甜菜碱对低温下苜蓿种子萌发中呼吸电子传递的影响

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2024.03.012

草地学报 ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (3): 763-771.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2024.03.012

甜菜碱对低温下苜蓿种子萌发中呼吸电子传递的影响

王婕¹, 刘美君¹, 赵尧尧¹, 张政¹, 卫丹丹², 龚梁祝¹, 胡轩铭¹

1. 新疆农业大学草业学院; 西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室; 新疆草地资源与生态重点实验室, 新疆乌鲁木齐 830052;
2. 忻州师范学院, 山西忻州 034000

收稿日期:2023-09-11 修回日期:2023-11-10 出版日期:2024-03-15 发布日期:2024-04-03
通讯作者: 刘美君,E-mail:Lebaby7@163.com
作者简介:王婕(1998-)，女，汉族，新疆博乐人，硕士研究生，主要从事植物逆境生理研究，E-mail：WJ220466@163.com
基金资助:
农业生物育种重大专项-新疆地区耐盐碱抗旱高产苜蓿新品种设计与培育(2022ZD0401104)；新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(2022D01A185)；国家自然科学基金(32360346)资助

Effects of Betaine on Respiratory Electron Transport of Alfalfa Seeds During Germination Under Low Temperature

WANG Jie¹, LIU MEI-jun¹, ZHAO Yao-yao¹, ZHANG Zheng¹, WEI Dan-dan², GONG Liang-zhu¹, HU Xuan-ming¹

1. Pratacultural College of Xinjiang Agricultural University;Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology of Ministry of Education in Western Arid Areas;Xinjiang Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology, Urumqi, Xinjiang 830052, China;
2. Xinzhou Normal University, Xinzhou, Shanxi Province 034000, China

Received:2023-09-11 Revised:2023-11-10 Online:2024-03-15 Published:2024-04-03

摘要/Abstract

摘要： 呼吸作用是种子萌发的唯一能量来源。本研究以'新牧4号'紫花苜蓿(Medicago sativa L.'Xinmu No.4')为试验材料,探究了甜菜碱对低温下苜蓿萌发种子呼吸电子传递的影响。结果表明:低温抑制苜蓿种子的发芽率,但没有终止种子萌发进程;延长萌发时间,最终种子的萌发率与20℃下无差异。外施15 mmol·L^-1甜菜碱提高了低温下种子发芽率、发芽势、发芽指数,缩短低温下种子全部萌发的时间从而促进种子萌发,且温度越低,促进作用越大。甜菜碱提高了低温下种子呼吸速率,产生ATP的细胞色素C氧化酶呼吸速率及其在总呼吸中的占比显著增加,保证了苜蓿种子萌发所需的能量。此外,甜菜碱增加了交替氧化酶呼吸速率,减少了活性氧的产生,并且提高了苜蓿种子内SOD,POD,CAT活性,从而减少了H₂O₂的积累,有效缓解低温下种子的氧化伤害,维持低温下苜蓿种子较高的萌发速度,缩短萌发时间。

关键词: 紫花苜蓿, 低温胁迫, 甜菜碱, 种子萌发, 呼吸电子传递

Abstract: Respiration is the only source of energy during seed germination. In this study,the effect of betaine on the respiratory electron transfer of alfalfa germinating seeds at low temperature was investigated using 'Xinmu No.4' alfalfa (Medicago sativa L. 'Xinmu No.4') as experimental material. The results showed that low temperatures significantly inhibited the germination rate of alfalfa seeds,but did not terminate the seed germination process. Prolonging the time of germination under low temperature,the final alfalfa seeds could still achieve a high germination rate and did not differ from 20℃. The external application of 15 mmol·L^-1 betaine significantly increased the germination rate,germination potential,and germination index of seeds at low temperatures,and shortened the time for all seeds to germinate at low temperatures,thus promoting seed germination. The promotion of betaine to alfalfa seed germination was increased with the decline in temperature. Betaine significantly increased the respiration rate of alfalfa seeds at low temperatures,in which the respiration rate of cytochrome coxidase (COX),which produces ATP,and the percentage of COX respiration in total respiration were significantly increased,which ensured the energy supply required for alfalfa seed germination. In addition,the external application of betaine increased the respiration rate of alternative oxidase (AOX),reduced the production of reactive oxygen species (ROS),and increased the activities of SOD,POD,and CAT in alfalfa seeds,thereby reducing the accumulation of H₂O₂,effectively alleviating the oxidative damage to the seeds at low temperatures. By this,a higher germination rate of alfalfa seeds was maintained and the germination time was shortened by betaine during seed germination of alfalfa under low temperature.

Key words: Alfalfa, Low temperature stress, Betaine, Seed germination, Respiratory electron transfer

中图分类号:

S963.22+3.3

王婕, 刘美君, 赵尧尧, 张政, 卫丹丹, 龚梁祝, 胡轩铭. 甜菜碱对低温下苜蓿种子萌发中呼吸电子传递的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(3): 763-771.

