烯效唑(S3307)浸种对小麦种子成苗与生长的影响

-13-四川农业大学植物生理学综合实验论文作者：专业年级：学号：指导老师：刘帆烯效唑(S3307)浸种对小麦种子成苗与生长的影响摘要:[目的]研究不同浓度的烯效唑浸种对小麦幼苗生长的影响。[方法]分别用0、10、20、40mg/L的烯效唑浸种处理，研究其对小麦幼苗形态指标和生理指标的影响。[结果]与对照相比，10、20、40mg/L的烯效唑浸种处理后，抑制了幼苗的生根和地上部分的生长，促进了其地下部分的生长，显著提高了根冠比，增强了幼苗根系活力，叶绿素总含量均明显增加，游离脯氨酸和丙二醛含量均是在10mg/L时相对升高,在20mg/L和40mg/L时相对降低。[结论]在小麦生产过程中，烯效唑使用浓度以20mg/L为宜。关鍵词：小麦幼苗；烯效唑；形态指标；生理指标小麦是小麦属植物的统称，是一种在世界各地广泛种植的禾本科植物。它是一种温带长日照植物，适应范围较广，自北纬17°～50°，从平原到海拔约4000m的高原（如中国西藏）均有种植。“川育20”小麦（品种）适宜在长江上游冬麦区的四川中西部。2006～2007年度生产试验，平均亩产364.1公斤，比当地对照品种增产3.53%。川育20，春性，中熟，全生育期191天左右。幼苗半直立，分蘖力强，叶色绿，生长势旺。株高92厘米左右，略开张、整齐，成株叶片中等长宽斜上举[1]。烯效唑[（E）-1-对氯苯基-2-（1,2,4-三唑-1-基）-4,4-二甲基-1-戊烯-3-醇]又名高效唑，Sulgaic等，试验代号为S3307。烯效唑的生理作用很广泛，它能减弱顶端生长优势，抗倒伏，矮化植株，促进根系生长，增强植物光合作用，抑制呼吸作用。同时，具有保护细胞膜，细胞器膜，提高作物的抗逆能力的作用，并且有一定的杀菌和除草作用，是赤霉素合成抑制剂。用于小麦时，可控制营养生长，抑制细胞伸长，缩短节间，矮化植株，促进侧芽生长，花芽的形成，增强抗逆性。促进茎、叶、根生长，打破顶端优势，防止衰老[2]。本实验采用对小麦进行不同浓度的烯效唑（S3307）浸种处理，通过研究其幼苗的形态指标和生理指标来综合反映烯效唑浸种对小麦幼苗生长的影响，增加我们对S3307的认识,同时也可为烯效唑在小麦生产中的应用提供一定的参考。1.材料与方法1.1材料“川育20”小麦,0.1%HgCl2,烯效唑1.2方法1.2.1小麦种子的前处理选取健康、饱满的“川育20”小麦种子，用0.1%二氯化汞消毒10min，消毒完成后用蒸馏水反复冲洗3-4次至干净，并于吸水纸上吸干水分。将种子分成4份，分别用浓度为0(CK)、10、20、40mg/L的烯效唑浸泡，于室温条件下浸种24h。再在28℃的恒温箱中催芽3d，注意观察萌发情况并补充水。然后取4个托盘，在底层铺上吸水纸，用自来水润湿(不要有气泡)。将4份种子分别平铺在4个盘内，上面再铺一层吸水纸，将表面润湿并淋少许水。1.2.2幼苗的栽植与培养（基质培养）每小组选取一种烯效唑浓度处理的发芽种子60株，分别栽种在以琼脂为基质的2个烧杯中，每杯种30株（栽植方法:以镊子在琼脂上面戳一小孔，将发芽小麦种子的根全部埋入琼脂中，芽留于琼脂面上）。栽好后在琼脂面上浇少量水。每个烧杯做好浓度标记，以每大组为单位集中放置于424温室进行培养，每隔几天适量浇水，以防止琼脂干燥。定期测定幼苗的形态指标和生理指标。1.2.3测定项目与方法幼苗形态指标的测定(1)株高、根长、发根数选取10株幼苗，用直尺测量每株幼苗的株高、所有根的最长根长以及每株幼苗的发根数，并计算出它们的平均值。(2)幼苗根冠比（R/T）将上述测定后的10株幼苗取下种子按地上部分和地下部分分开，分别装入各有标记的铝盒中，先置于105℃烘箱中杀青10min，之后降温至80℃恒温烘干至恒重（约5h），最后在电子天平上分别称取地上和地下部分的重量并记录，计算根冠比。幼苗生理指标的测定.1幼苗根系活力的测定（TTC法[3]）(1)标准曲线制作（全班统一）取1mlTTC（1mg/mL）于100ml容量瓶中，加乙酸乙酯约10ml及0.5g左右的保险粉，剧烈震荡，使TTC充分还原为红色的TPF并溶于乙酸乙酯，用乙酸乙酯定容至刻度。