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• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

三种外源植物生长调节物质对玉米幼苗耐寒性的影响

金梓浩1(), 赵文清1, 王芳1,2(), 王威1,2, 彭云玲1,2, 常芳国1,2   

  1. 1甘肃农业大学农学院,730070,甘肃兰州
    2甘肃省干旱生境作物学重点试验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点试验室,730070,甘肃兰州
  • 收稿日期:2024-01-23 修回日期:2024-05-15 出版日期:2025-06-15 发布日期:2025-06-03
  • 通讯作者: 王芳,主要从事玉米育种及抗逆机理研究,E-mail:wangfang@gsau.edu.cn
  • 作者简介:金梓浩,主要从事玉米抗逆育种研究,E-mail:413214147@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金地区科学基金(32060487);甘肃省自然科学基金重点项目(23JRRA1405)

Effects of Three Exogenous Plant Growth Regulators on the Cold Tolerance of Maize Seedlings

Jin Zihao1(), Zhao Wenqing1, Wang Fang1,2(), Wang Wei1,2, Peng Yunling1,2, Chang Fangguo1,2   

  1. 1College of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, Gansu, China
    2Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland Crop Science / Gansu Key Laboratory of Crop Improvement & Germlplasm Enhancement, Lanzhou 730070, Gansu, China
  • Received:2024-01-23 Revised:2024-05-15 Online:2025-06-15 Published:2025-06-03

摘要: 以玉米低温敏感自交系T165为试验材料,用10 ℃模拟低温胁迫,用不同浓度的5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和独脚金内酯(SL)进行灌根,测定与幼苗耐寒性相关的12个生长生理指标,比较不同处理间指标的综合差异性。结果表明,1~30 mg/L的5-ALA、0.1~20.0 mg/L的MeJA和0.05~0.40 mg/L的SL能促进低温下玉米幼苗地上部及地下部物质积累和渗透调节物代谢,增强细胞质膜稳定,缓释效果随浓度呈先增后减的趋势。主成分分析显示,5-ALA最佳低温胁迫缓解浓度为20 mg/L,综合评价值(D)为2.72;MeJA为1.0 mg/L,D值为2.24;SL为0.30 mg/L,D值为3.01。

关键词: 玉米, 低温胁迫, 外源物质, 缓解效应

Abstract:

Using maize low-temperature sensitive inbred line T165 as the test material, different concentrations of 5-aminolevulinic acid (5-ALA), methyl jasmonate (MeJA), and strigolactone (SL) were treated to determine 12 growth physiological indicators related to seedling cold tolerance, and the comprehensive differences among different treatments were compared under the simulated low-temperature stress at 10 °C. The results showed that 5-ALA at concentrations of 1-30 mg/L, MeJA at concentrations of 0.1-20.0 mg/L, and SL at concentrations of 0.05-0.40 mg/L could promote the accumulation of substances in the aboveground and underground parts of maize seedlings under low temperature, as well as the metabolism of osmoregulators, enhancing the stability of the cytoplasmic membrane. The sustained release effect showed a trend of first increasing and then decreasing with concentration. Principal component analysis showed that the optimal slow-release concentration of 5-ALA under low temperature stress was 20 mg/L, and the comprehensive evaluation value (D) was 2.72; The optimal sustained release concentration of MeJA under low temperature stress is 1.0 mg/L, and D was 2.24; The optimal slow-release concentration of SL under low temperature stress was 0.30 mg/L, and the D was 3.01.

Key words: Maize, Low temperature stress, Exogenous substance, Alleviation effect

表1

试验处理

处理
Treatment
浓度Concentration (mg/L) 温度
Temperature (℃)
5-ALA MeJA SL
NT 0 0.0 0.00 25
H0 0 0.0 0.00 10
H1 1 0.1 0.05 10
H2 5 1.0 0.10 10
H3 10 5.0 0.20 10
H4 20 10.0 0.30 10
H5 30 20.0 0.40 10

