生物科学专业论文20762.doc

毕业论文（设计） 题 目：外源钙在盐胁迫下对曼陀罗 种子萌发的影响 外源钙在盐胁迫下对曼陀罗种子萌发的影响摘 要：研究了在150mmol·L-1NaCl胁迫下外源钙对曼陀罗种子萌发的影响。结果表明，在150mmol·L-1NaCl胁迫下，一定浓度的外源钙对曼陀罗种子的萌发有促进作用。在20mmol·L-1外源钙作用时，其发芽率、发芽势、发芽指数达到最高值，而在40mmol·L-1外源钙作用时，其发芽率、发芽势、发芽指数显著降低，这说明高浓度的外源钙对曼陀罗种子的萌发有抑制作用。研究结果还表明，曼陀罗的发芽周期与外源钙浓度呈一定的关系，即外源钙浓度越高，其发芽周期越长。关键词: NaCl胁迫；外源钙；曼陀罗；种子；萌发Effect of Exogenous Calcium on Datural stramonum L.Seed Germination under Salt StressCandidate: CHEN Lei Major: Biology scienceStudent No.:08110801033 Advisor:CHEN Kun-haoAbstract：Research is about Datural stramonum seed germination in 150 mmol·L-1NaCl stress exogenous calcium.The results showed that in 150mmol·L-1NaCl stress, a certain mount of exogenous calcium can promote Datural stramonum seed germination. Under the Situation of 20mmol·L-1 sources of calcium, Datural stramonum seed reached the best germination rate, germination potential, and the highest value of germination index.under the situation of 40mmol·L-1,sources of calcium, Datural stramonum seed germination percentage, germination energy, and germination index are lower than before. It indicates that high concentrations of exogenous calcium can restrict Datural stramonum seed germination. The study results also showed that the germination cycle of the Datural stramonum seed has a certain relationship with exogenous calcium, that is, the higher the exogenous calcium concentration, the longer the period of germination.Key words: NaCl stress; exogenous calcium; Datural stramonum; seed; germination目录引言11. 材料和方法11.1 实验材料11.2 实验器材21.3 溶液配制21.4 种子处理及萌发实验21.5 资料处理22. 结果与分析32.1 盐胁迫下不同浓度外源钙对曼陀罗种子发芽率的影响32.2 盐胁迫下不同浓度外源钙对曼陀罗种子发芽势的影响32.3 盐胁迫下不同浓度外源钙对曼陀罗种子发芽指数的影响42.4 盐胁迫下不同浓度外源钙对曼陀罗种子平均发芽周期的影响53. 