【干旱胁迫对芫荽种子萌发的影响实证探究7200字（论文）】

干旱胁迫对芫荽种子萌发的影响实证研究摘要采用纱布培养法和盆栽法测定分析不同浓度PEG（0、3%、6%、9%、10%）胁迫下对芫荽种子萌发（发芽率、发芽势、发芽指标、活力指数）、渗透调节物质（可溶性蛋白、脯氨酸）、叶绿素含量、过氧化物酶活性（POD）、过氧化氢酶活性（CAT）以及丙二醛（MDA）含量的影响。本次实验采用意大利进口芫荽种子为材料，用不同浓度PEG溶液对芫荽种子进行胁迫处理。研究表明，随着溶液中PEG浓度的增加，各浓度实验组的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数等实验指标均受到不同程度的抑制，在3%和6%的浓度下胁迫较小，在9%和12%的浓度下胁迫程度增强。就种子的发芽率和发芽势来看，不同浓度PEG溶液处理下芫荽种子的发芽率和发芽势在统计学上均存在极显著差异（P<0.01）。随着PEG浓度的增加，过氧化氢酶（CAT）活性，丙二醛（MDA），可溶性蛋白和过氧化物酶活性（POD）活性均有明显升高，以及叶绿素含量具有明显降低；脯氨酸含量先增高后缓慢降低，在统计学上均存在极显著差异（P<0.01）关键词：PEG；芫荽种子；胁迫；萌发；发芽率目录TOC\o"1-3"\h\u1前言 -14-1前言1.1课题来源及意义芫荽(CorianderHerb)芫荽，别名胡荽、香菜。为双子叶植物纲、伞形目、伞形科、芫荽[1]属的一个植物种，有强烈的气味。是汤、饮中的佐料，多用于做凉拌菜佐料，或烫料、面类菜中提味用。芫荽的生长环境较严格，在种植该蔬菜时要注意保湿，还具有药用价值：起表出体外又可开胃消郁还可止痛解毒。目前，干旱已经对全球作物造成伤害，最终形成巨额损失，极大地影响了农业的可持续发展，还是导致农作物减产的原因，所以干旱对植株的生长造成了极大的影响。当土壤中PEG含量大于3%时，大多植物的根部都会受到影响导致其无法呼吸从而无法获取土中的营养，甚至威胁到人类社会的可持续发展。所以，在目前全球变化领域上重点研究的问题就是去开展干旱对陆地生态系统影响的研究。造成干旱的原因有很多方面，包括一些自然因素[1]，人为因素之类的[2]。具体可分为以下几个方面：气象原因，长期没有降水或降水比较少等气象条件是造成干旱的原因之一。人口因素，全球人口数量不断增加导致生活和生产用水大量增加，造成一些地区水资源过度开发，超出当地水资源的承载能力。1.2国内外发展状况及研究背景近年来,根据相关研究发现，芫荽具有较为全面的营养物质，各类营养物质比例均衡，富含多种营养，并且还具一定的药用价值[1]。经过研究表明，干旱极大的抑制了植株的生长发育、光合作用、呼吸作用以及氮代谢等,植物在干旱环境下存活的关键是水分。国内外学者对于干旱对植物的影响已经做过较多研究。曹世宇等人以苦菜为材料，研究表明轻度的干旱胁迫及胁迫在10d左右，能够保证植株正常生长且增强代谢酚类等功能物质，以提升苦菜的品质[2]；吕新云等人以大豆籽粒为材料,.研究干旱胁迫下不同品种大豆籽粒发育期蛋白质含量积累的研究，从而使大豆生长饱满提高大豆产量[3]；钟磊等人以肉桂幼苗为材料，研究表明在轻度干旱胁迫下肉桂幼苗通过提高渗透调节物质的积累和增强抗氧化酶活性从而减少对植物细胞的伤害，以此保障肉桂的正常发育，随着干旱程度的不断加深，叶绿素含量降低，相对含水量下降，渗透调节系统被破坏，使细胞膜受损，导致抗氧化酶活性降低，从而引起活性氧和NO的大量积累[4]。1.3研究目标和内容1.3.1研究目标实验将采用不同浓度（0、3%、6%、9%、12%）的PEG溶液对种子进行PEG胁迫处理，观察种子萌发情况，测定种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、鲜重、根系MDA和H2O2酶影响。