柳枝稷苗期发育速度差异显著的2类幼苗生理特性比较

2017-04-13杨国玉张舒梦雒盼妮胡纪亮王勇锋崔桂宾孙风丽刘曙东奚亚军

西北农业学报 2017年4期

关键词：柳枝苗期比值

杨国玉,张舒梦,雒盼妮,胡纪亮,王勇锋,崔桂宾,张超,孙风丽,刘曙东,奚亚军

(西北农林科技大学农学院，陕西杨凌 712100)

柳枝稷苗期发育速度差异显著的2类幼苗生理特性比较

杨国玉,张舒梦,雒盼妮,胡纪亮,王勇锋,崔桂宾,张超,孙风丽,刘曙东,奚亚军

(西北农林科技大学农学院，陕西杨凌 712100)

旨在生理生化水平上探索柳枝稷苗期慢发育的机理。采用栽培品种‘Alamo’的2个单株(编号为Ma和Mg)收获的种子为材料，在播种后16、24和32 d分别对生长发育快(简称快发育苗)和生长发育慢(简称慢发育苗)的2类幼苗进行生长相关的生理指标测定和比较分析。结果表明：慢发育苗地上部分和地下部分鲜质量、干质量显著小于快发育苗，且根长较短，根数较少，但两者根冠比、根系活力无显著差异；慢发育苗与快发育苗相比还原型谷胱甘肽(GSH)质量分数在前期较低，但两者叶绿素、可溶性糖、淀粉、纤维素、可溶性蛋白、全氮和游离氨基酸质量分数总体上无显著差异；慢发育苗脱落酸(ABA)质量分数总体上比快发育苗高，赤霉素(GA)质量分数24 d时较低，IAA/ZR比值32 d时较低。Ma和Mg同种类型幼苗根长、16 d时GSH质量分数、32 d时IAA/ZR比值存在显著差异，根数、ABA质量分数和24 d时GA质量分数无显著差异。柳枝稷苗期根系不发达，前期GSH质量分数较低，内源激素ABA质量分数较高，中期GA质量分数和后期IAA/ZR比值较低对柳枝稷苗期慢发育的形成有重要影响。

柳枝稷(Panicumvirgatum)；苗期；慢发育；生理生化；内源激素

随着能源需求日益增多和化石燃料不断减少，世界范围内的能源危机逐渐加重[1]。中国人均能源占有量远低于世界平均水平，能源形势十分严峻[2]。生物质能源因其具有可再生性和可贮藏性，已成为新能源领域研究的热点之一[3]。中国耕地面积相对贫乏，以玉米等谷物类为原料生产燃料乙醇并不现实，而中国拥有丰富的边际土地资源，利用边际土地开展生物质能源植物的规模化种植既是能源作物的发展方向，也是缓解中国能源危机的有效途径[4-6]。

柳枝稷(PanicumvirgatumL.)是禾本科黍属多年生C4植物，具有广适、生物质产量高等特点，被认为是最具有开发利用前景的能源植物之一[2，7]。自20世纪80年代初由美国引入中国以来，柳枝稷在盐碱、干旱、沙地等各种类型土地上均表现出较好的适应性[8-10]，适宜在中国盐碱、干旱等不利于耕作的生态地区推广种植[11]。柳枝稷为异花授粉植物，具有自交不亲和性[7]，可采用播种、扦插、组织培养等多种方法进行繁殖[12-14]。播种繁殖与其他方法相比，具有简便性和能保持后代群体遗传多样性等特点，因此在实际生产中更多被采用。然而，柳枝稷播种出苗后生长十分缓慢，在同期田间杂草竞争中处于明显劣势，严重制约其播种后生长发育[15-16]，成为柳枝稷推广过程中限制其快速建植的重要因素。

