寇江濤,師尚禮
(甘肅農業大學 草業學院/草業生態系統教育部重點實驗室/甘肅省草業工程實驗室/中-美草地畜牧業可持續發展研究中心,甘肅 蘭州 730070)
2,4-表油菜素內酯對鹽脅迫下紫花苜蓿種子萌發及幼苗生長的影響
寇江濤,師尚禮
(甘肅農業大學 草業學院/草業生態系統教育部重點實驗室/甘肅省草業工程實驗室/中-美草地畜牧業可持續發展研究中心,甘肅 蘭州 730070)
為明確外源2,4-表油菜素內酯(24-epibrassinolide,EBR)對鹽脅迫下紫花苜蓿幼苗傷害的緩解作用,以中苜3號和隴中苜蓿為材料,在150 mmol/L NaCl脅迫下,研究不同濃度EBR處理對紫花苜蓿種子萌發及幼苗生長的影響。結果表明:(1)150 mmol/L NaCl脅迫顯著抑制了苜蓿種子萌發、幼苗生長及根系活力,降低了幼苗的地上、地下生物量;(2)外源EBR可有效的緩解NaCl脅迫對苜蓿種子萌發、幼苗生長及根系活力的抑制作用,并具有明顯的濃度效應;(3)綜合發芽試驗、幼苗生長試驗,在150 mmol/L NaCl脅迫下,10-1μmol/L EBR處理顯著地提高了苜蓿種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數和胚芽長、胚根長、萌發期幼苗干重,并顯著增加了苜蓿幼苗的葉片數、莖粗、株高、主根長、側根數和地上、地下生物量,提高了苜蓿萌發期、幼苗期的根系活力水平,對鹽脅迫下苜蓿幼苗的緩解效果最好。說明外源EBR能夠促進NaCl脅迫下紫花苜蓿種子的萌發及幼苗的生長發育, EBR在誘導植物抗鹽性上具有積極作用。
紫花苜蓿;NaCl脅迫;2,4-表油菜素內酯;種子萌發;幼苗生長;根系活力
據估計世界主要農作物每年產量損失的50%與非生物脅迫有關,而與病蟲害等生物脅迫相關的作物產量損失還不到20%[1]。高鹽、干旱、低溫、重金屬污染等非生物脅迫能對植物,特別是農作物的生長、發育和結實造成嚴重的不良影響,是全球農業減產的主要因素[2-4]。鹽漬化是干旱、半干旱地區土壤的一個普遍特征[5]。聯合國教科文組織(UNESCO)和糧農組織(FAO)的不完全統計,全世界的鹽堿地面積為9.54億hm2。我國鹽漬土在西北、華北、東北西部和濱海地區均有分布,最新統計,鹽漬化土壤約3 693.3萬hm2,殘余鹽漬化土壤約4 486.7萬hm2,潛在鹽漬化土壤為1 733.3萬hm2,各類面積總計9 913.3萬hm2[6],超過我國現有耕地的2/3,并且面積仍在不斷擴大。土壤鹽漬化已成為一個世界性問題,嚴重威脅到社會資源、人口、環境、糧食等方面。
紫花苜蓿(Medicagosativa)被譽為“牧草之王”,具有高產、優質、抗逆性強、蛋白質含量高和適口性好等特點,是世界上分布最廣、最古老的栽培牧草,也是我國種植面積最大的人工牧草[7]。在我國西北、華北地區等苜蓿主產區,由于不合理灌溉、化肥使用不當等農業措施和工業污染加劇等原因,土壤次生鹽漬化嚴重發生。鹽脅迫能夠抑制苜蓿種子的萌發和幼苗生長,且抑制程度隨著鹽濃度的增大而加劇[8]。在鹽漬化土壤上播種紫花苜蓿時,鹽脅迫必將抑制種子的正常萌發,并出現幼苗生長緩慢、死亡等現象,嚴重影響苜蓿的出苗率、成苗率及幼苗的生長。此外,土壤中較高的鹽含量致使苜蓿干草品質變劣、產量下降,鹽害已成為發展優質、高產苜蓿產業的限制因子之一。
油菜素內酯(Brassinosteroids,BRs)是一種廣泛存在于植物中的甾醇類新型植物激素,在植物體內含量極低,但生理活性極高,植物經其低濃度處理便能表現出明顯的生理效應[9]。研究表明,BRs可促進植物DNA、RNA和蛋白質的合成,提高酶的活性,參與其他許多生理過程,進而增強植物對高鹽、干旱、低溫、病害、重金屬污染等環境脅迫的抵抗力,具有調控植物生長發育,延緩植物衰老的作用[10,11]。目前,BRs與植物抗逆性的關系及其信號轉導途徑的研究受到越來越多的關注,BRs提高植物抗鹽性的研究已成為熱點,但有關外源BRs在提高苜蓿抗鹽性方面的研究報道很少。以中苜3號和隴中苜蓿為材料,在150 mmol/L NaCl脅迫下,研究不同濃度外源2,4-表油菜素內酯(24-epibrassinolide,EBR)處理對紫花苜蓿種子萌發及幼苗生長的影響,確定鹽脅迫下提高紫花苜蓿種子發芽、促進幼苗生長的最佳EBR濃度,為進一步研究BRs調控苜蓿幼苗耐鹽性的機理和利用EBR緩解苜蓿幼苗對鹽脅迫的傷害提供理論依據。