以及萌发后幼苗叶片的叶绿素、渗透调节物质可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸、过氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶活性（SOD）、丙二醛的含量，分析数据，明确其影响，为芫荽在PEG模拟干旱胁迫的种植生产上提供理论基础。1.3.2研究内容探究不同浓度(0、3%、6%、9%、12%)PEG胁迫对芫荽种子萌发的影响。2实验材料与方法 2.1实验材料2.1.1供试种子供试种子为芫荽种子（意大利进口芫荽种子）2.1.2实验试剂表2-1主要试剂实验试剂出厂PEG600无锡市晶科化工公司无水乙醇冰乙酸磷酸石英砂碳酸钙草酸钠天津市汇杭化工科技有限公司天津市北辰方正试剂厂天津市致远化学试剂有限公司天津市大茂化学试剂厂天津市致远化学试剂有限公司天津市博迪化工有限公司2.1.3实验仪器表2-2主要仪器的型号实验仪器型号培养皿φ=9CM滤纸φ=9CM（中速）100张/盒恒温培养箱Spx-800B-G型光照培养箱2.2实验方法2.2.1种子萌发选取成熟、颗粒饱满的芫荽种子50粒，经过0.5%的次氯酸钠消毒20min，并用蒸馏水反复冲洗5次，用滤纸将其表面水分吸干，采用纱布培养法[9]，在培养皿中放入3层已经消毒的纱布，均匀播种于培养皿中，对芫荽种子进行萌发实验。用PEG配置不同浓度的PEG溶液（0、3%、6%、9%、12%），其中不加PEG只加蒸馏水的为对照。每一浓度设置3个重复组，放入恒温培养箱中，23±2℃恒温下进行培养，光/暗周期为16/8h。后期通过称重法来补充蒸馏水以保证培养皿中水分体积不变。2.2.2植株培养采用盆栽法进行芫荽幼苗培养。将芫荽种子放置在铺有3层湿纱布的培养皿中，发芽后待幼苗长到两片真叶时，选生长状况一致、健康的芫荽幼苗移栽于花盆中，待幼苗成活、长势稳定后进行处理，用不同浓度的PEG溶液（0、3%、6%、9%、12%）进行干旱胁迫培养，处理9d后测定各项生理指标[7]，每一个处理设置三个重复。2.2.3种子萌发指标测定从种子萌发的第一天起，每天观测并记录种子萌发情况（胚根突破种皮为种子发芽标准），第9d时测定种子发芽势，第12d时统计种子的发芽率[10]、发芽指数和活力指数，并测定种子的鲜重，萌发结束标志为连续三天没有新种子发芽。发芽率（GR）=萌发结束后总发芽数发芽势（GE）=萌发高峰期总发芽数发芽指数GI活力指数VI）=种子平均鲜重（S）∗发芽指数(GI)2.2.4植株生理指标测定在干旱胁迫处理7d后，随机抽取各处理组的15株幼苗，清洗并去除多余水分，进行生理指标测定。其中用愈创木酚法测定POD活性[11]；紫外线吸收法测定CAT活性；硫代巴比妥酸法测定MDA含量；酸性茚三酮显色法测定Pro含量，叶绿素采用乙醇提取，采用考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白。2.3.2数据处理方法使用MicrosoftExcel2010进行统计作图，采用SPSS19.0软件进行单因素方差分析和多重比较及相关分析，最终得出结论。1、叶绿素含量的测定：（1）叶绿素[11]的提取：选取0.5g芫荽幼苗的叶片剪碎，放入研钵中，添加3ml乙醇、石英砂、碳酸钙进行研磨，将研磨后的匀浆放入离心管前再加入5ml乙醇并且洗涤后转入10ml离心管中，用4000r/min离心10分钟后，用其上清液使用乙醇定容到10毫升。（2）吸光值的测量：取提取液0.5ml，使用乙醇稀释后进行比色，在A663、645nm处测的吸光值进行计算。