柳枝稷苗期发育缓慢，可能与其根系发育、碳氮代谢和植物激素水平有重要关系。根系是植物的生存之本。水稻(Oryzasativa)根系的生长和活力的维持，对地上部分生长发育有重大意义[17]，棉花(Gossypiumhirsutum)根系伤流液中的细胞分裂素(CTKs)、脱落酸(ABA)等在根-冠之间的通讯中发挥重要作用[18]。碳氮代谢是植物最基本的代谢过程[19]。用植物生长调节剂浸种，大豆(Glycinemax)叶片可溶性糖质量分数、淀粉质量分数等发生变化，能调控子叶碳代谢，促进幼苗生长[20]；化学调控可以改变大豆根系内可溶性蛋白、根系活力等，通过改善同化物代谢水平，促进根系正常生长[21]。此外，植物激素对幼苗生长有重要作用。ABA对花生(Arachishypogaea)侧根的发生、小麦(Triticumaestivum)幼苗根系伸长均有抑制作用[22-23]，且能够抑制种子萌发和促进植物衰老[24]；赤霉素(GA)是一类重要的植物激素，在种子发芽、茎伸长、开花诱导等方面有重要作用[25]，能够显著促进苎麻(Boehmerianivea)株高的增长[26]；生长素(IAA)在根周皮特定细胞中积累，促进根原基形成，侧根生长[27]，在豌豆(Pisumsativum)中IAA促进RNA表达，控制表皮和内部细胞延伸，对茎生长有重要作用[28]；玉米素(ZR)是一种天然的CTK，在水稻幼苗早期发育中有显著作用[29]。此外，IAA/CTK比值对烟草(Nicotianatabacum)根原基诱导有一定影响，两者比值低时地上部分生长旺盛，比值高时促进根原基的产生[30]。可见，植物根系、碳氮代谢、激素等对植物生长发育有重要意义。但是，从根系、碳氮代谢、激素等方面解析柳枝稷苗期发育缓慢的机制尚不清晰。

目前，国内外关于柳枝稷苗期发育的研究主要集中在耐盐碱性、抗旱性等方面[4，11，31-34]，关于种子大小、土壤类型、播种深度、外生菌、除草剂使用等对柳枝稷苗期发育影响的研究也有报道[15-16，35-38]，对于柳枝稷苗期生长缓慢的内在机理研究尚未见报道。本试验以来源于柳枝稷栽培品种‘Alamo’的2个单株的种子为材料，分别比较其后代群体中生长发育快和生长发育慢的2类幼苗相关生理生化指标，初步探索柳枝稷苗期慢发育的生理生化原因，为进一步从整体上解析柳枝稷苗期慢发育的机制提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

由西北农林科技大学农学院柳枝稷分子育种课题组提供，具体为来源于柳枝稷栽培品种‘Alamo’的2个单株所收获的种子，分别编号为Ma和Mg。

1.2 播种及幼苗管理

挑选饱满、均一的柳枝稷种子，播种在装有基质的穴盘中，并将其置于温室中生长。穴盘规格为50 cm× 25 cm× 5 cm，共50 穴；基质为常规蔬菜育苗用基质，购于杨凌裕丰种业有限公司。温室条件为(30 ± 2) ℃，光照周期14 h光照/10 h黑暗，光照强度为234 μmol·m-2·s-1，试验期间不施肥，每天浇1次水。播种后7～8 d定苗，每穴1株。播种16 d后，根据预试验所测定的幼苗株高，区分快发育苗(9 cm以上)和慢发育苗(7 cm以下)，并将中等大小的幼苗舍弃。分别于16、24和32 d取样。取样时快发育苗和慢发育苗分别随机选取10株，用于各项指标的测定，每个处理重复3次。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 幼苗形态指标根长和根数：测定10株幼苗单株的根长和根数，取其平均值。

地上部分和地下部分鲜质量、干质量：取10株幼苗测定其地上部分或地下部分鲜质量，于105 ℃下杀青15 min，85 ℃下烘干至恒质量，测定干质量。

根冠比：地下部分干质量与地上部分干质量比值。

1.3.2 幼苗生理指标根系活力：采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定其活力[39]。

叶绿素质量分数、可溶性总糖质量分数、淀粉质量分数、纤维素质量分数、可溶性蛋白质量分数、还原型谷胱甘肽(GSH)质量分数和硝酸还原酶(NR)活性等参考高俊凤[39]的方法测定，游离氨基酸(FAA)质量分数采用刘荣森等[40]的方法测定，全氮量用自动定氮仪(德国 Kjeltec 8400)采用凯氏定氮法测定。分别取快发育苗和慢发育苗地上部分，用于以上各项指标的测定。

