基本信息
- 项目名称：
- 壳聚糖对小麦种子萌发及干旱胁迫、铅铜复合胁迫下幼苗生长的影响
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 利用海洋生物资源--壳聚糖处理小麦，确定壳聚糖对小麦种子萌发及幼苗生理生化特性的影响；确定壳聚糖对干旱胁迫下保护酶（过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD、超氧化物歧化酶SOD）的活性的影响，并观察小麦旱后恢复情况；确定壳聚糖对铅、铜复合胁迫下小麦幼苗生长特性的影响。
- 详细介绍：
- 采用壳聚糖溶液处理小麦，测定其叶片中的叶绿素、可溶性蛋白质、可溶性糖等的含量，发芽势、发芽率、湿重、干重、胚根长、胚芽长，干旱胁迫下超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性，铅铜复合胁迫下根、叶片中铜离子分布。结果表明：用200、400、600mg/L的壳聚糖溶液包衣处理小麦种子，在20℃条件下发芽，可以明显提高种子的发芽率和幼苗的鲜重、干重、根长、芽长以及幼苗叶片中的叶绿素、可溶性蛋白质、可溶性糖等的含量。喷洒壳聚糖可提高小麦种子萌发等生理特性；干旱胁迫下小麦幼苗SOD、POD及CAT活性均高于对照组（CK）；随着干旱时间的延续，POD活性先升后降，而CAT、SOD活性则呈现逐渐降低趋势；干旱期间各处理小麦苗期生理特性差异较小，但干旱后试验组恢复情况强于对照组。复合生长调节剂：0.01%甘氨酸、0.3%抗坏血酸、0.1%壳聚糖可促进小麦抵抗铅铜复合胁迫。壳聚糖溶液处理对小麦种子萌发和幼苗生长有促进作用，对干旱胁迫下幼苗保护酶活性有明显提高作用，可缓解铅铜复合胁迫的影响。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：旨在为壳聚糖处理对小麦种子萌发、茎叶根系生长及抵抗干旱胁迫、重金属离子胁迫提供理论依据。 基本思路：选择壳聚糖作为处理剂，以细沙作为供试土壤，研究不同浓度壳聚糖溶液对小麦种子萌发、幼苗生长及干旱胁迫下保护酶活性的影响、干旱后幼苗恢复情况以及铅铜复合胁迫下生长调节剂对小麦幼苗生长、铜离子分布的影响。
科学性、先进性及独特之处
- 壳聚糖具有无毒、无害，是自然界中唯一的天然碱性多糖，作为一种天然高分子生物材料，具有许多特殊功能和广泛用途。壳聚糖在种子处理、土壤改良剂等方面得到了广泛应用，且较好效果。虽然小麦抗旱方式改良技术已不鲜见，但具体到壳聚糖对小麦抗旱性的研究仍相对空白。壳聚糖作为单一生长调节剂用于农作物抗逆胁迫较为普遍，但以壳聚糖为主要成分的复合生长调节剂的使用鲜见报道，特别是在抵抗重金属离子胁迫方面。
应用价值和现实意义
- 据统计，仅加工虾蟹的废弃物虾蟹壳，每年全世界达1.54x108t，这庞大的废弃物给环境带来了严重的污染。若将这些废弃物进行一系列加工转变为壳聚糖并利用到农作物抗逆境胁迫方面，将会有很高的应用前景，同时也能获得一定的经济效益。
学术论文摘要
- 采用壳聚糖溶液处理小麦，测定其叶片中的叶绿素、可溶性蛋白质、可溶性糖等的含量，发芽势、发芽率、湿重、干重、胚根长、胚芽长，干旱胁迫下超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性，铅铜复合胁迫下根、叶片中铜离子分布。结果表明：用200、400、600mg/L的壳聚糖溶液包衣处理小麦种子，在20℃条件下发芽，可以明显提高种子的发芽率和幼苗的鲜重、干重、根长、芽长以及幼苗叶片中的叶绿素、可溶性蛋白质、可溶性糖等的含量。喷洒壳聚糖可提高小麦种子萌发等生理特性；干旱胁迫下小麦幼苗SOD、POD及CAT活性均高于对照组（CK）；随着干旱时间的延续，POD活性先升后降，而CAT、SOD活性则呈现逐渐降低趋势；干旱期间各处理小麦苗期生理特性差异较小，但干旱后试验组恢复情况强于对照组。复合生长调节剂：0.01%甘氨酸、0.3%抗坏血酸、0.1%壳聚糖可促进小麦抵抗铅铜复合胁迫。壳聚糖溶液处理对小麦种子萌发和幼苗生长有促进作用，对干旱胁迫下幼苗保护酶活性有明显提高作用，可缓解铅铜复合胁迫的影响。
