外源SiNPs对盐胁迫下生姜幼苗生长和生理特性的影响.pdf
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1、第5 1卷 第9期2 0 2 3年9月西北农林科技大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f N o r t h w e s t A&F U n i v e r s i t y(N a t.S c i.E d.)V o l.5 1 N o.9S e p.2 0 2 3网络出版时间:2 0 2 3-0 3-0 8 0 9:5 3 D O I:1 0.1 3 2 0 7/j.c n k i.j n w a f u.2 0 2 3.0 9.0 1 2网络出版地址:h t t p s:/k n s.c n k i.n e t/k c m s/d e t a i l/6 1.1 3 9 0
2、.S.2 0 2 3 0 3 0 6.1 8 0 0.0 1 3.h t m l外源S i N P s对盐胁迫下生姜幼苗生长和生理特性的影响 收稿日期 2 0 2 2-1 1-0 1 基金项目 荆州市2 0 2 2年度科技计划项目(2 0 2 2 B B 3 6);湖北省重点研发计划项目(2 0 2 2 B B A 0 0 6 1)作者简介 高 伟(1 9 9 7-),男,湖北汉川人,在读硕士,主要从事蔬菜生长调控与育种研究。E-m a i l:g w g i n g e r 1 6 3.c o m 通信作者 贾 切(1 9 8 0-),男,湖北荆州人,讲师,博士,主要从事园艺作物育种栽培与病
3、害防控研究。E-m a i l:j i a q i e 0 2 01 6 3.c o m高 伟1 a,席克勇1 a,2,尹军良1 b,刘奕清1 a,朱永兴1 a,贾 切1 a(1长江大学 a 园艺园林学院,b 农学院,湖北 荆州 4 3 4 0 2 5;2荆州佳之源生物科技有限公司,湖北 荆州 4 3 4 0 2 5)摘 要【目的】研究外源二氧化硅纳米颗粒(S i N P s)对盐胁迫下生姜幼苗生长和生理特性的影响,为S i N P s在生姜抗盐性中的应用提供理论依据与技术支撑。【方法】以竹根姜(Z i n g i b e r o f f i c i n a l e R o s c o e.c
4、 v.z h u g e n)盆栽苗为试材,设置用1 0 0 m g/L S i N P s溶液喷施全株5 d后再用蒸馏水浇灌植株根部的S i N P 1 0 0处理、用蒸馏水喷施全株5 d后再用2 0 g/L N a C l溶液浇灌植株根部的N a C l处理以及用1 0 0 m g/L S i N P s溶液喷施全株5 d后再用2 0 g/L N a C l溶液浇灌植株根部的S i N P 1 0 0+N a C l处理,以前后均用蒸馏水处理为对照(C K)。随机选取不同处理后的生姜幼苗,观测其生长形态、光合色素(叶绿素a(C h l a)、叶绿素b(C h l b)、叶绿素a+b(C h
5、 l(a+b)和类胡萝卜素(C a r)含量、叶绿素荧光参数(最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光量子效率(P S)、光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(N P Q)、光合作用参数(净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)、丙二醛(MD A)和H2O2含量以及抗氧化酶(超氧化物歧化酶(S O D)、过氧化物酶(P O D)和过氧化氢酶(C A T)活性。【结果】与C K相比,S i N P 1 0 0处理生姜幼苗的根尖数显著增加,C h l a、C h l b和C h l(a+b)含量显著提高,N P Q显著下降,Tr显著增加,S O D和C A T活性显著升高,MD A和
6、H2O2含量显著降低,其余指标均与C K差异不显著。在N a C l胁迫条件下,生姜幼苗根系生长受到抑制,叶片明显变黄,与C K相比,总根长、根系表面积、根尖数显著减少,4种光合色素含量均显著下降,Fv/Fm、P S 和qP显著降低,而N P Q显著升高,Pn、Tr和Gs显著降低,S O D、P O D和C A T活性以及MD A和H2O2含量均显著升高。S i N P 1 0 0预处理则可以缓解N a C l胁迫对生姜幼苗的损伤,总根长、根系表面积、根尖数较N a C l处理显著增加,叶片发黄症状也得到缓解;此外,与N a C l处理相比,S i N P 1 0 0+N a C l处理生姜幼
7、苗的C h l a、C h l b、C h l(a+b)含量和Fv/Fm、P S、qP、Pn、Tr以及S O D、P O D、C A T活性显著提高,而N P Q和MD A、H2O2含量显著下降,C a r含量和Gs则与N a C l处理差异不显著。【结论】外源S i N P s预处理能通过促进植株根系生长、增加光合色素含量、提高光合作用效率、调节抗氧化酶活性、降低MD A和H2O2含量来缓解盐胁迫对生姜幼苗造成的生长抑制和氧化损伤,从而增强生姜植株的抗盐性。关键词 纳米硅;盐胁迫;生姜;光合生理;抗氧化酶 中图分类号 S 6 3 2.5 0 1 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 1-9
8、3 8 7(2 0 2 3)0 9-0 1 0 9-1 0E f f e c t s o f e x o g e n o u s S i N P s o n g r o w t h a n d p h y s i o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f g i n g e r s e e d l i n g s u n d e r s a l t s t r e s sGAO W e i1 a,X I K e y o n g1 a,2,Y I N J u n l i a n g1 b,L I U Y i q i n g1 a,Z HU
