外源NO對(duì)干旱脅迫下紅砂種子萌發(fā)特性的影響

摘 要：為探討外源NO對(duì)干旱脅迫下紅砂（Reaumuria soongorica）種子萌發(fā)的影響，選用10%PEG-6000模擬干旱脅迫環(huán)境，以NO供體硝普鈉（Sudium Nitro Prusside，SNP）在人工氣候箱中采用培養(yǎng)皿進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)，研究外源NO供體SNP對(duì)干旱脅迫下紅砂種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，10%PEG-6000模擬干旱脅迫下紅砂種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)均隨PEG濃度升高而逐漸下降。不同濃度NO供體SNP處理后對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)呈促進(jìn)作用，其中0.2 mmol/LSNP效果最好。這表明外施適當(dāng)濃度外源NO可緩解10%PEG對(duì)種子萌發(fā)造成的脅迫效應(yīng)。

關(guān)鍵詞：紅砂;干旱脅迫;NO

干旱是限制植物生長(zhǎng)的重要因素之一。水分缺乏會(huì)嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，甚至導(dǎo)致植物死亡[1]。據(jù)調(diào)查，我國(guó)的荒漠面積約70萬(wàn)km2，約占全國(guó)陸地總面積的7%，并且在不斷擴(kuò)大[2]。這意味著大量土地面積無(wú)法被合理利用，因此采用合理的方法提高植被抗旱性對(duì)荒漠的植被恢復(fù)具有重要的意義。

NO是植物體內(nèi)一種重要的生物活性分子[3]，其可以提高植物遭受逆境脅迫時(shí)的抗逆能力[4]，如干旱脅迫[5]、鹽脅迫[6]、溫度脅迫[7]等，并且能提高植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。

紅砂（Reaumuria soongorica）是一種耐旱的多年生半灌木，在中國(guó)從東到西廣泛分布。其抗逆性強(qiáng)、生態(tài)可塑性大，具有極強(qiáng)的抗旱、耐鹽和集沙能力，是保護(hù)干旱荒漠化土地的重要屏障[8]。近年來(lái)，我國(guó)有關(guān)紅砂的研究主要集中在CO2濃度升高[9]、降水格局對(duì)紅砂的影響[10]以及根系特性[11]等方面。通過(guò)外源物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)紅砂抗旱性的研究還鮮有報(bào)道。

一、材料與方法

（一）試驗(yàn)材料

以2017秋季采集于甘肅省民勤縣的成熟紅砂種子為試材。

（二）試驗(yàn)方法

選擇飽滿均勻的紅砂種子，用0.3%KMnO4溶液消毒15 min，用蒸餾水沖洗5次吸干表面水分備用，預(yù)試驗(yàn)以5%、10%、15%、20% 4個(gè)濃度水平的PEG-6000溶液處理紅砂種子，篩選得到最佳干旱脅迫濃度為10%。用10% PEG-6000分別與不同濃度外源NO供體SNP（0.1、0.2、0.5、1.0 mmol/L和2.0 mmol/L）進(jìn)行以下溶液配制，蒸餾水對(duì)照為CK，CK2為上述試驗(yàn)篩選的10%PEG，T1為10% PEG-6000+0.1 mmol/L SNP，T2為10%PEG-6000+0.2 mmol/L SNP，T3為10%PEG-6000+0.5 mmol/L SNP，T4為10% PEG-6000+1.0 mmol/L SNP，T5為10% PEG-6000+2.0 mmol/L SNP。將上述溶液加入鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿50粒種子，將處理后的培養(yǎng)皿均置于人工氣候室[光照強(qiáng)度5 500 lx，溫度25℃±1℃，光照時(shí)長(zhǎng)12 h（光照/黑暗），相對(duì)濕度60%]進(jìn)行發(fā)芽，每12 h稱質(zhì)量補(bǔ)水保持溶液濃度不變，以種子露白為發(fā)芽標(biāo)志，連續(xù)7 d統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù)。

（三）種子萌發(fā)指標(biāo)

（四）數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，采用SPASS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

