水對鹽脅迫下種子引發的緩解效應

劉賀，李焰焰，聶傳朋*，江緒文

（1.福建農林大學 園藝學院，福建 福州 350002；2.武夷學院 茶與食品學院，福建 武夷山 354300；3.青島農業大學 農學院，山東 青島 266109）

由于不合理灌溉、過度施肥以及環境污染等原因，致使土地次生鹽漬程度加重，鹽漬土地面積也呈現逐年擴大的趨勢。土壤的可溶性鹽分過多，會抑制植物的生長。且鹽漬土的分布十分廣泛，嚴重影響作物產量的增加[1]。土壤鹽堿化一方面會改變土壤的理化性狀，使植物生活環境和營養條件變劣；另一方面土壤溶液濃度過高，會抑制植物的正常吸水，嚴重會造成燒苗，鹽分單一還會造成單鹽毒害，導致作物正常的吸收和代謝機能受損[2]。

因此，研究如何提高鹽脅迫下種子發芽率，出苗整齊度和幼苗活力具有重要應用價值。水引發的方式通過控制浸種時間防止因吸脹速度過快或浸種時間過久而造成種子損傷，導致細胞內物質大量流失,從而保證種子正常的生長發育,提高種子活力[3]。通過控制供水條件，使種子定量吸水，可以促使其萌發而不引起吸脹損傷[4]。

將以魯麥21 和濟南17 兩個小麥品種為例，以水作為引發劑對小麥種子進行引發處理，通過對幼苗的形態和生理指標進行測定與分析，探索在哪種引發處理條件下小麥有更好的抵抗鹽脅迫的能力，為后期相關應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

以魯麥21、濟南17 這兩個小麥品種為實驗材料，千粒質量分別為37.97、36.19 g,低溫冷庫中干燥貯藏。

1.2 實驗方法

采取二因素隨機區組實驗設計：設置兩個影響因素，二因素隨機組合，成為6 個處理。設1 個不加任何處理的對照試驗(CK)，共7 個處理。處理后的小麥種子進行培養，通過對生長了8 d 的小麥幼苗進行生長指標的分析處理，選出生長最好的處理組合，再設對照試驗，進行生理指標的測定。

發芽指標測定：參照ISTA 的方法，略加改動。

形態指標測定：在萌發第8 天，從各重復中隨機選取10 株幼苗，測定苗長、根長、幼苗鮮重和幼苗干重。

生理指標測定：采用葉綠素儀法測得葉片中的葉綠素含量，采用浸泡法測定葉片內電導率，采用硫代巴比妥酸法測量葉片內丙二醛含量，采用氮藍四唑光化還原法測定葉片內超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用愈創木酚法進行測定葉片內過氧化物酶(POD)活性測定。

1.3 統計分析方法

各處理間的多重比較采用DPS 軟件（2005.12.26/版本）LSD 法進行數據分析處理。通過對形態指標進行分析，選出每個品種表現最為優良的處理組合。對其進行生理指標測定。以未進行引發處理的種子為對照處理，比較在有引發處理與未有引發處理之間生理指標的差異。

2 結果與分析

設置引發時間和保濕時間這兩個影響因素，采用隨機區組的實驗設計組成不同的處理組，以100 mmol/L 的NaCl 溶液來模擬鹽脅迫,對生長一定時間的小麥幼苗進行生長指標的測定，表1 即為水引發處理種子后幼苗的多項生長指標，對其進行分析，選出的最優處理組再與對照組進行多項生理指標的比較。

表1 水引發處理種子后幼苗的生長指標Tab.1 Growth indexes of seedlings after water priming treatment

2.1 水引發對于鹽脅迫下小麥種子萌發的影響

通過對鹽脅迫下生長8 d 的小麥幼苗形態指標進行測定與分析，發現經過水引發處理后的小麥種子，除個別處理外，水引發處理的種子其發芽勢可以達到75%以上，發芽率可達到85%以上，根長、苗長、根苗的鮮質量、干質量均大于對照組。由此可見，經水引發處理的小麥種子的多項生長指標都優于未加引發的小麥種子。通過對生長指標的處理及數據分析，魯麥21 和濟南17 這兩個小麥品種均在浸種10 min，保濕12 h 時，其發芽勢，發芽率，根苗的干重鮮重等生長指標綜合來看較其他處理組最優，即這兩個小麥品種在浸種10 min，保濕12 h 時為最優的處理組合。并對這兩個品種的最優處理設置對照試驗，進行在有引發條件下和在無引發條件下幼苗的多項生理指標的測定與分析。

