农业文献综述定稿

文献综述

题目外源硅对盐胁迫下甜瓜种子萌发的影响学院农学院

专业园艺

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指导教师

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外源硅对盐胁迫下甜瓜种子萌发的影响

王映霞

（甘肃农业大学农学院园艺专业，甘肃兰州，730070）

摘要：甜瓜根系较浅，具有喜肥不耐肥的特点，容易发生盐害。土壤次生盐渍化成为甜瓜生产的主要限制因素，此外在淡水资源不足，耕地面积日益减少的情况下，甜瓜正常的生长发育受到很大的影响。因此，研究盐胁迫对植物的生理特性及盐适应机理的影响有重大意义。本文综合概述了关于盐对甜瓜种子萌发的抑制作用及外源硅对盐胁迫下甜瓜种子萌发的影响及研究状况。内容包括盐胁迫对甜瓜种子发芽指标的影响，外源硅对盐胁迫下种子的发芽率、发芽势、吸水率、淀粉酶等的影响及甜瓜研究历史、研究现状等。

关键词：发芽率、发芽势、吸水率、淀粉酶

前言

甜瓜葫芦科，一年蔓生草本植物，原产于非洲热带沙漠地区，大约在北魏时期随着西瓜一同传到中国，明朝开始广泛种植。现在甜瓜已成为西部地区的重要经济产物之一，为带动西部地区经济发展起着重要的作用，属但西部地区淡水资源紧缺，存在大量盐碱地、苦碱水资源,这种不良的环境不仅降低了种子的萌发，而且影响了作物的生长产量和品质。如何缓解盐渍化对甜瓜种子萌发的抑制是盐渍土地地区作物栽培的重要技术环节。在植物的生命周期中，种子萌发处于非常重要的地位，是幼苗的建成和作物生产的关键时期，种子发芽质量的好坏直接影响着农业作物的生长加工和效益。硅是地壳中含量最丰富的元素之一，在地壳中的含量为29.50% ，仅次于氧而位居第二位，也是地球上绝大多数植物生活的根基。硅是大多数高等植物生长的有益元素，大量研究表明，硅能促进植物的生长发育[2]提高作物对非生物胁迫和生物胁迫[3]。同时也是对植物生长发育具有有益作用的元素。研究表明，硅能明显提高大麦[4]、玉米[5]和烟草[6]的幼苗的耐盐性，由于绝大多数硅是以硅酸盐结晶或沉淀的形式存在，所以土壤中硅的浓度都比较低。但硅对甜瓜种子的萌发的研究甚少，因此，以甜瓜种子为材料，研究硅对盐胁迫下甜瓜种子萌发的影响有很重大的实际意义。外源硅( K2 SiO3 ·nH2O)在园艺作物抗盐性、抗重金属胁迫、抗病虫、抗旱等逆境中的研究有很大的进展。研究硅对盐胁迫下甜瓜种子萌发和幼苗生长的影响，探索外源硅在缓解盐害中的作用，以期为甜瓜的栽培、耐盐抗盐性品种的筛选和育种提供理论和技术。

1 盐胁迫对种子萌发的影响

在盐渍环境下，种子萌发作为种子植物生活史的第一阶段，最先受到盐分的胁迫。种子在盐胁迫下，由于渗透胁迫以及Na+、Cl-等离子毒害作用影响种子萌发[1]，表现为种子萌发速度及萌发百分率随盐分胁迫而降低[7] 。通常甜土植物不能在高于1.5％的氯化钠浴液中萌发，而盐角草等盐生植物却可以在高达4％的盐分浓度下萌发。在种子萌发过程中种子吸水引起种子内部糖、有机酸、氨基酸外渗，重新建立生理生化反应，在高盐胁迫下，上述过程受到抑制，膜的再造功能受到影响，膜受伤透性增加，溶液由细胞内向外渗出.，造成细胞内营养不平衡从而影响种子萌发指标。在低盐条件下可促进种子的萌发，对于这种现象的主要的解释有：可能存在耐胁迫基因( 或特异生理机制)可能与低盐促进细胞膜渗透调节有关, 也可能是微量的无机离子( Na+) 对呼吸酶有一定的激活作用等，这与前人的研究结果是一致的[8]。在其它作物上如黄瓜[9]、南瓜[10],以及甜菜[11]、棉花[12]、小麦[13]、猎狗[14]、盐角草[15]等也有类似的试验结果。

