冬小麦东农冬麦Ⅰ号抗寒拌种剂的研制与应用

摘要

“东农冬麦1号”是目前唯一可在黑龙江省安全越冬的冬小麦品种，田间返青率大于85％。但其在生产中易受到极端天气影响，导致抵御严寒能力下降，为解决这一问题，本研究以冬小麦“东农冬麦1号”为材料，探讨拌种剂对提高其抗寒力的影响。通过室内模拟低温，筛选拌种剂成分及成膜剂浓度，并采用正交设计L9(34)，确定适宜配比，进行室外盆栽及大田试验，测定低温胁迫后麦苗的抗寒生理生化指标、返青率及生物学状态（与化工种衣剂“麦宝”进行对比），采用隶属函数及因子分析法进行综合评价，确定最适拌种剂(BZJ)配方。试验结果如下:
　　1、通过室内试验，测定种子萌发、幼苗生长状态及低温处理后抗氧化酶SOD、POD、CAT、APX的活性，采用模糊数学中的隶属函数法进行综合评价，确定腐植酸、氨基酸、脱落酸、硫酸锌促进种子萌发和幼苗生长的最适浓度分别是2mg/10ml、0.35mg/10ml、0.03μg/10ml、0.32mg/10ml;确定上述四种物质提高幼苗抗性的最适浓度分别是:2mg/10ml、0.175mg/10ml、0.03μg/10ml、0.04mg/10ml。
　　2、通过测定成膜剂的干燥速度、成膜性、水溶性、粘接性、脱落率和拌种均匀度，确定成膜剂的拌种最适浓度为6g/L。
　　3、通过室外盆栽试验，测定低温处理后冬小麦叶片的相对电导率、淀粉和蔗糖含量，以及叶片的光合速率、呼吸速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度，采用模糊数学中的隶属函数法进行综合评价，通过综合评判值，得出各配比拌种剂提高冬小麦抗寒性的强弱顺序为:BZJ-2＞BZJ-8＞BZJ-7＞BZJ-6＞BZJ-9＞BZJ-5＞BZJ-4＞CK-3＞BZJ-1＞CK-0，确定BZJ-2（0.025mg/L脱落酸、20 mg/L氨基酸、200 mg/L腐植酸、4.0 mg/L硫酸锌）综合效果最优。因子分析表明，低温处理54h后冬小麦叶片各指标的主成分因子特征值在第4个因子前剧烈下降，而后变化平缓，得出前4个主因子的累加方差贡献率达到93.13％，可以反映出11个抗寒指标原始特征参数的大部分信息，利用Warimaxrotaion分析可知，对因子1起重要作用的因素是叶绿素、光合速率及呼吸速率;对因子2起重要作用是淀粉、蔗糖、相对电导率;对因子3起重要作用是相对电导率;对因子4起重要作用是气孔导度。因此，“东农冬麦1号”抗寒性与光合作用、渗透调节物质及细胞透性有关，其抗寒性是上述多个因子协同作用的结果。通过公因子相关分析可知，各因子相关系数较大，有较大的间接作用。
　　4、通过田间试验，测定越冬期“东农冬麦1号”分蘖节中MDA、可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸、GSH、AsA、内源脱落酸、GA、IAA、ZR含量及相对电导率、脱落酸/GA值、IAA/ZR值和抗氧化酶SOD、POD、CAT、APX、GR的活性，采用模糊数学中的隶属函数法进行综合评价，通过综合评判值，得出各配比拌种剂提高小麦抗寒性的强弱顺序为:BZJ-3＞BZJ-4＞BZJ-6＞BZJ-2＞BZJ-8＞CK-1＞BZJ-9＞BZJ-1＞BZJ-5＞BZJ-7＞CK-0,即BZJ-3（0.025mg/L脱落酸、40 mg/L氨基酸、400 mg/L腐植酸、8.0 mg/L硫酸锌）综合效果最优;因子分析表明，4℃、0℃、-10℃、-25℃各时期冬小麦主成分因子特征值在第6个或7个因子前剧烈下降，而后变化平缓，累加方差贡献率分别达到91.69％、93.886％、90.41％、94.19％，说明前6或7个主因子所包含的信息量可以反映出19个抗寒指标原始特征参数的大部分信息，利用Warimaxrotaion对各时期分析可知，对各因子起重要作用的因素是IAA/ZR、返青率、IAA、ZR、MDA、POD、AsA等，可知“东农冬麦1号”抗寒性与内源激素、抗氧化酶和物质及细胞膜透性相关，是受多因子协同作用的结果，内源激素在低温各时期都起重要作用，而抗氧化酶和物质在低温后期起作用。
　　5、拌种剂显著提高冬小麦翌年的返青率及分蘖节数，返青率及分蘖节数大小的顺序分别是BZJ-3＞CK-1＞BZJ-4＞BZJ-8＞BZJ-6＞BZJ-9=BZJ-1＞BZJ-2＞BZJ-5＞ BZJ-7＞ CK-0、BZJ-3＞CK-1＞BZJ-4＞BZJ-6＞ BZJ-1＞BZJ-8＞BZJ-2=BZJ-9＞ BZJ-5＞ BZJ-7＞ CK-0。穗粒重大小的顺序依次是BZJ-2＞BZJ-8＞BZJ-1＞BZJ-3＞BZJ-4＞BZJ-6＞BZJ-5＞CK-0＞ BZJ-7＞BZJ-9。
　　6、“东农冬麦1号”叶片抗寒相关性分析可知，综合评价指数与翌年返青率不相关而与穗粒重相关，光合作用指标与综合评价指数、叶绿素与光合作用指标、蔗糖和淀粉具有相关性;“东农冬麦1号”分蘖节抗寒相关性分析可知，综合评价指数与IAA、ZR、IAA/ZR值及翌年返青率、IAA、IAA/ZR值与返青率具有相关性。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 拌种剂研究进展

