Effects of different concentrations of silicon on the cold resistance of Elymus sibiricus seedlings

doi:10.11686/cyxb2025067

Abstract

Abstract:

In this study， we evaluated the effects of nano-silicon （nano-Si） at varying concentrations （0， 50， 100， 150， and 200 mg·L^-1） on the cold resistance of Elymus sibiricus during the seedling stage. When seedlings were subjected to a cold treatment， those treated with nano-Si showed significantly enhanced root elongation， compared with that of the control group， but no difference in their plant height. An exhaustive analysis of cold-resistance traits revealed that， compared with the control group， E. sibiricus seedlings treated with 200 mg·L^-1 nano-silicon showed markedly higher values for root length， proline content， and chlorophyll content （increased by 63.2%， 178.6%， and 15.6%， respectively）， and lower values for several stress-related parameters. Specifically， compared with the control group， the E. sibiricus seedlings treated with 200 mg·L^-1 nano-Si had lower relative conductivity， malondialdehyde content， and abscisic acid content （17.5%， 3.88%， and 2.23% lower， respectively）. These results indicate that nano-Si regulates cell osmotic pressure， maintains photosynthetic efficiency， and modulates plant hormone levels， thereby preserving physiological metabolism under low-temperature stress and improving cold resistance. The results of this study provide theoretical support for the application of nano-Si to increase the cold resistance of forage crops.

Key words: nano-silicon, Elymus sibiricus, seedling stage, cold resistance

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Figures/Tables 10

Fig.1 Effects of different concentrations of nano-silicon treatments on plant height of E. sibiricus seedlings

Fig.2 Effects of different concentrations of nano-silicon treatments on root length of E. sibiricus seedlings

Fig.3 Effects of different concentrations of nano-silicon treatments on the relative conductivity of E. sibiricus seedlings

Fig.4 Effects of different concentrations of nano-silicon treatments on proline content of E. sibiricus seedlings

Fig.5 Effects of different concentrations of nano-silicon treatments on malondialdehyde content of E. sibiricus seedlings

Fig.6 Effects of different concentrations of nano-silicon treatments on chlorophyll content of E. sibiricus seedlings

Fig.7 Effects of different concentrations of nano-silicon treatments on superoxide dismutase activity of E. sibiricus seedlings

Fig.8 Effects of different concentrations of nano-silicon treatments on abscisic acid concentration in E. sibiricus seedlings

Fig.9 Correlation analysis of cold tolerance related traits

Table 1 Membership function value and comprehensive evaluation of cold resistance of E. sibiricus under different concentrations of nano-silicon treatments

处理 Treatment	隶属函数值Subordinate function values						综合评价值 Comprehensive evaluation value	排序 Rank
处理 Treatment	相对电导率 Relative conductivity	脯氨酸 Proline	丙二醛 Malondialdehyde	叶绿素 Chlorophyll	超氧化物歧化酶 Superoxide dismutase	脱落酸 Abscisic acid	综合评价值 Comprehensive evaluation value	排序 Rank
T₁	0.0129	0.0523	0.9451	0	0.2796	0.3893	0.2799	4
T₂	0	0.2471	0.5071	0.3419	0.3951	0.0912	0.2637	5
T₃	0.0776	0	0	1.0000	1.0000	0.6945	0.4620	3
T₄	1.0000	0.1629	0.6491	0.0110	0.1250	1.0000	0.4913	2
T₅	0.8463	1.0000	1.0000	0.3133	0	0	0.5266	1

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