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硝基芳香化合物罗硝唑对冬珊瑚幼苗根系发育的影响



全 文 :第42卷 第6期
2013年12月
湖 北 林 业 科 技
Hubei Forestry Science and Technology
Vol.42,No.6
Dec.,2013
硝基芳香化合物罗硝唑对冬珊瑚幼苗根系发育的影响

涂俊杰(1) 江厚利(2) 雷清虎 (1) 吴振军(1)
(1.荆门市彭场林场 荆门 448269;2.湖北省林业科学研究院 武汉 430075)
摘 要: 本研究以冬珊瑚幼苗为实验材料,在 MS培养基中加入不同浓度的罗硝唑,探究其对植物根系
发育的影响。结果表明:不同浓度罗硝唑的处理导致根系总长度、下胚轴长、根体积、根尖数、根系分叉数、
根系表面积和投影面积、生物量及根茎比等表现出显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异。根系总长度
随着浓度的增加而减小,根系下胚轴长度随着浓度的增加而增加,根段平均直径随着罗硝唑浓度增加同时
增加,但没有显著性差异(P>0.05);外源罗硝唑的使用降低了冬珊瑚幼苗根系的侧根的形成,而且也会导
致根系分叉数、根系表面积及投影面积下降;根系高度在各处理之间均没有显著性差异(P>0.05),幼苗根
系外部途径长度在各处理之间差异也都不显著(P>0.05);随着外源罗硝唑浓度的增加,冬珊瑚幼苗生物
量逐渐下降,低浓度的罗硝唑可增加根茎比,而高浓度则降低根茎比。
关键词: 罗硝唑;冬珊瑚;不同浓度;根系发育
中图分类号:Q945.52   文献标识码:B   文章编号:1004-3020(2013)06-0024-04
The Effect of Aromatic Compound Ronidazole on Root
development of Solanum pseudocapsicumseedlings
Tu Junjie(1) Jiang Houli
(2) Lei Qinghu(1) Wu Zhenjun(1)
(1.Jingmen City Pengchang Forest Farm Jingmen 448269;2.Hubei Academy of Forestry Wuhan 430075)
Abstract: The seedlings of Solanum pseudocapsicum were used as the experimental materials.It was
supplemented with different concentrations of ronidazole in MS medium,in order to explore its impact on
plant root development.The result showed that there were significant(P<0.05)or very significant(P<
0.01)differences in total root length,hypocotyl length,root volume,root number,root branching num-
ber,root surface area and projected area,biomass,ratio of root and stem when the seedlings were sup-
plemented with different concentrations of ronidazole.With increasing concentration,total root length
would decrease,hypocotyl length would increase,the average diameter of the root segment would in-
crease too,but no significant differences(P>0.05);The using of ronidazole could reduce the number of
lateral roots,also lead to decline of the number of root branching,root surface area and the projected ar-
ea.There were no significant differences(P>0.05)in root altitude and external pathway length between
different treatment.With increasing concentration of ronidazole,the biomass of Solanum pseudocapsi-
cumand ratio of root and stem would both decrease.