1.1 供試材料
供試品種為中苜3號紫花苜蓿和隴中苜蓿,由甘肅農業大學草業生態系統教育部重點實驗室提供。供試EBR購自美國Sigma公司,Ruibio分裝,使用前用98%的乙醇溶解后稀釋到所需濃度,乙醇最終含量為0.1%(v/v),用吐溫-80作為展開劑,最終含量為0.1%(v/v)。
1.2 試驗設計
1.2.1 發芽試驗 選取飽滿一致的供試苜蓿種子,用0.1% HgCl2溶液消毒5 min,去離子水漂洗6次,用吸水紙吸干,分別置于墊有2層9 cm定性濾紙的玻璃培養皿中,每皿100粒種子,分別添加含不同濃度(0、10-5、10-4、10-3、10-2、10-1、1 μmol/L)EBR的150 mmol/L NaCl溶液5 mL,對照(CK)加5 mL蒸餾水。將各處理培養皿置于種子發芽箱中(光通量密度70 μmol/(m2·s),溫度(25 ±1) ℃,相對濕度80%)進行發芽,為保證處理液濃度穩定,每隔24 h更換1次處理液。試驗設8個處理,分別為A.CK(蒸餾水)、B.150 mmol/L NaCl、C.150 mmol/L NaCl + 10-5μmol/L EBR、D.150 mmol/L NaCl +10-4μmol/L EBR、E.150 mmol/L NaCl+10-3μmol/L EBR、F.150 mmol/L NaCl+10-2μmol/L EBR-1、G.150 mmol/L NaCl+10-1μmol/L EBR、H.150 mmol/L NaCl+1 μmol/L EBR,每個處理3次重復。自種子發芽之日起,每日觀察并記錄發芽種子數(以胚根伸出種皮作為發芽標準),于發芽第4 d統計種子的發芽勢,第10 d統計種子的發芽率,測量胚芽長、胚根長、幼苗干重,計算發芽指數、活力指數,并測定萌發期的根系活力。
1.2.2 幼苗生長試驗 選取飽滿一致的供試苜蓿種子,用0.1% HgCl2溶液消毒5 min,去離子水漂洗6次,用吸水紙吸干,播種于滅菌的蛭石培養缽,種子萌發出苗后,每盆定植10株,轉移至光照培養室,光照14 h/d,光通量密度400 μmol/(m2·s),晝夜溫度分別為(25±1)℃和(20±1)℃,相對濕度60%,每3 d澆灌1次1/2 Hoagland營養液,生長35 d后,挑選長勢基本一致的幼苗洗凈轉入裝有1/2 Hoagland營養液的水培盆中預培養,預培養3 d后開始試驗,試驗設8個處理(同發芽試驗),每處理6次重復。各個處理的溶液均用1/2 Hoagland營養液配置,為保證處理液濃度穩定,每隔3 d更換1次處理液,營養液間歇通入空氣。試驗期間,不同處理每隔3 d于葉片正反面均勻噴灑1次不同濃度的(0、10-5、10-4、10-3、10-2、10-1、1 μmol/L)EBR溶液,對照(CK)噴灑清水,噴到有液滴為止。于EBR處理第30 d時測定苜蓿幼苗及根系的生長狀況,包括葉片數、莖粗、株高、主根長、側根數、地上及地下生物量、根系活力等。
1.3 測定方法
種子發芽勢、發芽率采用常規統計方法測定。
發芽勢(%)=(4 d內正常發芽種子粒數/供試種子數)×100%
發芽率(%)=(10 d內正常發芽的種子數/供試種子數)×100%
發芽指數(GI)= ∑(Gt/Dt)
活力指數(VI)=GI×S
式中:Gt為在t日的發芽種子數,Dt為發芽天數,S為單株鮮重。
發芽第10 d時,每處理隨機選取20株幼苗,采用精度為0.1 mm的游標卡尺分別測量胚芽長、胚根長,求平均值;發芽第10 d時,每處理隨機選取20株幼苗,置于烘箱內105 ℃殺青10 min,65 ℃下烘干稱重,為萌發期干重。
EBR處理第30 d時,每處理隨機選取10株幼苗,統計幼苗的葉片數和側根數,用直尺測量植株絕對高度和主根長,并用游標卡尺測量植株的莖粗,求平均值。之后將植株的地上部和地下部分開,用去離子水沖洗干凈,吸干水分后置于烘箱內105 ℃殺青15 min,然后65 ℃烘干至恒重。
