雨也逐漸增多，很容易導(dǎo)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(lái)嚴(yán)重?fù)p失。本試驗(yàn)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(duì)桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)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(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本項(xiàng)目從桔梗育種和栽培實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題，采用PEG模擬干旱脅迫的實(shí)驗(yàn)方法，研究桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)對(duì)干旱脅迫的形態(tài)、生理的響應(yīng)機(jī)制。 1，隨干旱脅迫程度的加深，桔梗種子萌發(fā)的起始時(shí)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(duì)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(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)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(lái)嚴(yán)重?fù)p失。因此在干旱脅迫下對(duì)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(xué)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(kuò)大的限制因素之一，因此本研究結(jié)果對(duì)桔梗育種選擇群體的構(gòu)建具有重要意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 采用聚乙二醇（PEG-6000）模擬不同程度的干旱脅迫，測(cè)定在干旱脅迫下桔梗種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、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(biāo)，結(jié)果表明：（1）在干旱脅迫下桔梗種子初始萌發(fā)時(shí)間延后，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)、根長(zhǎng)/芽長(zhǎng)和苗鮮重等指標(biāo)均比對(duì)照明顯降低，且隨干旱脅迫程度的增加，上述各指標(biāo)均呈顯著下降趨勢(shì)。（2）10% PEG-6000處理的幼苗脯氨酸含量略高于對(duì)照，其余各處理游離脯氨酸含量均低于對(duì)照；低濃度（≤5%）處理桔梗幼苗可溶性糖含量略低于對(duì)照，而高于一定濃度（≥10%）處理后其含量顯著高于對(duì)照。(3) 與對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)照。研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫對(duì)桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)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(zhǎng)可能是造成桔梗種子田間出苗率低的主要原因之一。
獲獎(jiǎng)情況
- 該作品未在報(bào)刊雜志上發(fā)表
鑒定結(jié)果
- 通過(guò)文獻(xiàn)檢索和比對(duì)，目前國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)有類似研究報(bào)道
參考文獻(xiàn)
- 與本作品相關(guān)的文獻(xiàn)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(xué)報(bào), 2009,29(6):3067-3074 [2] 朱慧, 馬瑞君, 吳雙桃, 等. 干旱脅迫對(duì)五爪金龍種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的影響. 西北植物學(xué)報(bào), 2009,29(2):0344-0349 [3] 魯萍, 桑衛(wèi)國(guó), 馬克平. 外來(lái)入侵種飛機(jī)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(xué)報(bào), 2006, 26(11):3 578-3 582 [4] 劉世鵬, 劉濟(jì)明, 陳宗禮, 等. 模擬干旱脅迫對(duì)棗樹(shù)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(xué)報(bào), 2006,26(9):l781~1787 [5] 肖強(qiáng), 高建明, 羅立廷, 等. 干旱脅迫對(duì)空心蓮子草抗氧化酶活性和組織學(xué)的影響[J]. 生物技術(shù)通訊, 2006,17(4):556~559 [6] 焦樹(shù)英, 李永強(qiáng), 沙依拉, 等. 干旱脅迫對(duì)3種狼尾草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2009,29(2):0308-0313
同類課題研究水平概述
- 目前,有關(guān)干旱脅迫對(duì)植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)影響的研究已有較多報(bào)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(yīng)逐漸加重，萌發(fā)起始時(shí)間也明顯延后，但干旱脅迫對(duì)桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的研究仍未見(jiàn)報(bào)道，國(guó)內(nèi)外對(duì)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(kāi)花后55d千粒重達(dá)到最大，開(kāi)花后55~61d千粒重開(kāi)始逐漸下降，但發(fā)芽率卻迅速上升，61d時(shí)達(dá)到最大為93.3%，此時(shí)種子細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整性，POD活性也最高，種子性能達(dá)到最佳狀態(tài)；桔梗種子成熟過(guò)程中存在著明顯的生理后熟現(xiàn)象，主要?dú)庀笠蜃訉?duì)桔梗種子成熟過(guò)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(biāo)，還影響桔梗單株開(kāi)花數(shù)、單株重量和根重；成熟度還影響種子休眠特性，未達(dá)到成熟時(shí)采摘的會(huì)加深種子的休眠程度。 目前認(rèn)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(guò)溫水或有機(jī)溶劑浸種的方法部分除去；對(duì)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(jìn)種子萌發(fā)，KMnO4、H2O2和NAA浸種對(duì)種子萌發(fā)和解除休眠無(wú)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(shí)期的貯藏過(guò)程，在種子貯藏過(guò)程中，桔梗種子發(fā)芽能力均呈逐漸下降趨勢(shì)，但貯藏條件對(duì)種子活力的保持有明顯影響；貯藏時(shí)間在8個(gè)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(shí)間長(zhǎng)于8個(gè)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(zhǎng)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(rèn)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(guān)于水分對(duì)桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響及其生理響應(yīng)研究尚未見(jiàn)報(bào)道，本試驗(yàn)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(duì)桔梗種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，為桔梗栽培以及育種群體的構(gòu)建提供參考。