内源激素：采用酶联免疫试剂盒(中国农业大学自主开发)，分别测定快发育苗和慢发育苗地上部分生长素(IAA)、赤霉素(GA)、玉米素(ZR)和脱落酸(ABA)等的质量分数。

1.4 数据处理

采用Excel 2013进行数据分析，采用SPSS 19.0统计软件完成Duncan’s多重比较。

2 结果与分析

2.1 柳枝稷2类幼苗形态指标分析

当播种后16 d，柳枝稷幼苗在株高上表现出广泛的变异，其中Ma最高可达13.2 cm，而最低为5.6 cm，Mg最高可达13.5 cm，而最低为6.2 cm。分别选取Ma和Mg中株高大于9 cm和小于7 cm的幼苗，并标记为快发育苗和慢发育苗(图1-A、1-D)；继续培养8 d，2个材料快发育苗株高(Ma:15.54 cm，Mg:17.65 cm)仍明显高于慢发育苗(Ma:11.26 cm，Mg: 11.30 cm，图1-B、1-E)；再次培养8 d，2个材料快发育苗与慢发育苗株高差异情况与前2个阶段保持一致(Ma:23.58、16.64 cm，Mg:25.49、18.67 cm，图1-C、1-F)。

地上部分和地下部分差异分析：在16、24和32 d时，2个材料快发育苗的地上部分和地下部分鲜质量及干质量均显著大于慢发育苗(P<0.05)，且生长速度快于慢发育苗。快发育苗的地上部分鲜质量、干质量的每天生长量均是慢发育苗的2倍；地下部分鲜质量、干质量的每天生长量分别是慢发育苗的2～3、1.8～2倍。2个材料同种类型幼苗间各时期比较发现，鲜质量及干质量基本不存在显著差异(表1)。

根数差异分析：在16 d时，2个材料快发育苗和慢发育苗的根数不存在显著差异，但快发育苗根数多于慢发育苗。在24 d时，Ma快发育苗根数显著大于慢发育苗(P<0.05)，快发育苗与慢发育苗根数差为0.75；Mg快发育苗根数大于慢发育苗，但未达到显著水平。在32 d时，2个材料快发育苗根数均显著大于慢发育苗(P<0.05)，Ma和Mg快发育苗与慢发育苗根数差分别为0.89和0.84。2个材料同种类型幼苗间各时期比较发现，根数基本不存在显著差异(表1)。

根长差异分析：在16、24和32 d时2个材料快发育苗的根长均显著大于慢发育苗(P<0.05)，并且快发育苗的生长速度大于慢发育苗。Ma快发育苗和慢发育苗根长生长速度分别为每8 d 1.96、3.14、3.08 cm和1.73、2.37、1.72 cm；Mg快发育苗和慢发育苗根长生长速度分别为1.86、2.83、5.33 cm和1.31、2.54、3.41 cm(表1)。

根冠比和根系活力差异分析：在16、24和32 d 时，2个材料快发育苗和慢发育苗根冠比均不存在显著差异；除Mg快发育苗16 d时根系活力显著大于慢发育苗(P<0.05)外，2个材料快发育苗和慢发育苗的根系活力不存在显著差异(表1)。

2.2 柳枝稷2类幼苗叶绿素质量分数分析

对2个材料生长16、24和32 d的快慢发育苗叶绿素质量分数进行测定发现，除Ma快发育苗32 d叶绿素a质量分数稍低外，快发育苗和慢发育苗间在各时期的叶绿素a、b、总量及a/b值均无显著差异(图2-A)，2个材料同种类型幼苗之间也无显著差异。

