亞精胺對鹽脅迫下雜交桑種子萌發的影響

周象海　姜愛菊　蓋翠霞　王照紅　婁齊年　趙東曉

摘要：以雜交桑桂優12號品種為材料，研究100 mmol/L NaCl脅迫下，0、0.5、1.0、1.5 mmol/L亞精胺（spermidine， Spd）對雜交桑種子發芽率、發芽勢、發芽指數的影響。結果表明，100 mmol/L NaCl脅迫下，雜交桑種子的萌發受到顯著抑制，發芽率、發芽勢、發芽指數均顯著降低。添加適宜濃度的Spd可有效緩解NaCl脅迫對雜交桑種子萌發的抑制，提高發芽率、發芽勢和發芽指數;但濃度過高，反而加重NaCl脅迫的抑制作用，進一步降低雜交桑種子的各項萌發指標。綜合來看，添加1.0 mmol/L Spd對促進鹽脅迫下雜交桑種子萌發的效果最佳。

關鍵詞：雜交桑;亞精胺;種子萌發;鹽脅迫

中圖分類號：S888.2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2020）05-0121-04

Abstract The hybrid mulberry cultivar Guiyou 12 was used as material and the effects of （spermidine， Spd） with different concentrations （0， 0.5， 1.0 and 1.5 mmol/L） on its germination rate， germination vigor and germination index were studied under 100 mmol/L NaCl stress. The results showed that under 100 mmol/L NaCl stress， the germination of hybrid mulberry seeds was inhibited significantly with the germination rate， germination vigor and germination index decreased significantly. The addition of Spd at optimal concentration could effectively reduce the inhibition of NaCl stress to the germination of hybrid mulberry seeds. Low concentration of Spd could promote the germination of hybrid mulberry seeds， while high concentration of Spd could inhibit the germination. The effect of 1.0 mmol/L Spd was the best under this experiment conditions.

Keywords Hybrid mulberry; Spermidine; Seed germination; Salt stress

土壤的鹽漬化是農林業生產中面臨的一類重要的非生物脅迫，嚴重威脅植物的生長，造成作物減產甚至絕產[1]。種子萌發時期是植物對環境最敏感的時期，種子發芽是植物在鹽漬化環境中生存的前提。種子的發芽能力決定了植物在鹽漬化土壤中的分布范圍[2]。因此，種子在鹽脅迫下的發芽情況是評價植物耐鹽性的重要指標之一。桑樹是家蠶唯一的天然食物，同時含有豐富的生物活性物質，是蠶桑產業的支柱。桑樹具有較強的抗逆能力，因此也是土壤和環境修復和改良的重要生態樹種。雜交桑具有生長快、長勢旺、產葉量大、耐剪伐、適宜機械化收割、適口性好等優點，可實現種子直播建園，一年內多次收獲，既可喂蠶，又是牲畜飼料的理想原料，是有效利用和修復鹽堿地生態環境的優良樹種[3]。提高雜交桑種子在鹽漬化土壤的發芽能力，是實現桑樹鹽堿地種植的重要前提。

亞精胺（spermidine， Spd）是一種在植物體內廣泛存的，具有高生物活性的低分子量脂肪族含氮堿，是一種重要的植物生長調節物質。研究表明，Spd 可直接作為脅迫滲透調節保護物質或信號分子，在植物遭受非生物脅迫時，促進植物構建和地域抗逆性[4]。因此，Spd可顯著提高植物對鹽、干旱、低溫、重金屬等非生物脅迫的耐受性[5-8]。但是Spd 是否可以增強雜交桑種子在鹽脅迫下的萌發還未見報道。本研究調查了不同濃度Spd對NaCl脅迫下雜交桑種子的發芽率、發芽勢、發芽指數等萌發指標，以探求Spd是否可以增強NaCl脅迫下雜交桑種子的發芽能力，為鹽堿地雜交桑種植提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用雜交桑品種為桂優12號，種子購自廣西壯族自治區蠶業技術推廣總站。

1.2 方法

選取飽滿的種子，用75%乙醇消毒5 min，用無菌蒸餾水沖洗5次。直徑90 mm的培養皿中鋪兩層濾紙，高溫高壓滅菌后烘干。將消毒后的種子均勻地放置在培養皿中，每個培養皿40粒種子。Spd粉末購自Sigma公司，分別用無菌去離子水（CK）和無菌的100 mmol·L-1 NaCl溶液配制成0、0.5、1.0、1.5 mmol·L-1的溶液。將不同濃度的溶液小心加入到鋪有種子的培養皿中，每個培養皿10 mL，每個處理設置3個平行。將培養皿放置于光照培養箱中，培養條件為光照12 h/d，溫度為25℃。以胚根突破種皮2 mm為發芽標準，每天9∶00統計種子的發芽情況，連續統計12天。各項發芽指標按照如下公式計算：

