低溫脅迫下水楊酸對茄子種子萌發及幼苗生長的影響

樊清清，王英英，馮曉東，2*

(1.延安大學 生命科學學院；2.陜西省紅棗重點實驗室(延安大學)，陜西 延安 716000)

茄子(Solanummelongena(L.))是陜北地區常見的反季節蔬菜作物之一，苗木移栽是主要的生產方式。茄子種皮有一層厚厚的角質層，導致茄子種子發芽困難，發芽所需時間更長，尤其是在惡劣環境下茄子種子質量容易遭受影響，致使種子發芽能力明顯降低。所以在冬春比較寒冷的季節，茄子出苗率低，成苗率不高的問題更突出，茄子的生產量不足，形成市場短缺問題。研究表明，茄子種子活力指數隨著溫度的降低而降低，種子質量直接影響茄子的產量[1]，因此，恢復低溫條件下茄子種子活力，就能克服低溫催芽問題從而大大提高茄子產量和質量。國內外已經有很多專家研究過外源物質對種子發芽的影響，項萱[2]在研究不同藥劑浸種對茄子種子發芽的影響中表明，各種濃度的藥劑浸種都可以增強種子活力促使發芽勢、發芽率及發芽指數均顯著提高，王利英[3]等利用不同濃度赤霉素和適樂時處理茄子種子，結果表明，用濃度200 mg/L赤霉素溶液對茄子種子萌發效果好。大批的研究表明經過滲透調節處理可能使茄子種子活力得以恢復和提高[4]，可是，選擇哪種種子滲透調節劑，種子調節劑濃度也需要討論和研究，因為不同滲透調節劑對同一種植物作用有差別，即便是一種類型的滲透調節劑，不同濃度調節劑也決定了不同的調節效果。

水楊酸別名鄰苯羥基苯甲酸(SA)，是一種簡單的酚類化合物，它普遍存在于高等植物的細胞體內，參與植物的種子發芽、開花和生理生化離子吸收的生命進程，是植物主要的內源性調節因子[5]。SA可以促使植物產生熱量，它是植物抗病性和誘導植物對非生物脅迫響應的抗脅迫信號分子[6]。近年來，人們對植物抗逆性、耐鹽性、抗寒性、耐熱性以及減少重金屬對細胞膜的損傷等方面進行了大量的研究[7]。武麗麗[8]的研究表明，幾種濃度SA處理均能催化種子萌發，也證明特定濃度的水楊酸可以致使辣椒葉片的某些生理性質發生改變。這些都說明了水楊酸作為信號分子參與合成了滲透物質來調節辣椒幼苗的抗寒過程。除此之外，用SA處理低溫條件下黃瓜[9]、番茄[10]、高粱[11]和玉米[12]的研究也證明SA能提高植物幼苗的抗寒性。

根據以往的研究成果，我們預測用SA浸泡茄子種子可以恢復種子活力有助于提高低溫環境下種子發芽率，以及給茄子幼苗葉片噴施SA可能使低溫下茄子幼苗的生理性質發生改變，從而提高茄子幼苗的抗寒性。因而，本實驗分別以茄子種子和幼苗為研究對象，SA為外源物質，在低溫環境下，初步探討茄子種子的萌發狀況和幼苗的生理性質變化，旨在了解植物對低溫的耐性機理，找到低溫條件下最適的SA浸種濃度和能夠提高茄子幼苗耐寒性的最適濃度。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗材料為天津二苠茄(Solanummelongena(L.))。

1.2 研究方法

1.2.1 種子萌發

采用全尺寸的均勻大小的茄子種子進行消毒20 min，在50～60 ℃的溫水中，然后用蒸餾水不斷地漂洗，直到種子表面的黏膜被去掉，之后晾干備用；分別配制差別濃度的水楊酸溶液(0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mmol/L)并將各溶液放置于6個小燒杯中，將挑選好的茄子種子均勻等分的浸泡在上述溶液中，浸種時間為12 h，在常溫(25℃)下浸泡茄子種子。用蒸餾水屢次沖洗浸泡好的茄子種子，然后晾干備用。取三張濾紙，2張鋪在底層，將種子均勻撒在這2層濾紙上，另外1張濾紙蓋在種子表面，最終放入恒溫培養箱催芽(溫度為18±1℃，黑暗條件)。每一個培養皿中放30粒茄子種子，一個浸種濃度設置3個重復項。天天察看記錄，種子萌生過程當中適當加水避免濾紙變干。

