中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (15): 2993-3006.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.15.005
收稿日期:
2025-02-24
接受日期:
2025-04-25
出版日期:
2025-08-01
发布日期:
2025-07-30
通信作者:
联系方式:
李琼玮,E-mail:2813453840@qq.com。
基金资助:
LI QiongWei(), BI YanLiang, YAN Ning, ZOU XiaoXia, SI Tong*(
)
Received:
2025-02-24
Accepted:
2025-04-25
Published:
2025-08-01
Online:
2025-07-30
摘要:
【目的】 氧化石墨烯(GO)作为一种新型碳纳米材料在现代农业中正迅速崭露头角。本研究结合生理指标和转录组学,探究GO对种子萌发和幼苗耐盐性的影响,拟为GO提高花生耐盐性提供理论依据,进而为利用GO增强植物耐盐性的应用提供科学支撑。【方法】 以花生品种青花7号(Q7)为研究对象,用200 mg·L-1的GO进行种子处理,并开展花生种子萌发和幼苗耐盐性试验。通过明确种子萌发特性、幼苗生长特性、光合特性、抗氧化特性以及根系转录组学的变化规律,探究GO提高花生耐盐性的生理机制。【结果】 在种子萌发阶段,GO引发的种子表现出更高的露白率和发芽率。在幼苗生长阶段,在正常条件下,GO引发后花生的总根体积、根表面积、叶绿素a含量和叶绿素b含量分别较对照处理提高12.96%、12.59%、52.33%和25.19%,地上部和地下部干重较对照处理分别降低6.01%和17.82%。盐胁迫条件下,GO引发后花生植株株高、地上部干重、地下部干重、总根长和根表面积分别较对照处理显著提高30.67%、20.25%、27.70%、18.04%和17.78%;总叶绿素、叶绿素a含量、叶绿素b含量和最大光化学效率(Fv/Fm)分别较对照处理显著提高149.39%、126.27%、106.36%和18.26%,叶片气体交换参数中净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)分别提高66.69%、138.99%和173.39%。叶片相对含水量提高了83.32%;叶片中SOD和APX活性分别显著提高59.62%和104.70%,叶片胞间CO2浓度(Ci)、相对电导率、丙二醛(MDA)含量和POD活性显著降低19.58%、14.73%、56.23%和72.87%。此外,在GO引发后,花生幼苗的差异表达基因与次生代谢、光合作用及碳氮代谢等密切相关。【结论】 GO促进了花生种子萌发和盐胁迫条件下花生幼苗生长,株高、根长和生物量显著提高。GO诱导了光保护机制,表现为Pn、Fv/Fm和叶绿素含量提高。同时,抗氧化酶活性在GO引发的花生叶片中显著增加,进而减少了MDA积累并降低了REC,维持了细胞质膜完整性。
李琼玮, 毕言亮, 闫宁, 邹晓霞, 司彤. 氧化石墨烯提高花生种子萌发率和幼苗耐盐性的生理机制[J]. 中国农业科学, 2025, 58(15): 2993-3006.
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图8
不同处理间差异表达基因的火山图 A:GO vs. CK,GO引发处理与对照处理对比组 GO-primed treatment vs. Control treatment comparison;B:GO+NaCl vs. NaCl,GO引发后盐胁迫处理与盐胁迫处理对比组 Post-GO-primed salt stress treatment vs. Salt stress treatment comparison。-Log10FDR:以10为底伪发现率的负对数 -Log10(false discovery rate, FDR);Log2FC:以2为底差异倍数的对数 Log2 (fold change)。下同The same as below"
图11
花生根系类黄酮生物合成通路 CHS:查尔酮合酶 Chalcone synthase;CHR:查尔酮还原酶 Chalcone reductase;HCT:羟基肉桂酰辅酶A-莽草酸转移酶 Hydroxycinnamoyl-CoA Shikimate;CCoAOMTs:咖啡酰辅酶A O-甲基转移酶基因 Caffeoyl-CoA O-Methyltransferase;CYP71D、CYP93C、CYP81E9、I2H:细胞色素酶 Cytochrome enzyme;7-IOMT:异黄酮-7-O-甲基转移酶 Isoflavone-7-O-methyltransferase;VR:伐甲酮还原酶 Vestitone reductase"
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