高压电场对高粱种子萌发及苗期生长生物学效应的研究

发布时间：2017-03-24 14:09

  本文关键词：高压电场对高粱种子萌发及苗期生长生物学效应的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高压电场处理种子,具有操作简单、低耗高效、投资小、无污染等特点,适宜的高压电场处理可有效提高种子活力。本项研究中,高粱种子的萌发试验在运城农业职业技术学院组培试验室进行,生理生化试验在山西省农科院棉花研究所生理生化试验室进行,大田试验在棉花研究所农场进行。试验采用二次通用旋转组合设计,利用高压静电发生装置处理高粱种子(晋杂122),通过主成分分析把种子7项发芽指标简化为综合指标Z,建立电场强度和处理时间的二因素综合指标的回归模型,并对其进行分析,筛选出高压电场的优化处理区间；利用完全随机设计,在优化区间内处理高粱种子,测定其萌发期间的相关生理生化指标,分析并探讨其变化的原因及机制,选取最佳优化条件；采用随机区组设计,在最佳优化条件下处理高粱种子,进行大田试验,通过对比分析苗期高粱叶片的生理生化指标和光合特性,揭示高压电场处理高粱种子对苗期生长生理效应的影响,结论如下：1、采用二次通用旋转组合设计,在电场强度100-800kV/m、处理时间5-60min范围内处理高粱种子,进行萌发实验。结果表明,各处理与对照之间的差异均达到显著水平(P0.05)。其中,除T4、T6的发芽率和T5鲜重略低于对照外,其余均高于对照。利用主成分分析把7项发芽指标简化成发芽综合指标Z,进行回归分析后,得到电场强度和处理时间对发芽综合指标Z的数学模型：Y=2.36600+0.64096X1+0.56077X2-2.61613X12-0.76112X22-1.08750X1X2。对模型的主因素效应解析表明,试验中的二因素对高粱种子发芽综合指标的影响效应顺序为电场强度处理时间,且电场强度和处理时间对其影响都有临界效应；对模型的二因素耦合效应解析表明,电场强度和处理时间对高粱种子发芽综合指标的影响有阈值效应,造成阈值效应的原因是不同的高压电场剂量下,生物体会表现出促进、抑制或无应答的响应机制,同时,二因素耦合效应还表明二因素对高粱种子发芽综合指标影响呈现显著(P0.05)的负交互效应,二者具有互相替代和互相消减的作用。经模型解析,能够满足高粱种子发芽综合指标≥-0.1723的优化方案为：电场强度400-600 kV/m,处理时间20-55min。2、种子萌发期研究结果表明,高压电场处理能减轻膜系统的损伤程度,提高保护酶系活性和α-淀粉酶活性,增加可溶性蛋白含量和内源GA含量。主成分分析结果表明,除CAT外,其它生理指标间均有显著相关性,且电导率、内源ABA与其它指标间呈显著负相关关系(P0.05)；主成分分析中,第一、第二主成分的累计贡献率达到86.07%,基本反映了所有指标的相关信息；对第一、第二主成分分析结果的综合分析得出,生理指标对高粱种子萌发的得分排序为：CKT9T8T7T1T6T3T2T4T5,各处理的得分都高于对照,其中T5各项生理指标对萌发活力贡献最大,其次为T4、T2。3、苗期生理生化及光合特性试验结果表明,在T1(,500kV/m×40min)、T2(500kV/m×30min)、T3(400 kV/m×40min)处理条件下,苗期叶片的叶绿素和脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)的含量及超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的酶活性均高于对照,T1效果明显,其影响顺序依次为T1T2T3。叶片叶绿素含量、氮含量及超氧化物岐化酶(SOD)活性,其区组间差异达显著水平(P0.05),其余各指标差异均不显著；而各生理生化指标处理间差异均达到极显著水平(P0.01)。对高粱苗期叶片光合特性进行分析,发现高压电场处理后的高粱苗期叶片在各时段内的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)均高于对照,而胞间C02浓度(Ci)均低于对照。净光合速率与蒸腾速率和气孔导度数值变化呈现正相关关系,与胞间CO2浓度呈现负相关关系,这说明经高压电场处理后气孔导度的增加可能是提高净光合速率的重要原因。
【关键词】：高压电场 高粱 种子活力 苗期 生物学效应
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S514
【目录】：

