褪黑素引发对干旱胁迫下黄瓜幼苗生理特性的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0781

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (19): 30-36.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0781

所属专题：生物技术；园艺；农业气象

褪黑素引发对干旱胁迫下黄瓜幼苗生理特性的影响

银珊珊¹^,²(), 周国彦¹^,², 顾博文¹^,², 武春成¹^,², 闫立英¹^,², 谢洋¹^,²()

¹河北科技师范学院园艺科学技术学院,河北秦皇岛 066004
²河北省特色园艺种质挖掘与创新利用重点实验室,河北秦皇岛 066004

收稿日期:2021-08-13 修回日期:2022-01-06 出版日期:2022-07-05 发布日期:2022-07-13
通讯作者: 谢洋
作者简介:银珊珊,女,1998年出生,山东德州人,硕士研究生,主要从事蔬菜栽培生理及分子生物学研究。通信地址：066004 河北省秦皇岛市河北大街西段360号,E-mail： yinshsh@163.com。
基金资助:
河北省高等学校科学技术研究项目“设施高端黄瓜短季节生态型全营养栽培基质研发与应用”(ZD2020337);河北省重点研发计划项目（项目“利用菇渣开发新型蔬菜育苗基质及配套育苗技术研究与应用”）(19226922D);河北省农业农村厅项目“河北省现代农业产业技术体系蔬菜创新团队”(HBCT2018030209);河北省教育厅平台项目“河北省高校园艺作物育种应用技术研发中心”(YF201404)

Effects of Melatonin Priming on Physiological Characteristics of Cucumber Seedlings Under Drought Stress

YIN Shanshan¹^,²(), ZHOU Guoyan¹^,², GU Bowen¹^,², WU Chuncheng¹^,², YAN Liying¹^,², XIE Yang¹^,²()

¹College of Horticulture Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao, Hebei 066004
²Hebei Key Laboratory of Horticultural Germplasm Excavation and Innovative Utilization, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao, Hebei 066004

Received:2021-08-13 Revised:2022-01-06 Online:2022-07-05 Published:2022-07-13
Contact: XIE Yang

摘要/Abstract

摘要：

研究褪黑素(MT)种子引发对干旱胁迫下黄瓜幼苗生长的影响,以期为MT作为黄瓜种子引发剂或包衣剂物料筛选提供理论依据。以‘津研4号’为试验材料,用50、100、150 μmol/L MT对种子进行6、12、15 h引发处理,以未引发种子为对照,设置50%田间持水量的干旱胁迫,采用基质盆栽,探究MT引发对干旱胁迫下黄瓜幼苗生长的影响。结果表明,50~100 μmol/L的MT引发15 h时对黄瓜幼苗耐旱性增强有显著作用,其中50 μmol/L时提高幼苗的光合速率达85.5%,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性增幅分别为5.1%、42.4%、38.8%,根系活力提高154.0%,说明适宜浓度的MT引发可以通过增强幼苗的抗氧化酶活性及根系活力来提高黄瓜幼苗的耐旱性。

关键词: 黄瓜, 种子引发, 褪黑素, 干旱胁迫, 抗氧化酶活性

Abstract:

The purpose is to study the effect of melatonin (MT) seed priming on cucumber seedling growth under drought stress, so as to provide a theoretical basis for selecting MT as cucumber seed priming agent or coating agent. The seeds were treated with 50, 100, 150 μmol/L melatonin (MT) priming for 6, 12 and 15 h, and the unprimed seeds were used as a control, the drought stress was set at 50% of field moisture capacity, and the substrate pot cultivation was used. The results showed that 50-100 μmol/L of MT priming for 15 h triggered a significant increase in drought tolerance of cucumber seedlings. Compared with the control, 50 μmol/L MT priming increased the photosynthetic rate of the seedlings by 85.5%, and SOD, POD and CAT activities by 5.1%, 42.4% and 38.8%, respectively, and the root vigor was improved by 154.0%, indicating that suitable concentration of MT priming could improve the drought tolerance of cucumber seedlings by enhancing the antioxidant enzyme activities and root vigor of the seedlings.

Key words: cucumber, seed priming, melatonin, drought stress, autioxidant enzyme activity

中图分类号:

S642.2

银珊珊, 周国彦, 顾博文, 武春成, 闫立英, 谢洋. 褪黑素引发对干旱胁迫下黄瓜幼苗生理特性的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(19): 30-36.

