油菜素內酯對鹽脅迫下菜玉米根系生長及保護酶活性的影響

[摘 要] 菜玉米的營養價值極高，深受廣大人民群眾的喜愛。現如今土壤鹽漬化比較嚴重，難以保證菜玉米良好生長，相應的營養價值也受到了影響。本研究通過用不同濃度的油菜素內酯對菜玉米種子做浸種處理，提高菜玉米幼苗根系對不同濃度的氯化鈉脅迫的抗性。結果表明：在0、50、100 mmol/L氯化鈉脅迫的條件下，菜玉米根系的各項生長指標及保護酶的活性依次降低，而用濃度分別為0.1、0.2、0.3 mg/L的油菜素內酯浸種處理過的菜玉米種子可以緩解這種脅迫作用，其中0.1 mg/L油菜素內酯的效果最為顯著，主要表現為根系各項生長指標及抗氧化酶活性提高。上述結果說明油菜素內酯在一定的濃度范圍下對氯化鈉脅迫條件下菜玉米根系具有緩解傷害的作用。

[關鍵詞] 菜玉米;油菜素內酯;氯化鈉脅迫;根系

[中圖分類號] S513 [文獻標識碼] B [文章編號] 1674-7909（2019）28-92-3

山西省位于黃土高原地區，屬于半干旱氣候區，省內地形較為復雜，造成不同地域內農田生態環境差異顯著。菜玉米是山西省最重要的農作物之一，其產量居全省糧食作物之首，主要在山西省中部和北部集中種植。由于全年降水量比較少，而蒸發量比較大，使地下鹽分積聚于土壤表面，導致土壤鹽堿化，適合植物生長的環境遭到破壞。在鹽脅迫的條件下，植物的正常生長遭到了破壞，主要表現為各項生長指標及保護酶活性下降。雖然玉米的耐鹽性很強，但是在鹽脅迫的不良環境的作用下，其產量勢必會下降，給農民造成了巨大的壓力。出于這方面的考慮，我們迫切需要一種方式來緩解這種不良環境對菜玉米產量產生的影響。油菜素內酯（BRs）是一種新型的植物內源激素，是第一個被分離出來的具有生理活性的油菜素甾族化合物，是國際上公認的具有無毒性、高效性、微量性的植物生長激素[1]。在植物生理學方面，能充分激發植物生長的內在潛能，增加作物產量，提高作物的耐冷性、抗病性、耐鹽性[2]，使植物的抗逆性增強，從而增加作物產量，在農業生產和生活中具有不可忽視的作用。因此，研究油菜素內酯對鹽脅迫下菜玉米的生理反應在理論和實踐上都具有十分重要的意義。

鹽分是影響植物生長發育的重要環境因素之一。在鹽脅迫下，植物的外部形態及內部的生理生化方面都受到了影響。不同植物對鹽脅迫的忍耐力各有不同[3]。其中植物根系是最早感受逆境脅迫信號并產生相應的生理反應的，影響地上部生長，進而抑制整個植株正常的生長發育。在較短時間的鹽脅迫下，植物根系總吸收面積減少，根系的吸水能力受到抑制。隨著鹽脅迫時間的延長，根系活力和根系活躍吸收面積受抑制的程度加大，根系吸收能力繼續下降。在逆境條件下，植物體內各種抗氧化酶的活性發生了一系列變化。本試驗以菜玉米為基本材料來系統研究油菜素內酯對鹽脅迫下菜玉米根系各項生長指標及保護酶活性的影響，為解決鹽脅迫條件下菜玉米正常生長受到影響的問題提供新依據和方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本文以菜玉米種子為試驗材料。油菜素內酯采購于上海伊卡生物技術有限公司，首先用質量分數為95%的乙醇溶解，再配制濃度分別為0.1、0.2、0.3 g/L的母液置于冰箱中保存、待用。

1.2 試驗設計

選擇色澤相近、大小均勻、顆粒飽滿的菜玉米種子，先用質量分數為0.1%的高錳酸鉀（KMnO4）溶液消毒，時間為10 min，然后用濃度分別為0.0、0.1、0.2、0.3 mg/L的油菜素內酯（相應濃度的母液稀釋1 000倍，26 ℃）浸種6 h后，在光照條件下，把無菌黃沙與底肥混合均勻作為底肥，將上述4種濃度油菜素內酯處理后的種子播于規格為6×12孔的穴盤中，并放在室外培養。白天溫度為28 ℃左右，夜晚溫度為20 ℃左右。以后，每天在13：00左右用蒸餾水澆水（陰雨天除外）。待菜玉米幼苗長至三葉一心時，每種油菜素內酯濃度處理下澆灌濃度分別為0、50、100 mmol/L的NaCl溶液于基質中，每株幼苗均澆灌5 mL，每組試驗重復3次。NaCl脅迫7 d后取適量的新鮮的根樣品清洗后開始測定。

1.3 指標測定

測量前先用蒸餾水小心地將根部的沙子沖洗干凈，用無菌吸水紙吸去根部水分，在半干狀態下放于根系掃描盤中，將根系用鑷子區分開擺成束狀，做好標記，在根系掃描儀下進行數據分析操作。

菜玉米根長的測定采用薄膜法和交叉法[4];運用染色液蘸根法測量根系總表面積，用甲烯藍作為被吸附物質，其被吸附的數量可以根據供試液濃度的變化用比色法準確地測出;菜玉米根的平均直徑通過公式V=pR2L估算（V表示根系體積，L表示總根長，R2是R的平方）;運用排水法測根系的根長。待測保護酶的測量方法如表1所示。

