聚乙二醇对萝卜种子活力与幼苗抗冷性的影响

中国农学通报 2010,26(13):183-186Chinese Agricultural Science Bulletin聚乙二醇对萝卜种子活力与幼苗抗冷性的影响李晓梅(枣庄学院生命科学系，山东枣庄277160)摘要:采用聚乙二醇(PEG-6000)浸种,研究其对萝卜种子活力和抗冷效应的影响。结果发现20%PEG明显促进萝卜种子发芽势、活力指数、发芽指数的提高。低温下,20%PEG处理明显提高幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性,明显提高幼苗脯氨酸含量,明显降低丙二醛含量和相对电导率。20%PEG明显提高萝卜幼苗的抗冷能力。关键词:聚乙二醇;萝卜;抗冷性;幼苗;生理特性中图分类号:S3文献标志码:A论文编号:2010-0410Effect of Polyethylene Glycol on Seed Vigor and Chilling Resistance of Radish SeedlingsLi Xiaomei(Department of Biology Science, Zaozhuang University, Zaozhuang Shandong 277160)Abstract: Polyethylene glycol (PEG- 6000)was used to study the effect on seed vigor and chilling resistance ofradish seedlings. The results showed that 20% PEG significantly enhanced germination potentiality,germination index, vigor index. Under Low temperature, 20% PEG treatment significantly increased the activityof superoxide dismutase (SOD), the activity of peroxidase (POD), improved proline content significantlyreduced malondialdehyde(MDA) content and relative electrical conductivity in leaves of radish seedlings. 20%PEG improved chilling resistance of radish seedlings.Key words: polyethylene glycol; radish; chilling resistance; seedling; physiological characteristics0引言调节物质及细胞膜的影响以期为提高萝卜抗冷性寻找聚乙二醇(PEG)是一种高分子渗压剂，其突出的新的途径。特点是本身作为高分子化合物不能渗入种子活细胞1材料与方法内,但可参与细胞内许多生理代谢过程。用PEG处理1.1 材料植物种子,可促进种子萌发、缩短发芽时间、提高种子萝卜品种为京红2号,北京京研益农科技发展中活力和抗性!-3),这种生理效应可能由于PEG提高了膜心提供。的自我修复能力以及促进了种子抗胁迫基因的表达所1.2 方法引起的4。另外,据研究PEG处理可以提高幼苗耐低1.2.1 发芽试验试验于2009年3月在枣庄学院生物园温能力,这在黄瓜、辣椒和西葫芦上得已证实”。地进行。在该试验中, PEG-6000设4个浓度处理,分萝卜(Raphanus sativus L.)是一种 根茎类蔬菜,在别为0%、10%、20%、30%。种子先用0.1%HgCl处理冬春萝卜保护地栽培过程中,幼苗经常受到冷害的影15 min,再以蒸馏水冲洗数次,吸干表面水分，然后放响，给生产带来极大的损失。冷害可致使叶绿素合成入各浓度的PEG-6000中浸泡，12h后再用蒸馏水冲洗受抑制，导致叶绿体结构被破坏，光合速率降低,膜结干净,然后开始发芽试验。将各浓度浸润的种子分别构被破坏，呼吸作用异常等生理代谢过程及相关信号放入铺2层滤纸的培养皿中,每皿放浸润的种子50粒，转导途径紊乱”。此文主要探讨PEG对萝卜发芽效应置于培养箱中黑暗恒温20C培养。每天适当浇水保和幼苗抗冷性的影响,研究PEG对抗逆相关酶、渗透持湿润。每个处理设5次重复。以未用PEG浸润(0%作者简介:李晓梅，女，1972年出生，汉族，内蒙古呼伦贝尔人，硕士，讲师，主要从事植物生理教学与研究T作酒信当址7716枣庄学院生命科学系，Tel: 0632-3125812, E-mail: elixiaomei@163.com。中国煤化工收稿日期:2010-02-05,修回日期:2010-03-15.THCNMH G .