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TBA对油菜种子萌发及幼苗生理特性的影响

2020-08-21 来源:客趣旅游网
河南农业科学,2015,44(10):49—52 Journal of Henan Agricultural Sciences doi:10.15933/j.cnki.1004—3268.2015.10.01 1 TBA对油菜种子萌发及幼苗生理特性的影响 张 菊 ,常云霞 ,詹秀环 ,周 琳 ,陈 龙 ,王子云 (1.周口师范学院生命科学与农学学院,河南周口466001;2.周口师范学院化学化工学院,河南周口466001) 摘要:探讨了5一(4一氯苯基)一2一(2一硝基苯甲酰胺基)一1,3,4一噻二唑(TBA)对油菜种子萌 发和幼苗生长的影响,以期为TBA在农业上的应用提供理论依据和参考。在水培条件下,采用不 同质量浓度(0、6、8、10、12、14 mg/L)TBA浸泡处理油菜种子,并测定了油菜种子的发芽率、发芽 势、发芽指数、活力指数,幼苗的根长、茎高、根粗、茎粗,幼苗叶片内的可溶性蛋白质、可溶性糖、叶 绿素含量和硝酸还原酶活性以及幼苗根系活力等相关指标。结果表明:TBA质量浓度在6~10 mg/L时,油菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及幼苗的根长、茎高、根粗、茎粗随着 TBA质量浓度升高而增大,TBA高于10 mg/L时则有所下降,但仍高于对照;同时,叶片中的可溶 性蛋白、可溶性糖、叶绿素含量和硝酸还原酶活性以及幼苗根系活力也随着TBA质量浓度的升高 而升高,然后随之下降,在10 mg/L TBA时达到最高。因此,TBA能有效促进油菜种子萌发及幼苗 生长,且TBA质量浓度为10 mg/L效果最好。 关键词:1,3,4一噻二唑;油菜;种子萌发;生理活性 中图分类号:¥565.4 文献标志码:A 文章编号:1004—3268(2015)10—0049—04 Effects of a Benzamido Compound Containing Thiadiazole on Seed Germination and Seedling Physiological Activity of Rape ZHANG Ju ,CHANG Yunxia ,ZHAN Xiuhuan ,ZHOU Lin ,CHEN Long ,WANG Ziyun (1.College of Life Science and Agronomy,Zhoukou Normal University,Zhoukou 466001,China; 2.College of Chemistry&Chemical Engineering,Zhoukou Normal University,Zhoukou 466001,China) Abstract:The effects of 5一(4一chloropheny1)一2一(2-nitro—benzamido)一1,3,4一thiadiazole(TBA)on rape seed germination and seedling growth were investigated,SO as to provide theoretical reference for TBA application in agricultural production.In this study,using hydroponic condition,the rape seeds were soaked with different concentrations(0,6,8,10,12,14 mg/L)TBA to investigate the germination rate, germination potential,germination index,vigor index,root length,stem height,root diameter,stem diameter,the contents of soluble protein,soluble sugar,and chlorophyll,the nitrate reductase vigor of leaves and the root activity.The