鹽脅迫對小麥幼苗生長和保護酶活力的影響

高 玲

(青島農業大學生命科學學院，山東青島 266109)

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鹽脅迫對小麥幼苗生長和保護酶活力的影響

高 玲

(青島農業大學生命科學學院，山東青島 266109)

[目的]探究鹽脅迫對小麥幼苗生長及保護酶活力的影響。[方法]用80 mmol/L NaCl溶液處理小麥種子，研究鹽脅迫對小麥幼苗生長及保護酶活力的影響。[結果]隨著處理時間的延長，鹽脅迫組小麥幼苗根長、芽長和組織含水量均低于對照組。鹽脅迫組小麥葉片中葉綠素含量和可溶性蛋白含量均高于對照組。鹽脅迫組過氧化氫酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、過氧化物酶(POD)、脂氧合酶(LOX)的活力大多高于對照組。[結論]該研究可為生產中小麥栽培技術的改進提供理論依據。

鹽脅迫；小麥；幼苗生長；保護酶活力

土地鹽漬化是限制農作物生長、發育和產量最嚴重的非生物脅迫之一。在鹽脅迫下，由于外界滲透壓較低，植物吸收水分困難，細胞會發生水分虧缺現象。植物為了避免這種傷害，會主動積累一些可溶性物質，降低細胞的滲透勢，從而使水分順利進入植物體內，保證植物正常生理活動的進行[1]。

在鹽脅迫下，一些鹽生植物能夠通過改變其自身的代謝途徑而適應高鹽度的生存環境。鹽分能增加質膜的透性，同時在鹽脅迫下植物體會產生大量的自由基，從而引起膜質的過氧化，最終導致膜系統的破壞[2-4]。人們對鹽分脅迫下植物體內的抗氧化防御系統進行了大量研究，并已確定它是由一些能清除活性氧的酶系統和抗氧化物質組成，如超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)和抗壞血酸(ASA)等[5-8]，它們協同作用共同抵抗鹽分脅迫誘導的氧化傷害，而單一的抗氧化酶則不足以防御這種氧化脅迫[9]。

小麥是我國主要的糧食作物之一，種子萌發后幼苗的生長狀況直接影響到小麥產量[10]。筆者研究特定氯化鈉(NaCl)濃度下小麥種子萌發及萌發后幼苗生長過程中保護酶活力的變化，探討以NaCl為代表的鹽脅迫影響小麥種子萌發的生理生化機理，旨在為生產中小麥栽培技術的改進提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 選用飽滿的小麥種子作為試驗材料。

1.2 試驗方法 先用70%乙醇浸泡種子5 min，然后用蒸餾水沖洗5遍，再浸泡8～10 h。在鋪有3層吸水紙的培養皿中培養，從第2天開始添加80 mmol/L的 NaCl溶液，在26 ℃下培養12 d。在此期間，維持NaCl溶液濃度不變，并保持培養皿干凈和吸水紙濕潤。每個處理3個重復，在處理第4天、第6天、第8天、第10天、第12天取樣進行測定。測定指標包括根長、芽長、葉綠素含量、可溶性蛋白質含量、CAT活力、POD活力、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活力、脂氧合酶(LOX)活力等[9]。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對小麥根長的影響 從圖1可以看出，對照組小麥根長比鹽脅迫組增長快，第8天根長已達第12天根長的93.5%，第12天鹽脅迫組根長為對照組的97.1%。這說明鹽脅迫對根長的影響關鍵在于鹽脅迫處理的前期，隨著時間的推移，小麥幼苗植株對鹽脅迫適應后根長接近對照組。

圖1 鹽脅迫對小麥根長的影響Fig.1 Effect of salt stress on root length of wheat

2.2 鹽脅迫對小麥芽長的影響 從圖2可以看出，對照組與鹽脅迫組小麥芽長隨著處理時間的延長而增長，第8天對照組小麥芽長已達第12天芽長的96.7%，同一時期鹽脅迫組小麥芽長僅為第12天芽長的89.5%，第12天鹽脅迫組小麥芽長為對照組芽長的99.2%。這說明鹽脅迫組的小麥芽長初期生長緩慢，但隨處理時間的延長，小麥幼苗植株對逆境的適應性增強，芽的生長加快。

