海洋寡糖对植物促生长及生理特性的研究

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海洋寡糖是指海洋生物中的多糖经过降解得到的一系列寡糖片段,作为一种新型、天然、生理活性多样的植物生长调节剂,其具有独特的分子结构和生物学活性。本文以单子叶禾本科植物小麦、大麦及草本植物烟草的悬浮细胞作为实验对象,研究不同浓度和带电性的海洋寡糖对植物的作用效果,初步探索海洋寡糖对植物的促生长作用和调节作用。植物促生长实验:将大麦和小麦种子分别浸泡在不同浓度的褐藻寡糖(ADO)及壳寡糖(COS)溶液中,并在24℃恒温光照培养箱中进行萌发,通过对其基本生长指标包括根长、苗长、根重和苗重的测定,初步优化出海洋寡糖的最佳促生长浓度。同时,分别考察了种子萌发和生长过程中的生理指标:叶片叶绿素含量、种子淀粉酶活力和植株根系活力,结合植株的基本生长指标,探讨海洋寡糖调节植物生长的机理。实验结果表明:ADO对大麦和小麦的最佳促生长浓度不同,对大麦以0.5%的ADO效果最好,小麦的最佳促生长浓度为0.25%,但两者在0.25%-0.5%的浓度范围内均能体现较好的促生长作用,随着寡糖浓度的升高ADO促进作用减弱,当寡糖浓度达到0.75%时开始出现抑制作用;COS对大麦和小麦的促生长效果基本相似,其最佳的促生长浓度均在0.025%左右,当寡糖浓度达到0.075%时促进作用微弱。对两种单子叶植物的基本生理指标进行测定发现,寡糖通过提高叶绿素含量、淀粉酶活力及植株根系活力来促进种子的萌发和幼苗生长。因此,植物各项生理指标的变化趋势与植物的生长趋势表现基本一致。小麦大田实验:小麦播种前期将小麦进行寡糖浸泡处理,通过对小麦收获期的单穗重、粒数、单穗粒重、千粒重及小麦籽粒蛋白含量、淀粉含量的测定,进一步分析海洋寡糖对小麦产量及品质的影响。研究表明:经0.25%的ADO处理后的小麦种子,收获期的小麦单穗重、单穗粒重及千粒重可分别达到4.06g/穗、3.37g/穗和71.80g,相对于对照组增量为26.7%、25.7%、17.9%,小麦籽粒的蛋白含量和淀粉含量可达到13.53%和60.39%,比对照组提高6.14%和1.46%;经0.025%的COS溶液处理后的小麦种子其单穗重、单穗粒重及千粒重可分别达到3.42g/穗、2.86g/穗和67.55g,增量为6.7%、6.6%、10.9%,在改善小麦籽粒品质上未体现明显效果。海洋寡糖在促进小麦生长及提高植物生理活性的同时,也能在作物生长后期有效的提高产量和品质,达到增产的目的。烟草悬浮细胞实验:悬浮细胞培养技术是在愈伤组织之后发展起来的新型细胞培养方式,本论文以烟草悬浮细胞为实验材料,研究当培养基中加入不同浓度海洋寡糖的条件下细胞密实体积和细胞干重的变化,确定两种寡糖的最佳作用浓度。通过测定细胞防御酶活性的变化及木质素的积累情况,同时结合细胞生长曲线探讨寡糖对植物抗逆活性的激发作用。实验结果表明:经不同浓度ADO处理的烟草悬浮细胞,浓度为0.03%的寡糖促进细胞生长效果最好,在加入寡糖后的40min-50min细胞中的SOD、POD、CAT酶活力先后达到最大值,激活了植物体内的防御酶体系,加入寡糖后的第2d和第5d,木质素含量分别提高了20.87%和9.30%,浓度为0.05%的ADO开始对细胞起到抑制作用;COS处理组中,浓度为0.005%的寡糖促生长效果最好,在加入寡糖后的60min-70min细胞中的SOD、POD、CAT酶活力先后达到最大值,当COS浓度为0.01%时细胞促生长作用微弱,加入寡糖后的第2d和第5d,木质素含量分别提高了45.17%和28.63%。研究结果表明,两种海洋寡糖通过调节植物的生理活性达到促进植物生长的作用,同时能够提高作物的产量和品质;通过与植物细胞的相互作用,启动细胞的信号转导过程,调节细胞的免疫性能,从而达到诱导植物抗病的作用,为两种海洋寡糖在农业上的应用提供科学理论依据。
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