根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測定[12],稱取新鮮根樣品0.5 g,加入磷酸緩沖液1/15 mol/L,pH 7.0和0.4% TTC溶液的等量混合液10 mL,將根樣品充分浸沒在溶液內,37 ℃暗處保溫1 h,之后加入2 mL 1 mol/L硫酸終止反應(空白試驗先加入硫酸再加入根樣品)。取出根系吸干水分后加入4 mL乙酸乙酯研磨以提取TTF,將紅色提取液轉入刻度試管中,用乙酸乙酯定容至10 mL,測定485 nm下的D值,計算出TTC的還原強度,作為根系活力的指標。
TTC還原強度 = TTC還原量(μg)/[根重(g)×時間(h)]
1.4 數據處理與分析
采用Excel 2003進行數據處理和圖表繪制,并采用SPSS 16.0軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)和最小顯著差數法(LSD法)進行多重比較。
2.1 EBR對NaCl脅迫下紫花苜蓿種子萌發的影響
苜蓿種子在NaCl脅迫下能否正常發芽是決定其能否在鹽堿土壤中生長的前提。150 mmol/L NaCl單獨處理時,中苜3號和隴中苜蓿的發芽勢、發芽率均顯著低于對照(CK),和CK相比,二者的發芽勢分別降低了19.33%和39.00%,發芽率分別降低了20.00%和40.00%。在NaCl脅迫下,添加外源EBR可提高中苜3號和隴中苜蓿的發芽勢、發芽率,且不同濃度處理間存在差異。其中以10-1μmol/L EBR處理效果最好,和NaCl單獨處理相比,二者的發芽勢分別提高了13.00%和26.67%,發芽率分別提高了11.67%和23.00%(圖1)。
發芽指數反映了種子的發芽速率和整齊程度,而活力指數反映了種子在較廣的范圍能否迅速發芽和生長的整齊度。150 mmol/L NaCl單獨處理時,中苜3號和隴中苜蓿的發芽指數、活力指數均顯著低于CK,二者較CK發芽指數分別降低35.98%、52.10%,活力指數分別降低56.89%、69.30%。在NaCl脅迫下,添加外源EBR可提高中苜3號和隴中苜蓿的發芽指數、活力指數,且不同濃度處理間存在差異。其中,以10-1μmol/L EBR處理效果最好,和NaCl單獨處理相比,二者的發芽指數分別提高29.82%、49.48%,活力指數分別提高50.74%、67.89%(表1,2)。
在種子萌發過程中,胚芽長、胚根長及幼苗干重是反映幼苗生長狀況的關鍵指標。150 mmol/L NaCl單獨處理時,中苜3號和隴中苜蓿的胚芽長、胚根長、幼苗干重均顯著低于CK,和CK相比,二者的胚芽長分別降低38.55%、45.61%,胚根長分別降低57.62%、69.63%,幼苗干重分別降低32.48%、35.91%。在NaCl脅迫下,添加外源EBR可增加中苜3號和隴中苜蓿的胚芽長、胚根長、幼苗干重,且不同濃度處理間存在差異。其中,以10-2、10-1μmol/L EBR處理效果最好,和NaCl單獨處理相比,10-2μmol/L EBR處理下,二者的胚芽長分別增加40.99%、34.68%,胚根長分別增加90.20%、100.00%,幼苗干重分別增加30.27%、36.75%;10-1μmol/L EBR處理下,二者的胚芽長分別增加31.68%、46.77%,胚根長分別增加86.27%、142.45%,幼苗干重分別增加20.54%、34.94%。

圖1 EBR處理對NaCl脅迫下紫花苜蓿種子發芽勢和發芽率的影響Fig.1 Effect of EBR treatment on seed germination potential and rate of Medicago sativa under salt stress
注:A、B、C、D、E、F、G、H分別表示CK(蒸餾水)、150 mmol/L NaCl、150 mmol/L NaCl+10-5μmol/L EBR、150 mmol/L NaCl+10-4μmol/L EBR、150 mmol/L NaCl+10-3μmol/L EBR、150 mmol/L NaCl+10-2μmol/L EBR、150 mmol/L NaCl+10-1μmol/L EBR、150 mmol/L NaCl+1 μmol/L EBR處理,下圖(表)同。不同字母表示各處理間差異顯著(P<0.05),下圖同

