Analyse de l’effet du stress salin composé sur la germination des graines et analyse de la tolérance au sel du poivre (Capsicum annuum L.)
Summary
L’article ci-dessous présente un protocole pour mesurer la germination des graines, la croissance des semis et les indices physiologiques de deux variétés de poivre présentant des différences de tolérance à la salinité en réponse à six concentrations de sel mélangé. Ce protocole peut être utilisé pour évaluer la tolérance au sel des variétés de poivre.
Abstract
Pour déterminer la tolérance au sel et le mécanisme physiologique du poivre (Capsicum annuum L.) au stade de la germination, les variétés Hongtianhu 101 et Xinxiang 8, qui présentent de grandes différences de tolérance au sel, sont utilisées comme matériel d’étude. Six concentrations de sels mixtes de 0, 3, 5, 10, 15 et 20 g/L calculées en utilisant des rapports molaires égaux de Na 2 CO 3, NaHCO3, NaCl, CaCl 2, MgCl 2, MgSO 4 et Na 2 SO4 sont utilisées. Pour déterminer leurs effets, les indices connexes de germination des graines, de croissance des plantules et de physiologie sont mesurés, et la tolérance au sel est évaluée de manière exhaustive à l’aide de l’analyse de la fonction d’appartenance. Les résultats montrent qu’à mesure que la concentration de sel mélangé augmente, le potentiel de germination, l’indice de germination, le taux de germination, l’indice de vigueur de germination des graines, la longueur des racines et le poids frais des racines des deux cultivars diminuent considérablement, tandis que le taux relatif de sel augmente progressivement. La longueur de l’hypocotyle et le poids frais au-dessus du sol augmentent d’abord, puis diminuent, tandis que l’activité du malondialdéhyde (MDA), de la proline (Pro), de la catalase (CAT), de la peroxydase (POD) et de la superoxyde dismutase (SOD) diminue puis augmente. Le potentiel de germination, l’indice de germination, le taux de germination, l’indice de vigueur de germination des graines, la longueur des racines, le poids frais des racines, la teneur en MDA et Pro et l’activité CAT des graines Hongtianhu 101 sont plus élevés que ceux de Xinxiang 8 pour toutes les concentrations de sel utilisées ici. Cependant, la longueur de l’hypocotyle, le poids frais au-dessus du sol et le taux relatif de sel sont plus faibles dans Hongtianhu 101 que dans Xinxiang 8. L’évaluation complète de la tolérance au sel révèle que les valeurs pondérées totales des deux indices de fonction d’appartenance augmentent d’abord, puis diminuent à mesure que la concentration de sel mélangé augmente. Comparativement à 5 g/L, qui a la valeur de fonction d’appartenance la plus élevée, l’indice sous des concentrations de sel de 3 g/L, 10 g/L et 15 g/L diminue de 4,7 % à 11,1 %, de 25,3 % à 28,3 % et de 41,4 % à 45,1 %, respectivement. Cette étude fournit des conseils théoriques pour la sélection de variétés de poivre tolérantes au sel et une analyse des mécanismes physiologiques impliqués dans la tolérance au sel et la culture tolérante au sel.
Introduction
La salinité est un facteur limitant majeur pour la productivité des cultures dans le monde1. À l’heure actuelle, près de 19,5% des terres irriguées et 2,1% des terres sèches du monde sont affectées par la salinité, et environ 1% des terres agricoles dégénèrent en terres salines-alcalines chaque année. D’ici 2050, 50 % des terres arables devraient être affectées par la salinisation 2,3. En plus des facteurs naturels, tels que l’altération naturelle des roches et l’eau de pluie salée près ou autour de la côte, l’évaporation rapide de la surface, les faibles précipitations et les méthodes de gestion agricole déraisonnables ont exacerbé le processus de salinisation des sols. La salinisation du sol inhibe la croissance des racines des plantes et réduit l’absorption et le transport de l’eau et des nutriments des racines des plantes aux feuilles. Cette inhibition entraîne des pénuries d’eau physiologiques, des déséquilibres nutritionnels et une toxicité ionique, ce qui entraîne une réduction de la productivité des cultures et une perte complète du rendement des cultures. La salinisation des terres cultivées devient progressivement l’un des facteurs de stress abiotiques les plus critiques affectant la production alimentaire agricole mondiale4. Le stress lié au sel réduit les terres arables disponibles pour l’agriculture, ce qui peut entraîner un déséquilibre important entre l’offre et la demande de produits agricoles futurs. Par conséquent, l’exploration des effets de la salinisation des sols sur la croissance des cultures et les mécanismes physiologiques et biochimiques est propice à la sélection de variétés tolérantes au sel, à l’utilisation durable des sols salins et à la sécurité des produits agricoles.
Le poivre (Capsicum annuum L.) est planté dans le monde entier en raison de sa haute valeur nutritionnelle et médicinale. Par exemple, la capsaïcine est un alcaloïde responsable de la saveur épicée du poivre. La capsaïcine peut être utilisée pour soulager la douleur, perdre du poids, améliorer les systèmes cardiovasculaire, gastro-intestinal et respiratoire, et dans plusieurs autres applications5. Le poivre est également riche en substances bioactives, en particulier différents composés antioxydants (caroténoïdes, phénoliques et flavonoïdes) et en vitamine C6. Actuellement, le poivre serait la culture légumière ayant la plus grande superficie de culture en Chine, avec une superficie de plantation annuelle de plus de 1,5 x 106 ha, représentant ainsi 8% à 10% de la superficie totale de plantation de légumes en Chine. L’industrie du poivre est devenue l’une des plus grandes industries maraîchères de Chine et a la valeur de production la plus élevée7. Cependant, la culture du poivre est souvent soumise à une variété de stress biologiques (ravageurs et champignons) et abiotiques, en particulier le stress salin, qui a un impact négatif direct sur la germination, la croissance et le développement des graines, entraînant une réduction du rendement et de la qualité des fruits du poivre8.