YIN Shanshan, ZHOU Guoyan, GU Bowen, WU Chuncheng, YAN Liying, XIE Yang. Effects of Melatonin Priming on Physiological Characteristics of Cucumber Seedlings Under Drought Stress[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(19): 30-36.

图/表 7

参考文献 32

[1]	黄三文. 黄瓜果实品质性状的基因组学研究[J]. 中国科技成果, 2013(21):26-28.
[2]	ABDELRAOUF R E, GHANEM H G, BUKHARI N A, et al. Field and modeling study on manual and automatic irrigation scheduling under deficit irrigation of greenhouse cucumber[J]. Sustainability, 2020, 12(23):9819. doi: 10.3390/su12239819 URL
[3]	王金平. 黄土高原典型农作物耗水规律与水分生产率研究[D]. 兰州: 兰州大学, 2018:1-3.
[4]	PARKASH V, SINGH S, DEB S K, et al. Effect of deficit irrigation on physiology, plant growth, and fruit yield of cucumber cultivars[J]. Plant stress, 2021(1):100004.
[5]	金宁. 基质栽培黄瓜生长生理、产量及品质对不同灌水下限的响应[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2020:29-35.
[6]	RAJJOU L, DUVAL M, GALLARDO K, et al. Seed germination and vigor[J]. Annual review of plant biology, 2012, 63(1):507-533. doi: 10.1146/annurev-arplant-042811-105550 URL
[7]	BHATTACHARJEE S. TRIADIMEFON pretreatment protects newly assembled membrane system and causes up-regulation of stress proteins in salinity stressed Amaranthus lividus L. during early germination[J]. The journal of environmental biology volume, 2008, 29(5):805-810.
[8]	HEYDECKER W, HIGGINS J, GULLIVER R L. Accelerated germination by osmotic seed treatment[J]. Nature, 1973, 246:42-44. doi: 10.1038/246042a0 URL
[9]	董志朋, 刘顼, 唐玉姣, 等. 我国种子引发技术在作物抗旱性上的研究进展[J]. 种子, 2016, 35(10):53-58.
[10]	马超, 孔蓓蓓, 张均, 等. 不同引发剂处理对水分胁迫下小麦发芽及幼苗生理特性的影响[J]. 核农学报, 2017, 31(2):357-363. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2017.02.0357
[11]	朱利君, 闫秋洁, 陈光升, 等. 外源H₂O₂通过介导抗氧化酶、ABA和GA促进高盐胁迫下黄瓜种子的萌发[J]. 植物生理学报, 2019, 55(3):342-348.
[12]	邓硕真, 刘惠军, 王洪芹, 等. 外源5-氨基乙酰丙酸对干旱胁迫下黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 湖北农业科学, 2021, 60(3):70-74,78.
[13]	ARBABHAGHIGHI H A, NEJATZADEH F, KHALILIMAHALEH J. Effect of seed priming on Moderating of salinity stress in cucumber[J]. New cellular and molecular biotechnology journal, 2017, 7(27):17-24.
[14]	ZHANG N, ZHAO B, ZHANG H J, et al. Melatonin promotes water-stress tolerance, lateral root formation, and seed germination in cucumber (Cucumis sativus L.)[J]. Journal of pineal research, 2013, 54(1):15-23. doi: 10.1111/j.1600-079X.2012.01015.x URL
[15]	邹琦. 植物生理学实验指导[M]. 北京: 中国农业出版社, 2000:22,173-174,161-162,110-112.
[16]	武新娟, 唐贵, 隋东华, 等. 20个马铃薯品种抗旱性鉴定及评价指标筛选[J]. 中国瓜菜, 2021, 34(3):47-51.
[17]	李畅, 苏家乐, 刘晓青, 等. 干旱胁迫对鹿角杜鹃种子萌发和幼苗生理特性的影响[J]. 西北植物学报, 2015, 35(7):1421-1427.
[18]	易家宁, 王康才, 张琪绮, 等. 干旱胁迫对紫苏生长及品质的影响[J]. 核农学报, 2020, 34(6):1320-1326. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2020.06.1320
[19]	MOHAMMAD N K. 干旱胁迫对油菜种子萌发和生长的影响及种子引发提高抗旱性的机制研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2020:3-25.
[20]	周小华, 周泽仪, 李昆志. 铝胁迫下外源抗坏血酸对水稻幼苗抗氧化性能的影响[J]. 核农学报, 2020, 34(10):2368-2375. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2020.10.2368
[21]	宋雪慧, 姜兴印, 邢则森, 等. 噻虫啉拌种对玉米幼苗生理生化指标的影响[J]. 中国农学通报, 2018, 34(4):118-122.
[22]	孟祥萍. 褪黑素引发种子对冬小麦水分胁迫下生长及生理的影响[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2016:45-46.
[23]	单立山. 西北典型荒漠植物根系形态结构和功能及抗旱生理研究[D]. 兰州: 甘肃农业大学, 2013:82-85.
[24]	于惠琳, 吴玉群, 石清琢, 等. 水分逆境下PEG诱导引发种子对糯玉米芽苗的生理调控[J]. 种子, 2019, 38(5):48-52.
[25]	肖爽, 韩雨辰, 号宇然, 等. 聚乙二醇引发对盐胁迫下棉种萌发及生理特性的影响[J]. 核农学报, 2021, 35(1):202-210. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2021.01.0202
[26]	王桂荣. 改良半叶法测定光合速率时韧皮部处理方法的比较[J]. 实验教学与仪器, 2006(1):30-35.
[27]	杨若鹏, 毕红才, 李杰. 水杨酸对黄瓜种子萌发及干旱胁迫下幼苗生长的影响[J]. 北方园艺, 2018(6):23-29.
[28]	陈露露, 王秀峰, 刘美, 等. 钙与脱落酸对干旱胁迫下黄瓜幼苗光合及相关酶活性的影响[J]. 应用生态学报, 2016, 27(12):3996-4002.
[29]	LIU B B, LI M, LI Q M, et al. Combined effects of elevated CO₂ concentration and drought stress on photosynthetic performance and leaf structure of cucumber (Cucumis sativus L.) seedlings[J]. Photosynthetica, 2018, 56(3):942-952. doi: 10.1007/s11099-017-0753-9 URL
[30]	ZHANG H J, ZHANG N, YANG R C, et al. Melatonin promotes seed germination under high salinity by regulating antioxidant systems, ABA and GA₄ interaction in cucumber (Cucumis sativus L.)[J]. Journal of pineal research, 2014, 57(3):269-279. doi: 10.1111/jpi.12167 URL
[31]	张会丽, 许兴, 朱林. 利用隶属函数值法对玉米成熟期抗旱性的综合评价[J]. 玉米科学, 2017, 25(4):32-39.
[32]	白燕丹. 褪黑素浸种对干旱胁迫下棉花种子萌发和幼苗生长的影响[D]. 保定: 河北农业大学, 2020:36-39.