results showed that,the germination rate,germination potential, germination index,vigor index,root length,stem height,root diameter and stem diameter respectively enhanced with the TBA concentration increased(6—1 0 mg/L);while the TBA concentration was higher than 10 mg/L.the above indicators declined with the increase of the concentration in the range of 10—14 mg/L but they were still higher than the contro1.Meanwhile,the soluble protein,soluble sugar,chlorophyll contents,the nitrate reductase vigor of leaves and the root activity improved along with the TBA concentration from 0 mg/L to 10 mg/L,with their peak values occurring at 10 mg/L,while above 10 mg/L they declined.So the germination and seedling growth of rape seed could be effectively improved by TBA,and the optimal concentration is 1 0 mg/L. Key words:1,3,4-thiadiazole;rape;seed germination;physiological activity 收稿日期:2015—04—04 基金项目:河南省教育厅自然科学研究计划资助项目(2011B180057);周口师范学院生物化学与分子生物学重点学科建设项 目;周口师范学院中青年骨干教师培养项目 作者简介:张 菊(1984一),女,河南信阳人,讲师,硕士,主要从事植物抗性生理研究。E—mail:zjtt603@126.corn 通讯作者:常云霞(1978一),女,河南漯河人,讲师,硕士,主要从事植物抗性生理研究。E—mail:changyx618@126.com 50 河南农业科学 第44卷 油菜为十字花科(Brassicaceae)芸薹属(Brassi— ca)植物,是世界上第三大油料作物,仅次于大豆和 棕榈 ,中国油菜产量和种植面积均居世界首位, 是第一大食用油料作物,并在农业和农村经济以及 食用植物油供给中发挥着重要的作用 。 ,所以提 高油菜的产量对于提高经济水平,解决世界能源危 机有着重要的意义。5一(4一氯苯基)一2一(2一硝 基苯甲酰胺基)一1,3,4一噻二唑(TBA)是一种新 合成的含噻二唑环的苯酰基类化合物,通过黄瓜子 叶法和小麦胚芽鞘法 测知TBA具有与生长素 (indole acetic acid,IAA)和细胞分裂素(kinetin,KT) 相似的功效。这类噻二唑苯酰基类化合物因具有较 好的抗病 、杀虫 、除草 及植物生长调节 等 功效而备受农学和化学工作者的青睐,但有关噻二 唑苯酰基类化合物对油菜生长的影响尚未见报道, 鉴于此,以油菜为材料,初步探讨了TBA对油菜种 子萌发和幼苗生长的影响,以期为TBA在农业生产 上的应用提供理论依据和参考。 1 材料和方法 1.1 材料 供试“周油589”油菜种子由周口师范学院植物 遗传与分子育种重点实验室提供。 试验所用TBA由周口师范学院化学化工学院 合成。合成方法:利用2一硝基苯甲酰氯和5一(4一 氯苯基)一2一氨基一1,3,4一噻二唑在无水非质子 溶剂中发生亲和取代反应,合成5一(4一氯苯基)一 2一(2一硝基苯甲酰胺基)一1,3,4一噻二唑。其结 构已经过红外光谱(IR)、质谱(MS)、氢核磁共振谱 (1HNMR)及元素分析加以确认。 