外源水楊酸浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗根系生長和生理特性的影響

趙海波，盧艷如，龔宜龍，劉海燕，劉鳳蘭

(山西師范大學生命科學學院，山西臨汾 041000)

?

外源水楊酸浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗根系生長和生理特性的影響

趙海波，盧艷如，龔宜龍，劉海燕，劉鳳蘭*

(山西師范大學生命科學學院，山西臨汾 041000)

[目的]研究外源水楊酸浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗根系生長和生理特征的影響。[方法]以“五月慢”小油菜幼苗為研究對象，采用砂培法研究不同濃度的SA浸種對鹽脅迫下的小油菜幼苗地下部干重、根長、根表面積、地下部SOD和POD活性的影響。[結果]清水浸種時，隨著鹽脅迫濃度的增大，根長、根表面積和地下部干重逐漸減少，50 mmol/L鹽脅迫處理SOD和POD的活性增加。在無脅迫條件下，隨著水楊酸浸種濃度的增加，各項指標均呈現低濃度促進，高濃度抑制。當水楊酸浸種濃度為1.0 mmol/L 時，增加的幅度最大，效果最佳。不同濃度的SA浸種對鹽脅迫具有不同的緩解效果。[結論]該研究結果可為小油菜抗鹽脅迫提供科學的依據。

水楊酸；浸種；鹽脅迫；小油菜；生理特性

鹽脅迫是指植物由于生長在高鹽濃度生活環境而受到的高滲透勢的影響。在全球的干旱和半干旱地區，約有50%的灌溉土地受到鹽堿化的影響，區域內的非灌溉土地同樣會發生鹽堿化，因此對如何提高植物的抗鹽脅迫能力的研究具有重要的現實意義。近年來，學術界對不同植物的抗鹽能力進行研究，其中郝敬虹等[1]、周靜等[2]和徐晨等[3]分別對黃瓜、辣椒和水稻等植物進行了研究，但目前對小油菜抗鹽脅迫的研究報道較少。

水楊酸(Salicylic acid，SA)，化學式C7H6O3，又稱鄰羥基苯甲酸，是一種脂溶性的有機酸，近年來研究發現水楊酸作為一種植物內源信號物質，在植物遭受逆境特別是鹽脅迫時會發揮重要作用，因此人們推測SA可能與植物抗鹽性有關[4-6]。小油菜(BrassicachinensisL．)是十字花科蕓薹屬蕓薹種蔬菜，用途廣泛，營養價值高，是廣大人民所喜愛的蔬菜之一。近年來對小油菜的研究主要集中在研究肥料對小油菜生長的影響等[7-8]，而關于外源SA浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗根系生長及生理特性的影響則鮮有報道。筆者以“五月慢”小油菜幼苗為研究對象，研究了不同濃度SA浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗根系生長及生理特性的影響，探究SA浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗是否有緩解效應，旨在為小油菜抗鹽脅迫提供科學的理論依據。

1　材料與方法

1.1試驗材料試驗材料為小油菜幼苗，品種為“五月慢”。

1.2試驗方法試驗于2015年5～7月在山西師范大學校內實驗室中進行。試驗設置0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00 mmol/L 6個SA浸種濃度，以去離子水浸種為對照。試驗選取顆粒飽滿、大小均一的“五月慢”種子，用0.1% KMnO4溶液消毒10 min，再用去離子水清洗幾次，置于陰涼處陰干，然后分成7等份，用不同濃度SA溶液在室溫下浸種10 h后，將浸種完成的種子播種到裝有洗凈河沙的72孔穴盤中。先用1/2霍格蘭營養液培養，待幼苗長出2片真葉時，將NaCl按比例溶入1/2霍格蘭營養液中，配制成50、100和150 mmol/L的鹽溶液，并以營養液為對照進行鹽脅迫。待幼苗長至四葉一心時，從莖基部將其分成地上部和地下部，分別對小油菜幼苗根系進行生長和生理指標的測定。