2、过氧化物酶的活性的测定：（1）粗酶液[12]地提取：向1g芫荽幼苗的叶片中加入磷酸氢二钾放置于研钵中进行研磨，放入离心机4000r/min离心15分钟，研钵中剩余的残渣在用磷酸氢二钾提取一次，将两次的上清液进行合并。（2）酶活性的测定[13]：将一只比色杯加入混合液4ml磷酸氢二钾当做对照组，另一只加入3ml混合液1ml酶液，测定在470nm处的吸光值，在测量的过程中，每间隔一分钟进行读数，将数据代入公式计算。过氧化物酶活性=∆A470∗V1W∗V2∗0.01∗t△A470—为反映时间内吸光值的变化W—为所称样品重（g）T—为反应时间（min）V1—为提取酶液总体积mlV2—为测定时所取酶液体积ml3、丙二醛含量的测定：（1）MDA[15]（丙二醛）的提取：将1g芫荽幼苗叶片、2mlTCA和石英砂全部放入研钵中进行研磨，将匀浆定容后放入离心机中，设定转速4000r/min，离心10分钟，最后取上清液为提取液。（2）显色反应[14]与测定：将第一步所述的上清液加入TBA混合后放入沸水中进行反应，取出混合液后再次离心，将离心后的上清液放入分光光度计下，分别测其在A600nm、A532nm和A450nm处的吸光值，将数值代入公式进行计算。C=6.45∗A532−A600−0.56∗A450Y=CVC—MDA浓度μmol/lV—提取液体积mlW—植物组织鲜重g（取0.1g）Y—MDA含量μmol/g4、脯氨酸含量的测定：(1)将0.5g的芫荽幼苗叶片、10ml乙醇放入研钵中进行研磨，将研磨后所得的匀浆用乙醇进行洗涤后放入试管中加盖并且加入少量的活性炭，放在遮光处一小时。提取物经过过滤，加入1g人工沸石15min，在室温离心3000r/min进行5min。(2)标准曲线地制作:以100g/ml的脯氨酸为溶剂，制备0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10g/ml的标准溶液。2ml标准溶液、2ml磺基水杨酸、2ml冰醋酸和4ml酸性茚三酮[16]加入试管中，在沸水浴中一小时进行显色，冷却后加入4ml甲苯，在涡流仪上震荡30秒、测量吸收值在520nm处，以吸收值为坐标和浓度为坐标绘制标准曲线。(3)选取上清液2ml，并向其中加入2ml冰醋酸、2ml茚三酮溶液使其混合，在沸水中加热20分钟，待其冷却后在515nm处测量光密度。脯氨酸含量（μg/g）=C∗5C—由标准曲线查的待测样品脯氨酸含量（μg）W—植物样品重量（g）5—提取脯氨酸时80%乙醇体积（10mL）与测定时所取样品液体积5、可溶性蛋白含量的测定[13]：（1）取2g芫荽叶片和2ml的蒸馏水放入研钵中进行研磨，之后将匀浆倒入离心管中，并洗涤液放入离心管等待0.5-1h，进行4000r/min的转速离心20分钟，取出上清液，转移到10ml容量瓶，用蒸馏水进行定容，得到的样品为所需的提取液。（2）标准曲线[13]的制作：将一系列不同浓度的标准牛血清蛋白溶液和2ml燃料试剂混合，在A595nm处用分光光度计测定，根据测定出来的结果，制作出蛋白质浓度的标准曲线。（3）测定：采用另外两个10毫升试管，取0.1毫升提取物放入试管中，加入5毫升考马斯亮蓝G-250[14]进行混合，静置3分钟后用分光光度计测定在595nm处的值，通过上述所制作的标准曲线进行查的。