中国农学通报htp://www.casb.org.cnPEG)的种子为对照。其它条件不变。分别在低温处理的第0、2.4.6.8天取从种子发芽开始，每天调查发芽数。第4天测发芽叶片测定相应生理指标。势,第6天测发芽率，胚根长度。并计算发芽指数,活力1.2.3 生理指标测定丙二醛(MDA)含量采用硫代巴，指数。发芽指数: GI= 2C (Gt在0时间内发芽数,Dt比妥酸法;超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑法凹;过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚比色法呵;为相应的发芽天数);活力指数VI=Sx 201 (S为幼苗过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外吸收法;质膜透性采胚根长)。待第一片真叶展平时调查幼苗单株鲜重。用电导率仪法，其中相对电导率=浸泡液中电导率值/1.2.2 苗期低温胁迫处理PEG-6000设2个浓度处理，煮沸后电导率值x100%,游离脯氨酸含量采用磺基水20%和0%(蒸馏水，做CK)。如上浸种,浸种后播种到杨酸法。装有珍珠岩的塑料钵中,每钵放10粒种子，每处理102结果与分析钵。置于培养箱中黑暗恒温20C培养。适当浇水保2.1PEG对萝卜种子活力的影响持湿润。出苗后,温度不变,增加光照(白天12 h/黑暗从表1可以看出PEG浸种处理可不同程度影响萝12 h,光照强度为4000 lx)。每天浇灌1/2Hoagland营卜种子的发芽能力,其中20%PEG浸种处理除发芽率养液1次,培养到3~4片真叶时，将每处理分两组,以外,发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长度、单株鲜组仍在原条件下培养,另- -组放入5C培养箱中培养，重都与对照有显著差别，分别比对照增加10.1%、表1PEG对种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、胚根长度、单株鲜重的影响PEG浓度/%发芽率/%发芽势/%发芽指数活力指数胚根长度/cm单株鲜重/mg90.6a84.2b70.8b2.5b3.5b57.9b1093.0a .89.9a75.6a3.1ab4.7ab62.5ab95.5a92.7a78.2a4.6a5.2a68.3a3092.8a89.2a73.la2.7b3.8b注:同列中不同字母表示处理间在0.05水平有显著差异。10.5%、84%、48.6%、18%。势，经20%PEG处理的萝卜幼苗SOD、POD活性都有2.2PEG对低温胁迫下抗氧化酶系统活性的影响不同程度提高。抗氧化酶系统是指植物中超氧化物歧化酶从图1可以看出，低温下,20%PEG处理的幼苗叶(SOD)、过氧化物酶( POD)和过氧化氢酶(CAT),它们片POD活性明显大于对照,在低温处理的0、2.4、6、8是细胞抵御活性氧伤害保护酶系统的主要组成部分，天时分别比对照高22.3%、48.1%、35%、39%、29.7%。它们能够在--定范围内清除活性氧，保护细胞免受氧图2可以看出，在低温处理的0、2.4.6.8天, 20%PEG化胁迫的伤害。此研究发现,在低温胁迫下，萝卜幼苗处理的幼苗叶片SOD活性分别比对照高31.1%、POD活性呈升高趋势，SOD活性呈先增高后降低的趋39.6%、24.3%、56.8%、64.7%。从图3可以看出,低温2:300目2(250■200星15▲1501 1(员100■20%PEG- 20%PEG524胁迫时间/d中国煤化工时间d图1PEG对低温下萝卜幼苗叶片POD活性的影响图2 PEC,MHCNMHG活性的影响李晓梅:聚乙二醇对萝卜种子活力与幼苗抗冷性的影响2025018163200t■20%PEG目1@ 12-▲CK号150■▲10-10084胁迫时间/d .胁迫时间/d图3PEG胁迫对低温下萝卜幼苗叶片CAT活性的影响图4PEG对低温下萝卜幼苗叶片脯氨酸含量的影响下萝卜叶片CAT增加不明显,20%PEG处理和对照差丙二醛(MDA)是植物组织在逆境下遭受氧化胁迫异也不明显。发生膜脂过氧化的产物,反映细胞膜脂过氧化程度和2.3PEG对低温胁迫下脯氨酸含量的影响植物对逆境条件反应的强弱。从图5可以看出,在低脯氨酸是有效的渗透调节物质。在正常环境条件温下，丙二醛含量增加,但20%PEG处理的萝卜幼苗下，植物体内游离脯氨酸含量较低,但在逆境胁迫时，MDA含量明显比对照降低,在低温下,第2.4.6.8天，植物体内游离脯氨酸含量会大大增加。植物体内游离分别比对照降低28.4%、18.1%、17.6%、18.4%。