水楊酸浸種對玉米種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

胡春紅,郭 婕,李淑梅,楊永乾

(周口師范學(xué)院生命科學(xué)系,河南周口466001)

水楊酸廣泛存在于植物界,是一種小分子的酚類化合物,化學(xué)名稱為鄰羥基苯甲酸,微溶于水,易溶于有機溶劑。大量研究證明,外源施用水楊酸不僅可以調(diào)節(jié)植物的某些生長發(fā)育過程,誘導(dǎo)某些植物開花和產(chǎn)熱,延緩植物器官衰老[1,2],抑制頂端分生組織的生長,矮化植株,改進株型[3],還能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗逆性,抵制不良因素造成的危害[4-6]。

玉米是我國主要的高產(chǎn)糧食和飼料作物之一,有很高的經(jīng)濟價值。以玉米為實驗材料,采用水楊酸對玉米種子浸種,并進一步培養(yǎng)、觀察,研究不同濃度的水楊酸對玉米種子萌發(fā)及幼苗生長的影響,為深入研究其作用機理奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料

玉米種子:鄭單958,購于北京德農(nóng)種業(yè)有限公司。

1.2 主要試劑和儀器

水楊酸、H2O2、無水乙醇、80%丙酮、愈創(chuàng)木酚、核黃素、蛋氨酸、氮藍四唑(NBT)、低溫高速離心機、UV-752分光光度計、恒溫光照培養(yǎng)箱等。

1.3 方法

1.3.1 浸種

挑選胚完好、無霉變、有生活力、飽滿一致的玉米種子240粒。用3%的H2O2在燒杯中浸泡消毒30min后用蒸餾水沖洗3～4次。然后將上述玉米種子分8個組,每組30粒分別放入一定濃度(mmol/L)SA(0.0,0.01,0.05,0.1,0.5,1.0,5.0, 10.0)中浸種24h。將浸泡好的種子,分別放入標(biāo)有相應(yīng)編號的盛有一定培養(yǎng)液的8個培養(yǎng)皿中(培養(yǎng)皿直徑12.5cm,皿底鋪有兩層浸潤的濾紙。培養(yǎng)皿編號:0(1)、0.01(1)、0.05(1)、0.1(1)、0.5 (1)、1(1)、5(1)、10(1),同濃度下做三個平行實驗,每個培養(yǎng)皿中放10粒種子,置25℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng),光照10h/d,噴灑等量的營養(yǎng)水,觀察并記錄發(fā)芽情況。

1.3.2 測定方法

種子萌發(fā)情況測定:種子胚根突破種皮計為發(fā)芽種子,第3天統(tǒng)計發(fā)芽勢,第7天統(tǒng)計發(fā)芽率。

形態(tài)指標(biāo)的測定:根長指從根基部到根尖生長點之間的長度;株高指從最上根基部到生長點之間的高度;鮮重指除去根部剩余部分的鮮重;莖粗為離根基部1cm處的平均直徑。

生理指標(biāo)的測定:總?cè)~綠素的測定采用分光光度法[7];過氧化物酶(POD)活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法[8];超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定采用NBT光還原法[9]。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理方法

運用SPSS16.0統(tǒng)計分析軟件對發(fā)芽率和發(fā)芽勢實驗數(shù)據(jù)進行χ2檢驗;對生理指標(biāo)和形態(tài)指標(biāo)采用one-way ANOVA方法進行差異顯著性統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA對玉米發(fā)芽率、發(fā)芽勢的影響

由表1可以看出:與對照組相比,玉米種子用較低濃度(0.01～0.50mmol/L)的水楊酸處理,則促進種子萌發(fā);用較高濃度(1～5mmol/L)的水楊酸處理,則表現(xiàn)出顯著的抑制作用;當(dāng)濃度達到10.0mmol/L時,種子不發(fā)芽?？傮w上呈現(xiàn)出低促高抑現(xiàn)象。

表1 SA對玉米發(fā)芽率、發(fā)芽勢的影響

表2 SA對玉米幼苗株高、根長及鮮重的影響(長度單位:cm;重量單位:g;濃度:mmol/L;株數(shù):棵)