6、过氧化氢酶活性的测定：选用0.5g香菜叶片和3ml磷酸缓冲液进行研磨，研磨后转入容量瓶中，并且用磷酸缓冲液进行洗涤，定容到25ml后放入离心机以6000r/min离心15分钟，将所得到的上清液预热，加入过氧化氢0.3ml后开始记录时间，并且快速在240nm处进行比色，测出吸光值，每隔一分钟进行一次读数，总共四次。管号S1S2(对照)粗酶液（ml）0.20.2（ph7.8PBS）PH7.8磷酸（ml）1.51.5蒸馏水（ml）1.01.0表2-3试剂含量CAT活性=∆A240∗VtVt—粗酶提取液总体积（ml）；V1—测定用粗酶液体积（ml）；FW—样品鲜重（g）；0.1—A240每下降0.1为1个酶活单位（u）；t—加过氧化氢到最后一次读数时间（min）3结果与分析3.1PEG胁迫对芫荽种子萌发的影响表3-1PEG胁迫对芫荽种子萌发的各项实验指标PEG浓度（%）发芽率（%）发芽势（%）发芽指数活力指数069.7±1.513a71.9±2.152a7.23±0.551a0.57±0.044a362.33±3.924a58.8±2.987a6.28±0.497a0.43±0.034b644.53±4.917b47.77±7.032b5.20±1.671b3.67±1.170c931.17±6.426c35.24±9.917c3.93±2.150c2.75±1.505d1226.7±3.045c29.47±8.617c3.15±1.900d2.46±1.482e注：在表同一列中，小写字母相同代表两者之间无显著差异（P＞0.05），小写字母不同时代表两者之间差异显著（P＜0.05）

结论：由表3-1可知，发芽率在统计学上存在极显著差异（P<0.01）.各组实验数据表明发芽势、发芽率发芽指数以及活力指数总体呈现下降趋势.对照组与3%浓度PEG胁迫处理的芫荽种子无显著差异（P＞0.05）；对照组与6%浓度PEG胁迫处理的芫荽种子差异显著（P＜0.01）；对照组与9%浓度PEG胁迫处理的芫荽种子差异显著（P＜0.01）；对照组与12%浓度PEG胁迫处理的芫荽种子发芽率之间存在极显著差异（P＜0.01）；同理分析可以分析其他不同浓度间的显著关系。3.1.1PEG胁迫对芫荽中丙二醛含量的影响图1不同浓度PEG溶液处理下芫荽丙二醛含量变化由图1得，随着PEG浓度的增大，芫荽的丙二醛含量总体出现上升趋势。与对照组相比，PEG浓度为3%、6%、9%、12%中丙二醛的含量分别增加了50%、60%、75%、95%。说明干旱胁迫的加深可以增加植物体内丙二醛的含量。3.1.2PEG胁迫对芫荽中脯氨酸含量的影响

图2不同浓度PEG溶液处理下芫荽脯氨酸含量变化由图2得出，随着PEG浓度的增大，芫荽的脯氨酸含量先是出现上升趋势然后又呈现下降趋势。在PEG为9%的时候，脯氨酸含量最高，几乎是对照组的两倍；当PEG浓度继续增加时，脯氨酸含量受到了影响，使其含量降低，但是其含量仍高于对照组。实验表明植物脯氨酸含量随着干旱胁迫的加深在不断增加，但是当增加到一定程度时，植物中的脯氨酸含量达到最大值，继续加强干旱胁迫就会使脯氨酸含量降低。3.1.3PEG胁迫对芫荽中可溶性蛋白含量的影响图3不同浓度PEG溶液处理下芫荽可溶性蛋白含量变化由图3得出，随着PEG浓度的增大，芫荽的可溶性蛋白含量是出现上升趋势然的。与对照组相比，在PEG为12%的时候，可溶性蛋白含量最高，几乎是对照组的2.5倍。说明干旱胁迫对植物中可溶性蛋白的含量是有影响的，随着干旱程度的加深，其含量也不断增加。3.1.4PEG胁迫对芫荽中叶绿素含量的影响图4不同浓度PEG溶液处理下芫荽叶绿素含量变化由图4得出，随着PEG浓度的增大，芫荽中叶绿素含量是出现下降趋势的。在对照组中，叶绿素的含量最高，但是随着PEG浓度的不断增加，与对照组相比，叶绿素含量呈下降趋势，说明干旱胁迫严重影响了植物的生长。3.1.5PEG胁迫对芫荽中过氧化物酶活性含量的影响 图5不同浓度PEG溶液处理下芫荽过氧化物酶活性变化 由图5得，随着PEG浓度的增大，芫荽的过氧化物酶活性总体出现上升趋势。在对照组中，过氧化物酶活性最低。