番茄种子引发对种子活力和幼苗耐热性的影响开题报告

 2022-01-25 21:35:36

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.1 研究意义：

番原产于中美洲和南美洲，是一种喜温蔬菜，现作为食用蔬果已被全球性广泛种植。随着棚室蔬菜栽培的大面积发展，番茄种植面积逐年扩大，对种子的需求也逐年增加，科研机构和种子公司对番煎育种工作加大投入力度，种子生产商也积极生产番茄种子。这就造成了种子生产过剩，供大于求，造成大量种子积压，加上生产环节过于粗放，后期种子储存工作不科学，致使种子非自然老化现象严重。种子裂变后生活力降低甚至死亡，在生产中就会出现发芽率低，出苗不整齐，苗期病害严重，植株长势不良生长缓慢等现象，最终直接影响作物产量，对农民生产造成极大的损失。因此我们除了科学地制定种子生产计划，生产高品质的种子，更应重视延缓种子衰老，防止种子裂变，恢复老化种子活力的研究。种子是农业生产中必不可少的生产资料，我们除了创造适宜种子生长发育的最佳条件，还应该努力提高种子自身的品质，最大程度发掘种子的潜能[1]。

种子引发是提高种子活力的一项新技术[2]。引发处理不仅能提高作物种子的出苗速度,且出苗率高而整齐,可节约种子用量,减少成本,提高幼苗素质,增强苗期抗逆性能[3～ 5]。本研究，通过单种引发剂和组合引发方法，探究番茄种子引发对种子活力和幼苗耐热性的影响。

1.2、研究现状：

目前，国内外科研人员已经对提高种子活力的方法做了许多相关研究，主要的技术手段包括化学方法处理、物理方法处理及种子包衣。化学方法处理主要是采用渗透调节的方式，主要包括液体引发、膜引发、基质引发、还有激素引发等；物理方法包括磁场处理、电场处理、射线处理及外太空处理、以及人工机械破壳处理等；种子包衣技术则包括种子脱毛、种子丸粒化和种衣剂等。无论是采用物理的还是化学的种子处理手段，其目的都是为了逆转种子老化现象、打破种子休眠、提高种子活力，最终达到促进作物生长、增加作物产量。同时通过种子处理技术可以增加种子的附加值，尤其能增加高价值蔬菜和花舟种子的市场竞争力。虽然我们己经掌握了一些提高种子活力的技术手段，但是由于作物自身的差异，致使处理不同作物种子的最佳方法存在差异性 [1]。

种子引发即可促进种子萌发，提高种子活力，提高种子发芽势，出苗整齐，降低畸苗率。徐金金等[6]采用浓度不同化学试剂的不同种类对不结球白菜种子进行引发实验，筛选出具有以下优点的引发剂：种子发芽率明显提高，发芽势提高，引发效果佳等。Waman Ziblaji Gandhare[7]等实验结果得出在静电场中可以提高番茄种子的根梢长度，发芽率，以及种子的活力。 Nascimento [8]等研究表示KNO3、 KH2PO4引发处理能提高甜瓜种子的发芽率。任永霞[9]等研究表明，用CaCl2、赤霉素( GA3) 及CaCl2 赤霉素( GA3)组合引发都能促进PEG胁迫下紫花苜蓿种子的萌发，提高紫花苜蓿种子的发芽率、发芽指数、活力指数，提高紫花苜蓿种子的活力。增强种子抗逆性是种子引发的另一重要效果。Hu Xiao-Hui [10]等实验结果得出用SPD浸种可以促进盐胁迫下番茄种子的萌发和幼苗的生长，提高番茄植株的耐盐性。梁玉芹等[11]将番前种子处于不同浓度的PEG溶液中引发，结果表明，引发后种子萌发的耐寒指数明显提高，增强了种子的耐旱性。邱倩倩等[12]用輕石引发辣椒种子，试验结果表明輕石引发能增强辣椒幼苗的抗盐性，在盐胁迫条件下，引发种子的活力指标显著高于对照组。张彦萍等[13]用亚精胺（Spd）和精胺（Spn）引发茄子种子，两种处理方法均能提高种子耐低温胁迫能力，在低温条件下，种子活力显著提高。