WANG Jie, LIU MEI-jun, ZHAO Yao-yao, ZHANG Zheng, WEI Dan-dan, GONG Liang-zhu, HU Xuan-ming. Effects of Betaine on Respiratory Electron Transport of Alfalfa Seeds During Germination Under Low Temperature[J]. Acta Agrestia Sinica, 2024, 32(3): 763-771.

0
/ / 推荐

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: https://manu40.magtech.com.cn/Jweb_cdxb/CN/10.11733/j.issn.1007-0435.2024.03.012

https://manu40.magtech.com.cn/Jweb_cdxb/CN/Y2024/V32/I3/763

参考文献

[1] 晋鹏宇,赵鑫,赵丽晓,等.芽苗期低温对玉米生长的影响及抗逆栽培措施[J].华北农学报,2012,27(S1):139-143
[2] 禹辰,杨德光,李梁,等.[J].玉米科学,2018,26(1):64-68
[3] 朱吉风,周熙荣,江建霞,等.8个油菜品种的耐低温萌发特性及其春播试验[J].分子植物育种:2023,21(10):3467-3473
[4] 刘双平,周青.种子萌发过程中呼吸代谢对环境变化的响应[J].中国生态农业学报,2009,17(5):1035-1038
[5] 赵文静,张浩阳,徐燕妮,等.不同温度下AOX和COX途径对苜蓿种子萌发和幼根生长的影响[J].草地学报,2022,30(1):84-92
[6] ROBINSON S P,JONES G P.Accumulation of glycine betaine in chloroplasts provides osmotic adjustment during salt stress[J].Australian Journal of Plant Physiology,1986,13(5):659-668
[7] 梁小红,宋峥,徐广臣,等.外源甜菜碱对低温胁迫下结缕草生理特性的影响研究[J].草业学报,2015,9(24):181-188
[8] 董文科,马祥,周学文,等.外源甜菜碱对低温胁迫下紫花苜蓿幼苗生理特性的影响[J].草地学报,2019,27(1):130-140
[9] 姜秀梅,秦勇,郭光照.外源物质对低温胁迫下辣椒种子萌发的影响研究[J].新疆农业大学学报,2013,36(3):229-233
[10] 呼彧,刘建辉,王平,等.外源甜菜碱对高温胁迫下菜豆幼苗的生理效应[J].北方园艺,2009(8):5-8
[11] 马婷燕,李彦忠.外源甜菜碱对NaCl胁迫下紫花苜蓿种子萌发及幼苗抗性的影响[J].草业科学,2019,36(12):3100-3110
[12] 罗晓相,黄振江,张林飞,等.钙和甜菜碱对钠盐胁迫下紫花苜蓿种子萌发特性的影响[J].种子,2015,34(9):28-30,35
[13] 王国霞,卢超,赵奇,等.外源甜菜碱对低温胁迫下油茶生理特性的影响[J].西北林学院学报,2020,35(5):78-84
[14] 赵小强,方鹏,彭云玲,等.低温胁迫下不同玉米自交系对外源甜菜碱的生理响应[J].干旱地区农业研究,2020,38(3):81-88
[15] 侯爽.烟草叶片的低温生理响应及外源物质对低温胁迫的缓解效应[D].重庆:西南大学,2020:7-8
[16] 刘陈晨,李旭,任士伟,等.低温胁迫下外源甜菜碱对水稻秧苗期生长的影响[J].江苏农业科学,2019,47(11):100-102
[17] 刘慧霞,申晓蓉,郭正刚.硅对紫花苴蓿种子萌发及幼苗生长发育的影响[J].草业学报,2011,20(1):155-160
[18] 连艺佳,刘瑞,王嘉杰,等.低温对冬小麦萌发生理特性的影响[J].北京农学院学报,2023,38(4):2
[19] ZHANG L T,GAO Y H,ZHANG Z S,et al.Multiple effects of inhibition of mitochondrial alternative oxidase pathway on photosynthetic apparatus in Rumex K-1 leaves[J]. Biologia Plantarum,2012,56(2):10535
[20] ZHANG L T,ZHANG Z,GAO H Y,et al.The mitochondrial alternative oxidase pathway protects the photosynthetic apparatus against photodamage in Rumex K-1 leaves.[J]. BMC Plant Biology,2012,12(1):1186
[21] 王晓龙,杨曌,李红,等.6个苜蓿品种种子萌发对低温的响应[J].中国草地学报,2022,44(7):79-86
[22] 潘丽梅,韦树根,何丽丽,等.低温胁迫下桑寄生种子各生理指标的变化[J].江苏农业科学,2021,49(10):109-113
[23] 关思慧,柴亚倩,杨元玲,等.低温胁迫对石榴光合特性和抗氧化能力的影响[J/OL].中国农学通报,[2023-11-22]
[24] 苏文潘,李茂富,黄华孙.甜菜碱对低温胁迫下香蕉幼苗细胞膜保护酶活性的影响[J].广西农业科学,2005,36(1):21-24
[25] 李芸瑛,梁广坚,李永华,等.外源甜菜碱对黄瓜幼苗抗冷性的影响[J].植物生理学通讯,2004,40(6):673-676
[26] 宋顺,于敦洋,于海涛,等.小麦甜菜碱浸种增产效果研究[J].农业科技通讯,2019(9):140-141
[27] 张艳,彭燕,何小双.甜菜碱浸种对干旱胁迫下白三叶种子萌发特性的影响[J].中国草地学报,2014,36(4):31-37
[28] 张苗,姜玉,汤静,等.冷激结合甜菜碱处理对西葫芦冷害及能量代谢的影响[J].食品科学,2020,41(7):184-190
[29] 顾开元,侯爽,陈锦芬,等.外源甜菜碱对低温胁迫下烟草幼苗生理特性的影响[J].云南农业大学学报(自然科学),2021,36(2):283-290
[30] 袁梦麒,潘永贵,张伟敏,等.甜菜碱处理对番木瓜果实采后冷害及抗氧化系统的影响[J].热带作物学报,2016,37(8):1582-1587(责任编辑刘婷婷)第32卷第3期 Vol.32 No. 3草地学报 ACTAAGRESTIASINICA 2024年 3月