说明干旱胁迫的加深可以使植物体内过氧化物酶活性增加。3.1.6PEG胁迫对芫荽中过氧化氢酶活性的影响 图6不同浓度PEG溶液处理下芫荽种子过氧化氢酶活性变化 由图6可知，与对照组相比，随着PEG浓度的不断增大，过氧化氢酶活性是上升趋势，但不是非常明显，趋势较平缓。说明干旱胁迫对植物过氧化氢酶活性有影响但是影响不是非常明显。4结论经过研究得出芫荽种子的发芽率总体为下降趋势，芫荽种子生长随着PEG浓度的增加其抑制作用也在增强，幼苗生长指标和生理指标都呈一定规律的变化，如株高、根长、鲜重、根鲜重都有明显的降低，说明干旱胁迫破坏了芫荽幼苗的代谢平衡，且在一定范围内，干旱越严重变化越明显，而芫荽幼苗则通过提高抗氧化酶的活性、脯氨酸的含量以及抑制MDA的合成来减小干旱胁迫造成的危害；经过实验表明，随着PEG浓度的增加，过氧化氢酶（CAT）活性，丙二醛（MDA），可溶性蛋白和过氧化物酶活性（POD）活性均有明显升高，以及叶绿素含量具有明显降低；脯氨酸含量先增高后缓慢降低，当脯氨酸含量在PEG浓度为3%-9%的含量在明显升高，但是当PEG浓度为12%时，其含量在明显降低。综上所诉，不同浓度PEG溶液处理组发芽指数在统计学上存在极显著差异。5展望种子的萌发是植物整个生命活动的起点，这一时期如果受到PEG胁迫会对种子生长产生影响，本实验通过配制不同浓度PEG溶液来模拟干旱胁迫，从而对芫荽种子的萌发情况进行研究。实验结果表明随着PEG浓度的升高，对芫荽种子萌发的抑制作用也更加明显，此次试验为芫荽种子在农业生产上的应用提供了理论基础和实践依据。目前，干旱成为草地生态系统面临的主要问题，寻找一种促进种子萌发并且提高出苗率对生产实践有着重要的意义，但由于本实验对幼苗的生理指标测定的不全，仍需要进一步的研究。参考文献[1]徐悦,单承莺,马世宏,等.芫荽的研究进展与开发展望[J].中国野生植物资源,2017,36(001):40-44.[2]曹世宇,张效宁,翟锡娇,张伟兴,刘婷婷,卫旭阳,郑少文,雷逢进.不同程度干旱胁迫对苦菜生理生化及功能物质含量的影响[J/OL].食品与发酵工业:1-9[2021-05-20]./10.13995/ki.11-1802/ts.026410.[3]]吕新云,赵晶云,任小俊,马俊奎.干旱胁迫下不同品种大豆籽粒发育期蛋白质含量积累的研究[J].安徽农业科学,2021,49(05):50-52+55.[4]钟磊,廖沛然,刘长征,钱家萍,何婉聪,罗碧,杨全.干旱胁迫对肉桂幼苗生理生化及化学成分的影响[J].中国中药杂志,2021,46(09):2158-2166.[5]邹成林,翟瑞宁,钦洁,谭华,黄爱花,韦新兴,黄开健,莫润秀,黄艳芬.不同浓度PEG模拟干旱胁迫对玉米种子萌发特性的影响[J/OL].玉米科学:1-16[2021-05-21]./kcms/detail/22.1201.s.20210412.1032.003.htm[6]许健,于海林,孙善文,王俊强,韩业辉,于运凯,周超,兰宏宇,丁昕颖.PEG模拟干旱胁迫对不同品种玉米萌发期的影响[J].中国种业,2021(01):61-64.[7]汪俊峰,余敏芬,李东宾,吴婷婷,郑炳松,闫道良.褪黑素对模拟干旱胁迫下北美红栎幼树幼树光合性能及抗氧化酶系统的影响[J].生态科学,2021,40(02):167-174.[8]许健,于海林,孙善文,王俊强,韩业辉,于运凯,周超,兰宏宇,丁昕颖.PEG模拟干旱胁迫对不同品种玉米萌发期的影响[J].中国种业,2021(01):61-64.[9]李诚,王苗,郭凤霞,赵小荣.模拟干旱胁迫对瞿麦种子萌发的影响[J].农业与技术,2020,40(20):30-32.[10]赵璞,温之雨,董文琦,田玉,刘京宝,马春红.PEG-