此液中TPF浓度为10μg/mL。将上述TPF溶液稀释成系列浓度，取10ml容量瓶8个，编号，依次向各管加入TPF溶液0、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00、12.00、14.00μg/mL，再加入乙酸乙酯定容至10ml。以空白做参比，在分光光度计上，测定485nm下的吸光度，绘制标准曲线。(2)样品处理选取约发芽种子15个，分别取长约1cm的幼苗根尖45根，吸干表面水分，迅速投入盛有2ml0.4%TTC和2ml磷酸缓冲液的反应混合夜的小瓶中，使根充分浸泡在溶液中。并把小瓶放入37℃恒温水域中保温1小时。(3)根系活力测定取出根尖吸干后置于研钵中，加入2-3ml乙酸乙酯和少量石英砂研磨。把红色提取液移入试管，并用少量乙酸乙酯洗涤残渣1次，合并入试管，最后加入乙酸乙酯定容至10ml，在分光光度计上测定485nm下的吸光度，查标准曲线后计算其根系活力。.2幼苗叶片叶绿素含量(分光光度法[4])(1)色素提取剪取5片叶的中段（约4cm长），剪细并混匀，称取0.1g置于研钵，加入少许碳酸钙、石英砂和80%乙醇充分研磨，过滤，滤液入25ml容量瓶。用80%乙醇反复洗涤残渣和滤纸至无绿色，合并滤液，定容至25ml。(2)比色测定以80%乙醇做参比溶液，在分光光度计663nm、645nm下测定其吸光度（光密度OD）。.3游离脯氨酸的测定（酸性茚三酮比色法[5]）(1)脯氨酸的浸提取叶片数片剪碎后称取0.5g置于研钵中，加入少量80%乙醇和少量石英砂在研钵中研磨成均匀。将匀浆转入大试管，用乙醇洗涤研钵，洗涤液转入试管，乙醇总量10ml左右，摇匀，加塞，在沸水浴中浸提20min。(2)脱色与去杂向试管中加0.2g活性炭和0.5g人造沸石，剧烈振荡5-6min，过滤，滤液入25ml容量瓶。用乙醇洗涤试管、残渣，洗涤液一并转入容量瓶，加乙醇定容至刻度。(3)显色反应吸取2ml滤液于干燥的15ml刻度试管，加2ml冰醋酸、2ml酸性茚三酮，用玻璃球盖住试管口，置沸水浴中。同时，以80%乙醇代替滤液，做空白。反应15min，将空白及样品从沸水浴中取出，在冷水中冷却。为避免加热中各管溶液蒸发减少而影响测定结果，在加热后添加蒸馏水至原刻度处。(4)比色以80%乙醇为参比液，在分光光度计515nm波长下测定样品反应液的光密度，根据光密度值从标准曲线上查出样品液的脯氨酸浓度。(5)标准曲线制作用标准脯氨酸溶液配置成含脯氨酸0、2、4、6、8、12、16、20μg/mL的溶液。按上述相同方法取各浓度溶液、冰醋酸、酸性茚三酮显色、比色。以脯氨酸浓度为横坐标，光密度为纵坐标绘制标准曲线。.4丙二醛（MDA)含量的测定[6](1)MDA的提取取叶片数片剪碎后称取1g置研钵中，加2mL10%TCA和少许石英砂，研磨成匀浆，加入8mL10%TCA继续研磨均匀。匀浆在3000×g下离心10min，上清液即为提取液。(2)显色测定取10mL刻度试管2支，一支加入上清液3mL，另一支加入TCA3mL（空白），各加0.5%的TBA溶液3mL，摇匀，在沸水浴中煮沸10min（溶液出现小气泡时开始计时），立即在冷水中冷却。如有沉淀，应离心。以空白做参比，在分光光度计430nm、532nm、600nm下测定样品反应液的吸光度值。2.结果与分析2.1幼苗形态指标的测定表2-1烯效唑浸种处理对小麦形态指标的影响处理浓度（mg/L）株高（cm）根长（cm）根数（条）根冠比（R/T）02.543.9113.60.085101.644.0811.00.492201.423.959.40.567401.4060图2-12.1.1烯效唑对株高的影响随着烯效唑浓度的升高，麦苗的株高依次降低，当烯效唑浓度为40mg/L时，株高最短为1.40cm，比对照降低了44.9%。说明烯效唑对麦苗地上部分的生长起抑制作用。2.1.2烯效唑对根长的影响随着烯效唑浓度的升高，麦苗的根长都有所增长，当烯效唑浓度为40mg/L时，根最长为5.20cm，比对照增高了33.0%。