二、結(jié)果與分析

（一）SNP處理對(duì)干旱脅迫下紅砂種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)的影響

由圖1可見，干旱脅迫下紅砂種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)均隨SNP濃度增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。CK2處理后紅砂種子的發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)分別為64%和30%，與正常條件下（CK）紅砂種子的發(fā)芽率92%、發(fā)芽勢(shì)58%相比均下降28%。這表明10%PEG處理顯著抑制了紅砂種子的正常萌發(fā)。用不同濃度的SNP處理后紅砂種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)與10%PEG處理相比均有不同程度的提高，其中經(jīng)過(guò)0.2 mmol/L（T2）濃度SNP處理后的結(jié)果最為顯著，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)達(dá)到了76%和52%，顯著緩解了干旱脅迫的危害，T4、T5處理的發(fā)芽率與CK2差異不顯著，T1、T4、T5處理的發(fā)芽勢(shì)接近且與CK2處理差異不顯著，說(shuō)明他們的作用效果相當(dāng)，T3～T5處理的種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)隨著SNP濃度的升高逐漸降低。總體上看，低濃度的SNP可緩解干旱脅迫對(duì)紅砂種子萌發(fā)的影響，較高濃度的SNP對(duì)紅砂種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)具有顯著的抑制作用

（二）不同濃度SNP處理對(duì)干旱脅迫下紅砂種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)是反映種子活力的綜合指標(biāo)，反映了種子發(fā)芽速度、發(fā)芽整齊度和幼苗健壯的潛勢(shì)。發(fā)芽指數(shù)和幼苗活力指數(shù)越高，在自然條件下就能快速出苗。

如圖2所示，與CK相比，10%PEG（CK2）處理下的種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別比CK降低了14.44%和47.18%，說(shuō)明干旱脅迫顯著抑制了紅砂種子活力，但是經(jīng)過(guò)0～2 mmol/L SNP處理下的紅砂種子，發(fā)芽指數(shù)分別提高了2.64%、10.13%、6.99%、3.07%和1.84%，活力指數(shù)分別提高了6.84%、32.63%、21.44%、14.50%和4.32%。其中，T2處理下的紅砂種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最高，分別為43.25%和60.12%，顯著高于10%PEG處理和其他處理，且其發(fā)芽指數(shù)與CK相近;而T1和T4處理差異不顯著，T4和T5發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)相比T2均顯著下降，至T5時(shí)發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別低至34.96%和31.81%。

（三）不同濃度SNP處理對(duì)干旱脅迫后紅砂發(fā)芽速率和平均發(fā)芽天數(shù)的影響

由表1可知，10%PEG處理后紅砂種子的發(fā)芽速率與對(duì)照相比明顯降低，但各濃度SNP處理下的紅砂種子發(fā)芽速率與單干旱脅迫處理后的發(fā)芽速率相比并無(wú)明顯提升，并且各濃度處理下的紅砂種子發(fā)芽速率差異不顯著，說(shuō)明SNP對(duì)干旱脅迫所造成的發(fā)芽速率的降低并無(wú)明顯緩解作用。10%PEG處理下紅砂種子平均發(fā)芽天數(shù)為8.11 d，比對(duì)照增加了1.04 d，說(shuō)明10%PEG處理對(duì)紅砂種子平均發(fā)芽天數(shù)有明顯影響。T2處理下紅砂種子的平均發(fā)芽天數(shù)為7.55 d，為SNP各濃度處理中最小值;T5處理下紅砂種子的平均發(fā)芽天數(shù)為7.69 d，為SNP各濃度處理中最大值，均與10%PEG處理下紅砂種子平均發(fā)芽天數(shù)8.11 d有較大差異。這說(shuō)明SNP能緩解10%PEG處理對(duì)平均發(fā)芽天數(shù)的影響，添加不同濃度的SNP均能縮短平均發(fā)芽天數(shù)。

三、討論

干旱脅迫會(huì)使植物生長(zhǎng)受到抑制，本研究發(fā)現(xiàn)不同濃度的SNP對(duì)干旱脅迫下紅砂種子的萌發(fā)均有促進(jìn)作用，但并不是隨著SNP濃度的升高可以無(wú)限增長(zhǎng)，SNP濃度為0.2 mmol/L時(shí)對(duì)紅砂種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標(biāo)的促進(jìn)作用最為顯著。但當(dāng)SNP濃度高于2.0 mmol/L時(shí)，反而會(huì)對(duì)紅砂種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等指標(biāo)的增長(zhǎng)起抑制作用。

四、結(jié)論

外源NO供體SNP能提高干旱脅迫后紅砂種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，并縮短發(fā)芽時(shí)間，其中0.2 mmol/L SNP對(duì)紅砂種子干旱脅迫的緩解效果最理想。（基金項(xiàng)目：國(guó)家自然基金，項(xiàng)目編號(hào)：41461044;甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)青年導(dǎo)師基金，項(xiàng)目編號(hào)：GAU-QNDS-201714;甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)科建設(shè)專項(xiàng)基金，項(xiàng)目編號(hào)：GAU-XKJS-2018-113）

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