外源硅對NaCl脅迫下玉米幼苗生理特性的影響研究

張明剛

（新疆北新國際工程建設責任有限公司，北京100000）

外源硅對NaCl脅迫下玉米幼苗生理特性的影響研究

張明剛

（新疆北新國際工程建設責任有限公司，北京100000）

為明確外源硅對鹽脅迫下玉米苗生理特性的影響。以K2SiO3·9H2O為硅源，采用水培法研究鹽脅迫下（100 mmol/L）不同濃度硅對玉米幼苗抗氧化酶活性、可溶性蛋白及丙二醛含量的影響。結果表明，在中度鹽脅迫下，外源硅對玉米幼苗SOD、CAT、POD活性均有促進作用，硅含量達0.6 mmol/L時，其SOD、POD酶活性最強，比對照提高76%和125%；可溶性蛋白隨外源硅濃度的增加，呈先上升后下降趨勢；外源硅的存在還可以可以有效地降低植物體內MDA含量；說明硅能夠緩解逆境對植物的脅迫。

玉米幼苗；外源硅；抗氧化酶；滲透物質

新疆作為我國重要的農業生產基地之一，土壤鹽漬化已成為制約該地區農業發展的重要因素，據統計，目前新疆鹽堿地面積為160萬hm2，約占年耕地面積的三分之一[1]。

硅是地殼和土壤中的第2大元素，是植物健康生長的有益元素，可增強植物抗性，克服包括病蟲害等在內的生物或非生物脅迫[2]，已有研究證明，在缺硅的土壤上施用硅肥能增加水稻、小麥、黃瓜等作物的產量。硅還可以提高大麥根系SOD、CAT、POD、APX、GSH、GR活性，降低MDA含量，從而降低了鹽脅迫大麥體內由鹽誘導產生的過氧化傷害[3]。解明等人[4]研究表明，不同濃度的外源硅對玉米種子發芽率、發芽勢均表現為促進作用。然而硅對鹽脅迫下玉米幼苗抗氧化酶活性劑滲透物質影響研究相對較少。本文以新玉9號玉米種子為材料，采用水培法研究外源硅對中度鹽脅迫下玉米幼苗生理特性的影響，以探討硅提高玉米抗鹽性的可能機理。

1 材料與方法

1.1 材料培養和NaCl處理

供試材料為目前新疆種植較為廣泛的玉米品種新玉9號。供試種子用10%的NaClO4消毒10min，自來水充分沖洗，之后用蒸餾水沖洗數遍，于28℃萌發后挑選發芽一致的種子培養，培養桶外裹雙層黑遮光布。水培至1葉1心后用1/2濃度的Hoagland+100mmol/LNaCl營養液培養，晝夜溫度分別為28℃和20℃，每天光照16h，每3d換1次營養液。幼苗生長至3葉1心時分別施加0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mmol/L硅酸鹽。處理期間每2d換1次營養液，營養液pH值為6.2，全天通氣培養。處理7d后采樣測定各項指標，每個處理至少重復3次。

1.2 測定方法

丙二醛量測定采用硫代巴比妥酸法，可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍G-250染色法，POD活性采用愈創木酚比色法，CAT活性采用紫外吸收法，SOD活性采用NBT光化學還原法[5]。

1.3 數據分析

試驗數據利用MicrosoftExcel2003統計，DPS軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 外源硅對NaCl脅迫玉米幼苗抗氧化酶活性的影響

2.1.1SOD活性

SOD是植物體內一種重要的保護性酶，可以有效的緩解逆境環境下對植物的損害。由圖1可知，在中度鹽脅迫下（100mmol/L），隨外源硅含量的增加，SOD活性先上升后下降。當外源硅含量在（0.4～0.8 mmol/L）范圍時，玉米幼苗SOD的活性明顯高于對照組，且差異顯著（P<0.05），外源硅處理含量達0.6 mmol/L時活性最強，與對照相比增加約76%。但在外源硅含量小于0.4mmol/L或大于0.8mmol/L時，外源硅對中度鹽脅迫下玉米幼苗體內SOD活性并無顯著的促進作用，差異不顯著（P>0.05）。

圖1 外源硅對NaCl脅迫下玉米幼苗體內抗氧化酶活性的影響

2.1.2POD和CAT活性

POD和CAT能夠有效清除植物體內的活性氧。從圖1可知，在中度鹽脅迫下，玉米幼苗中CAT的活性隨硅濃度的增加而增大，在低濃度（小于0.4 mmol/L）硅處理下，CAT活性增長較快，之后隨外源硅濃度增加，其活性增長的速率明顯降低，但與對照組的活性相比，差異均顯著（P<0.05）。

而POD活性則與SOD相似，呈先上升后下降趨勢。中度鹽脅迫下，當外源硅處理濃度達0.6 mmol/L時，POD活性最高，與對照相比活性增加約125%，在外源硅濃度（0.4～0.8mmol/L）范圍時，玉米幼苗POD活性也明顯高于對照組，差異顯著（P< 0.05），說明適當硅對植物的生長和保護均有促進的作用。從圖1還可以看出，當外源硅含量高于0.6 mmol/L時，玉米幼苗POD活性開始降低，CAT活性增加，說明在高濃度的外源硅作用時，CAT起主要作用。

