营养液漂浮育苗棉苗根系适应水生环境的机理研究

【目的】棉花营养液漂浮育苗是一种新型的育苗技术,但棉花根系对水生环境的适应机理尚不清楚。作者从根系的结构、蛋白质组学以及关键基因表达等方面研究棉花根系的适应机理。【方法】以基质育苗为对照,用透射电镜和光学显微镜观察营养液漂浮育苗不同苗期棉苗主根尖的超微与显微结构,以蛋白质双向电泳技术分析营养液漂浮育苗3叶1心期棉苗水生根的蛋白质差异,并用实时荧光定量PCR技术进行营养液漂浮育苗不同苗期棉苗水生根以及3叶1心期棉苗不同部位关键基因即乙醇脱氢酶基因与烯醇酶基因的表达验证。【结果】营养液漂浮育苗棉苗主根中各个时期均出现了通气组织。漂浮育苗的皮层薄壁细胞体积较小。漂浮育苗棉苗主根的韧皮部生长基本正常,而木质部生长出现弱化,其导管直径明显比对照小,导管占中柱的比例也比对照小。1叶1心期,漂浮育苗棉苗主根尖细胞中出现酚类物质。2叶1心期,漂浮育苗的主根尖皮层细胞之间存在明显的细胞间隙。3叶1心期,漂浮育苗的主根尖中出现淀粉粒。4叶1心期,漂浮育苗棉苗的主根尖中出现含晶细胞,同时,细胞中出现明显的质壁分离现象。分析漂浮育苗条件下3叶1心期棉苗的水生根与对照根系蛋白质双向电泳的结果,总计28个差异蛋白被鉴定出来,28个差异蛋白包括20个非冗余蛋白。对这些蛋白进行功能分类,主要涉及新陈代谢、细胞结构、细胞防卫、能量代谢、蛋白质合成、细胞生长等,涉及的主要代谢途径为:糖酵解、乙醇发酵、三羧酸循环等途径。营养液漂浮育苗棉苗水生根中的乙醇脱氢酶2a基因从2叶1心期至5叶1心期与对照相比均有显著差异。水生根中1叶1心期至4叶1心期相对表达量呈上升趋势,4叶1心期至5叶1心期呈急剧下降趋势,在3叶1心期漂浮育苗棉苗水生根中的乙醇脱氢酶2a基因相对表达量与漂浮棉苗茎、叶相比有显著差异。营养液漂浮育苗棉苗水生根中的烯醇酶基因从1叶1心期至4叶1心期的相对表达量比对照均有显著差异,其相对表达量从1叶1心期至5叶1心期呈逐渐下降的趋势,在3叶1心期漂浮育苗棉苗水生根中的烯醇酶基因相对表达量与漂浮棉苗茎、叶相比有显著差异。【结论】在营养液漂浮育苗环境下,棉苗水生根通过根系结构及基因表达的变化来适应水生环境,是棉花对水生环境适应机理。

营养液漂浮育苗对棉苗生理生化特性的影响

以农杂66为材料,研究了棉花营养液漂浮育苗对棉苗生理生化特性的影响及营养液漂浮育苗移栽棉的植物学形态特征。结果表明,与营养钵育苗相比,营养液漂浮育苗的棉苗素质优于对照。营养液漂浮育苗能提高棉苗根系的TTC还原强度,使棉苗叶片的叶绿素、可溶性蛋白质和可溶性糖含量增加,叶片光合效率得到改善。营养液漂浮育苗棉苗从1叶1心至5叶1心叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均有不同程度的提高,而膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)在叶片中的积累量呈下降趋势,表明营养液漂浮育苗能起到保护膜结构的完整性和提高棉苗抗逆性的作用。同时,营养液漂浮育苗棉苗叶片的游离脯氨酸含量也逐渐增加.棉苗叶片硝酸还原酶活性明显高于对照。营养液漂浮法育成的棉苗移栽大田后,主根发达、明显,在各生长发育时期的株高、茎叶鲜重及干重、根系鲜重及干重和根体积均高于相应的营养钵育苗移栽棉株。

棉花营养液漂浮育苗对移栽棉株植物学形态及产量构成因素的影响

以农杂66为材料,以营养钵育苗为对照,研究漂浮育苗移栽棉的植物学形态特征及产量构成因素。研究结果表明：与营养钵育苗相比,漂浮育苗移栽棉的株高、地上部分鲜重及干重、根系鲜重及干重、根体积、主根长、根长、根半径和根密度均高于对照。漂浮育苗移栽棉的主根发达、明显,侧根数显著多于对照,根系鲜重增加1倍。漂浮育苗移栽棉的始蕾期、始花期提早3～5 d;单株有效果枝数增加2～3个,成铃数增加8.3%,蕾铃脱落率降低3.2%,从而提高了棉花的产量。

营养液漂浮育苗对移栽棉生理生化特性的影响

以农杂66为材料,研究了营养液漂浮育苗和营养钵育苗移栽棉生理生化特性的差异.结果表明:与营养钵育苗(对照)相比,营养液漂浮育苗有效地提高了移栽棉根系的TTC还原强度,棉株在苗期、蕾期、初花期、盛花期、铃期和吐絮期叶片的叶绿素含量分别比对照增加1.2%、19.2%、20.0%、10.6%、22.6%和13.6%,可溶性蛋白质含量分别比对照增加5.6%、12.3%、5.5%、8.7%、8.2%和4.1%,可溶性糖含量分别比对照增加3.1%、8.3%、8.1%、4.0%、3.2%和3.8%,叶片光合效率得到改善.在棉花整个生长发育时期,营养液漂浮育苗移栽棉叶片的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均明显高于对照,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量均低于对照(除苗期外).营养液漂浮育苗移栽棉叶片的游离脯氨酸含量逐渐增加,游离氨基酸含量高于对照,能有效改善棉株的生理代谢.

营养液漂浮育苗对西瓜苗生物学特性及产量的影响

以西农9号西瓜为材料，研究了营养液漂浮育苗对西瓜苗的生物学特性及西瓜产量的影响．结果表明：西瓜营养液漂浮育苗播种深度以1．0～1．5cm为宜；以横放的播放效果最好，其成苗率高、带壳率低．与传统的育苗方法相比，营养液漂浮育苗法培育出的西瓜苗质量优于对照，苗的茎叶鲜重、根系鲜重、根体积、主根长和茎粗均高于对照．这种西瓜苗的主根发达，侧根数显著多于对照，根系鲜重增加1倍、带基质移栽或移栽后进行浇水均能缩短西瓜苗的缓苗期，可提高西瓜苗的移栽成活率和西瓜的产量．