圖2 鹽脅迫對小麥芽長的影響Fig.2 Effects of salt stress on bud length of wheat

2.3 鹽脅迫對小麥葉片組織含水量的影響 從圖3可以看出,對照組與鹽脅迫組小麥幼苗植株的組織含水量隨處理時間的延長呈現先升高后降低的趨勢。這是因為在生長初期細胞分裂旺盛，細胞需要不斷地吸收水分，以利于分解酶類分解種子中的養料供組織與器官生長。生長初期，物質積累較少，組織含水量增大，當小麥幼苗植株長到一定階段時，通過光合作用產生一些干物質，從而導致組織含水量下降，鹽脅迫組小麥幼苗植株的組織含水量普遍低于對照組。

2.4 鹽脅迫對小麥葉片葉綠素含量的影響 從圖4可以看出，鹽脅迫組小麥葉片的葉綠素含量明顯高于對照組，這是由于鹽脅迫下小麥植株體內水分減少所致。

圖4 鹽脅迫對小麥葉片葉綠素含量的影響Fig.4 Effects of salt stress on chlorophyll content in wheat leaves

2.5 鹽脅迫對小麥葉片可溶性蛋白含量的影響 從圖5可以看出，對照組小麥葉片中可溶性蛋白含量隨處理時間的延長而逐漸降低，但鹽脅迫組小麥植株的可溶性蛋白含量在第6天高于對照組16.4%，說明鹽脅迫一定時間后小麥植株應對脅迫的反應之一是大量合成蛋白質。

圖5 鹽脅迫對小麥葉片可溶性蛋白含量的影響Fig.5 Effects of salt stress on the soluble protein content in wheat leaves

2.6 鹽脅迫對小麥幼苗葉片保護酶活力的影響

2.6.1 鹽脅迫對小麥幼苗葉片CAT活力的影響。從圖6可以看出，鹽脅迫組小麥幼苗中CAT活力比對照組明顯升高，隨著處理時間的延長，CAT活力的升高趨勢更加明顯。

圖6 鹽脅迫對小麥葉片CAT活力的影響Fig.6 Effects of salt stress on CAT activity in wheat leaves

2.6.2 鹽脅迫對小麥葉片PAL活力的影響。從圖7可以看出，對照組與鹽脅迫組PAL活力的變化趨勢基本一致，均隨著處理時間的延長呈先上升后下降的變化趨勢。但是，鹽脅迫組PAL活力的下降不如對照組明顯，并在第7～8天達到最高值，且一直保持較高的活力。

圖7 鹽脅迫對小麥葉片PAL活力的影響Fig.7 Effect of salt stress on PAL activity in wheat leaves

圖8 鹽脅迫對小麥葉片中過氧化物酶(POD)活力的影響Fig.8 Effect of salt stress on POD activity in wheat leaves

圖9 鹽脅迫對小麥葉片LOX活力的影響Fig.9 Effects of salt stress on LOX activity in wheat leaves

2.6.3 鹽脅迫對小麥葉片POD活力的影響。 從圖8可以看出，對照組和鹽脅迫組小麥葉片POD活力均隨處理時間的延長呈上升趨勢，且后期鹽脅迫組POD活力高于對照組，說明在不利外界條件下POD能夠快速有效地清除過氧化產物。2.6.4 鹽脅迫對小麥葉片LOX活力的影響。從圖9可以看出，鹽脅迫組小麥幼苗LOX活力明顯高于對照組。這說明逆境條件引起LOX活力升高是植株應對逆境的重要指標之一。