1．1．1 拌种剂的概念

1．1．2 拌种剂的分类

1．1．3 拌种剂的拌种方法

1．1．4 施用拌种剂的意义

1．1．5 国内外种子拌种技术研究进展

1．1．6 冬小麦拌种剂研究现状

1．2 成膜剂研究现状

1．3 低温冻害影响冬小麦生长的原因

1．4 分蘖节与植物的抗寒性

1．5 国内外对植物抗寒鉴定研究主要方法及指标

1．5．1 大田直接鉴定法

1．5．2 人工模拟气候室法

1．5．3 生长恢复法

1．5．4 间接鉴定法(植物抗寒的生理生化特性)

1．5．5 综合鉴定法

1．6 提高冬小麦抗冻性措施

1．6．1 低温锻炼

1．6．2 栽培育种

1．6．3 化学诱导

1．7 研究的目的及意义

2 材料与方法

2．1 试验区自然概况

2．2 试验材料

2．2．1 供试品种

2．2．2 成膜剂的筛选

2．2．3 育苗方法

2．2．4 实验试剂

2．2．5 实验仪器

2．3 试验方法

2．3．1 发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数的测定

2．3．2 返青率调查

2．3．3 鲜重、干重以及产量的测定

2．3．4 生理生化指标的测定方法

2．3．5 电导法测定膜透性

2．3．6 硫代巴比妥法测定丙二醛(MDA)含量

2．3．7 氮蓝四唑(NBT)法测定超氧化物歧化酶(SOD)活力

2．3．8 愈创木酚法测定过氧化物歧化酶(POD)活力

2．3．9 紫外吸收法测定过氧化氢酶(CAT)活力

2．3．10 抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的测定

2．3．11 谷胱甘肽还原酶(GR)活性的测定

2．3．12 蒽酮比色法测定可溶性糖含量

2．3．13 G-250法测定可溶性蛋白含量

2．3．14 茚三酮法测定脯氨酸(Pro)含量

2．3．15 分光光度法测定叶绿素含量

2．3．16 蔗糖含量的测定

2．3．17 淀粉含量的测定

2．3．18 光合参数的测定

2．3．19 抗坏血酸(AsA)含量的测定

2．3．20 谷胱甘肽(GSH)含量的测定

2．3．21 酶联免疫法测定内源激素含量

2．4 综合评价

2．4．1 变异系数

2．4．2 隶属函数评价

2．4．3 因子分析评价

2．5 数据记录及统计分析

2．6 技术路线

3 结果与分析

3．1 室内筛选拌种剂各组分最适浓度

3．1．1 腐植酸对冬小麦种子萌发及幼苗生长状态的影响

3．1．2 腐植酸对冬小麦种子萌发及幼苗生长状态的综合评价

3．1．3 腐植酸对冬小麦幼苗抗氧化酶活性的影响