1.3測定項目與方法

1.3.1根系生長指標。在每個處理選取10株均勻健壯、長勢一致的幼苗植株根系，洗凈，使用根系掃描儀測定總根長和根表面積，并求平均值，重復6次。

1.3.2根系的干重。隨機選取10株，在烘箱中80 ℃烘干至恒重，使用1/100的電子天平稱量植株干重[9]，求平均值，重復6次。

1.3.3根系SOD活性。根系SOD活性的測定采用氮藍四唑(NBT)法[10]。

1.3.4根系POD活性。根系POD活性的測定采用愈創木酚法[10]。

1.4數據處理試驗數據使用Excel和SAS統計軟件進行統計與分析，并進行LSD多重比較，結果均以平均值±標準誤表示。

2　結果與分析

2.1外源SA浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗根系生長的影響

2.1.1地下部干重。從圖1可以看出，用清水浸種時，隨著鹽脅迫濃度的增加，地下部干重逐漸減小，各處理間均達到極顯著水平(P<0.01)。與無脅迫相比，50、100和150 mmol/L鹽脅迫處理地下部干重分別減少21.08%、29.01%和32.98%。

在無脅迫條件下，隨著浸種濃度的增加，對地下部干重的影響在低濃度時表現為促進作用，高濃度時表現為抑制作用。與清水相比，當水楊酸濃度分別為0.25、0.50、1.00和2.00 mmol/L時地下部干重分別增加了21.56%、33.30%、48.02%和20.02%(P<0.01)；當水楊酸濃度分別為4.0和8.0 mmol/L時，地下部干重分別減少了5.30%和19.51%(P<0.01)。

當水楊酸濃度為1.0 mmol/L時對小油菜幼苗地下部干重的促進作用最強。在此浸種濃度下，與清水對照相比，隨著鹽脅迫的濃度增加，地下部干重呈增加趨勢，50、100和150 mmol/L鹽脅迫處理小油麥幼苗的地上部干重與無脅迫相比分別增加了48.02%、72.43%、78.79%和64.79%。由此可見，低濃度的水楊酸浸種對地下部干重起促進作用，高濃度的水楊酸浸種則對地下部干重起抑制作用，1.0 mmol/L為水楊酸浸種的最適濃度。在此最適浸種濃度下，對鹽脅迫的緩解效應呈現先增加后減小的趨勢，其中對100 mmol/L的鹽脅迫的緩解效果最佳。

圖1　外源SA浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗地下部干重的影響Fig.1　Effect of SA soaking seed on the root dry weight under salt stress

2.1.2根長。從圖2可以看出，用清水浸種時，隨著鹽脅迫濃度的增加，小油菜幼苗根長逐漸變短，各處理間均達到極顯著水平(P<0.01)。與無脅迫相比，50、100和150 mmol/L鹽脅迫處理小油菜幼苗根長分別減少11.47%、20.00%和32.35%。

在無脅迫條件下，隨著浸種濃度的增加，對根長的影響在低濃度時表現為促進作用，高濃度時表現為抑制作用。與清水相比，當水楊酸濃度分別為0.25、0.50、1.00和2.00 mmol/L時，小油菜幼苗根長分別增加了29.91%、59.65%、80.00%和36.17%(P<0.01)，而當水楊酸濃度分別為4.00和8.00 mmol/L時小油菜幼苗根長分別減少了10.78%和24.17%(P<0.01)。

當水楊酸濃度為1.0 mmol/L時對小油菜幼苗根長的促進作用最強，在此浸種濃度下，與清水相比，隨著鹽脅迫濃度的增加，小油菜幼苗根長呈增加趨勢，50、100和150 mmol/L鹽脅迫處理小油菜幼苗根長分別增加80.00%、85.64%、81.95%和85.10%。由此可見，低濃度的水楊酸浸種對小油菜幼苗根長起促進作用，高濃度的水楊酸起抑制作用，其中1.0 mmol/L為水楊酸浸種的最適濃度。最適濃度的水楊酸浸種對不同濃度的鹽脅迫均有較高的緩解效應。

圖2　外源SA浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗根長的影響Fig.2　Effect of SA soaking seed on the root length under salt stress