1.2 方法 精选油菜种子,0.1%HgC1,消毒10 rain,蒸馏水 反复冲洗,在30℃的温水中浸泡24 h,之后均匀播种 于加有2层滤纸和1层脱脂棉的培养皿(直径 150 mil1)中,每皿100粒,每天9:O0和l7:00用50 mL 处理液处理使纱布和脱脂棉保持湿润,处理液为0、6、 8、10、12、14 mg/L TBA溶液,进行种子萌发和幼苗生 长试验,每个浓度重复3次,共处理8 d。培养室为恒 温25(℃,光强4 000~4 500 lx,光暗比14 h:10 h。 1.3测定项目与方法 发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数:从种子 开始萌发到第8天发芽基本结束为止,每天统计发 芽数(以胚芽长度达到种子1/2为种子发芽的判断 标准),发芽实验结束后(第8天)各处理随机取10 株幼苗分别测量其芽长。按下列公式 计算发芽 率、发芽势、发芽指数、活力指数。 发芽率=8 d发芽种子数/种子总数×100% 发芽势=发芽第3天种子数/种子总数×100% 发芽指数= Gt/Dt 活力指数=S× Gt/Dt 式中Gf为在t日内的发芽量,D 为相应的发芽 天数,S为发芽第8天油菜单株平均芽长。 根长和茎高:培养14 d后,油菜取样用直尺测 量;根粗与茎粗:油菜取样用游标卡尺测量。 生理指标:培养14 d后随机选取叶位一致的叶 片,每种处理重复3次,其中可溶性蛋白含量的测定 采用考马斯亮蓝G一250法… ;叶绿素含量的测定 采用丙酮一乙醇浸提法 ;可溶性糖含量的测定采 用蒽酮比色法 ;硝酸还原酶(NR)活性的测定采 用磺胺比色法… 。选取幼苗根尖,每种处理重复3 次,蒸馏水反复冲洗干净后,采用氯化 苯基四氮唑 (TTC)法测定幼苗根系活力 。 1.4数据分析 以上所有数据采用Excel 2003统计软件进行整 理,SPSS 10.0统计软件进行数据分析和差异显著 性检验。 2 结果与分析 2.1 不同质量浓度TBA处理对油菜种子发芽特-眭 的影响 由表1可知,TBA处理均提高了油菜种子的发 芽率、发芽势、发芽指数及活力指数。10、l2、14 mg/L 处理下油菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数及活力 指数与0 mg/L处理相比均有极显著性差异;10 mg/L 处理效果最佳,该质量浓度处理下,油菜种子的发芽 率、发芽势、发芽指数及活力指数与CK相比分别提 高了8.56%、9.06%、12.27%和95.74%。 2.2不同质量浓度TBA处理对油菜幼苗生长的 影响 由表2可知,在6~14 mg/L TBA范同内,与 0 mg/L处理相比,油菜幼苗的根长、茎高、根粗及茎 粗均随TBA质量浓度增加呈现先增加而后略微降 低的趋势,与0 mg/L处理相比,幼苗根长分别增加 3.38%、10.51%、21.20%、13.51%、11.63%,茎高 分别增加7.1 1%、11.99%、22.97%、19.1 l%、 17.87%,根粗分别增加17.98%、24.72%、 52.81%、39.33%、29.21%,茎粗分别增加11.27%、 14.08%、50.70%、29.58%、25.35%。10 mg/L TBA 处理的油菜幼苗根长、茎高、根粗及茎粗与CK相比 第10期 张 菊等:TBA对油菜种子萌发及幼苗生理特性的影响 51 均差异显著(P<0.05),以上分析说明外施TBA能 够在一定范围内有效促进油菜幼苗的生长。 表1 不同质量浓度TBA对油菜种子萌发特性的影响 注:同列不同小、大写字母分别表示处理问在0.05、o.0l水平差异显著、极显著,下同。 表2不同质量浓度TBA处理对油菜幼苗生长的影响 2.3 不同质量浓度TBA处理对油菜幼苗生理特性 2.3.3 叶片叶绿素含量 叶绿素是植物最重要的 的影晌 光合色素,在光合过程中具有吸收、传递和转化光能 2.3.1 叶片可溶性蛋白含量 可溶性蛋白含量的 的重要作用,是植物进行光合作用的物质基础,其含 高低反映了其体内有关酶的活性水平、代谢强度及 量与光合速率有密切联系,从而影响植株的生 蛋白质合成、变性及降解等方面的信息 。由表3 长 。表3显示,TBA处理能明显促进油菜幼苗叶 可知,与0 mg/L处理相比,油菜幼苗叶片可溶性蛋 片叶绿素的合成,从而有效地促进光合作用。