Environ. Exp. Bot.|硝普钠和过氧化氢能提高棉花种子萌发和幼苗发育过程中对盐和水分亏缺的耐受性

论文内容

研究背景：

面对棉花生产领域持续的不利条件和强烈的人类活动，棉花植物受到多种非生物胁迫，如缺水和盐度。这两种条件都是影响作物的主要非生物胁迫，特别是在干旱和半干旱地区。这些因素影响种子发芽，影响作物发育，限制了生产潜力。由于这些条件存在于栽培区域，种子在发芽过程中受到土壤物质势的阻碍，从而影响了种子的吸水率。种子发芽过程中可能存在毒性作用，导致细胞代谢发生变化，降低萌发、植物发育、生长和产量。

发芽是植物生命周期的关键阶段，通过种子组织的溶液中水分运动对于充分激活发芽过程是必要的。这种运动取决于水势梯度的存在，而水势梯度在盐的存在下会降低，并可能最终限制种子的吸水。这些条件降低了种子萌发速度和植物发育，如叶片数量、大小和种子质量。棉花植株生命周期中最敏感的阶段是开花和果实发育时期。在这个阶段，非生物胁迫，如缺水，可能导致生殖结构减少，从而降低植物生产力。

氢激发是最早开发的激发处理之一，并且仍然被报道为一种有趣的工具，不仅可以提高胁迫耐受性，还可以在无胁迫条件下提高种子活力。除了氢化外，文献中也有很多关于信号分子提高种子抗逆性的报道。其中，壳聚糖，吲哚乙酸(IAA)，褪黑激素，过氧化氢，脱颖而出。

壳聚糖因其在引发技术中对抗氧化系统的刺激和膜的稳定而被提及。然而，壳聚糖是一种除了引发剂外在农业中有更大用途的分子，并且作为一种高潜力的农业分子而脱颖而出。同样，褪黑素被广泛报道通过刺激植物抗氧化系统来维持水分和叶绿素含量。由于大多数知识最初表明过氧化氢与活性氧(ROS)一起作用，因此它是引发技术中非常感兴趣的分子。这种分子的作用是诱导抗氧化酶，如果用量正确，可以在膜上更好地稳定。独立的作用途径，这些分子已被报道，由于他们在启动增加种子和植物的胁迫耐受性的潜力。硝普钠(SNP)由于其潜力，可能是被测试最多的启动信号分子之一。

尽管有大量关于每种信号分子作为引发剂的益处的报道，例如褪黑激素对棉花种子的作用，但结果会因物种、条件甚至品种而异。因此，没有通用的引物处理方法，也就是说，新的引物剂及其对每个物种的活力和抗逆性的提高效率必须进行测试。因此，本研究旨在分析信号分子作为引发剂对棉花抗逆性提高的作用，并观察胁迫条件下处理和未处理种子抗氧化系统的变化。

研究内容：

棉花生产的一大难题是优质种子的生产，它影响了植株的生长和成活率。由于能够提高种子和植物的抗逆性，诸如种子生理调节之类的技术已被报道。考虑到这一点，我们开展了这项研究，以评估利用信号分子来提高棉花植株的抗逆性。种子在充气条件解吲哚乙酸(100µM),过氧化氢(100µM),壳聚糖(0.75mM),褪黑激素(0.2mM),硝普酸钠(100µM),和纯水在20◦C 24 h。然后用自来水洗净,干种子在烤箱与强迫空气循环25◦C 24 h。将处理过的种子和未处理过的种子置于盐度(10 dS m-1 NaCl)和0.6 MPa的聚乙二醇(PEG 6000)水分亏缺和非胁迫条件(水)下发芽。发芽试验在发芽纸卷上进行，用上述引用溶液的体积湿润至比纸张重2.5倍。我们还分析了超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性，以及脯氨酸、过氧化氢和脂质过氧化的含量。信号分子生理调控有效地改善了胁迫下棉籽的萌发，特别是过氧化氢和硝普钠对棉籽萌发和幼苗生长的影响。由于应激条件导致氧化应激，通过脂质过氧化观察，我们发现生理条件改善了种子的抗氧化系统，过氧化氢和硝普钠使其性能更好。我们的研究结果突出了硝普钠和过氧化氢作为棉花抗逆性诱导剂的潜力。

研究结论：

生理调节在减少水分限制和盐分对种子的损害方面是有效的。

过氧化氢、壳聚糖和硝普钠对棉籽抗逆性的提高潜力较大。

信号分子诱导应力耐受性的有效性可能根据所测试的应力条件而变化。

生理调节能有效提高棉籽抗氧化系统的活性。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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