9、 Y o n g x i n g1 a,J I A Q i e1 a(1 a C o l l e g e o f H o r t i c u l t u r e a n d G a r d e n i n g,b C o l l e g e o f A g r i c u l t u r e,Y a n g t z e U n i v e r s i t y,J i n g z h o u,H u b e i 4 3 4 0 2 5,C h i n a;2 J i n g z h o u J i a z h i y u a n B i o t e c h n o l o g y C o.,L
10、t d,J i n g z h o u,H u b e i 4 3 4 0 2 5,C h i n a)A b s t r a c t:【O b j e c t i v e】T h i s s t u d y i n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t s o f e x o g e n o u s s i l i c a n a n o p a r t i c l e s(S i N P s)o n g r o w t h a n d p h y s i o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f
11、 g i n g e r s e e d l i n g s u n d e r s a l t s t r e s s t o p r o v i d e r e f e r e n c e a n d s u p-p o r t f o r u s i n g S i N P s i n s a l t r e s i s t a n c e o f g i n g e r.【M e t h o d】T h e Z h u g e n g i n g e r(Z i n g i b e r o f f i c i n a l e R o s-c o e.c v.z h u g e n)p
12、l a n t s i n p o t s w e r e s p r a y e d w i t h 1 0 0 m g/L S i N P s f o r 5 d a y s a n d i r r i g a t e d w i t h d i s t i l l e d w a t e r o n r o o t s(t h e S i N P 1 0 0 t r e a t m e n t).I n t h e N a C l t r e a t m e n t,w h o l e p l a n t s w e r e s p r a y e d w i t h d i s t i
13、 l l e d w a t e r f o r 5 d a y s a n d t h e n i r r i g a t e d w i t h 2 0 g/L N a C l o n r o o t s.I n t h e S i N P 1 0 0+N a C l t r e a t m e n t,w h o l e p l a n t s w e r e s p r a y e d w i t h 1 0 0 m g/L S i N P s f o r 5 d a y s a n d t h e n i r r i g a t e d w i t h 2 0 g/L N a C l
14、 o n r o o t s.D i s-t i l l e d w a t e r t r e a t m e n t w a s u s e d a s c o n t r o l(C K).T h e g r o w t h m o r p h o l o g y,p h o t o s y n t h e t i c p i g m e n t c o n-t e n t s(c h l o r o p h y l l a,c h l o r o p h y l l b,c h l o r o p h y l l(a+b)a n d c a r o t e n o i d s),c h
15、 l o r o p h y l l f l u o r e s c e n c e p a r a m e-t e r s(m a x i m u m p h o t o c h e m i c a l y i e l d(Fv/Fm),a c t u a l p h o t o c h e m i c a l q u a n t u m y i e l d(P S),p h o t o c h e m i-c a l q u e n c h i n g c o e f f i c i e n t(qP)a n d n o n-p h o t o c h e m i c a l q u e
16、n c h i n g c o e f f i c i e n t(N P Q),p h o t o s y n t h e t i c p a-r a m e t e r s(n e t p h o t o s y n t h e t i c r a t e(Pn),t r a n s p i r a t i o n r a t e(Tr)a n d s t o m a t a l c o n d u c t a n c e(Gs),m a l o n-d i a l d e h y d e(MD A)a n d H2O2 c o n t e n t s,a n d a n t i o x
17、i d a n t e n z y m e a c t i v i t i e s(s u p e r o x i d e d i s m u t a s e(S O D),p e r o x i d a s e(P O D)a n d c a t a l a s e(C AT)o f g i n g e r s e e d l i n g s w e r e o b s e r v e d a n d m e a s u r e d u n d e r d i f f e r e n t t r e a t m e n t s.【R e s u l t】C o m p a r e d w i