小结与讨论64. 参考文献75. 致谢9引言盐渍土是一种分布广泛的土壤类型，我国大约有1亿多hm21。近年来，由于化学试剂在各个领域的广泛应用、化肥使用的泛滥以及设施栽培的蓬勃发展，各类次生盐碱地的面积呈逐年增多的趋势。由于盐渍土壤中无机离子含量相对比较高，会对植物的正常生长产生不同程度的影响2。一般情况下，植物在种子萌发和幼苗生长期极易遭到盐胁迫的伤害3。相关研究表明，盐胁迫降低了植物体内清除活性氧的酶促和非酶促系统的防御能力，使活性氧含量增加而诱发膜脂过氧化作用，从而造成膜的损伤，使细胞质膜透性增大，导致矿物质及有机物质外渗，离子平衡失调，代谢紊乱4。还有研究发现，很多外源物质的施用能不同程度地逆转盐胁迫所带来的不利影响和伤害5。如Ca2+，它作为一种大量元素，除了满足植物正常生长发育所必需外，还可以作为第二信使参与到植物体内的许多生理生化活动中去：它能稳定质膜结构，激活NAD激酶、膜结合蛋白激酶及Ca-ATPase 等许多生物酶的活性；可通过调节植物保卫细胞内气压的变化来影响植物气孔的开放等6。近年来，对黄瓜、番茄、西葫芦、高羊茅等植物的研究还表明：Ca2+还具有提高植物抗性的功能，如提高植物的抗冷性、抗热性、抗病性及抗盐性，即外源钙可减轻植物的盐害5-9。曼陀罗(Datural stramonum)为茄科曼陀罗属大型草本植物，又称醉心花、山茄子等，是常见的中药材，具有平喘、止咳、解痉、镇痛、麻醉等作用。研究表明，曼陀罗的活性成分主要为莨菪碱、东莨菪碱、阿托品等，具有杀虫、杀鼠、杀菌、除草等生物功效。而且，由于曼陀罗种子的含油量高达28%左右，是具有潜在开发价值的能源植物10-13。曼陀罗花色艳丽夺目，高雅别致，叶也具美感，故而又是非常好的观赏性花卉14。因此，除了其传统的药用和生物价值外，曼陀罗还具有良好的开发利用前景。盐胁迫增强可明显抑制曼陀罗种子的萌发、鲜干质量的增加，随盐胁迫强度增加，净光合速率、蒸腾速率、气孔导度呈上升趋势15。研究外源钙在盐胁迫下对曼陀罗种子萌发的影响，有利于进一步探讨钙对植物逆境伤害的缓解机理，从而丰富对曼陀罗的生物学研究，为曼陀罗的进一步开发利用提供一定的理论参考。1. 材料和方法1.1 实验材料供试曼陀罗种子2011年12月采于贵州省毕节学院校园后山上。采回后立即手工剥离种子，然后于实验室通风处晾干，室温储藏备用。1.2 实验器材250ml容量瓶，电子天平，培养皿，烧杯，RXZ-260A智能人工气候培养箱等。1.3 溶液配制本实验以Ca(NO3)2×4H2O（分析纯）为外源钙处理因素，按钙离子浓度配制成（5mmol·L-1、10mmol·L-1、15mmol·L-1、20mmol·L-1、25mmol·L-1、30mmol·L-1、35mmol·L-1、40mmol·L-1）8个处理梯度的标准溶液，每一梯度100ml。氢氧化钠溶液以NaOH（分析纯）为处理因素，配制成250ml10%NaOH标准溶液。氯化钠溶液以NaCl(分析纯)为处理因素，配制成250mll50mmol·L-1NaCl标准溶液。高锰酸钾溶液以KMnO4（分析纯）为处理因素，配制成250ml 0.5mol·L-1 KMnO4 标准溶液。1.4 种子处理及萌发实验取一定数量的晾干曼陀罗种子，用10% NaOH标准溶液处理90min，以此打破休眠期，经蒸馏水彻底洗净后用0.5mol·L-1高锰酸钾消毒20 min，用蒸馏水洗净后于40恒温箱中催芽24小时16。选取粒大饱满的经过催芽处理的曼陀罗种子，将其随机置于铺有双层滤纸的培养皿中，每个培养皿内50粒。