2.3 柳枝稷2类幼苗碳氮代谢分析

对2个材料生长16、24和32 d的快发育苗和慢发育苗可溶性蛋白质量分数、FAA质量分数和全氮质量分数分析发现，除32 d时Ma慢发育苗可溶性蛋白质量分数相对较高外，快慢发育苗在各时期的可溶性蛋白质质量分数、FAA质量分数和全氮质量分数均无显著差异；2个材料同种类型幼苗间也基本不存在显著差异(表2)。

A.Ma,16 d; B.Ma,24 d; C.Ma,32 d; D.Mg,16 d; E.Mg,24 d; F.Mg,32 d

指标Index材料Material分类Classification取样时间/d Samplingtime162432地上部分鲜质量/gMa快发育苗Fastgrowingseedlings0．24±0．00b0．80±0．02a1．86±0．11aFreshmassofshoot慢发育苗Slowgrowingseedlings0．12±0．00c0．43±0．01b1．00±0．12bMg快发育苗Fastgrowingseedlings0．30±0．03a0．97±0．11a2．26±0．18a慢发育苗Slowgrowingseedlings0．14±0．01c0．49±0．01b1．18±0．15b地下部分鲜质量/gMa快发育苗Fastgrowingseedlings0．03±0．01ab0．26±0．01a0．57±0．04aFreshmassofroot慢发育苗Slowgrowingseedlings0．01±0．00c0．12±0．01b0．28±0．07bMg快发育苗Fastgrowingseedlings0．03±0．00a0．28±0．03a0．69±0．02a慢发育苗Slowgrowingseedlings0．01±0．01bc0．12±0．01b0．34±0．04b地上部分干质量/gMa快发育苗Fastgrowingseedlings0．030±0．001b0．117±0．003a0．273±0．017bDrymassofshoot慢发育苗Slowgrowingseedlings0．015±0．001c0．064±0．002b0．142±0．018cMg快发育苗Fastgrowingseedlings0．043±0．004a0．138±0．017a0．336±0．021a慢发育苗Slowgrowingseedlings0．019±0．002c0．068±0．003b0．170±0．020c地下部分干质量/gMa快发育苗Fastgrowingseedlings0．003±0．000a0．022±0．000a0．053±0．005aDrymassofroot慢发育苗Slowgrowingseedlings0．002±0．000b0．012±0．000b0．029±0．006bMg快发育苗Fastgrowingseedlings0．004±0．000a0．023±0．003a0．061±0．001a慢发育苗Slowgrowingseedlings0．002±0．000b0．010±0．000b0．029±0．003b根数RootnumberMa快发育苗Fastgrowingseedlings2．25±0．07ab3．78±0．05a4．92±0．14a慢发育苗Slowgrowingseedlings1．83±0．20b3．03±0．07c4．03±0．03cMg快发育苗Fastgrowingseedlings2．61±0．26a3．62±0．14ab5．20±0．12a慢发育苗Slowgrowingseedlings2．07±0．18ab3．40±0．06b4．36±0．05b根长/cm RootlengthMa快发育苗Fastgrowingseedlings3．92±0．02a7．06±0．07a10．14±0．08b慢发育苗Slowgrowingseedlings3．46±0．07b5．83±0．1c7．55±0．06dMg快发育苗Fastgrowingseedlings3．71±0．12ab6．54±0．14b11．87±0．05a慢发育苗Slowgrowingseedlings2．62±0．14c5．16±0．08d8．57±0．16c根冠比Ma快发育苗Fastgrowingseedlings0．10±0．01a0．19±0．00a0．19±0．01aValueofroot/shoot慢发育苗Slowgrowingseedlings0．11±0．01a0．19±0．01a0．20±0．02aMg快发育苗Fastgrowingseedlings0．10±0．01a0．17±0．02a0．18±0．01a慢发育苗Slowgrowingseedlings0．10±0．01a0．15±0．02a0．17±0．01a根系活力/(μg·g-1·h-1)Ma快发育苗Fastgrowingseedlings0．93±0．04b1．94±0．71a3．42±0．88aRootactivity慢发育苗Slowgrowingseedlings0．86±0．10b1．39±0．50a3．25±0．10aMg快发育苗Fastgrowingseedlings1．26±0．03a2．68±0．47a2．14±0．07a慢发育苗Slowgrowingseedlings0．40±0．10c2．54±0．28a2．08±0．26a

注: 各指标同列不同小写字母表示在0.05水平上达到显著差异水平。下同。

Note: Different lowercase letters mean significant difference of every factors in the same column at 0.05 level.The same as below.