La germination des graines est la première étape de l’interaction entre les plantes et l’environnement. La germination des graines est très sensible aux fluctuations du milieu environnant, en particulier au stress lié au sel du sol, qui peut exercer des effets inversés sur la physiologie et le métabolisme, et éventuellement perturber la croissance, le développement et la morphogenèse normaux des cultures9. Dans des études antérieures, la germination des graines de poivron et la croissance des plantules sous stress salin ont fait l’objet d’études approfondies; cependant, la plupart des études ont utilisé le NaCl comme seul sel pour l’induction du stress10,11,12. Cependant, les dommages causés par les sels du sol sont principalement dus à la toxicité des ions Na+, Ca 2+, Mg2+, Cl-, CO3 2- et SO42– générée par la dissociation des sels de sodium, de calcium et de magnésium. En raison de la synergie et de l’antagonisme entre les ions, les effets du sel mélangé et du sel unique sur la croissance et le développement des cultures peuvent être très différents. Cependant, les caractéristiques correspondantes de la germination des graines de poivre et de la croissance dans le sel mélangé ne sont pas encore claires. Par conséquent, deux variétés de poivre présentant des différences remarquables de tolérance au sel sont utilisées comme matériaux dans cette étude. L’analyse des effets de différentes concentrations de sel sur la germination, la croissance et les indices physiologiques et biochimiques des graines de poivre après mélange équimolaire de sept sels peut révéler le mécanisme de réponse de la germination des graines de poivron au stress salin. Il peut également fournir une base théorique pour la culture de plants de poivre forts, ainsi que pour une culture à haut rendement et de haute qualité dans des terres cultivées salines.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cette méthode de recherche comprend quatre étapes clés qui affectent la précision des résultats expérimentaux. Premièrement, en raison de la mauvaise dissolution des sels mélangés causée par l’augmentation de la teneur en soluté dans les solutions à forte concentration en sel, et de la faible solubilité des réactifs tels que le chlorure de calcium, qui sont plus difficiles à solubiliser dans l’eau, les réactifs pesés doivent être entièrement broyés dans un mortier. De plus, les réactifs doivent ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par le Département de la science et de la technologie de la province du Jiangxi (20203BBFL63065) et le Projet général de recherche scientifique et technologique du Département de l’éducation du Jiangxi (GJJ211430). Nous tenons à remercier Editage (www.editage.cn) pour l’édition en anglais.
Materials
| Calcium chloride | Shanghai Experiment Reagent Co., Ltd.,China | Analytical reagent | |
| Centrifugal machine | Shanghai Luxianyi Centrifuge Instrument Co., Ltd., China | TGL-16M | |
| Centrifuge tube | None | None | |
| Conductivity meter | Shanghai Instrument&Electronics Science Instrument Co., Ltd., China | DDSJ-308F | |
| Constant temperature and humidity box | Ningbo Laifu Technology Co., Ltd.,China | PSX-280H | |
| Digital display vernier caliper | Deli Group Co., Ltd.,China | DL90150 | |
| Electronic balance | Mettler Toledo Instruments (Shanghai) Co., Ltd.,China | ME802E/02 | |
| Filter paper | Hangzhou Fuyang North Wood Pulp and Paper Co., Ltd.,China | GB/T1914-2017 | |
| Grinding rod | None | None | |
| Hongtianhu 101 | Seminis Seed (Beijing) Co., Ltd.,China | 11933955/100147K1-137 | |
| Ice machine | Shanghai Kehuai Instrument Co., Ltd., China | IM150G | |
| Liquid nitrogen | None | None | |
| Magnesium chloride | Tianjin Kermel Chemical Reagent Co., Ltd.,China | Analytical reagent | |
| Magnesium sulfate | Tianjin Kermel Chemical Reagent Co., Ltd.,China | Analytical reagent | |
| Petri dish | Jiangsu Yizhe Teaching Instrument Co., Ltd.,China | I-000163 | |
| Pocket knife | None | None | |
| Potassium permanganate (KMnO4 | Xilong Scientific Co.,Ltd.,China | Analytical reagent | |
| Pure water equipment | Sichuan Youpu Ultrapure Technology Co., Ltd.,China | UPT-I-20T | |
| Sodium bicarbonate | Xilong Scientific Co.,Ltd.,China | Analytical reagent | |
| Sodium carbonate | Xilong Scientific Co.,Ltd.,China | Analytical reagent | |
| Sodium chloride | Xilong Scientific Co.,Ltd.,China | Analytical reagent | |
| Sodium sulfate | Xilong Scientific Co.,Ltd.,China | Analytical reagent | |
| Test kit | Suzhou Keming, Biotechnology Co., Ltd, Suzhou.,China | Spectrophotometer method | |
| Ultra-low temperature freezer | SANYO Techno Solution TottoriCo.,Ltd. | MDF-382 | |
| Ultraviolet visible spectrophotometer | Shanghai Precision Scientific Instrument Co., Ltd., China | 760CRT | |
| Xinxiang 8 | Jiangxi Nongwang High Tech Co., Ltd.,China | GPD Pepper 2017(360013) |
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