表1 EBR處理對NaCl脅迫下紫花苜蓿種子發芽指數和活力指數的影響Table1 Effect of EBR treatment on seed germination velocity and vigor index of Medicago sativa under salt stress
注:同列數值后不同字母表示差異顯著(P<0.05),下表同

表2 EBR處理對NaCl脅迫下紫花苜蓿胚芽長、胚根長和萌發期幼苗干重的影響Table2 Effect of EBR treatment on sprout length,radical length and germination seedling dry weight of Medicago sativa under salt stress
2.2 EBR對NaCl脅迫下紫花苜蓿幼苗生長的影響
150 mmol/L NaCl脅迫下,中苜3號和隴中苜蓿的葉片數顯著減少,莖粗顯著減小,株高顯著降低(表3)。和CK相比,二者的葉片數分別減少38.54%、73.16%,莖粗分別減小26.36%、28.88%,株高分別降低40.51%、46.74%。在NaCl脅迫下,添加外源EBR可增加中苜3號和隴中苜蓿的葉片數、莖粗和株高,且不同濃度處理間存在差異(表3)。其中,以10-2、10-1μmol/L EBR處理效果最好,和NaCl單獨處理相比,10-2μmol/L EBR處理下,二者的葉片數分別增加31.35%、35.73%,莖粗分別增加到19.88%、22.42%,株高分別增加37.74%、38.91%;10-1μmol/L EBR處理下,二者的葉片數分別增加28.35%、32.14%,莖粗分別增加18.75%、23.64%,株高分別增加36.04%、41.55%。
150 mmol/L NaCl脅迫下,中苜3號和隴中苜蓿的主根長顯著降低,側根數顯著減少(表4)。和CK相比,二者的主根長分別降低37.79%、47.12%,側根數分別減少42.36%、44.92%。在NaCl脅迫下,添加外源EBR可增加中苜3號和隴中苜蓿的主根長和側根數,且不同濃度處理間存在差異(表4)。其中以10-2、10-1μmol/L EBR處理效果最好,和NaCl單獨處理相比,10-2μmol/L EBR處理下,二者的主根長分別增加34.76%、50.50%,側根數分別增加39.32%、48.54%;10-1μmol/L EBR處理下,二者的主根長分別增加32.28%、53.51%,側根數分別增加36.75%、62.14%。

表3 EBR處理對NaCl脅迫下紫花苜蓿幼苗生長的影響Table3 Effect of EBR treatment on seedling growth of Medicago sativa under salt stress

表4 EBR處理對NaCl脅迫下紫花苜蓿幼苗根系生長的影響Table4 Effect of EBR treatment on seedling root growth of Medicago sativa under salt stress
150 mmol/L NaCl脅迫顯著降低了中苜3號和隴中苜蓿的地上、地下生物量,和CK相比,二者的地上生物量分別降低44.93%、45.63%,地下生物量分別降低43.81%、44.76%。在NaCl脅迫下,添加外源EBR可提高中苜3號和隴中苜蓿的地上、地下生物量,且不同濃度處理間存在差異。其中以10-2、10-1μmol/L EBR處理效果最好,和NaCl單獨處理相比,10-2μmol/L EBR處理下,二者的地上生物量分別增加39.54%、38.61%,地下生物量分別增加33.87%、44.77%;10-1μmol/L EBR處理下,二者的地上生物量分別增加44.93%、36.73%,地下生物量分別增加35.71%、44.90%(圖2)。

圖2 EBR處理對NaCl脅迫下紫花苜蓿幼苗地上、地下生物量的影響Fig.2 Effect of EBR treatment on seedling aboveground and underground biomass of Medicago sativa under salt stress
2.3 EBR對NaCl脅迫下紫花苜蓿幼苗根系活力的影響