3．1．4 腐植酸对冬小麦幼苗抗寒性的综合评价

3．1．5 氨基酸对冬小麦种子萌发及幼苗生长状态的影响

3．1．6 氨基酸对冬小麦种子萌发及幼苗生长状态的综合评价

3．1．7 氨基酸对冬小麦幼苗抗氧化酶活性的影响

3．1．8 氨基酸对冬小麦幼苗抗寒性的综合评价

3．1．9 脱落酸对冬小麦种子萌发及幼苗生长状态的影响

3．1．10 脱落酸对冬小麦种子萌发及幼苗生长状态的综合评价

3．1．11 脱落酸对冬小麦幼苗抗氧化酶活性的影响

3．1．12 脱落酸对冬小麦幼苗抗寒性的综合评价

3．1．13 硫酸锌对冬小麦种子萌发及幼苗生长状态的影响

3．1．14 硫酸锌对冬小麦种子萌发及幼苗生长状态的综合评价

3．1．15 硫酸锌对冬小麦幼苗抗氧化酶活性的影响

3．1．16 硫酸锌对冬小麦幼苗抗寒性的综合评价

3．2 成膜剂的筛选

3．3 拌种剂对室外盆栽冬小麦叶片生理生化指标的影响

3．3．1 拌种剂对冬小麦时片相对电导率的影响

3．3．2 拌种剂对冬小麦叶片中蔗糖含量的影响

3．3．3 拌种剂对冬小麦叶片中淀粉含量的影响

3．3．4 拌种剂对冬小麦叶片中叶绿素含量的影响

3．3．5 拌种剂对冬小麦叶片光合速率的影响

3．3．6 拌种剂对冬小麦叶片呼吸速率的影响

3．3．7 拌种剂对冬小麦叶片中气子L导度的影响

3．3．8 拌种剂对冬小麦叶片中胞间二氧化碳浓度的影响

3．3．9 拌种剂对室外盆栽冬小麦抗寒性的综合评价

3．3．10 拌种剂对冬小麦抗寒性的因子分析

3．4 拌种剂对田间种植冬小麦分蘖节中生理生化指标的影响

3．4．1 拌种剂对冬小麦分蘖节的膜脂过氧化影响

3．4．2 拌种剂对冬小麦分蘖节的渗透调节物质的影响

3．4．3 拌种剂对冬小麦分蘖节中抗氧化酶的影响

3．4．4 拌种剂对冬小麦分蘖节中内源激素的影响

3．4．5 拌种剂对冬小麦分蘖节中抗氧化物质的影响

3．4．6 拌种剂对冬小麦抗寒性的综合评价

3．4．7 拌种剂对冬小麦抗寒性的因子分析

3．5 拌种剂对冬小麦翌年返青率及穗粒重的影响

3．6 拌种剂对冬小麦抗寒性的相关性分析

3．7 拌种剂对东农冬麦1号幼苗生长状态的影响

4 讨论

4．1 拌种剂中四种成分对冬小麦种子萌发及幼苗生长的影响

4．2 拌种剂中四种成分对冬小麦抗氧化酶活性的影响

4．3 拌种剂对室外盆栽冬小麦抗寒性的影响

4．4 拌种剂对田间种植冬小麦分蘖节抗寒力的影响

4．5 拌种剂对冬小麦翌年返青率影响及相关分析

4．6 本研究的创新点

4．7 下一步工作展望

5 结论

致谢

参考文献

附录：常用试剂成分与配制

攻读博士学位期间发表的学术论文