1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
1.本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等(列出主要参考文献)
1.1研究意义
土壤盐胁迫导致农业生产活动中作物产量降低、品质下降,影响农业生产的经济效益,而黄瓜作为一种大宗蔬菜,其根系脆弱、耐盐性相对较低,实际生产活动中常常遭受到盐胁迫,嫁接作为显著提高黄瓜植株耐盐性、实现可持续生产的技术手段,对其提高黄瓜植株耐盐性的机理进行深入的研究显得十分重要。
2. 研究的基本内容和问题
2.研究的目标、内容和拟解决的关键问题
2.1研究目标:
探究嫁接提高黄瓜植株耐盐性的生理机制,并从内源多胺含量和内源水杨酸含量的角度分析其机理。
3. 研究的方法与方案
3.研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
3.1研究方法:
试验以盐敏感型黄瓜品种津优3号为接穗与自嫁接砧木,以盐顿感型南瓜品种青砧1号为砧木嫁接品种。黄瓜砧木和南瓜砧木种子浸种催芽后,播种于石英砂基质中进行育苗,待砧木1叶1心时,将浸种催芽后的黄瓜接穗种子播种于石英砂基质中进行育苗,待接穗子叶展平后进行嫁接,嫁接苗长至1叶1心时定植于20L水培槽中,定植至2叶1心时进行盐处理,盐处理3天后取样测定光合速率、叶绿素含量、抗氧化酶活性、内源多胺、内源水杨酸等各项生理指标,并进行计算。3.1.1 生理指标测定
①抗氧化酶活性
取新鲜叶片,采用氮蓝四唑(NBT)光还原法测定超氧化物歧化酶(SOD)的活性,以抑制NBT光化还原的50%为一个酶活力单位(U)。过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定,以OD470每增加1为一个酶活力单位(U)。过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外分光光度法测定,以OD240每分钟减少0.1为一个酶活力单位(U)。酶活性单位均以Ug-1FWmin-1表示。
②净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs )和蒸腾速率(Tr)的测定。
光合参数测定使用便携式光合分析系统(Li-6400,Li-CorInc,USA)。测定时叶室温度控制在25℃左右,光强控制在800μmolm -2s-1,参比室CO2浓度为(38010)μmolL ,相对湿度为60~70%。
③叶绿素含量的测定
叶绿素含量测定采用分光光度计法,测定提取液在663nm,647nm,470nm下的吸收度,并根据公式计算出叶绿素a、b和类萝卜素的含量。
④内源多胺含量的测定
内源多胺含量测定采用高效液相层析法,取1g叶片加入10 mL预冷的5%高氯酸(PCA), 冰浴1h 后,在14000g下离心30min(4℃)后进行提取,测定的流动相为64%甲醇,检测波长为254nm.
⑤内源水杨酸含量的测定
内源水杨酸含量测定采用高效液相层析法,取0.5g黄瓜叶片,用90%甲醇提取,流动相为V(乙腈) :V(5%的醋酸水溶液) = 25 :75,检测波长为302nm。
3.1.2 用Microsoft Excel 2003 和SPSS12. 0 软件进行统计分析。数据显著性差异运Duncan' s新复极差法进行多重比较(P≤0.05)。
3.2技术路线:
(图见附件)
盐处理 |
南瓜嫁接黄瓜 |
自根嫁接黄瓜 |
测定光合速率、叶绿素含量、抗氧化酶活性、内源多胺含量、内源水杨酸含量等 |
从内源多胺含量、内源水杨酸含量的变化分析其耐盐性提高的机理 |
3.3实验方案:
一、实验材料及处理:
(一)实验材料:
黄瓜:选用津优3号,种子用量为75粒
南瓜:选用青砧1号,种子用量为75粒
(二)实验处理
本实验共分为4个处理:
