关键词：
氧化石墨烯
甘蓝型油菜
产量
耐旱性
摘要：
油菜是我国第一大油料作物,常年种植面积约1亿亩,提供了约55%国产植物食用油,对保障我国食用植物油供给安全具有重要意义。随着全球气候变暖,季节性干旱日趋严重,对油菜生产造成重大影响。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1～100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料。纳米粒子被发现可以与巯基,羧基结合而改变蛋白质的活性,调控植物生长发育。氧化石墨烯为一种新型纳米材料,由于其拥有许多优良特性且又没有明显的毒性,所以被广泛应用于医药载体、生物传感器、环境保护、植物生长调控等领域。本试验以甘蓝型油菜为研究对象,开展室内盆栽、水培试验和大田试验,系统研究了氧化石墨烯对甘蓝型油菜生长发育、产量以及耐旱性影响,为利用氧化石墨烯调控甘蓝型油菜生长发育、提高产量以及增强耐旱性提供理论基础和技术支撑。主要研究结果如下:(1)适宜浓度氧化石墨烯促进甘蓝型油菜种子萌发。对不同甘蓝型油菜品种进行氧化石墨烯浸种处理,100 mg/L氧化石墨烯处理中双9号和中双11号发芽势达到最高显著高于对照。50 mg/L氧化石墨烯处理华油杂50、阳光2009和华油杂62发芽势达到最高显著高于对照。5～100 mg/L氧化石墨烯处理显著提高中双9号、中双11号、阳光2009和华油杂62种子发芽势,说明适宜浓度氧化石墨烯能促进甘蓝型油菜种子萌发。(2)适宜浓度氧化石墨烯浸种处理可提高甘蓝型油菜产量。对不同品种甘蓝型油菜品种进行氧化石墨烯浸种处理,与对照组相比,结果显示10、25 mg/L和50 mg/L氧化石墨烯处理显著提高中双9号产量,25 mg/L氧化石墨烯处理显著提高中双11号和阳光2009产量,10mg/L和25 mg/L氧化石墨烯处理显著提高华油杂50产量。(3)氧化石墨烯浸种浓度和浸种时间影响其对甘蓝型油菜促生效果和油菜籽品质。选取华油杂50种子进行氧化石墨烯不同浸种时间(12、24 h和48 h)和不同浓度(0、15 mg/L和25 mg/L)处理,结果表明,氧化石墨烯处理18周后,植株株高和根长都显著增加;氧化石墨烯浸种浓度为15 mg/L时,浸种12 h处理组植株叶长显著增加,浸种24 h处理组植株叶长、地下鲜、干重显著增加;浸种浓度为25 mg/L时,随着浸种时间的增加,油菜地下鲜、干重呈现升高的趋势,均显著增加,浸种24 h,地上干重显著增加,浸种48 h,叶长、叶宽、地上鲜重、地上干重显著增加。氧化石墨烯处理可提高华油杂50产量。15 mg/L氧化石墨烯浸种12 h和24h处理组油菜籽含油量显著提高,蛋白质含量显著降低;15 mg/L氧化石墨烯浸种48 h处理组油菜籽千粒重、蛋白含量显著增加,含油量显著降低;25 mg/L氧化石墨烯浸种12 h和24 h处理组含油量显著提高,蛋白质含量显著降低;25mg/L氧化石墨烯浸种12 h和48 h处理组油菜籽千粒重显著增加;25 mg/L氧化石墨烯浸种48 h处理组油菜籽有效角果数、每角粒数、蛋白含量显著增加。(4)氧化石墨烯浸种处理可提高甘蓝型油菜耐旱能力。15 mg/L氧化石墨烯浸种处理组,干旱胁迫第10 d,上调GA合成基因GA3转录水平,下调IAA信号转导相关基因ARF2、IAA2及ABA合成相关基因NCED、AAO、NCED3、ZEP转录水平,显著降低IAA和ABA含量,显著提高植株株高、鲜重、含水量、POD活性、SOD活性、脯氨酸和可溶性蛋白含量以及胞间二氧化碳浓度,四氮唑还原性增强,显著提高甘蓝型油菜耐旱性。25 mg/L氧化石墨烯浸种处理组,干旱胁迫第10 d,上调GA合成基因GA3转录水平,下调ABA合成相关基因ZEP转录水平,上调IAA信号转导相关基因IAA2、ABA合成相关基因NCED、AAO和NCED3转录水平,显著提高IAA和ABA含量。株高、鲜重、干重、含水量、CAT活性和APX活性显著提高,净光合速率和四氮唑还原性显著降低,胞间二氧化碳浓度显著提高,但表型没有明显变化。氧化石墨烯浸种处理影响干旱胁迫下甘蓝型油菜ABA、IAA合成和信号传导相关基因的转录水平,影响POD、SOD等保护酶活性、激素、脯氨酸和可溶性蛋白含量、植株根系活力,提高甘蓝型油菜耐旱能力。(5)苗期喷施氧化石墨烯可提高甘蓝型油菜耐旱性。干旱胁迫下,喷施氧化石墨烯后第3 d复水,复水后25 mg/L氧化石墨烯处理显著提高幼苗存活率。干旱胁迫下,15 mg/L氧化石墨烯处理12 h后,IAA转导信号相关基因ARF2转录水平上调,ABA合成相关基因NCED转录水平上调、ZEP、AAO转录水平下调,GA、IAA含量上升,ABA含量下降。显著降低SOD活性、丙二醛含量,显著提高APX活性。25 mg/L氧化石墨烯处理,GA转导信号相关基因RGA、GA合成相关基因GA3、IAA转导信号相关基因IAA2、A
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