【摘 要】
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多花黑麦草(Lolium multiflorum Lam.,2n=2x=14或2n=4x=28)作为一种冷季牧草以及拥有的广泛种植区域,因此被视作重要的栽培牧草和绿色植物,具有较高的经济价值和重金属吸收能力。但二倍体和四倍体多花黑麦草镉(Cadmium,Cd)耐受性是否存在差异尚不明确。因此本研究对41份来自世界各地的不同倍性多花黑麦草材料进行了耐Cd特性的鉴定。在0(CK)、50、100、250
【基金项目】
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国家自然科学基金(31870309、31670331); 四川省教育厅和科技厅(2021NZZJ0010);
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多花黑麦草(Lolium multiflorum Lam.,2n=2x=14或2n=4x=28)作为一种冷季牧草以及拥有的广泛种植区域,因此被视作重要的栽培牧草和绿色植物,具有较高的经济价值和重金属吸收能力。但二倍体和四倍体多花黑麦草镉(Cadmium,Cd)耐受性是否存在差异尚不明确。因此本研究对41份来自世界各地的不同倍性多花黑麦草材料进行了耐Cd特性的鉴定。在0(CK)、50、100、250、500、1000μmol/L的不同Cd浓度处理下,通过对其发芽率(GR)、根长(RL)、芽长(SL)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)、活力指数(VI)的测定,对Cd的耐受性进行评价,主要结果如下:1.多花黑麦草在Cd处理后发芽率、发芽势、发芽指数、根长、芽长和活力指数受到显著抑制,抑制率随着Cd浓度的增加而增加,其中根系生长受到的抑制最为显著。四倍体多花黑麦草的Cd耐受性显著高于二倍体(P<0.05)。由于多花黑麦草根长和芽长抑制率与镉浓度之间呈现出对数关系,两者之间的关系可以通过对数函数表达,从而计算其IC50(根长和芽长度被抑制为空白对照长度的一半时的浓度)。所有材料中,四倍体(根-IC50=174.77μmol·L-1,芽-IC50=527.69μmol·L-1)根和芽长的IC50大于二倍体(根-IC50=107.56μmol·L-1,芽-IC50=301.22μmol·L-1),其中“川饲1号”(四倍体)的根和芽长的IC50最大(根-IC50=241.57μmol·L-1,芽-IC50=976.74μmol·L-1),而PI 577241(二倍体)的根和芽长的IC50最小(根-IC50=15.99μmol·L-1,芽-IC50=107.01μmol·L-1)。2.根据发芽率、发芽能量、发芽指数、根长、芽长和活力指数的相对值的统计数据,计算其综合评价体系值(D值)。供试材料所有参数的综合评价结果显示:二倍体材料PI 636508(二倍体-D=0.911,所有材料-D=0.787)和PI 577241(二倍体-D=0.140,所有材料-D=0.123)分别是二倍体材料中最耐受和最敏感的材料,而四倍体材料“川饲1号”(四倍体-D=0.970,所有材料-D=0.981)和PI 611145(四倍体-D=0.155,所有材料-D=0.561)分别是四倍体材料中最耐受和最敏感的材料。3.通过对四个敏感、耐受材料Cd含量的测定发现:80μmol·L-1Cd处理下,四倍体(根-Cd=2520.07μg·g-1;芽-Cd=359.51μg·g-1)Cd浓度显著低于二倍体(根-Cd=3229.86μg·g-1;芽-Cd=564.52μg·g-1),耐受材料(根-Cd=2565.07μg·g-1;芽-Cd=372.78μg·g-1)Cd浓度显著低于敏感材料(根-Cd=3334.86μg·g-1;芽-Cd=551.25μg·g-1)。其中二倍体敏感材料(PI 577241)根和芽Cd浓度分别为3699.86和642.35μg·g-1;二倍体耐受材料(PI 636508)根和芽Cd浓度分别为2759.86和486.68μg·g-1;四倍体敏感材料(PI 1611145)根和芽Cd浓度分别为2969.86和460.14μg·g-1;四倍体耐受材料(川饲1号)根和芽Cd浓度分别为2370.28和258.88μg·g-1。4.二倍体材料整体Cd转运系数(17.50%)数高于四倍体整体转运系数(13.22%)。四倍体耐受材料(川饲1号)转运系数为10.92%,显著低于其它材料;二倍体敏感材料(PI 577241)转运系数为17.38%,显著高于其它材料。本文系统地评价了不同倍性多花黑麦草对Cd的耐受性,明确了二倍体、四倍体多花黑麦草Cd耐受性、Cd富集浓度的差异以及耐受性与Cd富集浓度的关系,为多花黑麦草的耐Cd育种提供了理论依据。
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