GSH质量分数差异分析：在16 d时，2个材料快发育苗GSH质量分数均显著大于慢发育苗(P<0.05)，Ma快发育苗和慢发育苗GSH质量分数分别为92.01、77.92 μg·g-1，Mg快发育苗和慢发育苗GSH质量分数分别为47.44、26.99 μg·g-1；在24 和32 d时，2个材料快发育苗和慢发育苗GSH质量分数不存在显著差异。2个材料幼苗GSH质量分数各时期间比较发现，GSH质量分数总体上呈先降后升的趋势(表2)。

NR活性差异分析：在16和24 d时，Mg快发育苗NR活性显著大于慢发育苗(P<0.05)；在32 d时，快发育苗和慢发育苗NR活性不存在显著差异。Ma快慢发育苗间NR活性在各阶段均不存在显著差异。2个材料幼苗NR活性各时期间比较发现，在16和24 d时NR活性维持稳定，32 d时NR活性上升(表2)。由以上分析可知，慢发育苗GSH质量分数在前期相对较低，而快慢发育苗间可溶性糖质量分数、纤维素质量分数、淀粉质量分数、可溶性蛋白质量分数、FAA质量分数、全氮质量分数及NR活性在总体上无显著差异。

表2 柳枝稷2类幼苗碳氮代谢相关指标比较Table 2 Carbon and nitrogen metabolism related indexes of different switchgrass seedlings

2.4 柳枝稷2类幼苗内源激素分析

2.4.1 生长素(IAA)、玉米素(ZR)、生长素/玉米素比值(IAA/ZR) 在16 d时，Ma快慢发育苗间IAA质量分数不存在显著差异，Mg快发育苗IAA质量分数显著大于慢发育苗(P<0.05)。在24和32 d时，2个材料快发育苗和慢发育苗IAA质量分数均不存在显著差异(图2-B)。

在16 d时，Ma慢发育苗ZR质量分数显著大于快发育苗(P<0.05)，Mg快发育苗ZR质量分数显著大于慢发育苗(P<0.05)。在24d时，2个材料快发育苗和慢发育苗ZR质量分数不存在显著差异。在32 d时，Ma慢发育苗ZR质量分数显著大于快发育苗(P<0.05)，Mg快慢发育苗间ZR质量分数无显著差异(图2-C)。

Fg.快发育苗 Fast growing seedlings；Sg.慢发育苗 Slow growing seedlings;不同小写字母表示差异显著(P<0.05) Different lowercase letters mean significant difference(P<0.05).

图2 柳枝稷2类幼苗叶绿素、内源激素比较
Fig.2 Chlorophyll and endogenous hormones in different switchgrass seedlings

在16 d时，Mg快发育苗IAA/ZR比值显著大于慢发育苗(P<0.05)，Ma快慢发育苗间IAA/ZR比值无显著差异；在24 d时，2个材料快慢发育苗间IAA/ZR比值均无显著差异；在32 d时，2个材料快发育苗IAA/ZR比值均显著大于慢发育苗(P<0.05)，Ma和Mg快发育苗和慢发育苗比值分别为9.86、7.82和12.35、10.38(图2-D)。

2.4.2 赤霉素(GA)、脱落酸(ABA) 在16 d时，Mg慢发育苗GA质量分数显著大于快发育苗(P<0.05)，Ma快发育苗和慢发育苗GA质量分数无显著差异。24 d时，2个材料快发育苗GA质量分数显著大于慢发育苗(P<0.05)，Ma快发育苗和慢发育苗GA质量分数分别为8.94、8.21 ng·g-1，Mg快发育苗和慢发育苗GA质量分数分别为9.82、7.73 ng·g-1。在32 d时，Mg快发育苗GA质量分数显著大于慢发育苗(P<0.05)，Ma快发育苗和慢发育苗GA质量分数无显著差异(图2-E)。