• 摘要8-10
• 第一章 引言10-29
• 1 高粱生物学特性及地理分布10
• 1.1 高粱生物学特性10
• 1.2 高粱地理分布10
• 2 我国高粱的起源和栽培历史10-11
• 2.1 高粱的起源10-11
• 2.2 高粱的栽培历史11
• 3 国内外高粱生产现状11-12
• 3.1 国外高粱生产现状11-12
• 3.2 国内高粱生产现状12
• 3.3 国内高粱的种植分布12
• 4 山西省高粱的生产现状12-13
• 4.1 山西高粱的分布情况12-13
• 4.2 山西高粱的产量与播种概况13
• 5 电场生物效应的研究现状13-21
• 5.1 电场生物效应特点13-15
• 5.2 影响电场处理的因素15-16
• 5.3 电场对动物的影响16
• 5.4 电场对微生物的影响16
• 5.5 电场对植物的影响16-20
• 5.6 电场对植物生物学效应的机理研究20-21
• 6 论文研究的意义和内容21-24
• 6.1 研究意义21
• 6.2 研究主要内容21-22
• 6.3 研究技术路线22-24
• 参考文献24-29
• 第二章 高压电场处理条件优化筛选29-49
• 1 试验材料与试验方法29-32
• 1.1 试验材料29-30
• 1.2 试验设计30-31
• 1.3 试验方法31-32
• 1.4 高粱种子萌发指标的测定32
• 2 数据处理32-33
• 3 结果与分析33-45
• 3.1 高压电场对高粱种子萌发活力的影响33-37
• 3.2 高压电场处理条件的优化37-45
• 4 讨论45-46
• 4.1 高压电场对高粱种子萌发活力的影响45-46
• 4.2 高压电场处理高粱种子优化条件筛选46
• 5 小结46-48
• 5.1 高压电场对高粱种子萌发活力的影响46-47
• 5.2 高压电场处理高粱种子条件的筛选与优化47-48
• 参考文献48-49
• 第三章 高压电场对高粱种子萌发的生物学效应49-72
• 1 试验材料与方法49-50
• 1.1 试验材料49
• 1.2 试验设计49
• 1.3 试验方法49-50
• 1.4 高粱种子萌发期生理生化指标的测定50
• 2 数据处理50
• 3 结果与分析50-65
• 3.1 高压电场对高粱种子电导率的影响51-52
• 3.2 高压电场对高粱种子α-淀粉酶活性的影响52-53
• 3.3 高压电场对高粱种子过氧化氢酶(CAT)活性的影响53-54
• 3.4 高压电场对高粱种子过氧化物酶(POD)活性的影响54-55
• 3.5 高压电场对高粱种子超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响55-57
• 3.6 高压电场对高粱种子脯氨酸(Pro)含量的影响57-58
• 3.7 高压电场对高粱种子可溶性蛋白含量(SP)的影响58-59
• 3.8 高压电场对高粱种子内源激素含量的影响59-61
• 3.9 高压电场对高粱种子萌发生理生化效应综合分析61-65
• 4 讨论65-69
• 4.1 高压电场对高粱种子电导率的影响65
• 4.2 高压电场对高粱种子萌发时α-淀粉酶活性的影响65-66
• 4.3 高压电场对高粱种子萌发时保护酶活性的影响66-67
• 4.4 高压电场对高粱种子萌发时脯氨酸含量的影响67
• 4.5 高压电场对高粱种子萌发时可溶性蛋白含量的影响67
• 4.6 高压电场对高粱种子萌发时内源激素含量的影响67-68
• 4.7 高压电场对高粱种子萌发时各项生理指标的主成分分析68-69
• 5 小结69-71
• 5.1 高压电场对高粱种子电导率的影响69
• 5.2 高压电场对高粱种子萌发时α-淀粉酶活性的影响69
• 5.3 高压电场对高粱种子萌发时保护酶活性的影响69
• 5.4 高压电场对高粱种子萌发时脯氨酸含量的的影响69
• 5.5 高压电场对高粱种子萌发时可溶性蛋白含量的影响69-70
• 5.6 高压电场对高粱种子萌发时内源激素含量的影响70
• 5.7 高压电场对高粱种子萌发时各生理指标主成分分析结果70-71
• 参考文献71-72
• 第四章 高压电场对高粱苗期的生物学效应72-85
• 1 试验材料与试验方法72-74
• 1.1 试验材料72
• 1.2 试验方法72-73
• 1.3 试验设计73
• 1.4 高粱种子苗期生理生化指标的测定73-74
• 2 数据处理74
• 3 结果与分析74-80
• 3.1 高压电场对高粱苗期叶片叶绿素、N含量的影响74-75
• 3.2 高压电场对高粱苗期叶片光合特性的影响75-78
• 3.3 高压电场对高粱苗期叶片可溶性蛋白(SP)含量的影响78-79
• 3.4 高压电场对高粱苗期叶片脯氨酸(Pro)含量的影响79
• 3.5 高压电场对高粱苗期叶片过氧化物酶(POD)活性的影响79-80
• 3.6 高压电场对高粱叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响80
• 4 讨论80-83
• 4.1 高压电场对高粱苗期叶片叶绿素、N含量的影响80-81
• 4.2 高压电场对高粱苗期叶片光合特性的影响81-82
• 4.3 高压电场对高粱苗期叶片可溶性蛋白含量的影响82
• 4.4 高压电场对高粱苗期叶片脯氨酸含量的影响82
• 4.5 高压电场对高粱苗期叶片过氧化物酶活性的影响82-83
• 4.6 高压电场对高粱苗期叶片超氧化物岐化酶活性的影响83
• 5 小结83-84
• 参考文献84-85
• 第五章 结论与研究展望85-90
• 1 结论与创新点85-88
• 1.1 高压电场处理高粱种子萌发条件优化筛选85-86
• 1.2 高压电场对高粱种子萌发效应的影响86-87
• 1.3 高压电场对高粱苗期生物学效应的影响87-88
• 1.4 创新之处88
• 2 存在问题与研究展望88-90
• 2.1 存在问题88
• 2.2 研究展望88-90
• ABSTRACT90-94
• 致谢94-96
• 攻读学位期间相关论文发表情况96

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本文编号：265721