甜菜碱对低温下苜蓿种子萌发中呼吸电子传递的影响

Effects of Betaine on Respiratory Electron Transport of Alfalfa Seeds During Germination Under Low Temperature

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李孟盈, 胡龙兴, 向佐湘. 镉胁迫对南方苋种子萌发及幼苗生长和生理的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(3): 754-762.
[2]	陈红, 许凌欣, 王梦琦, 陈祥伟, 王恩姮, 严俊鑫. 外源赤霉素和褪黑素对三种胁迫下白三叶种子萌发、幼苗生长及生理的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(3): 781-792.
[3]	景芳, 师尚礼, 南攀, 马瑞宏, 阿芸, 陆保福, 关键, 张辉辉. 不同苜蓿品种叶片特征、光合生理特性与产量性状的比较[J]. 草地学报, 2024, 32(2): 369-377.
[4]	刘婧禹, 赵海君, 欧成明, 贾志程, 毛培胜. 褪黑素引发对Na₂SO₄胁迫下紫花苜蓿种子发芽特性的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(2): 378-385.
[5]	侯瑞虹, 杜柯, 黄伟业, 高佳荷, 刘亚玲, 石凤翎, 张志强, 唐芳. 10份不同种源野生花苜蓿材料种子萌发期抗旱性评价[J]. 草地学报, 2024, 32(2): 489-494.
[6]	李启娇, 崔东毅, 段新慧, 刘莉, 许文花, 李庆玺, 郑立文, 任健, 朱丽敏, 马向丽. 褪黑素浸种对铝胁迫下苜蓿种子萌发及幼苗抗氧化生理的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(2): 535-542.
[7]	巩泽琳, 额尔德木图, 苏小港, 成蓉蓉, 杨鹤明, 张晓琳, 翟鹏辉. 水肥添加对草田轮作系统土壤呼吸速率的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(2): 562-569.
[8]	李小红, 王晓彤, 麻旭霞, 蔡文祺, 冯学丽, 马梦凡, 李淑霞. 紫花苜蓿CNGC基因家族成员鉴定及分析[J]. 草地学报, 2024, 32(2): 588-598.
[9]	吴倩倩, 苏娅, 曾祥明, 李栋恒, 程巍, 郝俊. 紫花苜蓿、白三叶硒蛋白的提取方法筛选及工艺优化[J]. 草地学报, 2024, 32(2): 654-660.
[10]	郭美琪, 郭童天, 徐民乐, 张英俊. 补播苜蓿对退化草地植物群落结构和生产力的影响途径[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 46-53.
[11]	李心, 武敬也, 陈菲儿, 樊璐, 马琳, 王学敏. MsWRKY33转录调控MsACS2影响紫花苜蓿耐盐性的研究[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 54-65.
[12]	张玲, 麻冬梅, 刘晓霞, 马巧利, 侯汶君, 李嘉文, 苏立娜, 杭嘉慧. 根灌外源褪黑素对干旱胁迫下紫花苜蓿生理特性的影响研究[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 198-206.
[13]	朱敏, 牛帅帅, 侯青青, 杨轩, 徐洪雨. 山西晋中盆地紫花苜蓿生产对水分和气温的响应[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 207-218.
[14]	陈海雁, 黄荣, 赵亮, 杨杰, 谢金晶, 张振粉. Cp2-EPS对盐胁迫下紫花苜蓿苗期形态及光合特性的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 229-238.
[15]	李青璞, 白建海, 姚拓, 雷杨, 周泽, 张琛, 付卫刚. 微生物菌剂与氮肥配施对紫花苜蓿生长及土壤性质的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 314-321.