2.2 水引發對小麥生理指標的影響

2.2.1 水引發對葉綠素含量影響

葉綠素是植物葉片進行光合作用必不可少的色素。自身不太穩定，在逆境情況下容易分解，使得植物光合受阻，進而影響植物的生長發育。研究表明，在鹽脅迫下，植物葉綠素含量會明顯降低[9]。通過試驗，發現在有引發的條件下，小麥幼苗葉片的葉綠素含量相對無引發條件時明顯偏高。通過圖1 也可看出，在0.05 水平上，這兩個品種的處理組在葉綠素含量上都顯著高于對照組。

圖1 水引發對葉綠素含量影響Fig.1 The effect of water initiation on chlorophyll content

2.2.2 水引發對相對電導率的影響

相對電導率可以很好地反映植物膜系統的受損狀況。植物在受到傷害或者處于逆境的情況下，膜蛋白受傷，細胞膜破裂，因而胞質的物質外滲使得相對電導率增大[10]。通過對有無引發條件的幼苗葉片處理，測定加熱前后的電導率，計算出相對電導率值，我們可以發現，進行了引發處理的小麥其相對電導率較小。參考圖2，在0.05 水平上，兩個品種的處理組均顯著低于對照組。表明水引發能降低相對電導率值。

圖2 水引發對相對電導率的影響Fig.2 The effect of water initiation on relative conductivity

2.2.3 水引發對丙二醛含量的影響

在生物體內，由于組織細胞的新陳代謝或外界因素影響產生活性極強的自由基，易發生過氧化反應，產生的產物丙二醛具有細胞毒性，會導致細胞膜的結構和功能發生改變，對細胞造成嚴重的傷害。在鹽脅迫的條件下，植物組織就容易產生過氧化產物丙二醛，可以通過測得丙二醛含量來推測植物遭受逆境傷害的程度，其含量越高，則受傷害程度就越大[11]。通過對不同處理下小麥幼苗丙二醛含量的測定，通過數據分析制成圖3，處理組顯著低于對照組，即經過引發處理后的小麥幼苗中丙二醛的含量較低，水引發處理后均降低這兩個品種小麥幼苗中的丙二醛含量。經過引發處理后的小麥有更好的抗鹽能力。

圖3 水引發對丙二醛含量的影響Fig.3 The effect of water initiation on the content of malondialdehyde

2.2.4 水引發對保護酶含量的影響

POD、SOD 和CAT 是植物抗氧化系統中的主要酶，其活性水平能反映植物受外界逆境影響的程。SOD 能催化超氧陰離子轉化為H2O2和O2的反應，是生物體內清除自由基的首要物質，CAT 和POD 是清除H2O2的酶，三者通過協同作用維持植物體內的自由基含量保持穩態水平，防止由于自由基引起的植物生理生化上的改變。植株在遭受鹽脅迫時，體內產生一系列有毒物質，此時植株體內的保護酶活性升高以清除有毒物質，如過氧化氫、超氧陰離子自由基等，從而減輕逆境對于植物的影響。這兩種試驗材料在水引發的條件下，體內的POD 活性均顯著升高，但上升程度有所不同，濟南17 體內POD 活性上升幅度較魯麥21 高，SOD 活性相較于對照組也均顯著升高，魯麥21 活性上升幅度高于濟南17 (圖4,圖5)。因此，水引發條件下可以提高小麥幼苗中SOD 活性和POD 活性，幫助幼苗清除有毒物質，抵抗逆境脅迫。

