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外源谷胱甘肽对低温胁迫下玉米幼苗的缓解效应研究

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低温是逆境胁迫中普遍存在的一种形式,黑龙江地区经常发生低温冷害,易发生倒春寒现象,影响作物生长从而降低作物品质和产量。玉米是我国重要的禾谷类粮食作物,低温会对玉米生长产生不利影响。谷胱甘肽是广泛研究利用的抗氧化剂,并在植物抗逆中发挥着重要作用,可以促进低温胁迫下植物生长。本试验以玉米杂交种‘郑单958’为试验材料,低温条件设置在10℃,谷胱甘肽浓度为0.5g/L,设置4个处理组:CK、CK1、LT、LT1,研究外源谷胱甘肽对低温胁迫下玉米幼苗萌发、生长及生理特性的影响,以探究谷胱甘肽对低温的缓解效应。获得的研究结果如下: 1.外源喷施谷胱甘肽,缓解了低温对玉米种子萌发的抑制效应,在萌发试验中,低温胁迫抑制了玉米种子的萌发和生长,降低了发芽势、发芽率及萌发指数。经谷胱甘肽浸种处理后,缓解了低温对萌发期的影响,种子的发芽势与发芽率分别提高了22.01%、11.84%。低温胁迫下萌发期玉米种子、根、芽的SOD、POD及APX等活性上升,可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸、MDA含量增加。施用谷胱甘肽后抗氧化酶活性上升,POD活性分别上升了2.23%、0.40%、9.98%,SOD活性分别升高了23.40%、5.65%、16.62%,APX活性升高了15.27%、28.67%、9.94%,渗透调节物质含量有所增加,丙二醛含量减少了35.19%、22.07%、33.33%。 2.外源喷施谷胱甘肽,减缓了低温对玉米幼苗生长的抑制效应,在土培试验中,低温胁迫下玉米幼苗生长缓慢,株高、叶面积、地上部干(鲜)重减少,抑制了根系的伸长生长。外源谷胱甘肽喷施3d、5d、7d后,苗高比低温增长了3.38%、5.56%、7.23%,叶面积增长了1.80%、9.52%、11.29%,叶片含水量增长了1.24%、0.42%、2.43%,促进了地上部干(鲜)重含量,低温胁迫损伤得到改善。玉米幼苗在低温下根系生长缓慢,地下部干(鲜)重减少,外源谷胱甘肽喷施7d后,根长及地下部干(鲜)重比低温LT增长了9.33%、10.22%、17.31%,说明低温下谷胱甘肽对根系的生长有促进作用。 3.低温胁迫下抗氧化酶活性升高,丙二醛含量上升,相对电导率变大,外源喷施谷胱甘肽3d、5d、7d后,抗氧化酶活性显著增加,LT1处理比LT处理POD活性升高了7.05%、37.04%、0.90%,SOD活性升高了16.12%、24.43%、1.80%,CAT活性升高了64.72%、64.82%、115.90%,APX活性升高了18.2g%、28.13%、35.51%。低温胁迫下引起玉米幼苗光合作用受到影响,SPAD值降低,叶绿素分解加快,合成含量较少,Pn、Gs、Ci、Tr下降。外源谷胱甘肽处理后,SPAD值升高,叶绿素合成加快,Pn、Gs、Ci、Tr上升,提高了光合能力。外源施用谷胱甘肽3d、5d、7d后可溶性蛋白含量提高了23.67%、10.42%、11.89%,可溶性糖含量提高了42.02%、56.05%、35.81%,脯氨酸含量提高了77.42%、13.24%、31.73%,缓解了低温胁迫对细胞造成的伤害。 4.低温胁迫下AsA、GSH含量下降,外施谷胱甘肽能够提高GSH和AsA含量,谷胱甘肽处理3d、5d、7d后,GSH含量分别提高了40.00%、64.29%、73.33%,AsA含量分别提高了31.37%、63.54%、46.24%,说明外源谷胱甘肽处理可使玉米幼苗中内源物质积累,提高玉米的抗寒性。DAB、NBT、台盼蓝染色后,低温下叶片斑点增多,H2O2及超氧阴离子过度积累,经外源喷施0.5g/L谷胱甘肽后,可以缓解低温胁迫对玉米幼苗的氧化损伤程度,维持细胞膜的完整性。 综上所述,外源0.5g/L谷胱甘肽对低温胁迫下玉米种子萌发及幼苗生长有缓解作用,提高种子发芽势、发芽率以及种子萌发指数等,玉米器官各生理指标均有所提高;促进玉米幼苗生长,改善低温胁迫对玉米幼苗各相关指标的影响。

李林

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玉米 低温冷害 谷胱甘肽 种子萌发 生长发育 生理特性

硕士

植物保护

路运才

2022

黑龙江大学

中文

S4