1.2.2 材料培養

種子發芽1 cm后選擇胚根長勢良好的種子放入光照培養箱進行盆栽，栽培基質為沙粒，等種子出土5 cm左右時用Hoagland營養液培養，待長至六七片葉時，分別用不同濃度的水楊酸溶液(0、2、4、6、8 mmol/L)進行葉面噴布，隔5 d噴一次，噴施2天后低溫(15℃/5℃)脅迫處理，在低溫脅迫2 d后測定幼苗葉片相對電導率、可溶性含糖量，脯氨酸和丙二醛含量等，比較其生長情況，剖析不同濃度的水楊酸對茄子幼苗的作用效果。

1.3 測量方法

相對電導率的測定參照王學奎[13]等的方法；可溶性糖含量測定采用苯酚法進行可溶性糖含量的測定[13]；丙二醛(MDA)含量的測定參照王學奎等的方法[13]；脯氨酸(Pro)含量測定參照張志良等的方法[13]。

種子發芽勢、發芽率和發芽指數的測定：

發芽勢=7 d內種子發芽數/種子總數×100%

發芽率=14 d內發芽種子數/供試種子數×100%

發芽指數=不同時間的發芽數/相應的發芽天數

1.4 數據處理與統計分析

試驗結果以測定的平均值表示。用SPSS 21.0軟件對數據進行統計分析，采用LSD檢驗和Duncan法進行數據差異顯著性多重比較。

2 結果與分析

2.1 低溫脅迫下不同濃度SA對茄子種子萌發的影響

由表1可知，在低溫條件下，用4種不同濃度SA浸泡茄子種子，種子的發芽率、發芽勢和發芽指數有顯著差異(P<0.05)，且隨著SA濃度不斷增大，種子的發芽勢、發芽率和發芽指數都是先增高后降低；當SA濃度在0.2-0.6 mmol/L時，種子的發芽率、發芽勢、發芽指數均高于空白對照組，說明在這個濃度范圍內，隨著SA濃度升高，SA可以促進種子的萌發，且在濃度為0.6 mmol/L時，效果最好，茄子種子的發芽率達到最大，為92.22%；而當SA濃度高于0.8 mmol/L時，種子的發芽發芽率、發芽勢、發芽指數均低于對照組，說明高于這個濃度的SA對茄子種子有毒害作用，抑制了茄子種子發芽；所以用0.6 mmol/L的SA浸種，更有利于促進低溫環境中茄子種子的萌發。

表1 SA對低溫脅迫下茄子種子萌發的影響

2.2 低溫脅迫下不同濃度SA對茄子幼苗葉片相對電導率的影響

由圖1可知，用不同濃度的SA噴施茄子幼苗葉片，再將其低溫脅迫處理后，茄子幼苗葉片的相對電導率平均值存在極顯著差異(P<0.01)。幼苗葉片的相對電導率隨著SA濃度的升高先降低后增大，SA濃度為4 mmol/L時，葉片相對電導率降到最低，為29.94%。沒噴施SA的對照組與4個SA濃度處理間存在極顯著差異(P<0.01)，4 mmol/L SA與2 mmol/L、8 mmol/L處理存在極顯著差異(P<0.01)，4 mmol/L與6 mmol/L具有顯著差異(P<0.05)，說明4種濃度SA均能降低茄子幼苗葉片的相對電導率，且用4 mmol/L SA處理效果最好。

注：圖中大寫字母表示極顯著性差異，下同。

圖1低溫脅迫下不同濃度SA對茄子幼苗葉片相對電導率的影響

2.3 低溫脅迫下不同濃度SA對茄子幼苗葉片可溶性糖含量的影響

由圖2可知，用不同濃度的SA處理低溫環境下的茄子幼苗，葉片中可溶性糖含量存在極顯著差異，隨SA濃度的升高，可溶性糖含量先增加后降低，當SA濃度為4 mmol/L時，葉片中可溶性糖含量達到最高，為3.998%。無SA處理的對照組和4個SA濃度處理的葉片可溶性糖含量間存在極顯著差異(P<0.01)，4 mmol/L SA與2、6、8 mmol/L SA處理下可溶性糖含量存在極顯著差異(P<0.01)，說明4個濃度SA都可以提高茄子幼苗葉片的可溶性糖含量，給葉片噴施4 mmol/LSA，更有利于葉片積累可溶性糖。