1.自根嫁接黄瓜 (O1)
2.自根嫁接黄瓜 Ca(NO3)2 (O2)
3.南瓜嫁接黄瓜 (G1)
4.南瓜嫁接黄瓜 Ca(NO3)2 (G2)
二、实验方法:
(一)浸种催芽
黄瓜浸种催芽:
将黄瓜种子于温汤中浸种5小时后,包于潮湿的纱布中于28℃条件下催芽12小时。
南瓜浸种催芽:
将南瓜种子于温汤中浸种12小时后,包于潮湿的纱布中于28℃条件下催芽36小时。
(二)播种:
1、砧木播种
先将催芽后的黄瓜种子播于盛有石英砂的育苗钵中,待黄瓜子叶出土后,将催芽后的南瓜种子播于盛有石英砂的育苗钵中。
2、接穗播种
待砧木长至1叶1心时,将催芽后的黄瓜种子播于盛有石英砂的育苗盘中。
(三)嫁接前管理:
1.砧木嫁接前管理:
黄瓜、南瓜于子叶展平前均浇灌清水,子叶展平后浇灌1/2 Hoagland营养液。
2.接穗嫁接前管理:
浇灌清水。
(四)嫁接:
待黄瓜接穗子叶展平后进行,采用插接法进行嫁接,嫁接后转入嫁接棚。
(五)嫁接后管理:
1-3天采取封闭式管理,保持嫁接棚内高温高湿,同时覆盖遮阳网进行遮阴。
4-7天逐渐通风见光,使嫁接苗适应外界条件。
7天后对嫁接苗进行正常管理。
嫁接后管理期间及时去除嫁接苗萌蘖,以防养分竞争,影响嫁接苗的生长。
(六)移苗定植:
待嫁接苗长至1叶1心时,将嫁接苗定植于盛有1/2 Hoagland营养液的20L水培槽内,用空气压缩泵持续通气。
(七)盐处理:
待嫁接苗长至2叶1心时,用60mM的Ca(NO3)2溶液对实验组嫁接苗进行处理。
(八)取样:
盐处理3天后,对实验材料进行取样。
(九)各项指标的测定:
1.叶绿素含量
采用分光光度计法进行测定
2. 超氧化物歧化酶(SOD)含量
采用氮蓝四哇(NBT)光还原法进行测定
3过氧化物酶(POD)含量
采用愈创木酚法进行测定
过氧化氢酶(CAT)含量
采用分光光度计法进行测定
5.净光合速率(Pn)、胞间二氧化碳浓度(Ci)
使用LI-6400光合仪进行测定
6.内源多胺含量
采用高效液相层析法(HPLC)进行测定
7.内源水杨酸含量
采用高效液相层析法(HPLC)进行测定
(十)设计原则及数据处理
采用完全随机设计,3次重复。分析实验数据,探讨内源多胺和内源水杨酸在嫁接提高黄瓜耐盐性中的机理。
3.4可行性分析:
①指导教师郭世荣长期从事设施园艺与无土栽培及蔬菜生理生态方面的研究,试验相关指标的测定已有成熟的技术和方法,具备了试验所需的硬件设施和技术条件。
②在课程的学习中,具备了一定的园艺基础知识,通过基础实验课已掌握了一些相关实验的技术方法,并形成了严谨的实验作风,并通过多种途径,对嫁接提高黄瓜耐盐性的机理和多胺、水杨酸对植物的生理作用有了一定的知识积累。如有研究发现,一定时间的NaCl胁迫条件下南瓜嫁接黄瓜和自根嫁接黄瓜叶片内腐胺含量、精胺含量、亚精胺含量都迅速积累,且南瓜嫁接黄瓜积累量显著高于自根嫁接黄瓜,其中精胺含量和亚精胺含量升高幅度较大。同时也有许多研究表明,施加外源水杨酸可以提高盐胁迫下植物的叶片含水量,超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,调节渗透调节物质含量和离子吸收比例。因此,从内源多胺含量和内源水杨酸含量的变化分析嫁接提高黄瓜耐盐性机理有一定的可行性。
③各指标测定需要下列所需仪器:分光光度计(2600 UV/VIS)、高速冷冻离心机(PC-5,美国)、便携式光合分析系统(Li-6400,Li-CorInc,USA)等设备实验室齐全,实验所需的各化学试剂均可获得,能满足实验项目的要求。
4. 研究创新点
从内源多胺含量和内源水杨酸含量在盐处理条件下自根嫁接黄瓜与南瓜嫁接黄瓜的差异角度来分析其耐盐性提高的机理。
5. 研究计划与进展
2015年12月2日-1月20日:完成砧木、接穗的育苗
2016年1月21日-2016年1月31日:完成嫁接及嫁接后工作
2016年2月1日-2016年2月29日:对嫁接苗进行正常管理,并适时定植