16 d时，2个材料慢发育苗ABA质量分数显著大于快发育苗(P<0.05)，Ma和Mg快慢发育苗ABA质量分数差分别为7.86、7.87 ng·g-1。24 d时，Ma快发育苗ABA质量分数显著大于慢发育苗(P<0.05)，Mg快慢发育苗间ABA质量分数差异不显著。32 d时，2个材料慢发育苗ABA质量分数显著大于快发育苗(P<0.05)，Ma和Mg快慢发育苗ABA质量分数差分别为22.13、17.25 ng·g-1。2个材料各时期同种类型幼苗间比较发现，ABA质量分数无显著差异(图2-F)。

由以上分析可知，2个材料慢发育苗与快发育苗相比ABA质量分数在苗期较高，而中期GA质量分数和后期IAA/ZR比值较低。

3 讨论

根系是植物生存之本，在吸收、固着、输导等方面起到重要作用[41]。有研究指出，根系分泌物(包括糖类、有机酸、氨基酸等)能通过改变土壤有效性从而影响植物养分吸收[42]。本试验发现柳枝稷慢发育苗根长和根数与快发育苗相比较小，慢发育苗地上部分鲜质量、干质量显著小于快发育苗(表1)，表明柳枝稷慢发育苗根系欠发达，可能对土壤中养分等吸收能力较弱，不能为地上部分供给充足的水分和营养，造成地上部分生长缓慢，最终导致苗期慢发育的现象。

GSH在清除活性氧自由基方面有重要作用[43]。植物细胞在生理条件下经氧化呼吸会产生少量的氧自由基，谷胱甘肽与其相关酶是抗自由基的重要防线[44]，在氧化条件下GSH由酶催化转化为氧化型，起到调节和抗氧化的作用[43]。本试验发现慢发育苗生长前期GSH质量分数较低(表2)，可能会造成幼苗抗自由基能力较弱，对幼苗快速生长起到阻碍作用，不利于幼苗生长。

ABA作为脂溶性的小分子植物激素，在植物生长过程中起重要作用[45]。ABA被认为是一种生长抑制剂，通过诱导产生与胁迫相关的蛋白，促进气孔关闭等调节根生长以及植物抗逆性等[46-47]。ABA能使花生侧根发生率降低，数目减少且长度降低[22]。本试验发现慢发育苗ABA质量分数相对较高(图2-F)，可能对幼苗侧根发生、根系和胚芽鞘等的伸长有抑制作用，与本试验中慢发育苗根长和根数相对较低结果一致，这可能是导致柳枝稷苗期发育缓慢的重要原因。

GA是一个大家族，在植物生长和发育的许多方面起作用，被认为是植物生长的调节剂[48]。GA对苎麻株高的促进作用极为明显[26]，能促进植物生长，延缓衰老和诱导营养物质运输等[49]。此外，拟南芥(Arabidopsisthaliana)中内源激素GA质量分数和基因表达水平降低能部分抑制暗中光形态发生[50]。本试验发现24 d时慢发育苗GA质量分数显著小于快发育苗(图2-E)，且与本实验室转录组测定结果一致。GA质量分数较低，可能不利于幼苗茎的伸长生长和营养物质的运输，从而造成柳枝稷幼苗生长缓慢。

目前很多研究报道指出内源IAA/ZR比值的高低对植株的根芽发育具有重要的调控作用，比值较高有利于根的分化和细胞增殖，比值较低促进芽的分化[51-52]。此外，在烟草生长过程中IAA/CTK比值较高诱导根原基产生，IAA/CTK比值较低地上部分生长旺盛[30]。本试验发现慢发育苗地上部分IAA/ZR比值在后期相对较低(图2-D)。较低的IAA/ZR比值不利于幼苗根原基的产生，使柳枝稷慢发育苗根系发育较慢，不能为地上生长提供充足的水分、营养等物质，最终导致幼苗发育缓慢。