150 mmol/L NaCl脅迫顯著降低了中苜3號和隴中苜蓿在萌發期、幼苗期的根系活力,和CK相比,二者的根系活力在萌發期分別降低73.40%、65.65%,在幼苗期分別降低68.05%、68.34%。
在NaCl脅迫下,添加外源EBR可提高中苜3號和隴中苜蓿在萌發期、幼苗期的根系活力,且不同濃度處理間存在差異。其中以10-2、10-1μmol/L EBR處理效果最好,和NaCl單獨處理相比,10-2μmol/L EBR處理下,二者的根系活力在萌發期分別增加了143.33%、69.24%,在幼苗期分別增加123.63%、117.60%;10-1μmol/L EBR處理下,與NaCl單獨處理相比,二者的根系活力在萌發期分別增加到139.66%、115.97%,在幼苗期分別增加131.04%、111.33%(圖3)。

圖3 EBR處理對NaCl脅迫下紫花苜蓿幼苗根系活力的影響Fig.3 Effect of EBR treatment on seedling root vigor of Medicago sativa under salt stress
植物的耐鹽性在個體發育的不同階段存在差異,種子萌發期是對鹽脅迫十分敏感的時期,這一時期的特性決定了該植物在某一地區是否能夠成功建苗[13]。牧草種子在鹽堿條件下萌發率高低是鹽堿化土地牧草建植的關鍵,也是牧草能否在鹽堿環境中生存的基礎[14]。因此,種子能否保持活力、能否正常萌發及幼苗生長狀況是植物在高鹽環境下能否存活的前提條件,也是某物種能否在某一地區形成自然群落的關鍵因素[15]。
鹽脅迫對植物的傷害主要體現在種子萌發及幼苗生長受到抑制,最終導致生物量積累下降。研究表明,NaCl脅迫可顯著降低苜蓿種子發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數及胚芽長、胚根長,抑制幼苗的生長,顯著降低株高和生物量[16,17]。此次試驗結果表明,150 mmol/L NaCl單獨處理時,中苜3號和隴中苜蓿的發芽勢較CK分別降低了19.33%和39.00%,發芽率分別降低了20.00%和40.00%,發芽指數分別降低到35.98%、52.10%,活力指數同時降低56.89%、69.30%,胚芽長分別降低38.55%、45.61%,胚根長分別降低57.62%、69.63%,萌發期幼苗干重分別降低32.48%、35.91%,幼苗的葉片數分別減少38.54%、73.16%,莖粗分別減小26.36%、28.88%,株高分別降低40.51%、46.74%,最終導致幼苗的地上生物量分別降低了44.93%、45.63%,地下生物量分別降低43.81%、44.76%。說明150 mmol/L NaCl脅迫顯著抑制了紫花苜蓿種子的萌發及幼苗的生長,導致其生物顯著降低。
BRs是植物應答生物與非生物脅迫的重要生長調節劑,近年來,BRs在農業生產上已被廣泛應用,研究證實施用外源BRs可以增加作物的產量,提高作物對高鹽、干旱、冷害、高溫、藥害、病害、除草劑等逆境的抗性[18]。賈洪濤等[19]研究表明,BRs浸種可增加小麥胚芽鞘長度、地上部分高度、根長、根數、地上部分干重、根干重,明顯降低地上部分膜透性,顯著提高小麥的抗鹽性;尚慶茂等[20]研究報道,外源BRs可明顯改善鹽脅迫下黃瓜幼苗植株的生長發育狀況,降低鹽害指數,有效誘導黃瓜幼苗的抗鹽性;宋士清等[21]研究表明,0.01 mg/L的BRs能顯著降低200 mmol/L NaCl 脅迫條件下黃瓜幼苗的鹽害指數和死苗率,顯著提高抗氧化酶的活性,降低了MDA含量和電解質滲出率,提高植株莖粗、展開葉數及壯苗指數。張志剛等[22]研究發現,BRs與CaC12復配處理能夠顯著降低黃瓜幼苗的鹽害指數,BRs處理第16 d時較對照降低了91.04%;吳雪霞等[23]研究表明,0.05 mg/L外源 EBR能顯著促進鹽脅迫下茄子種子萌發和幼苗生長,明顯緩解葉片氧化損傷,增強茄子的耐鹽能力。本試驗結果顯示,150 mmol/L NaCl脅迫下,施用外源EBR可促進紫花苜蓿種子的萌發,增加苜蓿幼苗的株高、莖粗和葉片數,提高幼苗的生物量,且呈現明顯的濃度效應。