6~14 白含量随着TBA质量浓度的增加呈现出先升高后 mg/L处理与CK相比分别增加8.62%、13.79%、 下降的趋势,6~14 mg/L TBA处理与CK相比分别 37.93%、27.59%、13.97%,其中10、12 mg/L处理 极显著增加22.15%、38.26%、50.34%、39.60%、 与CK相比差异极显著。可见,10、12 mg/L处理对 26.17%。 油菜幼苗叶片色素合成的促进作用最大,最有利于 2.3.2 叶片可溶性糖含量 可溶性糖即是高等植 光合作用的顺利进行,积累更多的光合产物,可以为 物的主要光合产物,在植物碳代谢中占有重要位置, 油菜幼苗生长提供更多的营养物质。 也是植物生长发育和基因表达的重要调节因子,是 2.3.4叶片NR活性 NR是高等植物体内控制氮 植物体内重要的能量来源和结构物质¨ 。表3表 代谢的关键酶和限速酶,以硝酸盐为主要氮源的植 明,与0 mg/L处理相比,油菜叶片中的可溶性糖含 物,蛋白质合成速率被NR活性控制,故NR活性常作 量随着TBA质量浓度的提高呈现出先升高后下降 为植物利用氮素营养能力的指标Ⅲ 。表3表明:一 的趋势,6~14 mg/L TBA处理组与CK相比分别极 定浓度的TBA处理可以提高油菜幼苗叶片中NR活 显著增加26.42%、65.38%、118.49%、89.63%、 性,与CK相比,不同质量浓度(6~14 mg/L)TBA处 73.35%。由此可知,10 mg/L TBA处理最能促进油 理后,油菜幼苗叶片内NR活性分别提高了11.30%、 菜幼苗生成可溶性糖,TBA浓度过高或过低均不利 14.69%、59.32%、47.46%、39.55%。可见,TBA有效 于可溶性糖含量的增加。 地促进了油菜幼苗吸收和利用氮肥的能力。 表3 TBA处理对油菜幼苗相关生理特性的影响 52 河南农业科学 第44卷 2.3.5 根系活力 植物的根系是吸收水分和无机 盐及合成氨基酸激素等物质的器官,根的成长情况 和活力直接影响地上部的生长、营养状况及产量水 平 。由表3可知,油菜幼苗根系活力随着TBA 质量浓度的升高呈现出先升高后降低的趋势,与 0 mg/L处理相比,6、8、10、12、14 mg/L处理分别极 显著增加l7.5%、32.g1%、64.3g%、37.g1%、 34.69%。在苗期形成发达的根系可有效促进油菜 幼苗吸收水分和无机盐的能力,为后期生长打下良 好的基础。 3 讨论与结论 种子萌发和幼苗建成是作物生长的关键时期, 种子发芽质量好坏直接影响农作物生长和经济效 益 。前期研究表明,适当施用1,3,4一噻二唑衍 生物对小麦和大豆种子萌发及幼苗生长是有益 的 。本研究也证实了这一点,即6~14 mg/L TBA浸泡处理油菜周油589种子8 d后,油菜种子 的发芽率、发芽指数、发芽势以及活力指数均增加, 其巾10 mg/L处理效果最佳,与CK相比分别提高 r8.56%、9.06%、l2.27%和95.74%。分析认为 TBA属于噻二唑环的酰胺类化合物,具有与IAA和 KT相似的功效,用其对油菜种子进行浸种处理,可 以促进油菜种子细胞壁松弛和胚轴细胞伸长,胚轴 细胞质膜具有H 一ATPase,能水解呼吸作用产生 的ATP,为油菜种子萌发提供能量 。 油菜在苗期生长过程中,生长发育的物质和能 量来源于根系对矿物质的吸收和光合作用。本研究 结果表明,施用适当浓度的TBA可显著提高油菜幼 苗根系活力及NR活性,增强幼苗吸收水分和氮素 等营养物质的能力,增加叶片内可溶性蛋白含量,从 而为提高幼曲的生长发育提供物质保障。并且 TBA也可显著提高油菜幼苗叶片中叶绿素含量,进 而提高油菜幼苗的光合作用和幼苗体内可溶性糖含 量,为其生长发育提供了物质和能量基础,使油菜幼 苗的株高、根长、茎粗及根粗与对照相比显著增加。 综合以上试验结果得出结论,当TBA质量浓度 为10 mg/L时,油菜种子的发芽率、幼苗生长状况及 根系活力等均显著升高。因此,综合以上因素考虑 TBA在农业生产上的应用前景广阔。 参考文献 [1] Ashraf M,Ali Q.Relative membrane permeability and ae- tivities of some antioxidant enzymes as the key determi— nants of salt tolerance in canola(Brassica napus L.)[J]. 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