1.3、应用前景：

国外对于番茄种子的引发技术研究较多,目前这一技术已在许多蔬菜作物上有成功应用,在美国已有胡萝卜、芹菜、黄瓜、洋葱和番茄等蔬菜引发种子出售[14]。

种子引发研究已逾年,研究愈来愈深入,引发方法日趋完善,但是种子引发效果在种和品种,甚至在成批种子间存在差异。因而引发技术的大规模商品化有一定的难度。另外,引发处理后在种子的发芽和出苗性能明显改善的同时,也带来一些负面效应,如引发后种子耐藏性下降、寿命缩短等,其机理亦不明确。随着生物技术的迅猛发展,种子生理学家正在努力从细胞和分子水平上探讨引发机制,寻找与引发相关的生理、生化、生物、物理和分子标记,以作为控制种子吸湿活动和提高种子质量的工具,这一领域的研究前景广阔。

参考文献：

[1]于海霞.番茄种子前处理技术的研究[D].东北农业大学,2014.

[2]胡晋.种子引发及其效应[J].种子,1998,17(2):33- 35.

[3]王建成,胡晋,张新觉,等.盐引发对不同水分条件下油菜种子发芽成苗的影响[J].种子,2004,23(1):6- 8.

[4]颜启传,成灿土.种子加工原理和技术[M].杭州:浙江大学出版社,2001.

[5]贺长征,胡晋,朱志玉,等.混合盐引发对水稻种子在逆境条件下发芽及幼苗生理特性的影响[J].浙江大学学报:农业与生命科学版,2002,28(2):175- 178.

[6] 徐金金,蒋芳玲,薄丽萍,等.不同化学引发剂对不结球白菜种子引发效果的研究[J].种子,2011,30(2):8-12.

[7] Waman Ziblaji Gandhare1, Mamta Samir Patwardhan2.A New Approach of Electric Field Adoption for Germination Improvement[J] .Journal of Power and Energy Engineering, 2014, 2, 13-18.

[8] Nascimento, W.M. Muskmelon seed germinationand seedling development in response to seed priming.[J]Scientia Agricola, 2003,60(1), 71-75.

[9] 任永霞,郭郁频,孙芳,刘贵河,曹春梅,贾金凤.钙和赤霉素浸种对干旱胁迫下紫花苜蓿种子萌发的影响[J].黑龙江畜牧兽医,2016,07:138-141.

[10] Hu Xiao-Hui, Wang Su-Ping, Qu Bin.Effects of spermidine on seed germination and seedling antioxidant system of tomato under NaCl stress[J] .Yingyong Shengtai Xuebao, 2009, 20 (2), 446-50.

[11] 梁玉芹,曹彩霞,刘云,等.番茄种子萌发期耐旱性鉴定指标的研究[J].华北农学报，2010,25(B08):117-120.

[12] 邱倩倩,李明,姚东伟,等.蛭石引发对单盐胁迫下辣椒种子萌发和幼苗抗氧化特性的影响[J].上海农业学报，2009,25(3):47-50.

[13] 张彦萍,刘海河,申书兴,等.多胺引发处理对茄子种子活力及幼苗耐冷性的影响[J],园艺学报，2010,37(11):1783-1788.

[14] 刘沁芳. PEG-6000溶液引发对番茄种子活力及酶活性的影响[J]. 种子,2010,11:25-28.

2. 研究的基本内容和问题

2.1、研究目标：

（1）筛选出对发芽有显著促进效果的单引发剂（GaCl2,PEG,GA3）或组合引发剂，初步探明其提高引发效果的原因。

(2）筛选出对幼苗耐热性有显著促进效果的单引发剂或组合引发剂，初步探明提高引发效果的原因。

2.2、研究内容：

2.2.1 不同种类引发剂单引发对番茄种子的引发效果的研究

通过单引发剂对番茄种子进行引发实验，统计番茄种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数和平均发芽时间 5 项发芽指标，筛选出适宜的引发剂及引发浓度。

2.2.2组合引发对番茄引发效果的研究

根据（1）中筛选出的较好的引发剂，通过两两组合或三种引发剂组合，统计发芽指标，筛选出适宜的引发剂。

2.2.3 单引发或组合引发对番茄幼苗耐热性的影响

将经过引发处理的幼苗及未经引发的对照置于高温下，统计番茄热害指数、形态指标。分析其高温逆境下生理特征的变化，主要分析各种氧化酶活性，包括超氧物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)，过氧化物酶(POD)活性，以及丙二醛(MDA)的含量、游离脯氨酸(PRO)的含量,相对电导率等，研究其耐高温的相关机理。通过以上研究，筛选出对提高番茄幼苗耐热性有显著效果的引发剂或组合。