说明烯效唑对麦苗地下部分的生长起促进作用。但烯效唑浓度与根长并不一定呈递增关系。2.1.3烯效唑对根数的影响随着烯效唑浓度的升高，麦苗的根数都有所减少，当烯效唑浓度为20mg/L时，根数最少为9.4条，比对照减少了30.9%。说明烯效唑对麦苗的生根具有抑制作用。但烯效唑浓度与生根数并不一定呈递减关系。2.1.4烯效唑对根冠比（R/T）的影响根冠比是植物地下部分干重与地上部分干重的比值[7]，随着烯效唑的浓度升高，根冠比相对对照上升，当烯效唑浓度为20mg/L时，根冠比最大为0.567。说明了烯效唑有壮苗的作用，能为其创造更好的营养生长条件。但烯效唑浓度与根冠比并不一定呈递增关系。2.2幼苗生理指标的测定2.2.1根系活力的测定表2-2TPF标准曲线的原始数据TPF浓度(c)02.004.006.008.0010.0012.0014.00吸光度(A485)00.0830.1660.2320.3310.3910.5110.588图2-2计算公式：根系活力（μgTPF/根·h）=(C·V/根数·t)×100C:由标准曲线查得的浓度(mg/ml)V:提取液体积(ml)t:反应时间（h）表2-3烯效唑浸种处理对小麦根系活力的影响处理浓度（mg/L）吸光度值TPF浓度(C)根系活力（μgTPF/根·h）00.0150.3638.067100.0340.82318.289200.2255.448121.067400.44010.65236.667图2-3烯效唑对根系活力的影响根系活力是衡量根系活动能力强弱的重要指标，可以衡量根系吸收水分或矿质元素的大小，甚至可以反映地上部分的营养状况以及产量水平[8]。据表2-2和图2-2可以看出：随着烯效唑浸种浓度的增加，TPF浓度依次增大，即根系还原的TTC增多，表明根系活力增强。并且高浓度(20mg/L及以上)的烯效唑浸种更是能显著增强根系的活力。2.2.2叶绿素含量的测定表2-4实验原始数据烯效唑浓度(mg/L)0102040OD6630.2200.4760.5130.577OD6450.0750.1790.1970.203按下列Arnon公式计算材料中叶绿素a、b及叶绿素总含量。Chla含量（mg/g）=（12.7OD663-2.69OD645）×V/1000WChlb含量（mg/g）=（22.9OD663-4.68OD645）×V/1000WChl总含量（mg/g）=（20.2OD663+8.02OD645）×V/1000WOD:测定波长下的光密度值V:叶绿素提取液总体积（ml）（若用的稀释液，则应乘稀释倍数)W:材料鲜重（g)表2-5烯效唑浸种处理对小麦叶绿素含量的影响烯效唑浓度(mg/L)叶绿素a含量（mg/g)叶绿素b含量（mg/g)叶绿素总含量（mg/g)00.6480.1720.961101.3912.5162.763201.4962.7062.986401.6953.0663.321图2-4烯效唑对叶绿素含量的影响叶绿素是植物合成有机物的必需物质，它含量的高低直接反映着植物合成有机物能力的高低［9］。据表2-5和图2-4可知，烯效唑处理浓度的增加使小麦幼苗叶绿素的含量增加，且在40mg/L时达到最大值。植物体内叶绿素含量的增加，有利于植物体的光合作用，使其合成更多的有机物养料以供植物体利用。说明烯效唑能促使麦苗生成更多的叶绿素，加强其光合作用，使其合成更多的有机养料进而提高其营养状况。2.2.3脯氨酸的测定表2-6脯氨酸标准曲线的原始数据脯氨酸浓度（μg/mL）0248121620吸光度（A515）00.0750.1460.2960.4550.6090.771图2-5计算公式：样品中脯氨酸的含量（μg/g）=CX·V/dωC:样品液的脯氨酸浓度(μg/ml)V:提取液的总体积（ml）dω：样品干重（g）表2-7烯效唑浸种处理对小麦脯氨酸含量的影响烯效唑浓度（mg/L)吸光度（A515）样品液的脯氨酸浓度(μg/mL)样品中脯氨酸含量（μg/g）00.0361.06821.36100.0441.27525.50200.0170.57411.48400.0220.70414.08图2-6烯效唑浓度对脯氨酸含量的影响脯氨酸是植物体内最重要的渗透调节物质之一。