处理	光合速率/[μmol/(m²·s)]	气孔导度/[mmol/(m²·s)]	蒸腾速率/[mmol/(m²·s)]	胞间CO₂浓度/(μmol/mol)
CK	6.34±0.75a	199.35±1.34cd	6.53±0.14a	408.67±16.33cd
A₀B₀	2.56±0.61c	153.30±7.39e	2.56±0.17d	481.10±8.20a
A₁B₁	3.11±0.54bc	158.60±14.57e	3.33±0.21c	437.23±13.18bcd
A₁B₂	3.03±0.49bc	320.10±37.19a	3.49±0.17c	417.63±20.20bcd
A₁B₃	4.82±1.20ab	286.75±0.92a	4.36±0.54b	401.77±20.71d
A₂B₁	3.51±1.26bc	182.30±8.20de	3.24±0.13c	445.57±7.28abc
A₂B₂	4.13±0.19bc	225.15±13.51bc	3.76±0.30bc	440.45±1.06bc
A₂B₃	4.75±1.65ab	243.20±21.39b	3.56±0.29c	420.53±16.00bcd
A₃B₁	2.67±0.55c	176.80±17.39de	2.56±0.56d	449.80±8.75ab
A₃B₂	2.72±0.08c	152.45±8.13e	1.82±0.06e	448.93±5.82ab
A₃B₃	3.00±0.04bc	160.70±13.01e	1.75±0.19e	442.13±43.27bc

