水楊酸對鹽脅迫下西瓜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響*

馬廣民，趙孟如，懷婷婷，王 倩，袁鳳英

（聊城大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東 252000）

西瓜（Citrullus lanatus）屬于葫蘆科西瓜屬，是我國種植的主要瓜果類作物之一。西瓜在我國的種植面積為100 多萬hm2[1]，種植模式以露地栽培和設(shè)施栽培為主。在西瓜生產(chǎn)中為了獲得較高的產(chǎn)量，土壤漫灌加之過度的施用有機(jī)糞肥和無機(jī)氮肥，導(dǎo)致瓜田土壤次生鹽漬化逐年加重。西瓜根系柔弱，不耐鹽堿[2]，土壤次生鹽漬化降低了西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)，嚴(yán)重影響了西瓜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，緩解鹽害對西瓜的影響已成為亟待解決的問題。

水楊酸（SA）化學(xué)名稱為鄰羥基苯甲酸，屬于肉桂酸的衍生物。SA 作為植物的一種內(nèi)源激素，在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育中發(fā)揮著重要作用，同時SA 也是植物抗逆生理機(jī)制中的重要信號物質(zhì)[3]。相關(guān)研究表明，外源SA 的施用可以提高植物的抗鹽、抗寒、抗旱能力[4-6]，也可以緩解重金屬、除草劑等對植物的毒害作用[7-8]。前人的研究顯示，施用外源SA可以促進(jìn)鹽脅迫下水稻[9]、油菜[10]、蠶豆[11]、紅花[12]等植物種子的萌發(fā)及幼苗的生長，提高植物的抗鹽性。目前，SA 在西瓜上的應(yīng)用研究主要集中在提高其抗寒性上[13-16]，在緩解鹽害方面的報道較少。本研究通過測定不同濃度SA 處理對NaCl 脅迫下西瓜種子萌發(fā)及幼苗形態(tài)、生理特征的影響，旨在篩選減輕西瓜鹽害的適宜SA 濃度，探討SA 緩解西瓜鹽害的生理機(jī)制，為SA 在西瓜抗鹽性上的實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試西瓜品種為‘早佳8424’，種子購于江蘇宿遷稚夏園藝。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1種子萌發(fā)試驗(yàn)

在前期預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上選擇150 mmol/L NaCl溶液為脅迫鹽液。

試驗(yàn)共設(shè)6 個處理，分別為0.01、0.05、0.1、0.5、1.0 mmol/L SA 處理，以清水作對照。選取大小一致、籽粒飽滿的西瓜種子，用10%次氯酸鈉溶液消毒10 min，再用蒸餾水沖洗3～4 次，最后把種子置于不同濃度SA 溶液中浸種24 h。種子萌發(fā)試驗(yàn)采用培養(yǎng)皿紙床法，在經(jīng)過滅菌、直徑9 cm 的培養(yǎng)皿中墊入2 層濾紙，把30 粒西瓜種子整齊地擺放在濾紙上，緩緩加入150 mmol/L NaCl 溶液3 mL，使濾紙充分潤濕，加蓋。每處理重復(fù)3 次。把培養(yǎng)皿置于25 ℃的培養(yǎng)箱內(nèi)避光催芽。每24 h 統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽數(shù)（以胚根長度超過1/2 種長為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)），并更換濾紙，重新注入鹽液。連續(xù)統(tǒng)計(jì)7 d，計(jì)算種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)。

1.2.2SA 處理對鹽脅迫下西瓜苗生長的影響

西瓜種子用10%次氯酸鈉溶液消毒10 min，再用蒸餾水沖洗3～4 次，置于蒸餾水中浸種24 h。浸種后的種子置于有濕紗布的培養(yǎng)皿中，在25 ℃的培養(yǎng)箱中催芽2 d。把露白的種子播種于塑料營養(yǎng)缽中，培養(yǎng)基質(zhì)為蛭石。在人工氣候室內(nèi)培養(yǎng)。

當(dāng)幼苗2 片真葉完全展開時進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)共設(shè)6 個處理，分別為0.01、0.05、0.1、0.5、1.0 mmol/L SA 處理，以清水作對照。選擇生長一致的瓜苗，每株澆灌SA 溶液20 mL，3 d 后澆灌150 mmol/L NaCl溶液20 mL。鹽脅迫后，每3 d 澆1 次Hoagland 營養(yǎng)液，5 d 后測定瓜苗生理生化指標(biāo)，15 d 后測定瓜苗生長指標(biāo)。生理生化指標(biāo)測定每處理重復(fù)3 次，瓜苗生長指標(biāo)測定每處理重復(fù)10 次。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1種子萌發(fā)指標(biāo)

