外源NO對鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

陳 花,王建武,王建軍,王富剛

(1.榆林學院生命科學學院,陜西 榆林 719000； 2.榆林學院能源工程學院,陜西 榆林 719000)

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外源NO對鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

陳 花1,王建武1,王建軍2,王富剛1

(1.榆林學院生命科學學院,陜西 榆林 719000； 2.榆林學院能源工程學院,陜西 榆林 719000)

本研究以沙打旺(Astragalusadsurgens)種子為材料，硝普鈉(sodium nitroprusside，SNP)為外源NO供體，測定不同濃度(30、60、90、120、150、200、300 μmol·L-1)SNP處理鹽脅迫(0.3%)下沙打旺的種子萌發(fā)和幼苗生長，以此探討NaCl脅迫下外源NO在沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生長過程中的生理調(diào)節(jié)功能。結(jié)果表明，沙打旺種子和幼苗經(jīng)SNP處理后，除300 μmol·L-1SNP處理對鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生長起到一定的抑制作用外，其余SNP處理組均能不同程度地減緩鹽脅迫造成的損傷；60 μmol·L-1SNP能顯著降低鹽脅迫對沙打旺種子造成的傷害(P<0.05)，該處理下沙打旺種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長較單鹽對照分別提高了54.5%、22.6%、58.2%、112.0%、43.7%，并且接近或略高于空白對照；120 μmol·L-1SNP明顯減輕了鹽對沙打旺幼苗的脅迫(P<0.05)，沙打旺幼苗葉片葉綠素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)的活性分別較單鹽對照提高了208.91%、117.565%、40.24%和89.95%，丙二醛含量降低了32.55%。綜上所述，適宜濃度的外源NO能夠提高鹽脅迫下沙打旺種子的萌發(fā)，促進幼苗葉綠素的合成，降低丙二醛含量，減少膜脂過氧化產(chǎn)物，保護葉綠體膜的完整性，提高SOD、CAT和POD活性，抑制過氧化物和自由基的積累，加快幼苗生長，從而緩解鹽脅迫對沙打旺幼苗的傷害。