硅与园艺作物的抗逆性

2.1 硅与园艺作物的抗盐性

大量研究证明，缺硅导致植物对环境胁迫的适应能力减弱。适量施硅可显著提高作物的抗盐性，降低作物盐害。梁永超等研究结果表明，适量加硅可降低大麦的盐害。硅显著提高盐胁迫大麦根系脱氢酶活性，降低叶片细胞汁液浓度，提高体内的钾离子浓度、降低钠离子浓度，并提高土培大麦

植株体内氮、磷的积累量及磷的浓度，改善盐胁迫大麦植株的养分平衡状况。硅对耐盐大麦盐害的缓解效果比对盐敏感大麦更显著。研究还表明，硅可降低盐胁迫大麦细胞质膜透性。盐胁迫下大麦叶片超微结构发生了显著的变化，叶绿体双层膜脱落，基质片层结构破坏，淀粉粒减少；而盐胁迫下加硅处理的叶片叶绿体双层膜较完整，基质片层结构清晰可见。盐胁迫下加硅可显著提高大麦叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性，降低丙二醛(MDA)浓度，提高根系H+．ATP酶活性。梁永超和丁瑞兴报道硅降低盐胁迫大麦对钠离子的吸收，提高对钾离子的吸收。束良佐等采用砂基培养的方法，研究了硅对盐胁迫下玉米幼苗生长的一些生理指标的影响。结果表明，硅增强了盐胁迫下玉米幼苗硝酸还原酶的活性。促进了蛋白质的合成，提高了盐胁迫下玉米叶片的光合速率和干物质，改善了玉米幼苗体内的水分代谢和水分利用率。在盐胁迫下，硅降低了玉米幼苗根系质膜透性，增强了根系的活力；抑制了玉米对钠离子的吸收，促进了对钾离子的吸收。硅能够提高盐胁迫烟草悬浮细胞耐盐性。盐胁迫下烟草悬浮细胞变小，大小不一，畸形增多，加硅使细胞形态明显改善，长宽比例缩小，圆形细胞增多，畸形细胞减少；加硅后细胞数量明显增加。盐胁迫导致的渗透胁迫和Na+、Cl-等的毒害作用[1]都会对种子萌发产生影响。表现为种子萌发速度及萌发率随盐分胁迫的程度而降低。使用硅肥能降低盐分胁迫对植物的伤害[4]。因此，研究外源硅对盐胁迫下种子发芽指标、硅是大多数高等植物生长的有益元素，大量研究表明，硅能促进植物的生长发育[2]提高作物对非生物胁迫和生物胁迫[3]。硅能明显提高玉米[5]、大麦[4]和烟草[6]的幼苗的耐盐性，由于绝大多数硅是以硅酸盐结晶或沉淀的形式存在，所以土壤中硅的浓度都比较低。应用硅肥能生理特性和盐适应机理有重大的意义。近年来国内外对硅的研究越来越重视，并取得了不少研究进展。

硅是植物体内重要的组成成分，也是植物生长有益的营养元素。已有研究表明，在一些植物上施用硅肥可促进植物养分吸收，改善细胞膜结构和功能的稳定性、提高耐盐性，提高农作物质量和产量。盐分胁迫下，施用硅素能够提高黄瓜保护酶系统活性，减轻自由基引发的过氧化作用的伤害，从而提高黄瓜耐盐性。耐盐性的大小与硅的施用量盐分胁迫程度两个因素密切相关。

2,2提高植物对干旱和高温胁迫的适应

硅化细胞有调节气孔开闭及水分蒸腾的作用，保证养分有效供给，使作物所需营养始终处于充分均匀状态，不至于营养失调，因而硅具有抗旱、抗干热风及抗高温的作用。王荔军刚和聂青嘲借助红外热成像技术研究硅处理下本特草叶表温度的变化，结果表明给盆栽土施3mmol／LNacSiO，时，最高可降4．14"C。在玉米中施硅抑制了玉米植株体内水分的蒸腾作用，提高了体内水分的利用，增加水分吸收量，改善了植株体内的水多子状况。

2.3硅可增强抗病能力

硅提高作物的抗病性已是不争的事实。硅对水稻的三大病害（稻瘟病、纹枯病、白叶枯病）和胡麻叶斑病，小麦的锈病和赤霉病具有显著的抗性。硅肥可显著减轻水稻的螟虫、稻飞虱和大小麦的蚜虫危害，可提高黄瓜、冬瓜、甜瓜、西瓜等葫芦科物对真菌病害如霜霉病、腐霉病、白粉病的抵抗力，减轻番茄脐腐病的发病率。然而硅提高作物抗病性的机制尚未搞清楚。长期以来，人们一直认为沉积在乳突体、表皮细胞壁或受真菌侵染部位的硅对植物起着天然的"机械或物理屏障"作用，硅的积累与寄主细胞的抗病或系统抗病。