種子萌發(fā)第4 d 測定發(fā)芽勢，第7 d 測定發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。

發(fā)芽率（%）=（種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100

發(fā)芽勢（%）=（規(guī)定時間種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/Dt）

活力指數(shù)（VI）=GI×W

公式中Gt 為在t 日的發(fā)芽數(shù)；Dt 為發(fā)芽天數(shù)；W 為萌發(fā)第7 d 胚芽的平均重量。

1.3.2幼苗形態(tài)指標(biāo)測定

鹽脅迫15 d 后使用直尺測定瓜苗的株高（子葉節(jié)到生長點(diǎn)的距離）；使用游標(biāo)卡尺測定莖粗；計(jì)算葉面積（第2 片真葉）。

1.3.3生理生化指標(biāo)

參照高俊鳳[17]的方法，丙二醛（MDA）含量的測定采用硫代巴比妥酸法；超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氮藍(lán)四唑（NBT）法；過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚氧化法；游離脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸法；可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及繪圖，方差分析及多重比較分析采用SPSS 19.0 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA 處理對鹽脅迫下西瓜種子萌發(fā)的影響

由表1 可以看出，0.05 mmol/L SA 處理的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均最高，顯著高于對照及其他SA 處理；0.01 mmol/L SA 處理的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、活力指數(shù)均顯著高于對照，發(fā)芽指數(shù)與對照差異不顯著；0.1 mmol/L SA 處理的發(fā)芽勢顯著高于對照，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)與對照差異不顯著；1.0 mmol/L SA 處理的4 個萌發(fā)指標(biāo)均顯著低于對照。

表1 SA 對鹽脅迫下西瓜種子萌發(fā)的影響

2.2 SA 處理對鹽脅迫下西瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表2 可以看出，0.01 mmol/L SA和0.05 mmol/L SA 處理西瓜苗的株高、莖粗及葉面積均顯著高于對照，這2 個處理間差異不顯著。0.1 mmol/L SA 處理的株高、莖粗顯著高于對照，葉面積與對照差異不顯著。

表2 SA 對鹽脅迫下西瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

2.3 SA 處理對鹽脅迫下西瓜苗丙二醛含量的影響

由圖1 可知，0.01、0.05、0.1 mmol/L SA 處理的西瓜苗丙二醛含量分別較對照低28.5%、31.1%、23.2%，差異均達(dá)顯著水平，3 個處理間丙二醛含量差異不顯著。

圖1 SA 處理對鹽脅迫下西瓜苗丙二醛含量的影響

2.4 SA 處理對鹽脅迫下西瓜苗SOD 和POD 活性的影響

由圖2 可知，0.01、0.05 mmol/L SA 處理的西瓜苗SOD 活性分別較對照高49.9%、56.0%，差異均達(dá)顯著水平，2 個處理間的SOD 活性差異不顯著。

圖2 SA 處理對鹽脅迫下西瓜苗SOD 活性的影響

由圖3 可以看出，0.01、0.05、0.1、0.5 mmol/L SA 處理的POD 活性分別較對照高26.7%、50.5%、36.8%、25.2%，與對照差異均達(dá)顯著水平。0.05 mmol/L SA 處理POD 活性顯著高于0.01、0.5 mmol/L SA 處理。

圖3 SA 處理對鹽脅迫下西瓜苗POD 活性的影響

2.5 SA 處理對鹽脅迫下西瓜苗脯氨酸和可溶性糖含量的影響

由圖4 可以看出，0.01、0.05 mmol/L SA 處理的西瓜苗脯氨酸含量分別較對照高43.5%、62.3%，差異均達(dá)顯著水平，2 個處理間的脯氨酸含量差異不顯著。

圖4 SA 處理對鹽脅迫下西瓜苗脯氨酸含量的影響

由圖5 可知，0.01、0.05、0.1、0.5 mmol/L SA處理的西瓜苗可溶性糖含量分別較對照高86.2%、71.2%、81.0%、39.5%，差異均達(dá)顯著水平，0.01、0.05、0.1 mmol/L SA 處理間的可溶性糖含量差異均不顯著。