發芽勢（%） = （5 d正常萌發種子數/供試種子數）×100;

發芽率（%）=（12 d正常萌發種子數/供試種子數）×100;

發芽指數（Gi）=Σ（Gt/Dt）。式中，Gt為萌發種子數;Dt 為相應萌發天數。

1.3 數據統計與分析

采用 Microsoft Excel 2007軟件系統對試驗數據進行處理和作圖。

2 結果與分析

2.1 Spd對NaCl脅迫下雜交桑種子發芽率的影響

由圖1可知，添加Spd可以促進雜交桑種子的萌發，發芽率隨Spd濃度的升高先升高后降低，均以1.0 mmol·L-1 Spd處理的發芽率最高。NaCl脅迫顯著降低了雜交桑種子的發芽率，在未添加Spd條件下，NaCl脅迫處理的發芽率相比清水對照下降22.22%。添加Spd可以緩解NaCl脅迫對雜交桑種子萌發的抑制，提高發芽率，在100 mmol·L-1 NaCl脅迫下，0.5、1.0 mmol·L-1 Spd處理的發芽率分別比未添加的高11.90%、15.48%。但Spd濃度過高則會加重NaCl脅迫對雜交桑種子萌發的抑制，1.5 mmol·L-1 Spd處理下發芽率相比未添加Spd處理下降了7.14%。

2.2 Spd對NaCl脅迫下雜交桑種子發芽勢的影響

由圖2可以看出，隨Spd濃度的增加，雜交桑種子的發芽勢先升高后降低，1.0 mmol·L-1時發芽勢最高。NaCl脅迫顯著降低了雜交桑種子的發芽勢，與清水對照相比，未添加Spd處理的發芽勢下降了57.78%。添加Spd則可以明顯提高NaCl脅迫下雜交桑種子的發芽勢，隨濃度升高，發芽勢逐漸升高，至1.0 mmol·L-1時最高，之后下降，與未添加Spd處理相比下降10.53%。

2.3 Spd對NaCl脅迫下雜交桑種子發芽指數的影響

由圖3可以看出，雜交桑種子的發芽指數隨Spd濃度的升高先升高后降低，1.0 mmol·L-1時最高。添加Spd有效緩解了NaCl脅迫對雜交桑種子發芽指數的抑制，濃度越高，發芽指數越高，1.0 mmol·L-1時達到最高，與未添加Spd處理相比發芽指數提高了42.36%;之后下降，1.5 mmol·L-1 Spd發芽指數相比未添加Spd下降1.10%，加重了NaCl脅迫對種子萌發的抑制。

3 討論與結論

種子萌發期是植物個體發育最脆弱的重要時期。在逆境環境中，植物種子能否整齊、迅速、健壯地萌發，將直接影響植物后期的生長發育和作物產量。提高鹽脅迫種子的發芽指標，是鹽堿地改良的前提和基礎。在各項發芽指標中，發芽率代表種子的發芽能力，發芽勢反映種子的發芽速度，發芽指數反映種子發芽的整齊度。本研究結果表明，在 NaCl脅迫下，雜交桑種子的萌發受到明顯抑制，發芽率、發芽勢、發芽指數均明顯降低;而添加Spd可以緩解NaCl脅迫對雜交桑種子萌發的抑制，隨添加濃度增加，逐漸提高種子的發芽率、發芽勢、發芽指數，均在1.0 mmol·L-1時達到最高;但高濃度Spd（1.5 mmol·L-1）處理反而加重了NaCl脅迫對雜交桑種子萌發的抑制，與未添加Spd處理相比，發芽率、發芽勢、發芽指數分別降低7.14%、10.53%、1.10%。表明，適宜濃度的Spd可以促進雜交桑種子的萌發，降低NaCl脅迫的影響，但高濃度Spd則限制雜交桑種子的發芽能力、發芽速度和整齊度，這與前人在苜蓿[9]、番茄[10]、紫蘇[11]和辣椒[12]中的研究結果一致。

Spd是一種植物生長調節劑，作為一種陽離子化合物，可通過與NaCl脅迫產生的陰離子相結合來緩解鹽脅迫對植物的鹽害。因此一定濃度的Spd可以促進NaCl脅迫下雜交桑種子萌發。而濃度超過一定閾值之后，高濃度的Spd也會抑制NaCl脅迫下雜交桑種子的萌發。綜合各項發芽指標，認為1.0 mmol·L-1 Spd對NaCl脅迫下雜交桑種子的萌發促進作用最顯著。

參 考 文 獻：

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