2.3、拟解决的关键问题：

引发剂适宜浓度难以确定。

3. 研究的方法与方案

3.1、研究方法

3.1.1发芽指标测定：种子发芽特性主要测定发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数4项指标。计算公式如下：发芽率(Gr)=∑Gt/NT100%；发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)；活力指数(VI) =GIS。 其中，Gt 表示在 t 日时的发芽数，Dt 表示相应的发芽天数，NT表示种子总数，S 表示幼苗的长度[1]；发芽势（ＧＥ）（％）＝４ｄ内发芽种子数／供试种子数１００％[2]。

3.1.2 番茄高温处理后的生理生化指标测定：游离脯氨酸含量采用酸性水合茹三酮显色法测定[3]。丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定[4]；细胞膜相对电导率细胞膜相对电导率的测定参照李植良等[5]的方法；。超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑法（NBT）测定[6]；过氧化氢酶活性（CAT）采用紫外吸收法测定[7];过氧化物酶(POD)活性测定参考李合生的愈伤木酚法[8]。

3.2、技术路线

3.3、实验方案

3.3.1不同种类引发剂单引发对番茄种子的引发效果的研究

用不同浓度的 CaCl2（1%、2%和3%）、GA3（1%、2%和3%）和 PEG(6000)（10%、20%和30%）溶液分别对种子进行引发处理。

种子引发处理如下：选择大小和饱满一致的种子置于培养皿中,每个培养皿放入30粒种子,然后根据试验设计倒入20ml配置好的引发溶液,在15℃黑暗条件下引发处理8小时,以蒸馏水为对照。引发结束后,分别对处理和对照的种子用蒸馏水冲洗20s,吸干表面水分后置于两层吸水纸间自然干至原含水量。然后将干的种子置于光照培养箱中发芽,发芽时昼夜温度控制为25℃/20℃（白天/黑夜16h/8h）,光照为3000lx。

引发处理后统计番茄种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数4 项发芽指标，筛选出适宜的引发剂及引发浓度。

3.3.2组合引发对番茄引发效果的研究

根据3.3.1中筛选出的较好的引发剂，通过两两组合或三种引发剂组合，统计发芽指标，筛选出适宜的引发剂。统计番茄种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数和平均发芽时间 5 项发芽指标，初期统计天数为第2天终期统计天数(用于计算发芽率)为第7天。筛选出适宜的引发剂。

3.3.3单引发或组合引发对番茄幼苗耐热性的影响

将经过引发处理的幼苗及未经引发的种子的幼苗（对照）置于高温下，统计番茄幼苗热害指数、形态指标。分析其高温逆境下生理特征的变化，包括超氧物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)，过氧化物酶(POD)活性，以及丙二醛(MDA)的含量、游离脯氨酸(PRO)的含量,相对电导率, 溶性糖、可溶性蛋白等，研究其耐高温的相关机理。通过以上研究，筛选出对提高番茄幼苗耐热性有显著效果的引发剂或组合。

3.4、可行性分析

本项目是在总结前人相关研究的基础上进行的，所在课题组已经在种子的方面做了多年的研究，对于本研究项目给予了大力的指导和支持。可行性分析如下：

1） 材料：所用番茄种子购于。。。。研究所需实验材料试剂齐全

2） 研究手段：本项目是在实验室前期研究的基础上提出的，在种子方法及相关的生理研究方面已积累了一定的基础。

3） 研究目标：确定可显著提高番茄种子活力和抗热能力的但引发剂或组合引发剂。

我已进行大一以及大二，大三的学习，已经具备了一定的基础知识，热爱科学研究工作，对未知事物的探索抱有极大的热情，并且通过基础实验课已掌握了一些相关实验的技术方法，并形成了严谨的实验作风。我均勤奋好学，已具有了一定的英语水平和计算机操作能力，可以通过图书馆和网络查阅相关中英文资料，以随时解决实验中出现的问题，完善和改进实验方法。

4. 研究创新点

研究不同种类引发剂单引发及组合引发对番茄种子活力和抗逆性的影响。

5. 研究计划与进展

5.1研究计划

2017年2月-2016年3月: 不同种类引发剂单引发对番茄种子的引发效果的研究。

2017年3月-2016年4月：组合引发对番茄引发效果的研究。

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