处理	光合速率/[μmol/(m²·s)]	气孔导度/[mmol/(m²·s)]	蒸腾速率/[mmol/(m²·s)]	胞间CO₂浓度/(μmol/mol)
CK	6.34±0.75a	199.35±1.34cd	6.53±0.14a	408.67±16.33cd
A₀B₀	2.56±0.61c	153.30±7.39e	2.56±0.17d	481.10±8.20a
A₁B₁	3.11±0.54bc	158.60±14.57e	3.33±0.21c	437.23±13.18bcd
A₁B₂	3.03±0.49bc	320.10±37.19a	3.49±0.17c	417.63±20.20bcd
A₁B₃	4.82±1.20ab	286.75±0.92a	4.36±0.54b	401.77±20.71d
A₂B₁	3.51±1.26bc	182.30±8.20de	3.24±0.13c	445.57±7.28abc
A₂B₂	4.13±0.19bc	225.15±13.51bc	3.76±0.30bc	440.45±1.06bc
A₂B₃	4.75±1.65ab	243.20±21.39b	3.56±0.29c	420.53±16.00bcd
A₃B₁	2.67±0.55c	176.80±17.39de	2.56±0.56d	449.80±8.75ab
A₃B₂	2.72±0.08c	152.45±8.13e	1.82±0.06e	448.93±5.82ab
A₃B₃	3.00±0.04bc	160.70±13.01e	1.75±0.19e	442.13±43.27bc

指标	叶面积	SOD活性	POD活性	CAT活性	MDA含量	蒸腾速率	光合速率	气孔导度	胞间CO₂浓度	根系活力	叶绿素含量
叶面积	1
SOD活性	0.097	1
POD活性	-0.529	0.170	1
CAT活性	-0.089	0.213	0.330	1
MDA含量	-0.556	-0.011	-0.014	-0.302	1
蒸腾速率	0.205	0.499	-0.118	-0.476	-0.185	1
光合速率	0.419	0.506	-0.183	-0.296	-0.377	0.901^**	1
气孔导度	0.513	0.463	-0.173	0.083	-0.438	0.416	0.368	1
胞间CO₂浓度	-0.619^*	-0.568	0.003	0.154	0.555	-0.682^*	-0.740^**	-0.717^*	1
根系活力	0.466	0.559	-0.058	0.592	-0.520	0.151	0.346	0.539	-0.574	1
叶绿素	0.275	0.101	0.064	0.487	-0.445	-0.202	-0.050	0.291	-0.310	0.621^*	1

指标	叶面积	SOD活性	POD活性	CAT活性	MDA含量	蒸腾速率	光合速率	气孔导度	胞间CO₂浓度	根系活力	叶绿素含量
叶面积	1
SOD活性	0.097	1
POD活性	-0.529	0.170	1
CAT活性	-0.089	0.213	0.330	1
MDA含量	-0.556	-0.011	-0.014	-0.302	1
蒸腾速率	0.205	0.499	-0.118	-0.476	-0.185	1
光合速率	0.419	0.506	-0.183	-0.296	-0.377	0.901^**	1
气孔导度	0.513	0.463	-0.173	0.083	-0.438	0.416	0.368	1
胞间CO₂浓度	-0.619^*	-0.568	0.003	0.154	0.555	-0.682^*	-0.740^**	-0.717^*	1
根系活力	0.466	0.559	-0.058	0.592	-0.520	0.151	0.346	0.539	-0.574	1
叶绿素	0.275	0.101	0.064	0.487	-0.445	-0.202	-0.050	0.291	-0.310	0.621^*	1