圖5 SA 處理對鹽脅迫下西瓜苗可溶性糖含量的影響

3 討論與結(jié)論

鹽脅迫對植物損傷的生理機(jī)制主要表現(xiàn)為酶活抑制、離子毒害和滲透脅迫[18]。在鹽害條件下，植物中抗氧化酶類的活性受到抑制，造成植物細(xì)胞內(nèi)生成的自由基無法有效清除，導(dǎo)致細(xì)胞膜脂過氧化，細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能被破壞[19]。另外，鹽害可以造成土壤滲透勢下降，影響到植物對水分的正常吸收，從而抑制種子的萌發(fā)和植株的生長。相關(guān)研究表明[20-22]，施用外源SA 可以誘導(dǎo)植物抗逆生理代謝的過程。本研究的結(jié)果顯示，適量的SA 處理可以顯著提高鹽脅迫下西瓜幼苗SOD、POD 活性及脯氨酸、可溶性糖含量，并顯著降低了MDA 含量。SOD 和POD 屬于植物中2 種主要的抗氧化酶類，SOD 能夠催化超氧陰離子自由基歧化生成O2和H2O2，而POD 可以催化H2O2生成H2O，從而保持植物體內(nèi)氧化和抗氧化的平衡[19,23]。MDA 作為細(xì)胞膜脂過氧化的主要終產(chǎn)物之一，其含量的高低可以衡量膜損傷程度[24]。脯氨酸和可溶性糖是植物體內(nèi)主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，這2 種物質(zhì)的積累可以平衡植物細(xì)胞內(nèi)外的滲透勢，增強(qiáng)植物對水分吸收調(diào)節(jié)的能力[25]。由此可見，SA 對西瓜鹽害的緩解作用與提高相關(guān)抗氧化酶的活性、減輕鹽害對細(xì)胞膜的損傷及增強(qiáng)了滲透調(diào)節(jié)能力有關(guān)。

相關(guān)研究表明，SA 對植物鹽害的緩解作用存在濃度的依賴性。在不同植物上有其最佳的使用濃度，如果使用濃度過低則緩解鹽害作用不明顯，而過高的濃度反而有抑制作用。王玉萍等[26]的研究顯示，1.0 mmol/L SA 是提高花椰菜種子和幼苗抗鹽性的最佳使用濃度，如果SA 的使用濃度超過2.0 mmol/L 則對鹽害沒有緩解作用。黃玉梅等[27]在百日草上的研究結(jié)果與上述結(jié)果基本一致。江緒文等[28]研究報道，0.25 mmol/L SA 是緩解廣藿香鹽害的最佳使用濃度，而0.50 mmol/L SA 處理加劇了鹽害程度。孫麗娜等[29]研究認(rèn)為，2.0 mmol/L SA 是緩解黃瓜鹽害的最有效濃度。韓志平等[2]把西瓜品種‘西農(nóng)八號’在不同濃度SA 與300 mmol/L NaCl 的混合液里浸種處理，測定了不同處理對西瓜種子萌發(fā)的影響，結(jié)果表明1.0 mmol/L SA 是緩解西瓜鹽害的最適濃度。本研究的結(jié)果顯示，在150 mmol/L NaCl脅迫下，0.05 mmol/L SA 處理對西瓜種子萌發(fā)的促進(jìn)作用顯著高于對照及其他處理，1.0 mmol/L SA 處理對西瓜種子的萌發(fā)具有顯著的抑制作用；0.01 mmol/L SA 處理對西瓜苗生長的促進(jìn)作用顯著高于對照及0.1、0.5、1.0 mmol/L SA 處理，與0.05 mmol/L SA 處理差異不顯著。結(jié)果表明，SA 對于西瓜的鹽害具有緩解作用，0.05、0.01 mmol/L SA 分別為促進(jìn)鹽脅迫下西瓜種子萌發(fā)、幼苗生長的最佳使用濃度，其他高濃度的處理緩解鹽害作用不顯著甚至有抑制作用。本研究的結(jié)果與韓志平等[2]的研究結(jié)果有所差異，可能與選用的西瓜品種不同及處理方法不同有關(guān)。

綜上可知，施用外源SA 對西瓜的鹽害具有緩解作用。為防止出現(xiàn)藥害，在實(shí)際使用前應(yīng)根據(jù)西瓜品種的不同、生育期的不同及施用方法的不同，篩選最佳的處理濃度。