圖4 水引發對POD 活性的影響Fig.4 The effect of water initiation on POD activity

圖5 水引發對SOD 活性的影響Fig.5 The effect of water initiation on SOD activity

3 討論

通過對相同品種的小麥種子進行不同條件下的引發處理，探究出在有引發的條件下小麥種子擁有更高的發芽率，生長勢與抵抗逆境的能力，通過對各處理之間進行多重比較，可以選出使得該品種生長達到較佳的引發處理組合，魯麥21 與濟南17 在水引發10 min，保濕12 h 時的處理效果最好。

通過對小麥幼苗形態指標，生理指標的測定與分析，發現對照組的處理在多項生長指標中表現均較差，鹽脅迫的環境下顯著地抑制小麥的萌發與生長。而通過水引發處理后，可以使得小麥幼苗受鹽脅迫的癥狀緩解，且魯麥21 和濟南17 在水引發10 min，保濕12 h 時多項指標的差異都較為顯著,不同品種在相同的引發處理條件下有不同的處理效果，同一品種在不同的處理條件下表現也不同。則使得每個品種抗逆性達到最強的水引發條件也是不同的。此外，水引發處理還可不同程度的影響小麥的生理指標，通過對幾項生理指標進行測定分析，我們發現，在水引發的條件下，能降低小麥的相對電導率，丙二醛含量，提高葉綠素含量和保護酶的活性。這表明水引發處理能修復因鹽脅迫而損傷的細胞膜，增加膜結構的完整性，降低細胞質物質的滲漏，增強了消除有害物質的能力，可一定程度上提高種子的抗性[12]。增加種子的活力。

對于水引發技術，前人也做了很多相關的研究，并且探究出水引發在多方面上的應用與影響。羅先洋[13]通過探究水引發對于獼猴桃種子萌發和幼苗生長的影響，發現水引發不僅可以顯著提高不同品種獼猴桃種子的發芽指數和活力指數，還能顯著縮短其平均的發芽時間。可在不同程度上增加幼苗的根和苗的干重，提高幼苗抵抗低溫，干旱脅迫的能力。孟衡玲等[15]以PEG-6000、CaCl2、GA3、水4 種不同引發劑分別處理板藍根種子，在干旱脅迫條件下研究板藍根種子發芽特性以及幼苗的生長狀況。發現在干旱脅迫下，進行過引發處理的均能不同程度地緩解種子所受到的干旱脅迫的影響，從而提高板藍根種子的發芽率和發芽勢。且發現在18 h 水引發處理下效果最好。羅金梅[16]做了有關豇豆種子水引發的研究，結果表明，豇豆種子通過水引發，可打破休眠，新收獲的豇豆種子，在20 ℃下水引發12 h 就能夠縮短其休眠時間，滿足生產需求。結合這些研究，我們也可以發現，水引發技術確實可以提高種子活力，打破種子休眠，減輕逆境環境對植株的影響。本實驗對水引發技術進行深入研究，探討那種處理條件下的水引發更為有效，結果表明，對于不同的小麥品種來說，都有屬于自己的最適處理條件。

4 結論

水引發處理的作用主要是三方面：能有效地修復種子的內部系統；能打破種子的休眠縮短休眠時間；能提高種子的活力。通過設置對照，并進行小麥幼苗的多項生長指標及生理指標數據分析處理，魯麥21和濟南17 這兩個小麥品種均在浸種10 min，保濕12 h 是綜合生長指標能達到最優，且在該處理下的小麥幼苗較對照組而言，有較高的葉綠素含量、SOD 活性、POD 活性，有較低的相對電導率和丙二醛含量。由數據可知，水引發處理可以使小麥鹽脅迫的癥狀緩解，增強了消除有害物質的能力，提高小麥種子活力。本論文通過對相同品種的小麥種子進行不同條件下的引發處理，探究出有引發的條件下小麥種子擁有更高的發芽率，生長勢及較好的保護酶活性等，從而反映出水引發能增強小麥抵抗逆境的能力，通過對各處理之間進行多重比較，可以選出使得該品種生長達到較佳的引發處理組合，通過本實驗，我們可以找到使得某一個品種生長達到最好的處理組合。同時，我們還可以推廣到生產上，將這項技術應用于其他品種，通過對種子進行不同梯度的處理實驗，找出最適的處理組合，從而提高種子的應用價值。