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桔梗种子萌发与成苗对干旱胁迫的响应及其调控技术研究

【摘要】:桔梗是一种在我国山丘区广泛分布的食同源型植物资源,人工栽培有很高经济效益。人工栽培和自然资源抚育都需要以种子繁育后代群体,但桔梗种子细小(千粒重1g),通常被播在表土层,在种子萌发和成苗阶段易受干旱胁迫影响,造成缺苗断垄,制约了桔梗栽培产量提升和野生资源的保护。研究干旱胁迫下,桔梗种子萌发和种子苗生长特征;幼苗生理生化变化及光合特征;克隆抗旱关键基因,并分析干旱胁迫和外源NO(一氧化氮)对相关基因表达的影响;探索提高干旱下桔梗种子田间成苗率的方法措施等,对山丘区生态保护和农民脱贫具有重要意义。通过本文研究取得以下主要结果。1.采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟不同程度的干旱胁迫,测定在干旱胁迫下桔梗种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数及其幼苗叶片游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、抗氧化酶活性和丙二醛含量等指标,研究了干旱胁迫对桔梗种子萌发和幼苗生长的影响,结果表明:(1)在干旱胁迫下桔梗种子初始萌发时间延后,发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚芽长、胚根长、根长/芽长和苗鲜重等指标均比对照明显降低,且随干旱胁迫程度的增加,上述各指标均呈显著下降趋势;干旱胁迫对桔梗幼苗胚根生长的抑制作用比对胚芽更为明显。(2)10%PEG-6000处理的幼苗游离脯氨酸含量略高于对照,其余各处理游离脯氨酸含量均低于对照;低浓度PEG-6000(≤5%)处理桔梗幼苗可溶性糖含量略低于对照,而高于一定浓度PEG-6000(≥10%)处理后其含量显著高于对照。(3)与对照相比,不同浓度PEG-6000处理后桔梗幼苗叶片超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性均显著升高,而过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性均显著下降,低浓度PEG-6000(5%)处理后叶片过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性与比对照相比略有升高,但差异未达显著水平,较高浓度PEG-6000(≥10%)处理叶片CAT活性比对照显著降低;PEG-6000处理后的幼苗叶片丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量均明显高于对照。研究发现,干旱胁迫对桔梗种子萌发和幼苗生长具有明显的抑制作用,轻度干旱下桔梗胚根伸长即被显著抑制,可能是桔梗种子田间出苗率低的主要原因。施50μM SNP(NO供体)后桔梗种子苗PgNia1/Nia2基因和PgABI4基因表达量均显著升高,表明桔梗PgNia1/Nia2基因和PgABI4基因在应答干旱胁迫及应答NO中发挥重要作用。6.桔梗种子丸粒化适宜配方为55%草甸土、43%耕层土、0.5%羧甲基纤维素、1%磷酸氢二胺、0.5%保水剂、500μmol/LSNP;丸粒化种子裂解时间为70.3s,丸粒中含籽率87.0%、单籽率为68.3%、单丸含籽数2.61粒。正常供水条件下,丸粒化种子发芽率明显下降,发芽势略有下降,但与对照CK1(正常供水下种子未丸粒化处理)间差异不显著;在15%PEG胁迫下,丸粒种子发芽率、发芽势分别为84.7%、68.7%,均显著高于对照CK2(未丸粒化种子15%PEG胁迫处理)。桔梗种子丸粒化后适宜适当深播,播种深度为5cm时其田间成苗率可达72.7%,显著高于其它各处理,是解决桔梗栽培中成苗困难的有效措施。

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