脯氨酸的含量,在一定程度上可以判断逆境对植物的2.5PEG对低温胁迫下质膜透性的影响危害程度和植物对逆境的抵抗力。从图4可以看出，.在逆境中,细胞膜的透性加大,使细胞浸提液的电低温下,幼苗的脯氨酸含量呈先降低,后增高再降低的导率增大。从图6可以看出,在低温下,萝卜幼苗叶片趋势。20%PEG处理能明显提高幼苗脯氨酸的含量。相对电导率逐渐变大。在第0天时,20%PEG处理的在低温下，第2.4.6.8天, 20%PEG处理的幼苗叶片分萝卜幼苗和对照的无明显差别,在2.4.6.8天时,PEG别比对照高35%、24.2%、34%、50.1%。处理的相对电导率比对照分别降低22%、23%、18.8%、2.4PEG对低温胁迫下丙二醛含量的影响20%。这说明PEG具有稳定细胞膜结构，减轻叶片细2ξ1■- 20%PEG20%PEG5(3 14里1.E 40田30= 2(100L06胁迫时间ld图5PEG对低温下萝卜幼苗丙二醛含量的影响图6PEG对低温下萝卜幼苗叶片相对电导率的影响胞伤害的作用，所以幼苗抗冷能力大大提高。的外渗川。对于不同植物种子，适宜的PEG渗透浓度3结论与讨论和渗透时间也不同15.1。在此研究中20%PEG处理用PEG进行浸种处理之所以能提高种子活力,可12h可以明显提高种子的发芽势,活力指数、发芽指数能是由于PEG可控制种子的吸水速率,使种子缓慢吸等,但对发芽中国煤化工明PEG能提高涨，有利于种子吸涨初期膜系统的修复,减少营养物质萝卜种子萌发MHCNMH G芽率。这与王中国农学通报htp://www.casb.org.cn彦荣等对紫花苜蓿和沙打旺种子的研究,刘永庆对番Hortscience, 1986, 21: 113.茄种子的研究是一致的415。 与张燕等对烟草的研究、舒英杰聚乙二醇对低温胁迫下黄瓜种子萌发及幼苗生理特性的影响[].作物杂志2007,9():37-39.黄祥富等对苦瓜种子的研究结果是不--制216。这可[6] 张百俊,杨东平,侯 小坤,等聚乙二醇对西葫芦抗冷生理的影响[D].能主要是研究材料的差异。吉林农业科学208.3():12-13.POD、SOD、CAT等组成植物的防御系统。在这[7]李盈,颉建明,汪志伟,等,PEG浸种对低温弱光下辣椒幼苗叶片部个系统中，SOD能够歧化O2.为O2和H2O2分生理指标的影响[].中国蔬菜2009():23-27.(2O:.+2H+- +H2O2+O2),而POD和CAT则催化HO2[8] Sharma P, Sharma N, Deswal R. The molecular biology of thelow-temperature response in plants[J]. Biossays, 2005(27):形成H2O,SOD、POD和CAT的协同作用,可有效降低1048- 1059.O2.、H2O.的积累，从而避免这些活性氧对生物大分子[9]李合生.植物生理学实验技术指导[M].北京:高等教育出版社,如核酸、蛋白质(酶类)等的攻击。低温下，PEG处理200:205-283.对不同的抗氧化物酶的影响是不同的。在此研究中[10]张志良.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社,1990:20%PEG处理能使SOD和POD活性明显提高,可加速1]李玉红,唐爱均化学处理对菠菜种子萌发的影响[]西北农业学123-124.对活性氧的清除,减少膜脂的过氧化作用。但对CAT报20,12)116-118.的影响不明显。其复杂的机制有待进-一 步深入研究。12] 刘宇,王萍娟，李天吴聚乙二醇渗透处理对膜英黄芪种子发芽及幼苗抗冷害的影响[D.吉林农业大学学报,2007,29(1):61-64.参考文献[13]俞靓,程积民,惠娥.聚乙二醇和低温胁迫对红豆草种子萌发影响1]顾龚平,吴国荣,陆 长梅,等PEG处理对大豆幼苗活力及活性氧代的研究[].水土保持通报208.26)11-117.谢的影响[J]中国油料作物学报000.22(2):26-30.[14]王彦 荣,张建全,刘慧霞,等PEG引发紫花苜蓿和沙打旺种子的生2] 张燕方力李天飞,等聚乙二醇对烟草种子活力及幼苗保护酶活理生态效应[]生态学报, 204,243):402 -408.性的影响[].云南农业大学学报200,19(1);36-40.[15]刘永庆.PEG高渗处理对番茄种子活力的影响[].湖南农学院学3]靳万 贵,刘彤,蒋晓玲,等PEG处理对提高- - 串红种子活力的研究报1994,20(1):42-46.种子[].种子2002(5):24.25.16]黄祥富,蒋明兰廖军.PEG渗调对苦瓜种子活力和膜质过氧化的4] Kermode A R, Bewley J D, Dasgupta J, et al. 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