2.2 SA對玉米幼苗株高、根長及鮮重的影響

求各組實驗數(shù)據(jù)的平均值,分別以株高、莖粗、鮮重、根長為縱坐標(biāo),SA濃度為橫坐標(biāo),作圖(見圖1～4)。

由表2及圖1～4可知:與對照組相比,低濃度下SA對玉米幼苗的株高、莖粗、鮮重及根長并沒有顯著的影響,但當(dāng)濃度達1.0mmol/L以上時, SA對玉米幼苗的株高、莖粗、鮮重及根長有明顯的抑制作用。

2.3 SA對玉米幼苗生理指標(biāo)的影響

因為當(dāng)SA濃度達5.0mmol/L以上時,玉米種子的萌發(fā)幾乎完全被抑制,沒有幼苗供測定相關(guān)生理指標(biāo),所以以下生理指標(biāo)僅涉及到0.0～1.0 mmol/L 5個濃度。

表3 SA對玉米幼苗生理指標(biāo)的影響(單位:葉綠素:mg/g;SOD:U/g FW;POD:0.01ΔA/min)

求各組實驗數(shù)據(jù)的平均值,分別以葉綠素含量、POD活性、SOD活性為縱坐標(biāo),SA濃度為橫坐標(biāo),作圖(見圖5～7)。

由表3及圖5～7可以看出:隨著SA濃度的增加,玉米幼苗的葉綠素含量呈現(xiàn)出先升后降的趨勢,當(dāng)SA濃度為0.1mmol/L和0.5mmol/L時,葉綠素含量均低于對照組,且具統(tǒng)計學(xué)意義;當(dāng)SA濃度為0.1mmol/L和1.0mmol/L時,SOD含量均低于對照組,且具統(tǒng)計學(xué)意義;SOD、POD活性大致隨SA濃度增加而降低。

3 討論

由實驗結(jié)果可知,不同濃度的SA浸種對玉米種子萌發(fā)以及幼苗生長呈現(xiàn)出不同的生物學(xué)效應(yīng),無論從生理指標(biāo)還是形態(tài)指標(biāo)上都大致呈現(xiàn)出低濃度促進,高濃度抑制現(xiàn)象。從玉米種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢及幼苗形態(tài)指標(biāo)看,當(dāng)SA濃度≤0.5 mmol/L時,對玉米種子的萌發(fā)以及幼苗的生長都有一定的促進作用,但與對照組相比并沒有統(tǒng)計學(xué)意義。這與相關(guān)研究結(jié)果并不盡一致,可能是實驗方法不同所致。低濃度的SA處理,可以提高種子淀粉酶的活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量,從而促進種子的萌發(fā)和幼苗生長。一些學(xué)者為了驗證這一實驗結(jié)果,在幼苗生長的過程中每天噴灑SA。這不符合農(nóng)作物的大田實際耕作情況,操作起來過于繁瑣。結(jié)合大田實際耕作情況,本實驗采用SA浸種,苗期不噴灑SA的實驗方法。因此,就可能出現(xiàn)種子用低濃度SA浸泡后,置營養(yǎng)液中萌發(fā)時一部分SA從其中浸出,減弱了SA對種子萌發(fā)的促進作用。在幼苗生長過程中,一直噴灑的是營養(yǎng)液,沒有再噴灑相應(yīng)濃度的SA,SA對幼苗生長的促進作用有部分逆轉(zhuǎn)。因此整體上低濃度的SA對玉米種子萌發(fā)和幼苗生長的促進作用尚未達到顯著水平。當(dāng)SA濃度達1.0mmol/L以上時,對玉米的萌發(fā)及幼苗的生長表現(xiàn)出顯著的抑制作用,與相關(guān)實驗研究結(jié)果一致。這可能是因為較高濃度的SA,降低了種皮的滲透調(diào)節(jié)能力或者影響種子中物質(zhì)的代謝及某些酶的活性,從而抑制了種子的萌發(fā)及后期幼苗的生長[10,11]。

從本實驗所測的生理指標(biāo)來看,葉綠素含量隨著SA濃度的增加大致呈現(xiàn)出先升后降的趨勢,這與相關(guān)研究結(jié)果基本一致[12]。而SOD、POD的測定結(jié)果表明,各濃度下的SA有降低SOD、POD活性的作用,并且隨濃度增加SOD、POD活性大致呈逐漸下降趨勢。這與相關(guān)報道:SA有提高幼苗體內(nèi)SOD、POD活性的功能[13]不一致?？赡苁且驗閷嶒炛兴肧A濃度不同及實驗方法不同所致。

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