获奖情况
- 1.《壳聚糖对小麦种子萌发及干旱胁迫下幼苗保护酶活性的影响》发表于《干旱地区农业研究》杂志2011年第1期。 2.《壳聚糖处理对小麦种子萌发及幼苗生理生化特性的影响》发表于《湖北农业科学》杂志2011年第7期。 3.《壳聚糖近三十年文献分析》被《大学化学》（山东大学国内核心期刊B类）杂志录用，已通过第一、二次修改，等待发表。
鉴定结果
- 真实
参考文献
- [1]李庆春,翁长仁,曹广才等.壳多糖溶液浸种对冬小麦籽粒产量和品质的影响[J].环境科学学报,1991,11(2)：248～251 [2]张俊风,段新芳,李庆梅,等.壳聚糖处理对柠条种子萌发及幼苗生长的影响研究[J].种子,2009,28(9):80～83 [3]马力,郭静,刘蒲.壳聚糖含磷衍生物的合成、表征及其应用研究[J].化学进展,2010,22(5):938～947 [4]黄丽萍,刘宗明,姚波.壳聚糖在农业上的应用[J].天然产物研究与开发,1998,11(5):60～64 [5]罗明华,罗英,王璞.水杨酸处理对干旱胁迫下丹参幼苗抗氧化能力的影响[J].干旱地区农业研究,2010,28(4):102～105
同类课题研究水平概述
- 1.抗旱性的生理机制研究：干旱胁迫还会导致酶系统发生紊乱，水解酶类活性增强，蛋白质合成受阻，水解加剧，蛋白质含量下降。卢从明等采用自然干旱方法使水稻受到不同程度干旱胁迫，发现轻度干旱胁迫对叶片光合电子传递速度影响较小，而在干旱胁迫下，光合电子传递活力受到明显抑制，而环式与非环式光合磷酸化活性受抑制度更大。白志英等研究发现，在干旱胁迫下，小麦叶片脯氨酸含量增加，可溶性蛋白质含量下降，而叶片游离脯氨酸的积累与可溶性蛋白质含量的下降无显著相关性。 2.抗旱性与形态结构：不少学者认为，深根系是作物抗旱性额一个可遗传的重要性状，并已经被应用到抗旱育种中。苟作旺等研究表明小麦的根系的数量较少，根总干重中等，但根系较长的品种抗旱性较强。吴永成等报道，水分穿过根组织进入木质部的流动阻力是限制植物水分吸收的一个瓶领。 3.抗旱分子生物学研究：TanKsLeY等指出，通过对抗旱相关性状基因的分子标记，可以把复杂的数量性状分解成简单的质量性状来研究。Quarrie等利用同功酶和RFLP分子标记，在小麦5A染色体上定位了3个ABA反应位点。Nelson等通过RFLP作图对小麦的ABA的作用基因进行分析，发现了异质的ABA作用位点BS128。 4.保护性耕作与小麦产量：覆盖秸秆的农田可以改善土壤水、肥、气、热等多方面的生态效应，其经济效益、生态效益和社会效益都比较高，是我国尤其是北方旱作农业持续稳定发展的有效措施和途径之一。孙进等研究认为，稻草覆盖可明显减少土壤水分蒸发，土壤含水率增加13.5%～59%，小麦平均增产12.5%。 5.As胁迫与小麦生长：从邵云的试验结果可以看出，As溶液对小麦根的抑制作用明显大于对芽的抑制，而幼根的As含量也远远大于幼芽的As含量，推测可能是由于种子吸胀萌动时，胚根快速吸水生长并最先突破种皮，直接与外界As(Ⅲ)溶液接触，这使根在受As(Ⅲ)胁迫的时间进程上早于芽，在对As的积累量上高于芽，从而表现为受抑更为明显。
