鹽堿脅迫對沙棘種子萌發及幼苗抗氧化酶活性的影響1)

喬 楓 耿貴工

(青海師范大學，西寧，810008) (青海農林科學院)

沙棘(Hippophae rhamnoidesL.)，又名酸刺、醋柳、黑刺等，為胡頹子科，屬多年生雌雄異株的落葉灌木或小喬木。有關沙棘種子萌發的研究主要集中在溫度、逆境等方面［1－2］。在20～30℃的變溫或30℃恒溫下發苗率高、發苗整齊，胚根生長加快［1］。20 ～ 150 mmol·L－1等不同濃度復合鈉鹽(NaC1、Na2CO3和Na2SO4)顯著抑制沙棘種子的萌發(P＜0.01)，200 mmol·L－1鹽脅迫處理的種子全部不能萌發［3］。沙棘葉中超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)酶的活性與其逆境條件(機械損傷、外源水楊酸、外源氮素處理沙棘葉片)及脅迫時間有關，逆境脅迫開始時酶活性受到抑制，3種酶活性基本表現為先下降后上升然后再下降的變化趨勢［2］。本研究采用不同濃度NaC1和NaHCO3溶液分別處理沙棘種子，并測定其相關生理指標，進一步分析沙棘種子耐鹽堿程度，為沙棘種植和栽培提供生理基礎。

1 材料與方法

沙棘(Hippophae rhamnoidesL.)種子于2010年9月在西寧種業公司購買。

1.1 沙棘種子發芽試驗

挑選籽粒飽滿無損，大小基本一致的沙棘種子，用自來水沖洗幾次，用0.1%升汞消毒10 min，蒸餾水沖洗3次，用濾紙將表面水分吸干，分別用10、20、30、40、50、75、100、125、150、200 mmol·L－1NaC1和NaHCO3溶液浸種，用蒸餾水設為對照，每個培養皿中放種子50粒，每個水平設3個重復。置于光照培養箱中27℃培養8 d，每2 d用不同濃度NaC1和NaHCO3溶液處理1次種子，觀察、記錄種子的發芽率、沙棘幼苗鮮質量。

發芽率=(正常發芽種子粒數/參試種子總粒數)×100%。

1.2 鹽堿脅迫下沙棘幼苗抗氧化酶活性的測定

種子發芽8 d后，測定沙棘幼苗SOD活性、POD活性、CAT活性。

酶提取液的制備:用 50 mmol·L－1，pH 值 7.8的磷酸緩沖液(PBS)配制(內含 0.1 mmol·L－1)乙二胺四乙酸(EDTA)、質量濃度為0.3%TritonX－100和質量濃度為4%聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，－4℃保存。

本文采用氮藍四唑法［4］、比色法［5］、愈創木酚法［6］，分別測定沙棘種子幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)的活性。

所有數據處理、繪圖及標準差、方差等統計學計算用Excel程序，DPS7.55統計分析差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 鹽堿脅迫對沙棘種子萌發的影響

分別用 0、10、20、30、40、50、75、100、125、150、200 mmol·L－1NaC1和NaHCO3溶液處理沙棘種子，其中125～200 mmol·L－1NaC1 和 30 ～200 mmol·L－1NaHCO3的處理種子2～3 d后，種子全部變黑、沒有萌芽，表現為死亡。10～100 mmol·L－1NaC1和10～20 mmol·L－1NaHCO3溶液處理4 d和8 d后種子發芽率見表1。

表1 鹽堿脅迫對沙棘種子萌芽率的影響

由表1看出，低濃度NaC1(10～30 mmol·L－1)的沙棘種子萌發與對照沒有差異，當超過此濃度時則起抑制作用，40～100 mmol·L－1NaC1對沙棘種子萌發有(極)顯著的抑制作用(P＜0.01)。低濃度NaHCO3(10 ～20 mmol·L－1)對沙棘種子萌發有極顯著抑制作用(P＜0.01)。

2.2 鹽堿脅迫對沙棘幼苗鮮質量的影響

由表2看出:隨著NaCl脅迫強度的增加，沙棘幼苗鮮質量基本表現為下降的趨勢。10～20 mmol·L－1NaCl處理下，沙棘幼苗鮮質量與對照差異不顯著(P＞0.05);30 mmol·L－1NaCl處理下，幼苗鮮質量顯著下降(P＜0.05);40 ～100 mmol·L－1NaCl處理下，幼苗鮮質量極顯著下降(P＜0.01)，分別是對照的 76.54%、56.31%、45.39%、36.89%。