2.4硅与作物产量和品质

水稻、大小麦、玉米、甘蔗等禾本科作物，黄瓜、冬瓜、西瓜、甜瓜等胡芦科作物以及.番茄、大豆、草莓、棉花等作物对硅肥也有较明显的反应。甘蔗、甜菜、甜菜、甜瓜施用硅肥后可显著提高含糖量，番茄施用硅肥后可提高维生素C 含量。增产的机理应该是综合性的效果（促进生长、提高高光合作用，促进对养分的吸收，提高对养分的利用率。提高抗倒状、抗病性等）。促进对养分的吸收，改善体内养分平衡：硅可以通过促进或抑制作物对某些必需营养元素的吸收与运输从而改善作物体内的养分不平衡状况。

3.与选题相关研究的现状分析

盐分是影响作物生长和产量的一个重要因素，有关NaCl胁迫对作物种子发芽率的影响，目前报道存在两种不同的结果: 前人在星星草[16]、棉花[17]、大麦[19]、黄瓜[7]、水稻等作物上的研究结果。表

明NaCl胁迫对作物种子发芽率有抑制作用,且随盐浓度的增加抑制作用增强, 但低浓度盐分(其浓度因作物不同而异)对种子萌发有促进作用。而刘玉艳研究一定浓度的盐溶液对紫花地丁种子萌发的影响结果表明，盐胁迫导致紫花地丁种子萌发率降低，萌发进程推迟，萌发进程延长，最终影响种子的萌发水平；种子萌发率与盐浓度之间呈显著的负相关，这和王庆亚等在盐角草上的研究表明一致。NaCl浓度对甜瓜种子相对电导率的影响中,王广印等研究表明在黄瓜上种子在吸胀阶段受盐胁迫影响较小, 种子萌动后高盐浓度对种子吸水有抑制作用。

有关植物中硅的研究可以追溯19世纪初，早在1804年，de Saussure 就发现了植物中的硅，1862年Sachs提出了硅是否参与植物营养过程的问题。1926年美国加州大学Sommer率先提出硅是水稻良好生长所必需的元素后，人们对硅元素的研究越来越重视。大量的研究表明，硅作为植物健康生长的有益元素，能够促进园艺作物的生长及生物学产量，改善品质，增强园艺作物的抗逆性，硅与园艺作物的抗盐性、抗旱性、抗冷性及抗病性等逆境胁迫均密切相关。70年代后,一些主要产稻国已将施用硅肥作为提高水稻产量的重要措施.研究表明,适量供硅可以促进水稻生长发育,提高光能利用率,改善呼吸作用,降低蒸腾作用,增强抗逆性,调节水稻对某些养分的吸收和利用,进而保证水稻的高产稳产.此外硅还有提高水稻遗传物质稳定性的作用。近10年来人们对硅的研究取得了很大的成就。盐渍环境下, 由于渗透胁迫以及钠离子、氯离子等的毒害作用，对种子萌发产生一定的影响, 表现为种子萌发速度及萌发百分率均有所降低, 当加入低浓度硅后, 种子萌发速度及萌发率均有较大程度的恢复。目前，一些学者已经开展了硅对提高大田作物耐盐性的研究，植物体内保护酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶(CAT)活性的高低及丙二醛（MDA）的含量在一定程度上反映植物的耐逆境能力。戚乐磊等的研究表明硅能增加玉米种子萌发过程中淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶的活性, 促进呼吸代谢,提高种子发芽率和单株鲜重。此外,马成仓等也报道一定浓度的有机及无机硅可以提高水稻种子的萌发。同时盐分胁迫下，施用硅素能够提高黄瓜保护酶系统活性，减轻自由基引发的过氧化作用的伤害，从而提高黄瓜耐盐性。耐盐性的大小与硅的施用量和盐分胁迫程度两个因素密切相关。盐分胁迫程度相同的情况下，施硅量愈高黄瓜耐盐性愈强；施硅量相同的情况下，重度盐分胁迫会降低硅对抗氧化酶活性的提升作用。因此，生产中可以通过施用硅素的方法来提高黄瓜的耐盐性。

综上表明外源硅对盐胁迫下甜瓜种子的萌发均有影响，主要表现为低浓度外源硅不但提高了作物种子盐胁迫下的吸水率和淀粉酶活性，还增强了抗病能力提高了产量。总之,在抗盐生产中合理使用外源硅可增产增效,是一个很有前途的应用技术领域,值得进一步研究和推广应用。

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