分别用10ml（蒸馏水(CKO)、150mmol·L-1NaCl(CK1)、150mmol·L-1NaCl+5mmol·L-1Ca(NO3)2 (T1) 、150mmol·L-1NaCl + 10mmol·L-1 Ca(NO3)2(T2)、150 mmol·L-1 NaCl + 15 mmol·L-1 Ca(NO3)2(T3) 、150mmol·L-1NaCl+20 mmol·L-1Ca(NO3)2(T4) 、150mmol·L-1NaCl + 25mmol·L-1Ca(NO3)2(T5) 、150 mmol·L-1NaCl + 30 mmol·L-1 Ca(NO3)2(T6)、150 mmol·L-1 NaCl+35mmol·L-1 Ca(NO3)2(T7) 、150mmol·L-1NaCl+40mmol·L-1 Ca(NO3)2 (T8)）浸种24h（25±0.5）。浸种后，在RXZ-260A智能人工气候培养箱中进行萌发实验，温度为25，光照为自然光16，每一测试梯度设置3个重复。培养期间以称重法补充蒸馏水，以此保持各测试梯度的相对稳定，每天要做到定时观察、补水，记录种子的发芽数，并测量种子萌发芽的长度。以胚根突出种皮的长度为种子一半时为发芽的种子，当连续 5d 不发芽时作为发芽结束期。在实验过程中要及时的捡出发霉种子，所使用的培养皿、烧杯等均要以蒸汽干蒸法进行消毒，以防止其他因素影响实验结果。1.5 资料处理根据每天的发芽记录计算不同测试梯度外源钙在盐胁迫下曼陀罗种子的发芽率、发芽势、发芽指数，分析盐胁迫下外源钙对曼陀罗种子萌发的影响。发芽率是指种子在发芽实验期内，正常发芽种子数占供试种子数的百分比。即，发芽率Gp（%）=（m/N）×100% (m是全部正常发芽种子数，N是供试种子总数)发芽势是指在发芽过程中日发芽种子数达到最高峰时，发芽的种子数占供测样品种子数的百分率。即，发芽势Ge（%）=（n/N）×100% (n是规定天数正常发芽种子数，N是供试种子总数)发芽指数GI=Gt/Dt (Gt是t时间内的发芽数，Dt是相应的发芽天数)通过对天数的记录，计算各测试梯度下曼陀罗种子的平均发芽周期，即各测试梯度种子的最快发芽时间。2. 结果与分析2.1 盐胁迫下不同浓度外源钙对曼陀罗种子发芽率的影响图1 不同浓度外源钙在盐胁迫下曼陀罗种子的发芽率 Fig.1 germination rate of Datural stramonum seed at different exogenous calcium in under salt stress 由图1可见，曼陀罗种子在150mmol·L-1NaCl 盐胁迫下，其萌发受到严重抑制，发芽率只有15%左右。另一组对照组（蒸馏水）中的种子发芽率也不是很高，在40%左右，低于大多数被测量梯度的发芽率。而在5mmol·L-135mmol·L-1浓度的外源钙作用下，150mmol·L-1NaCl胁迫下的曼陀罗种子的发芽率要高于蒸馏水中的曼陀罗种子。在一定浓度范围内，随着Ca2+浓度增加，曼陀罗种子的发芽率也呈增加的趋势，到20mmol·L-1时，种子的发芽率达到最高。当Ca2+浓度达到40mmol·L-1时，曼陀罗种子的发芽率显著下降，低于蒸馏水中的发芽率。由此可见，一定浓度的外源钙对盐胁迫有显著的缓解作用，但随着钙离子浓度的增加，其自身亦会对曼陀罗种子的萌发产生抑制。这与王广印、吕桂云等人对其它植物的研究一致7-8。2.2盐胁迫下不同浓度外源钙对曼陀罗种子发芽势的影响图2不同浓度外源钙在盐胁迫下曼陀罗种子的发芽势Fig.2 germination potential of Datural stramonum seed at different exogenous calcium in under salt stress由图2可见，曼陀罗种子在150mmol·L-1NaCl 盐胁迫下，其发芽势远远低于蒸馏水和有外源钙作用的盐胁迫条件下的曼陀罗种子的发芽势。而且，在低浓度的外源钙作用下，曼陀罗种子的发芽势有随浓度的增大而增高的趋势，当外源钙的浓度达到20mmol·L-1时，曼陀罗种子的发芽势达到最大。当外源钙浓度达到40mmol·L-1时，曼陀罗种子的发芽势显著下降，低于蒸馏水中的发芽势。