2.1.3根表面積。從圖3可以看出，用清水浸種時，隨著鹽脅迫濃度的增加，小油菜幼苗的根表面積逐漸減小，且各處理間均達到極顯著水平(P<0.01)。與無脅迫相比，50、100和150 mmol/L鹽脅迫處理小油菜幼苗的根表面積分別減少28.76%、39.38%和48.23%。

在無脅迫條件下，隨著浸種濃度的增加，對根表面積的影響表現為低濃度促進，高濃度抑制。與清水對照相比，當水楊酸濃度為0.25、0.50和1.0 mmol/L時小油菜幼苗的根表面積分別增加了16.79%、44.58%和47.87%(P<0.01)；而當水楊酸濃度為2.0、4.0和8.0 mmol/L時，小油菜幼苗的根表面積分別減少了8.17%、10.52%和23.94%(P<0.01)。

當水楊酸濃度為1.0 mmol/L時對小油菜幼苗根表面積的促進作用最強，在此浸種濃度下，與清水對照相比，隨著鹽脅迫濃度的增加，小油菜幼苗根表面積呈增加趨勢，小油菜幼苗根表面積分別增加47.87%、95.68%、124.52%和157.44%。由此可見，低濃度的水楊酸浸種對根表面積起促進作用，高濃度的水楊酸起抑制作用，其中1.0 mmol/L為水楊酸浸種的最適濃度。隨著鹽脅迫濃度的增大，緩解效應也呈增加趨勢，因此在一定范圍內對150 mmol/L鹽脅迫的緩解效果最好。

圖3　外源SA浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗根表面積的影響Fig.3　Effect of SA soaking seed on the root superfel area under salt stress

2.2外源SA浸種對小油菜幼苗根系保護酶活性的影響

2.2.1地下部SOD活性。從圖4可以看出，用清水浸種時，隨著鹽脅迫濃度的增加，地下部SOD活性先增加后減少。與無脅迫相比，其中50 mmol/L鹽脅迫處理地下部SOD活性顯著增加8.47%，150 mmol/L鹽脅迫處理地下部SOD活性顯著減少8.61%。

在無脅迫條件下，隨著浸種濃度的增加，對地下部SOD活性的影響表現為低濃度促進，高濃度抑制。與清水相比，當水楊酸濃度為0.25、0.50和1.00 mmol/L時地下部SOD活性分別增加了45.71%、47.57%和88.35%(P<0.01)，而當水楊酸濃度為4.0和8.0 mmol/L時地下部SOD活性分別減少了33.69%和43.64%(P<0.01)。當水楊酸濃度為2.0 mmol/L時，地下部SOD活性與清水浸種相比差異不顯著。

當水楊酸濃度為1.0 mmol/L時，對小油菜幼苗的地下部SOD的促進作用最強，在此浸種濃度下，與清水相比，隨著鹽脅迫的濃度增加，地下部SOD活性呈增加的趨勢，地下部SOD活性分別增加了88.35%、113.51%、83.03%和47.72%。由此可見，低濃度的水楊酸浸種對地下部SOD活性起促進作用，高濃度的水楊酸起抑制作用，其中1.0 mmol/L為水楊酸浸種的最適濃度。在最適浸種濃度下，對地下部SOD活性的增加呈先增加后減少的趨勢，其中對50 mmol/L鹽脅迫的緩解作用最好。

圖4　外源SA浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗地下部SOD活性的影響Fig.4　Effect of SA soaking seed on SOD activity under salt stress

2.2.2地下部POD活性。從圖5可以看出，用清水浸種時，隨著鹽脅迫濃度的增加，地下部POD活性先增加后減少，各處理間均達到極顯著水平(P<0.01)。與無脅迫相比，50 mmol/L鹽脅迫處理地下部POD活性增加了24.53%，100和150 mmol/L鹽脅迫處理地下部POD活性分別減少11.47%和17.56%。