Key words: ronidazole;Solanum pseudocapsicum;different concentrations;root development
  根系是植物吸收水分和养分的重要器官,其生
长发育将直接影响到植物整体的生长发育。如何
促进植物根系发育和增加根系对环境胁迫的抗性
一直是人们研究的重要课题[1-4]。许多含氮化合
物进入植物体内后能释放出一氧化氮(NO)和其他
含氮化合物,如有机硝酸酯、有机亚硝酸酯、金属-
NO复合物等[5]。这些化合物在植物体内所释放
的NO 和含氮化合物对根系发育产生很大影
响[6-8]。但这些化合物中,有些非常昂贵,有些虽
然便宜但毒性大,这些化合物在生产实际中难以得
* 收稿日期:2013-06-27
第6期 涂俊杰等:硝基芳香化合物罗硝唑对冬珊瑚幼苗根系发育的影响
到应用,因此寻找新的安全可靠的含氮化合物对于
生产实际具有重要应用价值。罗硝唑是一种价格
较便宜且毒性安全的含氮化合物,同时在生物体内
可以产生含氮化合物。本文试图研究罗硝唑对植
物根系发育的影响,以探究它在生产实际应用中的
可能性。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
冬珊瑚Solanum Pseudocapsccicum 茄科茄属,
原产欧亚热带,中国华东、华南地区有野生分布。本
实验使用的种子采自长江大学西校区植物园。
1.2 试验方法
1.2.1 材料培养
以 MS培养基为基质,在培养基中加入不同浓
度的罗硝唑(从Sigma-Aldrich公司购买,货号
R7635),使培养基中罗硝唑的浓度达到0,10,20,
40μmol·L
-1和60μmol·L
-1。冬珊瑚种子先以
75%乙醇消毒5min,然后以无菌水清洗5次,再
以0.1%升汞消毒5min,清洗5次后接种于盛有
培养基的三角瓶中(每瓶接种5粒,4个重复,共20
粒种子)。三角瓶放置在4℃下2天,然后转入生
长箱中培养。培养条件为:光周期16h/d,光强
650μmol·m
-2·s-1,温度24℃。培养60天后,
取材料进行分析。
1.2.2 根系图像获得与分析
待冬珊瑚幼苗清洗后,用 WinRhizo根系分析
系统中的EPSON扫描仪对冬珊瑚的根系进行扫
描,获得根系图像。随后用 WinRhizo根系分析软
件对图像进行分析,测定各项数据,如根段平均直
径、投影面积、表面积、平均直径、根体积、根尖数、
根分枝数、高度、外部途径长度。扫描后的幼苗用
尺子测量主根长和下胚轴长度。
1.2.3 生物量测定
将所有的幼苗放入烘箱烘干,以65℃烘至恒
重。待冷却后分析天平称量地上和地下两部分的
重量。
1.3 统计分析
利用SPSS V10.0软件对所获得数据进行统
计分析,以0.05为标准,判断各处理之间的差异显
著性。
2 试验结果
2.1 罗硝唑对幼苗根系根长、下胚轴长度、根平均
直径以及根体积的影响
图1 不同浓度的罗硝唑对冬珊瑚幼苗总根长和下胚轴
长度(A)以及根平均直径和总体积(B)的影响
罗硝唑对冬珊瑚幼苗根系构型具有很重大的
影响。在罗硝唑0~60μmol·L
-1浓度范围内,根
系根总长度随着浓度的增加而减小(图1A)。0
μmol·L
-1处理与10μmol·L
-1处理对总根长的
影响不显著(P>0.05),而与20,40,60μmol·L
-1
处理存在极显著性差异(P<0.001,LSD);10
μmol·L
-1处理与20μmol·L
-1处理差异显著(P
<0.05,LSD),与40μmol·L
-1和60μmol·L
-1
处理差异极显著(P<0.001,LSD);20μmol·L
-1
处理与60μmol·L
-1处理差异显著(P<0.05,
LSD);40μmol·L
-1处理与60μmol·L
-1处理差
异不显著(P>0.05,LSD)。冬珊瑚幼苗根系下胚
轴长度随着罗硝唑浓度的变化增加而增加(图
1A)。0μmol·L
-1处理与后4种处理(10,20,40,
60μmol·L
-1)之间都存在极显著差异(P<
0.001,LSD),其他处理之间均没有显著性差异(P
>0.05,LSD)。
虽然随着罗硝唑浓度增加,根段平均直径也增
加,但所有罗硝唑处理对根段平均直径没有显著性
差异(P>0.05,LSD,图1B)。罗硝唑对冬珊瑚幼
苗根系根体积产生显著影响(图1B)。0μmol·
L-1处理与10μmol·L
-1处理差异显著(P<
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0.05,LSD),而与20,40,60μmol·L
-1差异极显
