外源物質(zhì)水楊酸(SA)對(duì)鹽脅迫下水飛薊種子萌發(fā)與幼苗生理特性的影響

李秀華

(張家口市崇禮區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局， 河北 張家口 075000)

土壤鹽堿化阻礙種子萌發(fā)且對(duì)胚的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不良影響[1-4]，當(dāng)植物長(zhǎng)期處于鹽漬環(huán)境時(shí)，植物吸收水分的速率低于其蒸騰作用所釋放水分的速率，此時(shí)的植物表現(xiàn)為鹽脅迫的狀態(tài)[5]。鹽脅迫改變植物細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)機(jī)制，導(dǎo)致植物的光合作用降低，水分的利用率受到抑制[6]，使植物細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，使活性氧的活性增加[7-8]。外源水楊酸(SA)可以對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和抵抗逆境脅迫起到重要作用[9-11]，但外源SA對(duì)鹽脅迫下水飛薊種子萌發(fā)方面的研究未見(jiàn)報(bào)道。為研究SA對(duì)鹽脅迫逆境的緩解作用，本試驗(yàn)以水飛薊種子為材料，在鹽脅迫條件下，通過(guò)SA處理對(duì)比水飛薊種子萌發(fā)指標(biāo)及幼苗生理生化指標(biāo)的變化，探究SA對(duì)鹽脅迫下水飛薊種子萌發(fā)的影響。

1 材料與方法

1.1 材 料

水飛薊種子，由保定安國(guó)藥材市場(chǎng)提供。

1.2 方 法

挑選大小相近、成熟飽滿且無(wú)病蟲(chóng)害的水飛薊種子，用0.3%高錳酸鉀消毒10 min，清水沖洗后放入鋪有3層濾紙的培養(yǎng)皿。每個(gè)培養(yǎng)皿50粒種子，用150 mmol·L-1NaCl溶液模擬鹽脅迫，每個(gè)培養(yǎng)皿加入5 mL NaCl溶液，SA處理液設(shè)0.05、0.1、0.15、0.2 mmol·L-14個(gè)濃度(記為S1、S2、S3和S4)，以不加NaCl處理液作對(duì)照1(ck1)，NaCl處理不加SA作對(duì)照2(ck2)，共6個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)。把各處理放入培養(yǎng)箱(溫度25 ℃，濕度50%，光照強(qiáng)度5 500 lx)中進(jìn)行催芽，每隔2 d加1次鹽溶液和SA處理液，每天觀察并記錄水飛薊種子發(fā)芽數(shù)。幼苗長(zhǎng)至3 cm時(shí)進(jìn)行生理生化指標(biāo)測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1發(fā)芽指標(biāo)的測(cè)定

每天記錄發(fā)芽數(shù)，種子萌發(fā)7 d后測(cè)發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)；

發(fā)芽率(%)=(10 d內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽勢(shì)(%)=(前7 d內(nèi)正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)，Gt表示第t天種子的發(fā)芽數(shù)，Dt表示相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；

活力指數(shù)(VI)=GI×S，S為幼苗平均長(zhǎng)度。

1.3.2生理指標(biāo)的測(cè)定

可溶性蛋白：考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定；可溶性糖：蒽酮比色法測(cè)定；脯氨酸：酸性茚三酮法顯色法測(cè)定；超氧化物歧化酶(SOD)：采用SOD試劑盒測(cè)定；過(guò)氧化物酶(POD)活性：采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和繪圖，用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源SA對(duì)鹽脅迫下水飛薊種子發(fā)芽指標(biāo)的影響

由表1可知，用150 mmol·L-1NaCl處理(ck2)水飛薊種子后，其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)及發(fā)芽指數(shù)等均顯著低于ck1處理，說(shuō)明鹽脅迫能抑制水飛薊種子的萌發(fā)。同時(shí)，經(jīng)過(guò)不同濃度SA溶液處理后，水飛薊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)及發(fā)芽指數(shù)顯著高于ck2，以S2緩解效果最好，上述4個(gè)指標(biāo)分別比ck2增加了41%、46.9%、40.4%、62.8%。說(shuō)明，適宜的SA濃度對(duì)水飛薊種子的發(fā)芽有顯著的緩解作用，但SA濃度不宜過(guò)大(S4)。因此，緩解鹽脅迫下水飛薊種子萌發(fā)的最佳SA濃度為0.1 mmol·L-1，可顯著提高水飛薊種子的萌發(fā)指標(biāo)。

表1 外源SA對(duì)鹽脅迫下水飛薊種子發(fā)芽指標(biāo)的影響

2.2 外源SA對(duì)鹽脅迫下水飛薊幼苗可溶性蛋白含量的影響

由圖1可知，在鹽脅迫下，ck2水飛薊幼苗中可溶性蛋白含量和ck1相比下降了39.5%，表明鹽脅迫可以使水飛薊幼苗體內(nèi)可溶性蛋白的含量下降，幼苗中可溶性蛋白含量下降是對(duì)鹽脅迫做出的反應(yīng)。經(jīng)過(guò)不同濃度的SA溶液處理，水飛薊幼苗中可溶性蛋白的含量迅速增加，甚至比不受鹽脅迫的ck1還高，可見(jiàn)外源SA溶液的處理會(huì)增加水飛薊體內(nèi)可溶性蛋白的含量，增強(qiáng)水飛薊的抗逆性。由圖1可見(jiàn)，S2處理提高了水飛薊幼苗體內(nèi)可溶性蛋白含量，比ck2增加了48.7%，說(shuō)明外源SA對(duì)水飛薊幼苗體內(nèi)可溶性蛋白的合成有顯著促進(jìn)作用，效果最好的濃度為0.1 mmol·L-1。