10 ～20 mmol·L－1NaHCO3處理下，沙棘幼苗鮮質量表現為極顯著下降(P＜0.01)，分別是對照的67.39%、15.37%。

2.3 鹽堿脅迫下沙棘幼苗抗氧化酶活性的變化

2.3.1 鹽堿脅迫下沙棘幼苗SOD活性的變化

由表3可以看出，隨著NaCl和NaHCO3脅迫強度的增加，沙棘幼苗SOD活性表現為先增加后降低的趨勢。10～50 mmol·L－1NaCl處理下，幼苗 SOD活性逐漸升高，50 mmol·L－1NaCl處理幼苗SOD活性達到最大，是對照的2.83倍，與對照呈極顯著差異(P＜0.01)。75 ～100 mmol·L－1NaCl處理幼苗SOD活性逐漸下降，分別是對照的1.64、0.90倍，100 mmol·L－1NaCl處理的SOD活性與對照無顯著差異。

10 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗SOD活性顯著增加(P＜0.01)，是對照的 2.58 倍。20 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗SOD活性與對照沒有差異(P＞0.05)。

表2 鹽堿脅迫對沙棘幼苗鮮質量的影響

表3 鹽堿脅迫對沙棘幼苗SOD活性的影響

2.3.2 鹽堿脅迫下沙棘幼苗POD活性的變化

由表4可以看出，隨著NaCl脅迫強度的增加，沙棘幼苗POD活性表現為增加的趨勢。10～40 mmol·L－1NaCl處理下幼苗POD活性與對照差異不顯著(P＞0.05)，50 ～100 mmol·L－1NaCl處理幼苗POD活性與對照呈極顯著差異(P＜0.01)，分別是對照的 3.18、4.41、5.01 倍。

10 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗 POD活性降低，與對照無顯著差異。20 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗POD活性顯著增加(P＜0.05)，是對照的1.81 倍。

表4 鹽堿脅迫對沙棘幼苗POD活性的影響

2.3.3 鹽堿脅迫下沙棘幼苗CAT活性的變化

由表4可以看出，隨著NaCl脅迫強度的增加，沙棘幼苗CAT活性表現為先增加后降低的趨勢。10～50 mmol·L－1NaCl處理下幼苗 CAT 活性逐漸升高，50 mmol·L－1NaCl處理 CAT活性達到最大，是對照的4.63倍，與對照呈極顯著差異(P＜0.01)。75～100 mmol·L－1NaCl處理幼苗 CAT活性逐漸降低，分別是對照的3.71、2.21倍，且與對照呈顯著差異(P＜0.05)。

10 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗CAT活性極顯著增加(P＜0.01)，是對照的 2.80 倍;20 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗CAT活性顯著降低(P＜0.05)，是對照的45%。

表5 鹽處理濃度對沙棘幼苗CAT活性的影響

3 結論與討論

我國土壤鹽堿化主要是土壤中Na+、Ca2+、Mg2+陽離子及CO、HCO、C1－陰離子組成的鹽分過多而引起的。本研究結果表明，低濃度的NaCl(10～30 mmol·L－1)對沙棘的萌發沒有影響，40 ～100 mmol·L－1NaC1 和 10 ～20 mmol·L－1NaHCO3的種子萌發受到明顯抑制，125～200 mmol·L－1NaC1和30～200 mmol·L－1NaHCO3的種子表現死亡。表明沙棘種子能忍耐或抵抗一定程度的NaC1脅迫，但對NaHCO3較敏感。

鹽脅迫下植物細胞內Na+、Cl－和其他離子如K+、Ca2+運輸的動態平衡被破壞，細胞內過量Na+還可以破壞體內活性氧，產生與清除系統之間的動態平衡，啟動膜脂過氧化或膜脂脫脂化作用，破壞膜脂和膜蛋白，從而影響膜結構。植物組織在鹽脅迫下通過各種途徑產生活性氧［7］。由SOD，POD和CAT構成的保護酶系統可清除體內有害的活性氧，從而保護植物的膜系統，但植物體內的活性氧自由基產生速度超過了植物清除活性氧的能力，便會引起細胞傷害，導致其活性明顯下降［8－12］。本研究中10～100 mmol·L－1NaCl脅迫下，沙棘幼苗內源抗氧化酶SOD和CAT活性呈先增加后降低趨勢，說明低濃度脅迫下(10 ～ 50 mmol·L－1NaCl或 10 mmol·L－1NaHCO3)，SOD、CAT對脅迫所產生的超氧陰離子自由基、H2O2具有有效清除作用，但在高濃度(75～100 mmol·L－1NaCl或 20 mmol·L－1NaHCO3)保護作用被抑制。試驗結果顯示，POD活性則處于上升的趨勢，這表明在高濃度鹽堿脅迫下POD仍可以發揮對H2O2的清除作用，并可能是高濃度鹽堿脅迫下沙棘幼苗中一種主要的抗氧化酶。POD是植物體內抗氧化酶系統的重要組成部分，它是清除超氧化物自由基的重要保護酶，使機體免受過氧化氫的毒害作用，其活性高低能反映植物受害的程度，活性較高的適應性酶，能夠反映植物生長發育的特性、體內代謝狀況以及對外界環境的適應性。

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