硝普鈉；沙打旺；萌發(fā)特性；幼苗生長；抗氧化酶；葉綠素含量；丙二醛

土壤鹽漬化已成為全世界極其重要的農(nóng)業(yè)與環(huán)境問題[1]。在中國鹽漬化土壤所占比例極高[2]。高濃度的鹽會對植物造成高滲透脅迫，導致植物代謝緩慢，進而影響植物的產(chǎn)量。鹽害已成為阻礙牧草生長的重要逆境因子之一，利用和培育抗鹽牧草被認為是緩解土壤鹽漬化的一條重要途徑[3]。沙打旺(Astragalusadsurgens)屬豆科多年生草本植物。種植沙打旺不僅可以改良土壤，還可以減少風沙危害、保護果林、防止水土流失。因此，沙打旺成為了中國北方地區(qū)尤其是地處毛烏素沙漠的陜北榆林地區(qū)肥力土壤、水土保持及快速綠化荒山的先鋒草種[4]，但陜北地處干旱和半干旱地區(qū)，灌溉及降水的缺乏加劇了土壤的鹽漬化程度，因此鹽脅迫已成為影響其生長發(fā)育的主要限制因子之一。NO作為一種重要的信號分子，廣泛參與植物多種代謝反應，諸如種子萌發(fā)、植株生長發(fā)育以及高等植物對逆境脅迫的反應。研究表明，適宜濃度的外源NO對植物抗性有明顯的提高作用。近年來，硝普鈉(SNP)作為外源NO供體在提高種子萌發(fā)和幼苗生理特性方面的研究不在少數(shù)，對玉米(Zeamays)[5]、小麥(Triticumaestivum)[6]、燕麥(Avenasativa)[7-8]、辣椒(Capsicumannuum)[9]、黃瓜(Cucumissativus)[10]、桔梗(Platycodongrandiflorus)[11]、板藍根(Isatistinctoria)[12]、紫花苜蓿(Medicagosativa)[13]、沙蔥(Alliummongolicum)[14]、早熟禾(Poaannua)[15]、蒺藜苜蓿(M.truncatula)[16]等物種都有涉及。樊懷福等[17]研究了鹽脅迫下外源NO對黃瓜生長的影響，發(fā)現(xiàn)外源NO可以顯著緩解鹽脅迫對黃瓜生長造成的不利影響；孫立榮等[18]研究了外源NO對鹽脅迫下黑麥草(Loliumperenne)幼苗生長的影響，發(fā)現(xiàn)鹽脅迫對黑麥草幼苗生長所造成的抑制作用經(jīng)外施不同濃度的SNP后得到了緩減，這種緩減程度與外施SNP濃度和NaCl脅迫程度有關(guān)；潘龍和谷文英[19]研究SNP浸種對紫花苜蓿種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，發(fā)現(xiàn)SNP可以緩解鹽脅迫對種子萌發(fā)和酶活性的影響。但是，外源NO對鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生長發(fā)育方面的影響還未見報道。為此，本研究通過外源NO供體SNP處理鹽脅迫下的沙打旺種子和幼苗，探討外源NO對鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生理代謝的影響，以期為外源NO提高植物耐鹽性提供理論依據(jù)和指導生產(chǎn)實踐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料沙打旺種子來自陜西省榆林市農(nóng)業(yè)科學院，于2014年10月上旬采收自榆林市榆陽區(qū)古塔鄉(xiāng)杭莊村(109°15′ E， 37°36′ N,海拔 1 100 m)，千粒重為1.7 g。NO供源為硝普納[Na2Fe(CN)5NO·2H2O]，北京化工廠生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子萌發(fā)試驗及其測定方法 選取籽粒飽滿、大小均一的沙打旺種子，用1%的次氯酸鈉消毒5 min，蒸餾水沖洗至無味后浸種24 h，將浸種催芽后的種子播于墊有雙層濾紙的培養(yǎng)皿(直徑為9 cm)中，每皿播50粒種子。處理1：設置不添加NaCl(空白對照，CK1)和添加濃度為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%的NaCl溶液，共6個鹽脅迫處理，每皿添加4 mL NaCl溶液使濾紙飽和，每個處理3次重復。處理2：分別用蒸餾水(單鹽對照，CK2)、30、60、90、120、150、200、300 μmol·L-1SNP溶液浸種48 h后，根據(jù)處理1試驗篩選到的沙打旺種子各項發(fā)芽指標均受到抑制的NaCl脅迫臨界閾值為0.3%，對上述處理組均用0.3% NaCl處理，放入GZ-025型全自動光照培養(yǎng)箱中萌發(fā)，溫度設定為(20±2) ℃，光照12 h，黑暗12 h，光照強度15 000 lx。

培養(yǎng)7 d后，以胚根突破種皮2 mm為標準，逐日統(tǒng)計種子萌發(fā)，并按照如下公式計算發(fā)芽率(GP)[20]、發(fā)芽勢(GE)[21]、發(fā)芽指數(shù)(GI)[22]和活力指數(shù)(VI)[23]：

GP=n/N，

式中:n為第7天時的種子發(fā)芽數(shù)，N為供試種子總數(shù)；

GE=n4/N，

式中:n4為第4天的種子發(fā)芽數(shù)，N為供試種子總數(shù)；

GI=∑(Gt/Dt)，

式中:Gt為第t天的種子發(fā)芽數(shù)，Dt為對應Gt的發(fā)芽天數(shù)；

VI=幼苗長度×發(fā)芽率。

萌發(fā)試驗結(jié)束后，從每個處理的3個重復中選取長勢相近的15株幼苗，用精度為0.1 mm 的游標卡尺分別測定胚根長，對于生長歪曲的幼苗，可以先用細繩測量其胚根長，再用游標卡尺間接測量，最終求取15株幼苗胚根長度的平均數(shù)，即為每個處理的平均胚根長。

1.2.2 幼苗處理試驗及其測定方法 種子發(fā)芽待兩片子葉展開時，移至裝有干凈沙土的花盆中，出苗后用Hoagland營養(yǎng)液定期澆灌。待株高達10 cm時，每天用SNP溶液進行葉面噴施60 mL，SNP溶液設0、30、60、90、120、150、200和300 μmol·L-18個濃度處理，每個處理3次重復，同時每隔3 d各處理組澆灌0.3% NaCl溶液 50 mL，空白對照為CK1，單鹽對照為CK2。

于開始處理后第10天，在每個處理組采集足夠數(shù)量的沙打旺幼苗上葉片，去除葉片表面污物和葉脈，用液氮速凍后保存在-80 ℃冰箱中，進行各指標的測定。葉綠素含量測定采用丙酮乙醇混合液法[24]，丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸(TBA)法[24]，超氧化物歧化酶(SOD)活性測定采用NBT光化還原法[25]，過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創(chuàng)木酚法測定；過氧化氫酶(CAT)活性測定采用紫外分光光度法[26]。