圖2 低溫脅迫下不同濃度SA對茄子幼苗葉片可溶性糖含量的影響

2.4 低溫脅迫下不同濃度SA對茄子幼苗葉片MDA含量的影響

由圖3可知，不同濃度SA處理低溫環境下的茄子幼苗，葉片中MDA含量存在極顯著差異，隨SA濃度的升高，MDA含量先降低后增加，當SA濃度為4 mmol/L時，葉片中，MDA含量降至最低，含量為2.05 mmol/g。空白對照和其他SA濃度處理下的葉片MDA含量有極顯著差異(P<0.01)，4 mmol/L SA與2、6、8 mmol/L SA處理下MDA含量存在極顯著差異(P<0.01)，說明本實驗中不同濃度SA都可以降低茄子幼苗葉片的MDA含量，且SA濃度為4 mmol/L時，能更有效降低葉片中MDA的累積。

圖3 低溫脅迫下不同濃度SA對茄子幼苗葉片MDA含量的影響

2.5 低溫脅迫下不同濃度SA對茄子幼苗葉片Pro含量的影響

由圖4可知，不同濃度SA處理低溫環境下的茄子幼苗，葉片中Pro含量存在極顯著差異，隨SA濃度的升高，Pro含量先增加后降低，當SA濃度為4 mmol/L時，葉片中，Pro含量升至最高，含量為3.33 mg/g?？瞻讓φ蘸推渌鸖A濃度處理下的葉片Pro含量有極顯著差異(P<0.01)，4 mmol/L SA與2、6、8 mmol/L SA處理下Pro含量存在極顯著差異(P<0.01)，說明本實驗中不同濃度SA都可以增加茄子幼苗葉片的Pro含量，且SA濃度為4 mmol/L時，能更有效提高葉片中Pro的含量。

圖4 低溫脅迫下不同濃度SA對茄子幼苗葉片Pro含量的影響

3 討論與結論

人們常用來評估種子發芽潛力的指標包括發芽勢、發芽率和發芽指數等，這些指標能夠反映種子的發芽的數量、質量和出苗的潛力；許多研究證明SA可以參與誘導合成與植物抗病性有關的蛋白，清除病原體，預防微生物的侵襲，這些反應都可能增強了種子的活力，更有利于種子在低溫條件下發芽[14，15]。植物在惡劣環境中的正常生長發育會受到損害，可以通過改變代謝來阻斷、緩和甚至修理恢復。植物可以通過滲透調節作用對逆境的形成一種適應性，可溶性糖和Pro是植物細胞內的滲透調節物質，植物受到低溫冷害時，可溶性糖和Pro含量會升高，使得細胞液濃度升高，水勢降低，細胞能夠從外界吸水，保證植株健康生長。同時植物在逆境條件下，會發生膜脂過氧化作用，MDA是其產物之一，其含量越低說明膜脂過氧化程度越嚴重，葉片相對電導率也能夠反映葉片細胞膜受損傷程度。

本試驗結果顯示：低溫脅迫下用不同濃度SA浸泡茄子種子，茄子種子的發芽勢、發芽率、發芽指數與空白對照相比有顯著差異(0.01

Horvath[16]等研究表明水楊酸能夠結合水楊酸結合蛋白，提高植物細胞內過氧化氫含量，從而激活抗氧化酶活性，使細胞膜透性降低和膜脂過氧化作用減弱，植物抵抗逆境的性質得到提高。而Dat[17]等研究表明SA濃度過高會對植物產生一定程度的毒害作用。馬麗[18]等研究認為二色胡枝子、達烏里胡枝子、西農889、西農979、小堰6號和小堰22等6種植物種子在-5℃低溫脅迫后，萌發所需的最適SA處理濃度也各有差異。說明在相同的逆境脅迫下，不同的植物種子所需的最適SA濃度不同[19，22]。

綜上所述，試驗結果表明，茄子種子在(18±1℃)低溫環境中，萌發所需的最適濃度是0.6 mmol/L。在(15℃/5℃)低溫條件，給茄子幼苗噴施濃度為4 mmol/L SA，能有效降低幼苗葉片的相對電導率和MDA含量，此時可溶性糖含量和Pro含量也將保持在最高的水平，能有效的緩解低溫對茄子幼苗的毒害，顯著促進幼苗生長和代謝。