著(P<0.001,LSD);其他处理之间差异不显著
(P>0.05,LSD)。
2.2 罗硝唑对幼苗根系根尖数、分叉数以及表面
积和投影面积的影响
  外源罗硝唑的使用降低了冬珊瑚幼苗根系的
侧根的形成(图2A)。0μmol·L
-1处理与10,20,
60μmol·L
-1处理存在极显著差异(P<0.001,
LSD),与40μmol·L
-1则差异显著(P<0.05,
LSD)。20μmol·L
-1处理与40μmol·L
-1处理
存在显著差异(P<0.05,LSD)。罗硝唑处理也导
致根系分叉数下降(图2A)。0μmol·L
-1处理与
10,20,60μmol·L
-1处理之间差异显著(P<
0.05,LSD),其他之间均没有显著性差异(P>
0.05,LSD)。
图2 罗硝唑对冬珊瑚幼苗根系根尖数和分叉数(A)
以及表面积和投影面积(B)的影响
罗硝唑处理导致根系表面积和投影面积下降
(图2B)。对于表面积,0μmol·L
-1处理与20,40,
60μmol·L
-1处理差异极显著(P<0.001,LSD),与
第10μmol·L
-1处理差异显著(P<0.05,LSD)。
10μmol·L
-1处理与20和40μmol·L
-1处理之间
存在差异显著(P<0.05,LSD),与60μmol·L
-1
差异极显著(P<0.001,LSD)。对于投影面积,
0μmol·L
-1处理与20、40、60μmol·L
-1处理之
间存在极显著差异 (P<0.001,LSD),与 10
μmol·L
-1处理差异显著(P<0.05,LSD)。
图3 罗硝唑对冬珊瑚幼苗根系连接数量和
高度(A)以及外部路径长度(B)的影响
2.3 罗硝唑对冬珊瑚幼苗根系连接数量和高度以
及外部路径长度的影响
  根系连接数量、高度以及外部路径长度是三种
根系拓扑学参数,用以描述根系的分枝状况。在连
接数量方面(图3A),0μmol·L
-1处理10,20,60
μmol·L
-1处理之间存在显著差异(P<0.05,
LSD),其他之间不存在显著差异。在高度方面(图
3A)各处理之间均没有显著性差异(P>0.05,
LSD),幼苗根系外部途径长度在各处理之间差异
也都不显著(P>0.05,LSD,图3B)。
图4 罗硝唑对冬珊瑚幼苗生物量累积与根茎比的影响
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第6期 涂俊杰等:硝基芳香化合物罗硝唑对冬珊瑚幼苗根系发育的影响
2.4 罗硝唑对冬珊瑚幼苗生物量累积及其分配的
影响
  罗硝唑对冬珊瑚幼苗生物量累积及其分配的
影响也很大。总体上,随着外源罗硝唑浓度的增
加,冬珊瑚幼苗生物量的累积逐渐下降(图4A)。0
μmol·L
-1处理与40和60μmol·L
-1处理之间存
在显著差异(P<0.05,LSD)。在生物量分配方
面,低浓度(10μmol·L
-1)增加根茎比,而高浓度
则降低根茎比(图4B)。0μmol·L
-1处理与60
μmol·L
-1处理之间存在显著差异(P<0.05,
LSD),10μmol·L
-1处理与20,40,60μmol·L
-1
处理之间存在极显著差异(P<0.001,LSD),其他
处理之间不存在显著性差异。
3 讨论
含氮化合物在植物体内所释放的氮自由基对
植物生长发育的影响较大。外源硝普钠处理能减
少主根长度而增加侧根数量,清除植物体内产生的
NO则增加主根长度而减少侧根数量[7],硝普钠也
能增加侧根原基的数量[8]。在本研究中,外源罗硝
唑处理则降低冬珊瑚幼苗根系的根尖数(即减少侧
根数量,图2A),降低总根长而增加下胚轴长度(图
1A),也降低了根系总表面积和总投影面积(图
2B)。这些结果都表明罗硝唑虽然在生物体内释
放含氮的化合物5-S-cysteinyl-1-methylimi-
dazole-2-methanol carbamate和5-S-cystei-
nyl-l,2-dimethylimidazo[9],其作用却与硝普钠
的作用相反。导致这样的结果,可能与罗硝唑释放
的含氮化合物的生理作用有直接的关系。因此,罗
硝唑这样的生理作用对于根系发育以及根系对水
分和养分的吸收都是不利的。因此,原本将罗硝唑
用于生产实际的想法不成立。要找到更安全更便
宜的化学物质用于促进植物根系发育和增加根系
对不良环境的抵抗能力,需要更多的努力和尝试。
参 考 文 献
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(责任编辑:郑京津)
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