1.3 統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和制圖，結(jié)果均用平均值±標準誤表示，對不同SNP濃度下的種子萌發(fā)指標和幼苗生長等生理指標用SPSS19.0軟件進行單因素方差分析，用SSR法檢驗差異顯著性(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源NO對鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)的影響

經(jīng)不同濃度NaCl處理，沙打旺種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根長均呈下降趨勢，且隨NaCl濃度不斷增加，下降幅度越明顯(表1)。與空白對照CK1相比， 0.1%NaCl處理下，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根長分別下降了4.7%、2.7%、12.8%、6.1%和15.8%，其中，發(fā)芽率和胚根長達到了顯著水平(P<0.05)；0.3% NaCl處理下，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根長分別下降了34.5%、16.9%、38.5%、54.2%和29.5%，差異均顯著(P<0.05)；當NaCl濃度達到0.5%時，各項指標降低百分率除發(fā)芽率達到44.7%外，其余均超過60%，可見一定濃度的NaCl處理抑制了種子的萌發(fā)，低濃度抑制作用小，高濃度抑制作用大。另外，在相同濃度的NaCl處理下，發(fā)芽勢與發(fā)芽率相比，發(fā)芽勢受到的抑制更為嚴重。

表1 NaCl對沙打旺種子萌發(fā)的影響Table 1 Effects of NaCl on seed germination of Astragalus adsurgens

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference among the treatments at the 0.05 level. similarly for the following tables.

表2 外源NO對0.3%鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)的影響Table 2 Effects of exogenous nitric oxide on seed germination of Astragalus adsurgens under 0.3% NaCl stress

0.3% NaCl處理下，種子萌發(fā)的各項指標均受到了抑制，在此基礎(chǔ)上施加不同濃度的SNP，可以不同程度地緩解鹽對種子萌發(fā)的迫害，且隨SNP濃度的增大，種子的抗鹽性呈先上升后下降趨勢(表2)。與單鹽對照CK2相比，SNP濃度為60 μmol·L-1時，種子抗鹽性最強，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長分別提高了54.49%、22.64%、58.18%、112.53%和43.69%，并接近或略高于空白對照CK1；大于60 μmol·L-1時，各項萌發(fā)指標的增長百分率下降，種子抗鹽性的提高幅度逐漸降低；當達到300 μmol·L-1時，種子受到的鹽迫害程度最大，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長分別降低了28.02%、11.17%、28.72%、28.63%、39.81%，均達到了顯著水平(P<0.05)。因此，在0.3%的NaCl處理下，60 μmol·L-1的SNP為促進沙打旺種子萌發(fā)的最適鹽脅迫緩解濃度。

2.2 外源NO對鹽脅迫下沙打旺幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素是光合色素，直接反映光合作用強度，其含量的多少反映了鹽脅迫下植物光合作用所受的損害程度[27]。

經(jīng)SNP處理后的鹽脅迫下的沙打旺幼苗葉綠素含量均高于單鹽對照(CK2)，低于空白對照(CK1)(圖1)。與空白對照相比，單鹽脅迫處理10 d后，沙打旺幼苗葉綠素含量顯著下降了67.43%(P<0.05)。這表明0.3% NaCl 處理顯著抑制了沙打旺幼苗葉綠素的合成。經(jīng)SNP處理后，隨SNP濃度的增加，葉綠素含量呈先上升后下降的趨勢。與單鹽對照相比，SNP濃度為120 μmol·L-1時葉綠素顯著提高了208.91%(P<0.05)；超過150 μmol·L-1時，葉綠素含量呈下降趨勢；達到300 μmol·L-1時，葉綠素含量高于單鹽對照44.24%，但差異不顯著(P>0.05)。說明SNP對鹽脅迫下沙打旺幼苗葉綠素含量下降有一定的緩解作用，并且在適宜的范圍下緩解作用較為明顯。