在無脅迫條件下，隨著浸種濃度的增加，對地下部POD活性的影響表現為低濃度促進，高濃度抑制。與清水相比，當水楊酸濃度為0.25、0.50、1.00和2.00 mmol/L時地下部POD活性分別增加33.17%、74.59%、87.00%和15.02%(P<0.01)；當水楊酸濃度為8.00 mmol/L時地下部POD活性減少16.01%(P<0.01)；當水楊酸濃度為4.0 mmol/L時，地下部POD活性與清水浸種相比差異不顯著。

當水楊酸濃度為1.0 mmol/L時，對小油菜幼苗的地下部POD的促進作用最強。在此浸種濃度下，隨著鹽脅迫濃度的增加，地下部POD活性呈增加的趨勢，與清水相比小油菜地下部POD活性分別增加87.00%、57.67%、94.53%和51.03%。由此可見，低濃度的水楊酸浸種對地下部POD起促進作用，高濃度的水楊酸起抑制作用，其中1.0 mmol/L為水楊酸浸種的最適濃度。最適濃度的水楊酸浸種對100 mmol/L鹽脅迫的緩解作用最佳。

圖5　外源SA浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗地下部POD活性的影響Fig.5　Effect of SA soaking seed on POD activity under salt stress

3　結論與討論

地下部干重、根長和根表面積是小油菜的生長指標，也是生理指標的最終表現形式。植物的根長和根表面積對水分及礦物質的吸收具有重要的影響。在適宜濃度的水楊酸浸種處理下，隨著根長和根表面積的增大，地下部干重也相應增加，具有一定的協同效應。超氧化物歧化酶(SOD)與過氧化物酶(POD)都是植物體內重要的保護酶。在正常的生理狀態下，機體產生的自由基和清除自由基的速率處于動態平衡狀態，但當機體內自由基產生增多，就會對機體的Pr、脂質和DNA造成損傷，導致機體的疾病發生。SOD的主要作用是將體內多余的氧自由基歧化生成H2O2和O2，而H2O2的積累對細胞有氧化破壞作用，POD能將H2O2還原成H2O，從而對機體起到保護作用。

該研究結果表明，隨著鹽脅迫的濃度增加，地上部干重、根長和根表面積都呈下降趨勢，這與王國霞[11]的研究結果相符，與韓志平等[12]的研究結果不同。此外，地下部SOD和POD的活性隨著鹽脅迫濃度的增加呈現先上升后下降的趨勢，這與蘇丹等[13]的研究結果相同，但與王鉦[14]的研究結果不同。這可能是由于不同植物對鹽分的抗性存在差異。隨著水楊酸濃度的增加，各項指標均呈現先上升后下降的趨勢，說明水楊酸有低濃度促進高濃度抑制的雙重效應。此外，與清水浸種相比，在1.0 mmol/L的水楊酸浸種處理下各項指標均有不同比例增加，說明SA浸種對鹽脅迫有一定的緩解效應。這與單長卷等[15]、李婧男等[16]、周旋等[17]的研究結果相一致，與張愛慧等[18]的研究結果不同。這可能是由于SA對不同植株的影響各異，有待于進一步探討。綜上所述，不同濃度的SA對鹽脅迫下小油菜有緩解效應，其中1.0 mmol/L SA的緩解效應最佳。

[1] 郝敬虹，易旸，尚慶茂，等.水楊酸處理對干旱脅迫下黃瓜幼苗氮素同化及其關鍵酶活性的影響[J].園藝學報，2012(1)：81-90.

[2] 周靜，徐強，張婷.NaCl脅迫對不同品種辣椒幼苗生理生化特性的影響[J].西北農林科技大學學報(自然科學版)，2015(2)：120-125.

[3] 徐晨，凌風樓，徐克章，等.鹽脅迫對不同水稻品種光合特性和生理生化特性的影響[J].中國水稻科學，2013(3)：280-286.

[4] 王玉萍，董雯，張鑫，等.水楊酸對鹽脅迫下花椰菜種子萌發及幼苗生理特性的影響[J].草業學報，2012(1)：213-219.

[5] 劉鳳蘭，杜新民，吳忠紅，等.水楊酸浸種對西葫蘆幼苗生長及抗氧化酶活性的影響[J].北方園藝，2013(13)：1-5.

