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文|探索者M34

编辑|探索者M34

«——【·前言·】——»

前播种激光光刺激是提高豆类产量的常用方法。然而,还没有证明单激光光刺激是提高植物生产力和种子产量质量的更有效的技术,而不同的激光光是通过产生协同关系。进行了为期两年的单因素田间试验,以测试大豆种子光刺激的选择组合,其效果将表现为植株产量的增加和质量参数的改善。大豆种子播种前光刺激对其形态性状有显著影响。

与对照组相比,它显著提高了种子数、种子数和种子数。与对照组相比,氦-霓虹激光和氦激光对大豆种子的相干激光光刺激平均提高了30%的大豆产量。在此处理中,主枝产量与侧枝产量的比例为40:60,表明与对照相比,种子播种前的刺激对侧枝产量有显著的正效应。

大豆

«——【·简介·】——»

近年来,人们对旨在提高作物产量、同时尽量减少对环境的不利影响的农业新技术越来越感兴趣。使用生物技术方法种植谷物、蛋白质和油籽作物有许多好处,其中无疑包括增加植物在干旱、极端气温和矿物质营养缺乏等各种自然压力下的适应性。

大豆作为亚洲的一种品种,有特定的温度和湿度要求,决定其生产力。种子发芽期间短期存在的压力因素(干旱、过度降雨或寒潮)对幼苗的初期发育产生不利影响,而某些压力因素的长期影响会降低产量。这些现象发生在中欧,是限制大豆种植的主要因素。

大豆

利用各种种子调节方法提高大豆种子发芽潜能,包括生物学和物理学方法。一种近年来日益重要的方法是利用低功率激光发射红光、蓝光或绿光刺激种子。激光光使种子吸收光能并将其转化为化学能。

种子在发芽过程和植物生长发育过程中使用辐照期间提供的额外能量。有关种子辐射播种的研究通常使用氦-霓虹激光器(其波长为120-632纳米)或蓝光二极管激光器(其波长为437纳米)。在使用He-NE激光后,已注意到对种子的代谢过程和对植物的生长和发育的有利影响,以及发芽种子百分比的增加。

大豆

文献中有许多研究研究了激光对豆类植物形态学参数的影响,如白卢平或蚕豆。帕德莱什尼和斯托奇和波德兹尼等人。试验结果显示,对蚕豆和白豆种子的辐射,对种子发芽率和发芽均匀性、根长和干重以及幼苗的空部有积极影响。

结果表明,播种前辐照大大提高了两种种子中淀粉水解酶和蛋白-3-醋酸的含量。阿斯格哈尔等人。研究结果表明,种子处理对大豆糖、蛋白质、氮、过氧化氢抗坏血酸(ASA)、丙氨酸、酚醛、丙二醛(MDA)和叶绿素含量(CHLA和B)的影响。

稻田

作者强调,激光播种前种子处理有可能提高大豆的生物种类和重要的代谢酶,但应进一步研究大豆品种的生长特性和产量特性。在现有的科学文献中,很少有报告证实不同时间间隔和不同类型激光组合的播种前光刺激对大豆产量的大小和质量的积极影响。

这取决于芽的位置(主枝和芽)。植物上的侧枝。因此,本研究的目的是测试大豆种子中选定的光刺激处理方法,其有效性将表现为植物产量的提高和质量参数的改进。

大豆

«——【·实验材料与方法·】——»

1.实验设计

为期两年的单因素实地试验(克拉科夫北部普鲁士农业大学实验站,位于波兰南部是根据随机块法建立的,有4次重复。实验因素是光刺激的类型。采用了具有不同光束和辐照时间的六种不同组合(S0-S5):(1)控制,无辐照;(2)使用红光三次,每次3秒,激光照射间隔为3秒。

在以植物有效磷、钾、镁含量高为特征的钙氮土上进行了田间试验。土壤酸碱值为6.4(1摩尔马克的酸碱值) −3 表土层中的营养物质(每100克土壤)为:磷21.2毫克;钾23.7毫克;镁10.4毫克。土壤中0-90厘米深度的总矿物氮含量为74.7-78.9千克公顷 −1 。由于植物生长和发展的最佳条件,没有使用矿物肥料。

大豆

用方差分析法对结果进行了统计分析。差异的意义是通过图基的多重范围测试确定的,使用的是 P =0.05。列出了这两年的平均值。获得的数据进行统计分析数据分析软件系统。

用主成分分析法确定了分析参数之间的关系。比较分析法是一种用来分析包含定量和定性变量的数据集的方法。五氯苯甲醚的结果包括试验用地的得分以及第一和第二主要成分(PC1和PC2)产量和产量成分的加载向量,并在双地块上显示。