表2

外源5-ALA、MeJA和SL对低温胁迫玉米幼苗生长的影响

外源物质Exogenous substance 处理Treatment 根鲜重RFW (g) 苗长SL (cm) 苗鲜重SFW (g) 叶面积LA (cm2)
5-ALA NT 0.38±0.06a 23.33±0.60a 0.80±0.08a 9.78±0.70a
H0 0.25±0.03b 13.33±0.95d 0.38±0.01c 4.77±0.91c
H1 0.28±0.02ab 14.25±0.21cd 0.38±0.03c 4.87±0.20c
H2 0.32±0.05ab 14.35±0.47c 0.48±0.06bc 6.11±1.04bc
H3 0.33±0.07ab 16.76±1.35b 0.49±0.02bc 6.98±0.56b
H4 0.28±0.06ab 16.90±1.12b 0.57±0.10b 7.13±1.16b
H5 0.25±0.06b 15.13±1.23b 0.50±0.09bc 5.98±1.22bc
MeJA NT 0.39±0.04a 21.70±2.21a 0.78±0.10a 9.82±0.70a
H0 0.25±0.04c 12.43±0.92c 0.44±0.04c 4.96±0.90c
H1 0.28±0.06bc 13.75±0.54bc 0.52±0.06bc 5.64±0.31bc
H2 0.38±0.06ab 15.20±1.03b 0.66±0.10ac 6.76±0.80b
H3 0.32±0.04abc 14.10±0.48bc 0.56±0.05bc 5.67±0.48bc
H4 0.31±0.05abc 13.48±0.83bc 0.55±0.07bc 5.56±1.12bc
H5 0.26±0.03bc 13.13±0.71bc 0.50±0.05c 5.52±0.51bc
SL NT 0.37±0.02ab 21.83±0.57a 0.77±0.03a 9.36±0.41a
H0 0.24±0.03d 13.78±0.40d 0.44±0.02d 5.17±0.81c
H1 0.27±0.07cd 14.77±0.26cd 0.53±0.06cd 5.43±0.71c
H2 0.31±0.03bcd 15.00±0.88c 0.58±0.03c 6.04±0.86bc
H3 0.41±0.02a 16.23±0.76b 0.63±0.11bc 7.21±1.39b
H4 0.39±0.05ab 16.98±0.40b 0.71±0.05ab 7.53±0.73b
H5 0.33±0.02bc 16.40±0.39b 0.58±0.03b 7.32±0.38b

图1

低温胁迫下不同外源物质对玉米幼苗抗氧化系统特性的影响 不同小写字母代表同一外源物质不同处理下差异显著(P < 0.05)。下同。

图2

低温胁迫下不同外源物质对玉米幼苗渗透调节物质的影响

图3

低温胁迫下不同外源物质对玉米幼苗膜透性的影响

表3

3种外源物质处理综合指标的特征值及贡献率

外源物质Exogenous substance 主成分PCA 特征值Eigenvalue 贡献率Contribution rate (%) 累计贡献率Cumulative contribution rate (%)
5-ALA CI (1) 4.792 59.894 59.894
CI (2) 2.058 25.728 85.622
MeJA CI (1) 4.975 62.186 62.186
CI (2) 1.646 20.572 82.757
SL CI (1) 5.073 63.413 63.413
CI (2) 1.975 24.693 88.106

表4

3种外源物质处理的综合指标系数[CI(x)]和得分系数[W(x)]

外源物质Exogenous substance 主成分PCA SOD POD CAT SP Pro SS MDA REC
5-ALA CI (1) 0.914 0.888 0.869 0.827 0.427 0.511 -0.898 -0.691
CI (2) -0.103 0.180 0.110 -0.156 0.820 0.829 0.360 0.699
W (1) 0.417 0.406 0.397 0.378 0.195 0.234 -0.410 -0.316
W (2) -0.072 0.125 0.076 -0.109 0.572 0.578 0.251 0.487
MeJA CI (1) 0.912 0.923 0.937 -0.325 -0.873 -0.960 -0.659 0.434
CI (2) 0.230 0.243 -0.160 -0.846 0.218 0.092 0.727 0.456
W (1) 0.409 0.414 0.420 -0.146 -0.391 -0.431 -0.296 0.194
W (2) 0.180 0.190 -0.125 -0.659 0.170 0.071 0.567 0.356
SL CI (1) 0.876 0.828 0.932 0.639 0.538 0.571 -0.914 -0.944
CI (2) -0.332 -0.377 -0.206 0.602 0.765 0.785 0.253 0.231
W (1) 0.389 0.368 0.414 0.284 0.239 0.253 -0.406 -0.419
W (2) -0.237 -0.268 -0.147 0.429 0.544 0.558 0.180 0.164

表5

各处理的主成分得分(F)、权重(IW)和综合评价值(D)

外源物质Exogenous substance 处理Treatment 主成分得分F (1) 主成分得分F (2) 综合评价值D 排名Ranking
5-ALA NT 1.443 -2.542 0.2475 4
H0 -3.799 0.055 -2.6428 7
H1 -1.457 0.349 -0.9152 6
H2 0.013 0.394 0.1273 5
H3 1.448 1.281 1.3979 2
H4 3.120 1.794 2.7222 1
H5 1.443 -2.542 0.5932 3
权重 0.700 0.300
MeJA NT 1.158 -2.526 0.0528 3
H0 -3.409 0.279 -2.3026 7
H1 0.445 -0.151 0.2662 4
H2 2.746 1.051 2.2375 1
H3 1.074 0.426 0.8796 2
H4 -0.557 0.138 -0.3485 5
H5 -1.782 -0.383 -1.3623 6
权重 0.776 0.224
SL NT 1.098 -2.524 0.0114 4
H0 -4.065 0.289 -2.7588 7
H1 -1.862 0.360 -1.1954 6
H2 -1.196 1.007 -0.5351 5
H3 0.508 1.617 0.8407 2
H4 3.572 1.686 3.0062 1
H5 0.647 0.566 0.6227 3
权重 0.751 0.249
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