[6] 劉杰，楊絮茹，周蘊薇.水楊酸浸種處理對黑麥草種子萌發及幼苗抗旱性的影響[J].草業科學，2011(4)：582-585.

[7] 劉安輝，趙魯，李旭軍，等.氮肥對鎘污染土壤上小油菜生長及鎘吸收特征的影響[J].中國土壤與肥料，2014(2)：77-81.

[8] 張彥，孫磊，蘇群，等.復合微生物肥料對小油菜種子發芽及根系生長的影響[J].現代農業科技，2015(20)：19，25.

[9] 于洪杰，周新剛，關頌娜，等.不同氮水平營養液對砂培黃瓜幼苗生長及根系形態的影響[J].北方園藝，2016(7)：17-22.

[10] 袁蒙蒙，高麗樸，王清，等.殼聚糖涂膜處理對西葫蘆冷害的影響[J].河南農業科學，2012(10)：114-117.

[11] 王國霞.鹽脅迫對紅心蘿卜種子萌發及幼苗生長的影響[J].西北農業學報，2016(5)：743.

[12] 韓志平，郭世榮，焦彥生，等.NaCl脅迫對西瓜幼苗生長和光合氣體交換參數的影響[J].西北植物學報，2008(4)：4745-4751.

[13] 蘇丹，李紅麗，董智，等.鹽脅迫對白榆無性系抗氧化酶活性及丙二醛的影響[J].中國水土保持科學，2016(2)：9-16.

[14] 王鉦.NaCl脅迫對黃瓜種子萌發、幼苗生長及保護酶活性的影響[J].天津農業科學，2016(4)：22-24.

[15] 單長卷，趙新亮，湯菊香.水楊酸對干旱脅迫下小麥幼苗抗氧化特性的影響[J].麥類作物學報，2014(1)：91-95.

[16] 李婧男，劉強，李升.水楊酸對鹽脅迫下沙冬青幼苗抗氧化酶活性及PSⅡ光化學效率的影響[J].華南農業大學學報，2010(1)：42-46.

[17] 周旋，申璐，肖霄，等.外源水楊酸對鹽脅迫下茶樹生長及抗氧化酶活性的影響[J].西北農業學報，2014(6)：127-133.

[18] 張愛慧，朱士農.外源水楊酸對鹽脅迫下絲瓜幼苗生長和抗氧化酶活性的影響[J].江西農業學報，2013(10)：27-29.

Effect of Exogenous Salicylic Acid on Root Growth and Physiological Characteristics ofBrassicachinensisL. Seedlings under Salt Stress

ZHAO Hai-bo, LU Yan-ru, GONG Yi-long, LIU Feng-lan*et al

(College of Life Science, Shanxi Normal University, Linfen, Shanxi 041000)

[Objective] To study the effect of exogenous salicylic acid on root growth and physiological characteristics ofBrassicachinensisL. seedlings under salt stress. [Method] Wuyue Man seedlings were used as research object and sand culture was used to study the effect of exogenous salicylic acid on root dry weight, root length, root surface area and the activities of superoxide dismutase (SOD), and peroxidase (POD) ofBrassicachinensisL.seedlings under salt stress. [Result] During the water soaking of seed, with the increase in salt concentration, root dry weight, root length, and root surface area decreased. At the 50 mmol/L salt, the activities of SOD and POD firstly rose then dropped. Without salt stress, with the increase in soaking concentration, all indicators take on low concentration promotion and high concentration inhibition. When the SA soaking concentration is 1.0 mmol/L, the increase amplitude was the greatest and the effect was optimal. Soaking with different SA concentration under salt stress showed different alleviation effects. [Conclusion] The results of this study can provide scientific basis forBrassicachinensisL. seedling resisting salt stress.

Salicylic acid (SA); Seed soaking; Salt stress;BrassicachinensisL.; Physiological characteristics

2015年校級大學生創新創業訓練項目(SD2015CXXM-52)。

趙海波(1992- )，男，安徽蕪湖人，本科生，專業：園藝。*通訊作者，教授，碩士，從事植物生理生態研究。

2016-06-03

S 565.4

A

0517-6611(2016)19-001-03