2 結果與分析

就用濃度分別為0.1、0.2、0.3 mg/L油菜素內酯浸種獲得的菜玉米種子所培育出的幼苗而言，其各項生長指標較對照組顯著增大，具體如表2所示。

在無鹽脅迫的條件下，0.1 mg/L油菜素內酯浸泡過的菜玉米種子根系總根長的增長效果不顯著;在50 mmol/L的鹽脅迫條件下，0.3 mg/L油菜素內酯浸泡過的菜玉米種子根系總根長的增長效果不明顯。但是，0.3 mg/L油菜素內酯浸泡過的菜玉米種子，無論在高鹽脅迫還是無鹽脅迫的條件下，其根系的總根長均顯著增長，且作用效果最好。

在無鹽脅迫的條件下，0.1 mg/L的油菜素內酯對增加根系表面積的作用效果最好;在50 mmol/L氯化鈉脅迫的條件下，依舊是該濃度的作用效果顯著;而在高鹽100 mmol/L氯化鈉脅迫條件下，0.1、0.3 mg/L油菜素內酯的作用效果相似，而0.2 mg/L油菜素內酯較其他濃度作用效果更好。在無鹽脅迫的條件下，3種濃度油菜素內酯處理下的菜玉米種子培育出來的幼苗根系直徑均明顯增粗;0.2、0.3 mg/L油菜素內酯處理過的菜玉米種子，在氯化鈉脅迫下能有效地緩解這種不良環境，其中0.2 mg/L油菜素內酯處理過的菜玉米種子發育的幼苗適應能力最強，效果最為明顯。無鹽脅迫條件下，0.1 mg/L油菜素內酯處理對植株的根系發育作用效果不顯著;而在鹽脅迫的條件下，0.2 mg/L油菜素內酯處理過的菜玉米種子抵抗逆境的能力最強。

在光照條件下，核黃素會與氧化性的物質發生還原反應，反應后的核黃素在有氧的環境中產生超氧陰離子，從而使氮藍四唑（NBT）變藍，SOD可以和超氧陰離子發生反應，可以用此原理去除超氧陰離子，從而抑制光照條件下核黃素的還原反應，因此，可以根據變藍的程度判斷SOD的活性。分析可知，在50、100 mmol/L鹽脅迫的條件下，菜玉米根系SOD活力較無鹽條件下均有所降低，其中0.2 mg/L油菜素內酯處理下菜玉米種子發育形成的根系組分活性顯著下降。無論是否有鹽脅迫，0.1、0.2、0.3 mg/L油菜素內酯處理下的種子根系活力均有提高，0.3 mg/L油菜素內酯處理過的種子根系與空白處理下的對照組效果相近。無論在有鹽脅迫還是無鹽脅迫的條件下，0.2 mg/L的油菜素內酯處理下的作用效果最好。在過氧化氫的作用下，POD能與愈創木酚發生氧化反應，產生褐色物質，可以根據每分鐘反應物的OD值變化表示POD的活性。在鹽脅迫處理下，菜玉米根系POD活性較無鹽處理下有所降低，在0.3 mg/L的油菜素內酯處理下，50 mmol/L氯化鈉脅迫的環境中，菜玉米根系POD活性略有提高，但差異不明顯。但是，0.2 mg/L油菜素內酯處理下POD活性增加值較對照組最高可達95.46%，效果最好。

3 討論與結論

在鹽脅迫的條件下，最早感受脅迫環境的器官是植物的根系，植物的根系是土壤水分的直接吸收者，并能發出各種信號，使植株快速對脅迫環境做出相應的反應，如部分酶活性受到影響，根系活力下降。而植物的保護酶系SOD、CAT 、POD開始增強，減少植物膜氧化程度，含量越高，植物體對于脅迫的響應最強。油菜素內酯是一種高效的逆境植物激素，在提高植物耐鹽能力方面起著重要的作用。

試驗結果表明，采用一定濃度的油菜素內酯對菜玉米種子做浸種處理，可以明顯提高菜玉米根系總根長、總表面積、平均直徑和總體積以及各種保護酶活性，在鹽脅迫的條件下，這種提高效果較無鹽脅迫條件下更加顯著[5]。在一定濃度范圍內，油菜素內酯的作用效果呈現了先上升后下降的變化規律，對于不同的指標而言，最佳的作用效果略有差異，本試驗中菜玉米根系總根長、總表面積、平均直徑和總體積以及各種保護酶活性均在0.2 mg/L油菜素內酯處理下效果最好。綜上所述，菜玉米在50、100 mmol/L的氯化鈉脅迫條件下，其根系各項生長指標包括總根長、總表面積、平均直徑和總體積以及各種保護酶活性均顯著降低，在本試驗設定的0.1、0.2、0.3 mg/L的油菜素內酯濃度處理下，其中濃度為0.2 mg/L的作用效果最顯著，與濃度為0.1、0.3 mg/L的油菜素內酯相比，對兩種濃度的脅迫條件下的緩解效果最好，在一定程度上提高了菜玉米對逆境的耐受能力。

參考文獻

[1]張林青.油菜素內酯對鹽脅迫下番茄幼苗生理指標的影響[J].北方園藝，2013（1）：1-3.

[2]張紅.硝普鈉、24-表油菜素內酯＼水楊酸浸種對鹽脅迫下玉米種子萌發及幼苗生長的影響[J].核農學報，2012（1）：164-181.

[3]馬梅.鹽脅迫下油菜素內酯對油菜幼苗離子穩態的調控[D].南京：南京農業大學，2014.

[4]張喜英.作物根系與土壤水利用[J].北京：氣象出版社，1999：1-26.

[5]寇江濤，師尚禮.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[J].草原與草坪，2015（1）：18-19.