4 结论

本试验通过在苗期将柳枝稷幼苗分成生长发育快(快发育苗)和生长发育慢(慢发育苗)的2类，从形态特征和生理学方面进行比较分析发现：慢发育苗根系欠发达，不能为地上部分提供充足的水分和营养；慢发育苗ABA质量分数相对较高，前期GSH质量分数、中期GA质量分数及后期IAA/ZR比值较低，不利于根系发育和植株生长，从而导致苗期慢发育现象；Ma和Mg同种类型幼苗根数、ABA质量分数和24 d时GA质量分数不存在显著差异，2个材料同种类型幼苗根长、16 d时GSH质量分数、32 d时IAA/ZR比值存在显著差异，但2个材料2类幼苗间比较趋势一致，这可能与基因型不同有关。此外，苗期慢发育产生的分子机理以及对苗期柳枝稷进行遗传改良育种是下一步的研究重点，相关工作正在进行。

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(责任编辑：成敏 Responsible editor:CHENG Min)

Comparison of Physiologic and Biochemical Characteristics between Fast- and Slow-growing Seedlings in Swithgrass

YANG Guoyu，ZHANG Shumeng，LUO Panni，HU Jiliang，WANG Yongfeng, CUI Guibin，ZHANG Chao，SUN Fengli，LIU Shudong and XI Yajun

(College of Agronomy，Northwest A&F University，Yangling Shaanxi 712100,China)

To investigate the slow-growing mechanism of switchgrass at the physiological and biochemical levels,an experiment was conducted using seeds harvested from two plants(Ma and Mg) of Alamo ecotype. Since 16,24 and 32 days after planting,physiological and biochemical indexes related to growth characteristics were examined and compared between two types of seedlings characterized as fast and slow growth. The results showed that fresh and dry mass of the shoot and root tissues in slow growing seedlings were significantly lighter than those in the fast growing seedlings. In addition,slow growing seedlings had few and short roots,whereas no significant differences in root/shoot ratios and root activities were observed between the slow and fast growing seedlings. Even though GSH mass fraction in slow growing seedlings during early stage was lower than that in fast growing ones,the mass fraction of chlorophyll,starch,cellulose,soluble protein,total nitrogen and free amino acids showed no overall differences between the two types of seedlings. Compared with fast growing seedlings,slow growth seedlings were overall high in ABA mass fraction ,low in GA mass fraction on the 24th day,and low in IAA/ZR value on the 32nd day. Significant differences in root length and GSH mass fraction at the 16th day and in IAA/ZR ratio on the 32nd day were found between seedlings of the same variety for both varieties. Nevertheless,no significant differences were observed in root number,ABA mass fraction and GA mass fraction on the 24th day. Furthermore,significant differences were noticed in root length and GSH mass fraction on the 16th day and IAA/ZR ratio on the 32nd day between Ma and Mg,while no significant differences were noted in root number,ABA mass fraction and GA mass fraction on the 24th day. These results indicated that slow growing seedlings had a poorly developed root system with low GSH mass fraction at early stage,high ABA mass fraction ,low GA mass fraction and IAA/ZR value,which probably resulted in the slow developmental rate during the seedling stage.

Switchgrass(Panicumvirgatum); Seedling; Slow growth; Physiological characteristics; Endogenous hormones

YANG Guoyu，female，master student. Research area:physiological property of switchgrass development.E-mail:yangguoyu989@126.com

XI Yajun，male，professor. Research area:wheat and switchgrass breeding.E-mail:xiyajun11@126.com

日期：2017-03-30

2016-05-03

2016-05-25

国家自然科学基金(31371690)。

杨国玉，女，硕士，从事柳枝稷发育生理特性的研究。E-mail:yangguoyu989@126.com

奚亚军，男，教授，主要从事小麦和柳枝稷遗传育种研究。E-mail：xiyajun11@126.com

Q945.1

1004-1389(2017)04-0533-11

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170330.1508.014.html