其中,10-1μmol/L EBR處理對苜蓿種子的發芽勢、發芽率、發芽指數及活力指數影響最為顯著,和150 mmol/L NaCl單獨處理相比,10-1μmol/L EBR處理下中苜3號和隴中苜蓿的發芽勢分別提高了13.00%和26.67%,發芽率分別提高了11.67%和23.00%,發芽指數分別提高29.82%、49.48%,活力指數分別提高50.74%、67.89%;10-2、10-1μmol/L EBR處理對紫花苜蓿的胚芽長、胚根長、萌發期幼苗干重及幼苗生長的影響最為顯著,和150 mmol/L NaCl單獨處理相比,10-2、10-1μmol/L EBR處理下中苜3號和隴中苜蓿的胚芽長分別增加31.68%~40.99%、46.77%~34.68%,胚根長分別增加到了86.27%~90.20%、100.00%~142.45%,萌發期幼苗干重也增加20.54%~30.27%、34.94%~36.75%,幼苗的葉片數分別增加28.35%~31.35%、32.14%~35.73%,莖粗分別增加18.75%~19.88%、22.42%~23.64%,株高分別增加36.04%~37.74%、38.91%~41.55%,幼苗的地上生物量分別增加39.54%~44.93%、36.73%~38.61%,地下生物量分別增加35.71%~33.87%、44.77%~44.90%。說明在鹽脅迫下,施用外源EBR可以促進苜蓿種子萌發和幼苗生長,有效緩解鹽脅迫對苜蓿幼苗生長的抑制作用,這與諸多研究結果一致。
根系是植物吸收水分和礦質營養的主要器官,植物根系在感受到逆境信號后會通過信號傳導對有關基因的表達進行時間和空間的調整,并通過代謝途徑和方向的改變來影響碳同化產物在不同器官中的分配比例,最終又會影響根系生長,并從形態和分布上來適應環境脅迫[24]。根系作為植物體最活躍的吸收器官和合成器官,其生長情況和活力水平直接影響地上部的生長和營養狀況及產量水平[12]。試驗結果中,150 mmol/L NaCl脅迫顯著抑制了苜蓿幼苗根系的生長及活力水平,和CK相比,150 mmol/L NaCl單獨處理時,中苜3號和隴中苜蓿的主根長分別降低37.79%、47.12%,側根數分別減少42.36%、44.92%,根系活力在萌發期分別降低73.40%、65.65%,在幼苗期分別降低68.05%、68.34%。添加外源EBR可有效的緩解鹽脅迫對苜蓿幼苗根系生長及活力水平的抑制作用,并具有明顯的濃度效應,其中,以10-2、10-1μmol/L EBR處理的緩解作用效果最好。和150 mmol/L NaCl單獨處理相比,10-2、10-1μmol/L EBR處理下中苜3號和隴中苜蓿的主根長分別增加到32.28%~34.76%、50.50%~53.51%,側根數分別增加39.32%~36.75%、48.54%~62.14%,根系活力在萌發期增加139.66%~143.33%、69.24%~115.97%,在幼苗期分別增加123.63%~131.04%、111.33%~117.60%。說明苜蓿幼苗側根的發育依賴于EBR,EBR可能參與了苜蓿側根原基早期的發育,能夠通過增加側根數來補償鹽脅迫對主根的抑制效應,并且提高苜蓿幼苗的根系活力水平,這與賈洪濤等[19]、吳雪霞等[23]的研究結果一致。此外,陸曉民等[25]的研究報道低氧脅迫下添加EBR可提高黃瓜幼苗的根系活力,也進一步證實了外源EBR能夠促進逆境脅迫下植物根系的生長和活力水平。
本試驗研究了外源EBR處理對NaCl脅迫下紫花苜蓿種子萌發及幼苗形態建成的影響,發現外源EBR明顯促進了NaCl脅迫下紫花苜蓿種子的萌發及幼苗的生長發育,結果進一步證實了EBR在誘導作物抗鹽性上的積極作用。
(1)150 mmol/L NaCl脅迫顯著抑制了苜蓿種子萌發、幼苗生長,降低了幼苗根系活力。
(2)外源EBR可有效的緩解NaCl脅迫對苜蓿種子萌發、幼苗生長及根系活力的抑制作用,并具有明顯的濃度效應。
(3)綜合發芽試驗、幼苗生長試驗,10-1μmol/L EBR處理對150 mmol/L NaCl脅迫下苜蓿幼苗的緩解作用效果最好。
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Effect of 2,4-epibrassinolide on seed germination and seedling growth ofMedicagosativaunder salt stress