负载向量量化PC对产率和产率组件的影响。它们还根据主枝或侧枝上的位置参数,提供关于产量和产量成分之间相关性的信息。同时,加载向量呈正相关,而相反的加载向量呈负相关。通过考虑混合变量类型,使用PCA分析个体之间的相似性。

大豆

2.环境条件

分析了生长期和生长年份的降雨量和温度。在分析所涉期间,降水总量与长期平均数445毫米相差不大。2018年,5月、6月、8月和9月为平均数。只有四月非常干燥,而七月非常潮湿。2019年,生长期开始时非常潮湿,但6月出现了土壤干旱,而7月和8月为平均值。

2018年的气温大大偏离长期平均值----4月+5.7℃,5月+3.8℃,6月+2.5℃,7月+1.9℃,8月+3.2℃,9月+2.3℃。2019年,6月(-5.9℃)和8月(2.9℃)与长期平均值的偏差最大。

大豆

2018年,除了七月外,几乎整个生长期都非常温暖。这两年八月都很暖和。由于对当前生长季节的天气条件缺乏明确的区分,研究结果被列为多年来的平均数。没有发现治疗与天气之间有显著的相互作用。

因此,结果按平均数列报。没有发现治疗与天气之间有显著的相互作用。因此,结果按平均数列报。没有发现治疗与天气之间有显著的相互作用。因此,结果按平均数列报。

数据图

«——【·实验成果·】——»

1.光刺激类型所决定的产量

用激光对大豆种子进行播种前光刺激,对作物产量有积极影响。结果表明,在不同组合条件下,单激光光刺激和红蓝激光的连续激光刺激都是提高植物产量和种子产量的有效技术。

大豆田

2.植物生物学

大豆种子的光刺激对植物的生物特征有显著影响。在选定的光刺激处理中,观察到植株的重量和高度显著增加,但第一个荚的高度和侧枝的数目不受光刺激的影响。使用处理S2(LL3x9)显著提高了植株的高度,与对照组相比增加了22。5厘米。虽然生物刺激对第一舱的高度影响不明显,但使第一舱的高度比对照组增加了2厘米。在S3和S5中观察到光刺激对植株重量的积极影响。与对照组相比(无显著性),治疗用S3或S5增加侧枝数77%。

大豆

对种子的物理光刺激不影响大豆植株主要芽的生物特征,这证明了大豆植株的高基因型稳定性。相比之下,对选定的侧枝生物特征的统计分析表明,它们受到实验因素的显著影响,这证实了由于它们对物理因素的高度敏感性和这一特征缺乏基因型稳定性而产生的高可塑性。对种子的光刺激使侧枝的重量、大小和子实体节点的数量显著增加。

大豆种子的光刺激对产量结构有显著影响,这取决于植株上的芽的位置。无论辐照组合和植株上芽的位置如何,在对照组中豆荚数、豆荚重、种子数和种子重均较高。

大豆

3.种子的化学成分

光刺激影响从主枝和侧枝获得的种子的化学成分。以大枝为例,组合S1(L3x3)和S5(LD3x3+L3x3)显著增加大豆种子粗蛋白含量,而S2(L3x9)显著增加种子粗脂肪含量。在处理过程中延长辐照时间,使种子粗蛋白含量比对照增加14.4%。另一方面,使用组合S4对种子的粗蛋白或粗脂肪含量没有影响。

数据图

在侧枝中,种子的粗蛋白和粗脂肪含量均不显著低于大枝。在使用S3(L3x30)后,粗蛋白含量增加最多,达到11%。大豆种子中粗脂肪含量显著增加,达19%。在使用S2(L3x9)和S4(L3x3+L3x1)组合的处理中,观察到粗脂肪含量显著下降。

4.主要成分分析

主成分分析表明激光刺激对生物参数的影响不同。得到的变量之间的相关性是默认提取的, 对六组主要实验因子(激光照射材料)进行了五氯苯甲醚分析,并提出了总产量与主枝(MSS)和侧枝(LBS)上形态参数的关系。

数据图

在第一组分析(控制)中,pc1解释了71.9%的变量。PC1包括了与之负相关的侧枝的下列变量:豆荚数、种子数、节点数、豆荚重、种子重、茎重、芽重、高度,并包括了主要芽预期豆荚数的所有生物特征。侧枝数的变化与侧枝数呈正相关。pc2解释了13.7%的变量。pc2包括与主枝上的豆荚数正相关的变量。