处理	SOD活性	POD活性	CAT活性	MDA含量	叶绿素含量	根系活力	光合速率	气孔导度	蒸腾速率	胞间CO₂浓度	平均值	排序
CK	0.92	0.23	0.03	0.88	0.19	0.48	1.00	0.28	1.00	0.91	0.59	3
A₀B₀	0.62	0.11	0.53	0.00	0.00	0.07	0.00	0.01	0.17	0.00	0.15	11
A₁B₁	0.48	0.55	0.04	0.24	0.64	0.15	0.15	0.04	0.27	0.56	0.31	9
A₁B₂	0.70	0.15	0.47	0.89	0.63	0.66	0.12	1.00	0.26	0.80	0.57	4
A₁B₃	1.00	0.27	0.60	0.82	0.80	0.88	0.60	0.80	0.34	1.00	0.71	1
A₂B₁	0.00	0.00	0.00	0.86	0.13	0.00	0.25	0.18	0.17	0.47	0.21	10
A₂B₂	0.39	0.05	0.53	0.97	1.00	0.42	0.41	0.43	0.21	0.54	0.50	6
A₂B₃	0.70	0.33	0.89	1.00	0.64	1.00	0.58	0.54	0.17	0.78	0.66	2
A₃B₁	0.55	1.00	1.00	0.94	0.52	0.31	0.03	0.15	0.07	0.44	0.50	5
A₃B₂	0.50	0.14	0.98	0.87	0.98	0.97	0.04	0.00	0.01	0.46	0.50	7
A₃B₃	0.51	0.27	0.45	0.81	0.58	0.21	0.12	0.05	0.00	0.54	0.35	8

褪黑素引发对干旱胁迫下黄瓜幼苗生理特性的影响

Effects of Melatonin Priming on Physiological Characteristics of Cucumber Seedlings Under Drought Stress

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 32

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	谷书杰, 钱禛锋, 娄永明, 沈庆庆, 普凤雅, 曾丹, 马豪, 何丽莲, 李富生. 接种内生菌对干旱胁迫下甘蔗的生理影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(6): 42-47.
[2]	韩亚静, 王欣宇, 历佳月, 黄群义, 王瀚婷, 叶乐夫, 付雪. 2种叶面肥对黄瓜-蓟马的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(34): 113-119.
[3]	杨晓旭, 李梦娣, 刘大军, 冯国军, 刘畅. 外源褪黑素对低温胁迫下菜豆种子萌发及抗性的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(33): 34-38.
[4]	石杨, 尹希龙, 李王胜, 兴旺. PEG模拟干旱胁迫对耐旱型与干旱敏感型甜菜种质形态指标的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(29): 45-51.
[5]	吕薇, 李胜男, 冯国军, 杨晓旭, 刘畅, 闫志山, 刘大军. 外源褪黑素降低黄瓜体内霜霉威残留的生理生化分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(28): 107-113.
[6]	杨然, 兴旺, 刘大丽, 吴则东, 王茂芊. 不同浓度褪黑素对甜菜种子的引发影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(27): 19-25.
[7]	李小艳, 倪畅, 刘旭. 不同防治方法对设施黄瓜根结线虫的防治效果[J]. 中国农学通报, 2022, 38(25): 130-133.
[8]	贺磊, 孙恩惠, 邓涛, 雍宬, 范肖东, 黄红英. 樟树加工剩余物育苗容器对黄瓜幼苗生长及生理特征的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(25): 38-46.
[9]	谢丰璞, 徐蓉蓉, 高静, 关思静, 葛甜甜, 张亚丽, 王楠, 颜永刚, 李铂, 黄文静. 褪黑素对扁茎黄芪种子萌发和幼苗生长的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(25): 60-71.
[10]	李王胜, 王雪倩, 尹希龙, 石杨, 兴旺. 甜菜苗期抗旱性鉴定及指标筛选[J]. 中国农学通报, 2022, 38(21): 17-23.
[11]	丛俊超, 胡华兵, 王荣华, 刘大丽, 吴则东, 王茂芊. 不同浓度柠檬酸对甜菜种子的引发影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(20): 13-19.
[12]	张河庆, 吴婕, 韩帅, 席亚东, 李跃建, 梁根云. 4种周年轮作模式对耕作层土壤微生物的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(20): 73-80.
[13]	张瑞玖, 马恢, 籍立杰, 任德志, 李双东, 张耀辉, 王莉红. 干旱胁迫对马铃薯品种生长及生理生化指标的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(15): 34-39.
[14]	郑植尹, 王芳. 干旱胁迫对马铃薯生理特性及解剖结构的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(8): 14-24.
[15]	马洁, 王翰霖, 侯晓宁, 金瑞, 杨涓, 党文瑞, 王明国, 郑国琦. 外源硒对水稻抗氧化酶活性、产量及其体内硒含量影响的研究[J]. 中国农学通报, 2021, 37(6): 9-15.