3 討論與結論

小麥屬于非鹽生植物，當其處于鹽漬環境中時，為了降低環境的傷害，小麥植株會通過快速吸收水分、大量增加有機物質、快速增加細胞數量和體積等來避免鹽離子的傷害。

該試驗結果表明，比較對照組與鹽脅迫組植株外在形態的變化，發現對照組小麥的根長、芽長均比鹽脅迫組長，但第12天鹽脅迫組與對照組根長和芽長接近，說明鹽脅迫對小麥根長的影響關鍵在于鹽脅迫處理的前期，隨著處理時間的推移，小麥植株對鹽脅迫適應后，根長接近對照組。

小麥幼苗初期鹽脅迫條件下葉片組織含水量增高的趨勢比對照組明顯。這與小麥幼苗的生長需要相對應，通過大量吸收水分來降低鹽脅迫造成的傷害。但是，隨著鹽脅迫的加劇，鹽脅迫組小麥葉片細胞膜滲透增大，含水量又逐漸低于對照組。

葉綠素含量和可溶性蛋白含量的變化趨勢與小麥幼苗葉片組織含水量的變化相反，鹽脅迫條件下小麥幼苗的葉綠素含量和可溶性蛋白含量比對照組高。

隨著鹽脅迫的進行，對逆境脅迫敏感的幾種酶(POD、LOX、CAT)的活力逐漸增強，保護植物免受逆境的傷害。但是，在同樣的條件下鹽脅迫組與對照組PAL活力均較高，第12天鹽脅迫組PAL活力比對照組高19.6%。這說明PAL在幼嫩組織中活力高且受環境條件的影響。

[1] 惠紅霞，許興，李守明.鹽脅迫抑制枸杞光合作用的可能機理[J].生態學雜志，2004，23(1)：5-9.

[2] 高巖，張汝民，姚云峰，等.鹽脅迫對梭梭(HaloxylonammodendzonBge.)幼苗體內保護酶系統活性的影響[J].內蒙古大學學報(自然科學版)，1997，28(2)：253-256.

[3] 李金亭，趙萍萍，邱宗波，等.外源H2O2對鹽脅迫下小麥幼苗生理指標的影響[J].西北植物學報，2012，32(9)：1796-1801.

[4] 劉建巍，朱宏.鹽脅迫下小麥種子萌發及生理指標的測定[J].哈爾濱師范大學(自然科學學報)，2014，30(3)：133-136.

[5] 王學奎．植物生理生化實驗原理和技術[M]．2版．北京：高等教育出版社，2006：167-173．

[6] AXELROD B，CHEESBROUGH T M，LAEAKSO S.Lipoxygenase from soybeans[J].Methods in enzymology，1981(7)：443-451.

[7] 文樹基.基礎生物化學實驗指導[M].西安：陜西科學技術出版社，1994：51-52.

[8] 田國忠，李懷芳，裘維蕃.植物過氧化物酶研究進展[J].武漢植物學研究，2001，19(4)：332-344.

[9] 劉友良，汪良駒.植物對鹽脅迫的反應和耐鹽性[M].北京：科學出版社，1998：752-769.

[10] 鄭世英，商學芳.鎘對小麥種子萌發和生長的影響[J].德州學院學報，2006，22(5)：90-92.

Effects of Salt Stress on Seedling Growth and Activities of Protective Enzymes in Wheat Seedlings

GAO Ling

(College of Life Sciences, Qingdao Agricultural University, Qingdao, Shandong 266109)

[Objective] To study the effects of salt stress on seedling growth and activities of protective enzymes in wheat seedlings. [Method] Wheat seeds were treated with 80 mmol/L NaCl solution to study the effects of salt stress on seedling growth and activities of protective enzymes in wheat seedlings. [Result] With prolonging of treatment time, the root length, bud length and water content of wheat seedlings in salt stress group were all lower than that in control group. The chlorophyll content and soluble protein content in the leaves of wheat seedlings in salt stress group were higher than that in control group. The activities of CAT, PAL, POD, LOX in salt stress group were mostly higher than those in control group. [Conclusion] The research can provide theoretical basis for improving the cultivation technology of wheat in the production.

Salt stress;Wheat;Seedling growth;Activities of protective enzymes

S 501

A

0517-6611(2016)36-0013-03