在被分析的第二组中,pc1解释了62.5%的变量。PC1包括了下列与之负相关的侧枝变量:植物干重、种子重、豆荚重、茎重、侧枝重、种子数、豆荚数,并包括了主要芽的所有生物特征。pc2解释变量为22.0%,与主枝高度呈正相关,与侧枝数呈负相关。

数据图

在被分析的第三组中,pc1解释了41,5%的变量。PC1包含了与之负相关的主要芽的下列变量:种子数、种子重、豆荚数、节数和植株重。pc2解释变量为34.6%。PC2与侧枝的重量、侧枝的高度、节数和种子数呈负相关。

在被分析的第四组中,pc1占变量的51.0%。PC1包括下列与之负相关的侧枝变量:种子重、种子重、豆荚重、树枝重和高度。pc2解释变量为34.9%。pc2主要包括以下主要芽的负相关变量:第一豆荚重、茎重和种子重。

数据图

在第五组分析中,pc1占变量的60.0%。PC1包括下列与之负相关的侧枝变量:种子重、种子数、种子果重和高度,以及与之负相关的主要芽的变量:种子重、种子数、种子果重、茎果数、茎重和重量。pc2解释了28.5%的变量。

在第六组分析中,pc1解释了37.2%的变量。PC1包括了与之正相关的主要芽的下列变量:高度、节点数和POD重量;与之负相关的侧枝的下列变量:豆荚数、POD重量、种子数和种子重量。pc2解释变量为29.2%。主要芽的下列变量与之呈负相关:豆荚重、豆荚数、种子重和种子数。

实验田

«——【·实验成果讨论·】——»

对大豆种子进行物理预播种光刺激对植株形态、种子产量和产量品质有显著影响。光刺激对植株侧枝形态学参数的形成有较大的影响,对主要芽形态学参数的形成也有较小的影响。

该研究的一个有趣的结果是发现了种子种植前刺激对植物形态特征多样化的积极影响,这不仅是一种综合性的影响,而且也是对侧枝参数分化的影响。这是对这一领域科学研究发展的贡献。

大豆

多布罗沃尔斯基等人观察了不同激光类型(红色和蓝色)在顺序上的正协同效应。通过对生物材料生物刺激算法的优化组合,大大提高了水生生态系统生物修复过程的有效性。作者更多地关注激光刺激的影响,而没有分析不同波长的光激活的生物机制。

研究发现,用波长为437纳米的蓝色二极管对生物材料进行光刺激,可以刺激线粒体酶,也就是说。细胞色素。蓝光被叶绿素A和叶绿素B高度吸收,对光合速率有影响。一种波长为660纳米的红色激光器可以改善植物细胞的DNA结构,从而对植物的生长发育产生影响。

大豆

拉努等人。注意到物种对不同波长的光刺激有不同的反应,需要更多的跨学科研究来解释这种现象的生化背景。

弗拉西里卡评估了相干光对在不利环境条件下生长的植物的抗性的影响。作者注意到 红脚膜 用蓝色激光二极管(437纳米)进行辐照,表明红色激光二极管(670纳米)有良好的效果,同时缩短了发芽时间。

大豆

在大豆种子发芽阶段的研究中没有观察到这些现象,但在成熟阶段的处理方法却存在着相关的差异。大豆种子的主要品质特征是粗蛋白和粗脂肪的含量。在中欧进行的研究所录得的这些营养素的数值分别约为37.1%及18.2%至19.7%。

大豆

将这些平均值与我们的研究结果进行比较后发现,大豆种子中粗蛋白和粗脂肪的含量与平均值略有不同。光刺激处理S3(LL3x30)提高了种子粗蛋白和脂肪的含量。相比之下,齐扬巴和齐扬巴通过观察,油菜籽辐照对种子品质特性无显著影响。

«——【·笔者观点·】——»

种子在播种前的光刺激对大豆植株的形态参数、种子产量和种子品质有显著影响。大豆种子的光刺激在确定植株形态学方面起着重要作用,并对种子产量产生相关影响,因为刺激会导致植株侧枝的高塑性。

鉴于已经报道的这种方法的明显效果,需要更多的研究来解释使用顺序光刺激的生化背景。我们的发现将非常有用的育种者工作的新基因型适合种植环境中使用新的轻技术。

«——【·参考文献·】——»

1. 威尔切克乔温塔尔，《科学农业科普》桑德兰科技农业公司出版社出版。

2.维尔戈莱谢克，《农业大豆科研》朴茨茅斯科学农业研发公司出版社出版。

3.杰罗巴科珀，《杂粮谷物概述》布里斯托农业大学出版社出版。