2.2 外源硅對NaCl脅迫玉米幼苗抗可溶性蛋白含量的影響

圖2 外源硅對NaCl脅迫玉米幼苗抗可溶性蛋白含量的影響

圖3 外源硅對NaCl脅迫玉米幼苗丙二醛（MDA）含量的影響

植物細胞內高含量的可溶性蛋白能夠很好的維持細胞滲透勢，從而有效的抵抗脅迫帶來的滲透勢危害。從圖3可以看出，隨外源硅濃度的增加，可溶性蛋白含量呈先上升后下降趨勢，但其含量均高于對照組，外源硅濃度在0.2～1.0mmol/L時，可溶性蛋白含量與對照相比分別增加了15.4%、46.2%、84.6%、76.9%、38.4%，且差異顯著（P<0.05）。說明適當濃度的外源硅能夠促進植物細胞隨可溶性蛋白的分泌，抵抗外界脅迫。

2.3 外源硅對NaCl脅迫玉米幼苗丙二醛（MDA）含量的影響

丙二醛作為植物細胞膜脂過氧化的主要產物，其含量越多，說明逆境對植物造成的損害程度越明顯。從圖3可知，隨外源硅濃度的增加，玉米幼苗MDA含量呈下降趨勢，與對照相比差異顯著（P﹤0.05），在0～0.4mmol/L濃度下，隨外源硅濃度增加，植物體內MDA含量快速降低，大于0.4mmol/L后，其MDA含量趨于平穩，其含量相互之間差異不顯著（P>0.05），說明外源硅對植物促進作用也存在濃度效應，低濃度能促進植物對逆境的適應。

3 小結

硅作為一種環境友好型元素，在自然界中含量極其豐富，目前，人們尚無法證明硅是植物生長的必需元素，但研究已經表明，硅是植物生長發育的有益元素，外源硅對鹽脅迫下玉米種子萌發、出苗和幼苗生長有一定的促進作用，且這種作用強度因鹽脅迫程度和硅濃度不同而異[4]，本次試驗研究結果表明，當外源硅含量在0.4～0.8mmol/L范圍時，對玉米幼苗SOD活性有促進作用，且差異顯著（P<0.05）。外源硅處理含量在0.6mmol/L時，玉米SOD、POD酶活性最強，與對照相比分別提高76%和125%；CAT酶活性隨硅濃度的增加而增大。

可溶性蛋白作為維持細胞滲透勢物質，隨外源硅濃度的增加，含量呈先上升后下降趨勢，但其含量均高于對照組，且差異顯著（P<0.05）。有利于植物抵抗外界逆境的脅迫。

丙二醛作為植物細胞膜脂過氧化的主要產物，其含量越多，說明逆境對植物造成的損害程度越明顯，而本次試驗研究結果也表明，在外源硅存在的情況下，可以有效地降低玉米植物的MDA含量，說明硅能夠緩解逆境對植物的脅迫，這與李佐同等人[6]研究的結果相一致。可見，外源硅對鹽脅迫下玉米幼苗抗氧化酶活性及滲透物質表達都有一定的影響，且這種影響有利于玉米幼苗對逆境環境的適應。

[1]木合塔爾·吐爾洪，木尼熱·阿布都克力木.新疆南部地區鹽漬化土壤的分布及性質特征[J].環境科學與技術，2008，31（4）：22-26.

[2]MaJF，TamaiK，YamajiN，etal.Asilicontransporterinrice[J]. Nature，2006，440（7084）：688-691.

[3]LiangYC，ChenQ，LiuQ，etal.Exogenoussilicon（si）increase antioxidantenzymeactivityandreducelipidperoxidationin rootsofsalt-stressedbarley（HordeumvulgareL.）[J].Journalof PlantPhysiology，2003，160：1157-1164.

[4]解明.外源硅對鹽脅迫下玉米萌發及幼苗生長量影響[J].新疆農墾科技，2015（7）：50-52.

[5]李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京：高等教育出版社，2003.

[6]李佐同，高聚林，王玉鳳，等.硅對NaCl脅迫下玉米幼苗生理特性的影響[J].玉米科學，2011，19（2）：73-76.

兵團“十二五”期間防沙治沙成就展開展

2016年6月17日，兵團舉辦第二十二個“世界防治荒漠化和干旱日”主題宣傳和兵團“十二五”期間防沙治沙成就展。

新疆沙漠面積和土地沙化程度居全國前列，南北疆分布著塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠兩大沙漠。兵團恪守屯墾戍邊使命和“不與民爭利”的要求，多數團場分布在風頭、水尾、沙漠邊緣，生態環境極為脆弱。據統計，兵團沙化土地面積達100萬公頃，占轄區面積的14.1%，有明顯沙化趨勢的土地達67萬公頃，現有沙區團場123個，其中88個團場處于沙漠腹地。長期以來，兵團各級黨委高度重視和不斷推進防沙治沙工作，提出了“履行生態衛士，建設美麗兵團”的總體要求，兵團防沙治沙工作取得了顯著成效。

2016年6月17日是第二十二個“世界防治荒漠化和干旱日”。我國確定的宣傳主題為“綠化荒漠，綠色惠民”。圍繞這一主題，兵團將“十二五”期間防沙治沙取得的成就作為宣傳重點，舉辦為期一周的兵團“十二五”期間防沙治沙成就展，全方位展示兵團林業生態、林業產業等方面取得的成就以及防沙治沙過程中形成的治沙精神。

（《兵團日報》）

2016—05—04