18、 t h C K,S i N P 1 0 0-t r e a t e d g i n g e r s e e d l i n g s s h o w e d s i g n i f i c a n t i n c r e a s e s i n r o o t t i p n u m b e r,c o n t e n t s o f C h l a,C h l b a n d C h l(a+b),Tr a n d S O D a n d C AT a c t i v i t i e s,s i g n i f i c a n t d e-c r e a s e s i n N P Q a
19、n d c o n t e n t s o f MD A a n d H2O2,w h i l e n o s i g n i f i c a n t c h a n g e s i n o t h e r i n d i c a t o r s.U n d e r s a l t s t r e s s,r o o t g r o w t h o f g i n g e r s e e d l i n g s w a s i n h i b i t e d,l e a v e s t u r n e d y e l l o w,a n d t o t a l r o o t l e n g
20、t h,r o o t s u r f a c e a r e a a n d r o o t t i p n u m b e r w e r e s i g n i f i c a n t l y d e c r e a s e d c o m p a r e d w i t h C K.P h o t o s y n t h e t i c p i g m e n t c o n t e n t s,Fv/Fm,P S,qP a n d Pn,Tr,Gs w e r e s i g n i f i c a n t l y d e c r e a s e d,b u t N P Q,a c
21、t i v i t i e s o f S O D,P O D a n d C AT a s w e l l a s c o n t e n t s o f MD A a n d H2O2 w e r e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d.S i N P 1 0 0 p r e t r e a t m e n t a l l e v i a-t e d t h e d a m a g e s c a u s e d b y s a l t s t r e s s,a n d t o t a l r o o t l e n g t h,r o
22、 o t s u r f a c e a r e a a n d r o o t t i p n u m b e r w e r e s i g-n i f i c a n t l y i n c r e a s e d c o m p a r e d w i t h N a C l t r e a t m e n t,a n d l e a f y e l l o w i n g s y m p t o m w a s a l s o a l l e v i a t e d.I n a d-d i t i o n,C h l a,C h l b a n d C h l(a+b)c o n t
23、 e n t s,Fv/Fm,P S,qP,Pn,Tr,Gs a n d a c t i v i t i e s o f S O D,P O D,a n d C AT i n g i n g e r s e e d l i n g s t r e a t e d w i t h S i N P 1 0 0+N a C l w e r e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d,N P Q,MD A a n d H2O2 c o n t e n t s w e r e s i g n i f i c a n t l y d e c r e a s
24、e d,w h i l e C a r a n d Gs w e r e n o t s i g n i f i c a n t l y c h a n g e d,i n c o m p a r i s o n w i t h t h e N a C l t r e a t m e n t.【C o n c l u s i o n】E x o g e n o u s S i N P s p r e t r e a t m e n t p r o m o t e d r o o t g r o w t h,p h o t o s y n-t h e t i c p i g m e n t c
25、o n t e n t s a n d p h o t o s y n t h e t i c e f f i c i e n c y,r e g u l a t e d a c t i v i t i e s o f a n t i o x i d a n t e n z y m e a n d r e-d u c e d MD A a n d H2O2 c o n t e n t s,s o a s t o a l l e v i a t e g r o w t h i n h i b i t i o n a n d o x i d a t i v e d a m a g e c a u
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