当植物遭遇干旱、盐碱、高温、低温、大气污染等逆境时，体内游离脯氨酸的含量增高，抗性强的植物尤为显著。因此常以游离脯氨酸含量作为植物多种抗逆性的指标[10]。游离脯氨酸含量与植物的抗逆性呈负相关的关系，脯氨酸的含量越高，植物收到的外界影响越大，其抗逆性也越差。由表2-7和图2-6可以得出结论：低浓度的烯效唑（10mg/L）会增加小麦幼苗中的游离脯氨酸含量，而较高浓度的烯效唑则会减少麦苗中的游离脯氨酸含量。说明低浓度的烯效唑会使麦苗的抗逆性减弱，而较高浓度的烯效唑则有助于增强麦苗的抗逆性（以20mg/L的效果最好）。2.2.4丙二醛含量的测定表2-8实验原始数据烯效唑浓度（mg/L)OD430OD532OD60001.2110.7950.610101.7220.8360.527200.8530.4070.249400.9530.4800.302计算公式：C（μmol/L)=6.45（OD532-OD600）-0.56OD430MDA的含量（μmol/g）=C×V×10-3/WOD532、OD600、OD430：430nm、532nm、600nm波长下的光密度C:提取液中MDA的浓度（μmol/L）V:提取液的总体积（ml）W:样品鲜重（g）表2-9烯效唑浸种处理对小麦丙二醛含量的影响烯效唑浸种浓度（mg/L)0102040MAD含量(μmol/g)8.14×10-31.04×10-25.35×10-36.14×10-3图2-7烯效唑对丙二醛（MDA)含量的影响植物遭遇逆境胁迫或衰老过程中,由于自由基、活性氧的积累引起膜脂过氧化，产生脂质自由基，进一步诱发膜脂连续过氧化并导致蛋白质交联变性，而引起细胞损伤或死亡。MDA是膜脂过氧化的最终产物，通过其含量的测定可了解膜脂过氧化伤害的程度，比较不同植物抗逆性的差异[11]。丙二醛含量与植物的抗逆性呈负相关的关系，丙二醛含量越高，植物越易受到伤害，其抗逆性也越差。由表2-9和图2-7可以得出结论：低浓度的烯效唑（10mg/L）会增加小麦幼苗中的丙二醛含量，较高浓度的烯效唑则会减少麦苗中的丙二醛含量。说明低浓度的烯效唑会减弱麦苗的抗逆性，而较高浓度的烯效唑则有助于增强麦苗的抗逆性（以20mg/L的效果最好）。3.结论与讨论3.1结论综合上述所得数据分析:(1)烯效唑能显著增强小麦幼苗的根系活力，提高麦苗根系吸收水分和矿质元素的能力。由于试验中设计的烯效唑浓度差不大，因此不能确定随着烯效唑浓度的继续增加根系活力是否不断增强，这还有待于进一步研究；(2)烯效唑有利于小麦幼苗根的生长且高浓度的促进作用最好，但不利于小麦幼苗地上部分的生长，烯效唑浸种的小麦幼苗的株高降低且这种作用随浓度的增加而增强，故可知烯效唑对植物体有“控上促下”的作用［12］。因此，烯效唑增强了小麦幼苗的根冠比（R/T），表现出壮苗的效果，与周欣等的研究结果相一致[13]。同时烯效唑还会一定程度地抑制麦苗的生根；(3)烯效唑能促使麦苗生成更多的叶绿素，加强其光合作用，使其合成更多的有机养料进而提高其营养状况；(4)低浓度的烯效唑（10mg/L）会增加小麦幼苗游离脯氨酸和丙二醛的含量，减弱小麦幼苗的抗逆性，而高浓度的烯效唑则会降低其游离脯氨酸和丙二醛的含量，提高其抗逆性,使其更好地适应外界环境的变化，保护麦苗度过逆境（均以20mg/L的浓度效果最好）。因此可以得出结论：在一定的浓度范围内，烯效唑对小麦幼苗具有壮苗的作用，施用一定浓度的烯效唑有利于促进小麦种子更好地成苗与生长，综合分析发现，20mg/L的烯效唑浸种最有利于小麦幼苗的生长，并建议在生产上使用。3.2讨论由于实验过程中存在随机误差以及人为操作的不当等，造成数据的不精确，可通过多次反复实验得出更精确的结论，通过测定烯效唑浓度对小麦（川育20）形态指标和生理指标的影响，确定出烯效唑的最适浓度，以便更广泛的应用到农业生产以及观赏性植物中。

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