圖1 不同濃度SA處理下可溶性蛋白含量的變化

2.3 外源SA對(duì)鹽脅迫下水飛薊幼苗可溶性糖含量的影響

由圖2可以看出，鹽脅迫后，水飛薊幼苗中ck2可溶性糖含量和ck1相比下降了21.3%。用不同濃度的SA溶液對(duì)水飛薊進(jìn)行處理后，可溶性糖含量均呈現(xiàn)不同程度的增加，但濃度達(dá)到0.2 mmol·L-1時(shí)，可溶性糖含量卻表現(xiàn)下降趨勢(shì)，說(shuō)明S2處理鹽脅迫下的水飛薊種子，濃度不能過(guò)大。同時(shí)，利用SA處理鹽脅迫下水飛薊種子，使水飛薊幼苗體內(nèi)可溶性糖含量增加最多的是0.10 mmol·L-1，相比ck2增加了31.8%。

圖2 不同濃度SA處理下可溶性糖含量的變化

2.4 外源SA對(duì)鹽脅迫下水飛薊幼苗脯氨酸含量的影響

如圖3所示，鹽脅迫下，ck2水飛薊幼苗中脯氨酸含量比ck1下降顯著(28.6%)。通過(guò)SA溶液處理，脯氨酸含量呈上升趨勢(shì)，但濃度過(guò)大后，又出現(xiàn)下降趨勢(shì)，S2與ck1的脯氨酸含量差異不顯著，但與ck2及其他處理有顯著性差異。上述結(jié)果表明，S2的濃度對(duì)于水飛薊幼苗中脯氨酸含量提高效果最好。

圖3 不同濃度SA處理下脯氨酸含量的變化

2.5 外源SA對(duì)鹽脅迫下水飛薊幼苗SOD活性的影響

由圖4可看出，鹽脅迫處理后，ck2的SOD活性比ck1顯著下降，表明鹽脅迫可以降低植物體內(nèi)SOD活性。對(duì)水飛薊幼苗用不同濃度外源SA溶液處理后，水飛薊幼苗SOD活性迅速增加，說(shuō)明外源SA溶液處理會(huì)使水飛薊幼苗SOD活性發(fā)生變化，其中S2處理SOD的活性達(dá)到最大值，較ck2增加43.4%，與ck2呈顯著差異，也與其他處理呈顯著差異。由此說(shuō)明S2處理的效果最佳，可以有效的對(duì)鹽脅迫進(jìn)行緩解。

圖4 不同濃度SA處理下SOD活性的變化

2.6 外源SA對(duì)鹽脅迫下水飛薊幼苗POD活性的影響

由圖5可以看出，鹽脅迫后ck2水飛薊幼苗POD的活性明顯低于ck1，說(shuō)明鹽脅迫使水飛薊幼苗POD活性下降。通過(guò)不同濃度SA溶液處理，S2處理顯著高于ck2，比ck2增加了47.7%，與其他處理存在顯著性差異；后隨著處理濃度增加，POD活性開(kāi)始出現(xiàn)小幅度下降。由此表明，外源SA對(duì)水飛薊幼苗POD活性的增加有顯著促進(jìn)作用，其中S2的濃度效果最佳。

圖5 不同濃度SA處理下POD活性的變化

3 結(jié) 論

本研究表明，鹽脅迫會(huì)顯著抑制水飛薊種子的萌發(fā)，通過(guò)外源物質(zhì)SA溶液處理后，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)等均有顯著提高。隨著外源物質(zhì)SA溶液濃度的增加，水飛薊幼苗中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸的含量以及抗氧化酶(SOD、POD)活性均出現(xiàn)先增加，達(dá)到最大值而后減少的變化趨勢(shì)。

另外，利用外源物質(zhì)SA溶液處理水飛薊種子與幼苗，可以有效緩解種子在萌發(fā)與生長(zhǎng)過(guò)程中受到鹽脅迫的傷害，而且緩解鹽脅迫下水飛薊種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的最佳SA溶液濃度為S2(0.10 mmol·L-1)。該結(jié)論可為水飛薊在鹽堿地區(qū)的種植提供理論依據(jù)。

4 討 論

本研究中用150 mmol·L-1NaCl模擬鹽脅迫，通過(guò)水飛薊種子萌發(fā)與幼苗的生理生化指標(biāo)可看出，SA對(duì)鹽脅迫的水飛薊種子與幼苗有顯著緩解作用。在外源物質(zhì)SA溶液處理下，水飛薊幼苗體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)(可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸)含量顯著增加，使得水飛薊幼苗體內(nèi)活性氧得以清除。抗氧化酶(SOD、POD)活性的提高，使水飛薊幼苗體內(nèi)可以維持正常生理運(yùn)作以緩解鹽對(duì)其造成的影響，從而使水飛薊幼苗的耐鹽性大大增強(qiáng)。