KOU Jiang-tao,SHI Shang-li
(CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China)
In order to figure out the mitigating effects of exogenous 2,4-epibrassinolide on seedling damage of Medicago sativa under salt stress,Medicagosativacv.Zhongmu No.3 and Longzhong treated with 150 mmol/L NaCl solution were used to study the effect of EBR with different concentrations on seed germinationand seedling growth.The results indicated that 1) seed germination,seedling growth and root vigor of alfalfa were restrained significantly under 150 mmol/L NaCl stress,aboveground and underground biomass were reduced as well.2) exogenous EBR mitigated the suppression effects of NaCl stress on seed germination,seedling growth and root vigor effectively,and showed an obvious concentration effect.3) under 150 mmol/L NaCl stress,10-1μmol/L EBR treatment had the best mitigating effect on alfalfa seedling,when the root vigor level in germination and seedling stage were enhanced,germination potential,germination rate,germination velocity,vigor index,sprout length,radical length and germination seedling dry weight were facilitated significantly,as well as the seedling leaf number,stem diameter,plant height,main root length,branch root number,aboveground and underground biomass.It suggested that exogenous 2,4-Epibrassinolide promoted seed germination and seedling growth ofMedicagosativaunder salt stress and EBR had positive impacts on inducing plant salt resistance.
Medicagosativa;NaCl stress;2,4-epibrassinolide;seed germination;seedling growth;root vigor
2014-10-27;
2014-11-14
國家現代牧草產業技術體系建設專項(CARA-35);全國牧草種質資源保種項目(NB2130135)資助
寇江濤(1986-),男,甘肅鎮原人,在讀博士,研究方向為牧草種質資源及育種。 E-mail:koujiangtao@st.gsau.edu.cn 師尚禮為通訊作者。
S 332.6
A
1009-5500(2015)01-0001-09