2.3盐胁迫下不同浓度外源钙对曼陀罗种子发芽指数的影响图3 不同浓度外源钙在盐胁迫下曼陀罗种子的发芽指数 Fig.3 germination index of Datural stramonum seed at different exogenous calcium in under salt stress通过图3我们可以看到，曼陀罗种子的发芽指数与其发芽率，发芽势的变化极其的相似。与两个对照组相比，在有外源钙作用的盐胁迫下，曼陀罗种子的发芽指数要远远高于盐胁迫条件下，有的甚至比对照组（蒸馏水）也要高出很多。从图3可以知道，曼陀罗种子的发芽指数在20mmol·L-125mmol·L-1时达到最高，高达150%以上。这说明一定浓度的外源钙对曼陀罗种子的萌发是有促进提高作用的。但当外源钙的浓度高于某一值（40mmol·L-1）时，会对曼陀罗种子的发芽产生抑制作用。2.4 盐胁迫下不同浓度外源钙对曼陀罗种子平均发芽周期的影响图4不同浓度外源钙在盐胁迫下曼陀罗种子的平均发芽周期 Fig.4 period of germination of Datural stramonum seed at different exogenous calcium in under salt stress通过每天对不同浓度外源钙在盐胁迫下曼陀罗种子萌发实验的观察，发现曼陀罗种子在蒸馏水中的长势要明显好于盐胁迫条件下。蒸馏水中的曼陀罗种子发芽个体长比较粗大，根、茎、长的都很长，最长的根约有11.7cm，最长的茎约有4.9cm，而且都会长叶，叶的长势也不错，最长的叶子约有1.6cm；盐胁迫条件下的曼陀罗种子发芽个体矮小，大多呈弯曲状，根、茎、不长，最长的根约6.2cm，最长的茎约3.3cm。长叶子的植株较少，且叶子大多呈鹅黄色，卷曲状。就整个实验现象而言，随着钙浓度的增高，曼陀罗种子的根会出现焦根现象。浓度越高，焦根现象越严重，根就越短，侧根也就越少，即低浓度的外源钙中的曼陀罗种子的根系要比高浓度的外源钙中的种子的根系发达。而且，曼陀罗种子在蒸馏水培养下，其发芽时间只需要58d左右，而在盐胁迫条件下最早需要1722d左右。从图4我们还可以看到，随着外源钙浓度梯度的增加，其平均发芽周期也呈增加的趋势，在完全盐胁迫下，其发芽周期高达27d左右。3. 小结与讨论综上所述，曼陀罗种子在150mmol·L-1NaCl胁迫下，其发芽率、发芽势、发芽指数都要低于用5mmol·L-140mmol·L-1浓度的外源钙处理过的曼陀罗种子。这说明一定浓度的外源钙对盐胁迫下的曼陀罗种子的萌发有促进作用，即在低浓度的外源钙作用之下能在一定程度上缓解NaCl胁迫对曼陀罗种子发芽的抑制作用，这是因为Ca2+作为一种大量元素，除了满足植物正常生长发育所必需外，还可以作为第二信使参与到植物体内的许多生理生化活动中去，从而促进植物的生长发育。此外，曼陀罗种子在150mmol·L-1NaCl胁迫下的最适外源钙浓度在20 mmol·L-130mmol·L-1之间。当外源钙浓度达到40mmol·L-1以上时，其发芽率、发芽势、发芽指数则要低于蒸馏水中的曼陀罗种子，这说明高浓度的外源钙对曼陀罗种子的萌发产生了显著的抑制作用。这是因为外源钙本身也是盐溶液，在高浓度的盐条件下，其自身亦会对植物产生毒害，这与前人在黄瓜、西葫芦、高羊茅等植物上的研究结果是一致的7-9。实验中，曼陀罗种子的整体发芽率并不是很高，这除了种子本身处于盐胁迫条件之下外，还在于实验过程中采用恒温、自然光进行培养，而曼陀罗种子的发芽以变温方式为好17，且曼陀罗种子是嫌光种子，要在少光、暗光条件下培养18。参考文献1 赵可夫, 李法曾, 张方申, 等. 中国盐生植物 M. 北京: 科学出版社, 1999: 1-16.2 Shanon MC, Grieve CM. 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