2.3 外源NO對鹽脅迫下沙打旺幼苗丙二醛含量的影響

丙二醛(MDA)是膜脂過氧化產(chǎn)物，其含量的多少表示膜損傷程度的大小[27]。丙二醛含量的變化與葉綠素含量變化相反(圖2)。經(jīng)SNP處理后的鹽脅迫下的沙打旺幼苗丙二醛含量均低于單鹽對照(CK2)高于空白對照(CK1)。與空白對照相比，單鹽脅迫處理10d后，沙打旺幼苗MDA的含量顯著上升了62.54% (P<0.05)。與單鹽對照相比，90和120 μmol·L-1SNP處理下的MDA含量最低，分別下降了30.95%、32.55%，均達到了顯著水平(P<0.05)；當SNP濃度高于120 μmol·L-1時，MDA含量隨SNP濃度升高而升高；當達到300 μmol·L-1時，MDA含量僅上升了6.33%，差異不顯著(P>0.05)。由此說明,只有適宜濃度的SNP溶液可降低鹽脅迫對沙打旺幼苗造成的氧化損傷。

圖1 外源NO對0.3%鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片葉綠素的影響Fig. 1 Effects of exogenous nitric oxide (NO) on the content of chlorophyll in leaves of Astragalus adsurgens seedlings under 0.3% NaCl stress

注：CK1，空白對照；CK2，單鹽對照。不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。下圖同。

Note: CK1, control; CK2, 0.3 NaCl without SNP; Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05). similary for the following figures.

圖2 外源NO對0.3%鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片MDA含量的影響Fig. 2 Effects of exogenous NO on the content of malondialdehyde (MDA) in leaves of Astragalus adsurgens seedlings under 0.3% NaCl stress

2.4 外源NO對鹽脅迫下沙打旺幼苗超氧化物歧化酶活性的影響

逆境打破了植物體內(nèi)活性氧代謝系統(tǒng)的平衡，SOD可通過歧化反應清除O2-，形成-OH和H2O2[27]。

與空白對照(CK1)相比，單鹽脅迫(CK2)處理10 d后，沙打旺幼苗SOD活性顯著下降了50.52%(P<0.05)(圖3)。隨SNP濃度增加，SOD活性呈先上升后下降趨勢，除300 μmol·L-1SNP處理組低于單鹽對照組外，其余處理組均高于單鹽對照組、低于空白對照組。SNP濃度在120、150 μmol·L-1時，SOD活性與單鹽對照相比，增長幅度較大，分別為117.56%、98.04%，均達到顯著水平(P<0.05)；高于150 μmol·L-1時，SOD活性呈下降趨勢； 300 μmol·L-1時，SOD活性較單鹽對照組下降了5.72%，差異不顯著(P>0.05)。說明適宜濃度的SNP處理有利于提高鹽脅迫下沙打旺幼苗SOD活性，當濃度較高時，可抑制SOD活性。

2.5 外源NO對鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片過氧化氫酶活性的影響

逆境脅迫造成了植物體內(nèi)積累了大量的活性氧成分，過氧化氫酶(CAT)是主要清除H2O2的酶類[27]。各處理組間CAT活性變化較為平緩(圖4)。沙打旺幼苗經(jīng)單鹽脅迫處理10 d后，較空白對照(CK1)顯著下降了24.16%(P<0.05)。隨SNP濃度的升高，CAT活性與單鹽對照(CK2)相比均有不同程度的升高，在30～120 μmol·L-1SNP處理下，CAT活性分別提高了12.74%、25.63%、28.95%、40.24%，差異均顯著(P<0.05)，其中120 μmol·L-1SNP處理組提高幅度最大；SNP濃度高于120 μmol·L-1時，CAT活性呈下降趨勢，但仍高于單鹽對照。說明SNP對鹽脅迫下沙打旺幼苗CAT活性有提升作用，并且120 μmol·L-1是其最適濃度值。

2.6 外源NO對鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片過氧化物酶活性的影響

逆境下，植物體內(nèi)活性氧代謝系統(tǒng)失衡，過氧化物酶(POD)是植物體內(nèi)清除-OH的主要酶類[27]。單鹽脅迫處理10 d后，沙打旺幼苗POD活性較空白對照(CK1)顯著下降了37.82%(P<0.05)(圖5)。隨SNP濃度的增加，POD的活性呈先增后減趨勢。其中，120 μmol·L-1SNP處理組POD活性最大，較單鹽對照顯著上升了89.95%；SNP濃度高于120μmol·L-1時，POD活性開始下降，但均高于單鹽對照；達到300 μmol·L-1時，與單鹽對照相比，只提高了4.92%，差異不顯著(P>0.05)。說明SNP濃度在一定條件下對鹽脅迫下沙打旺幼苗的POD酶活性具有提高作用，濃度過高可能會在一定程度上抑制POD酶活性。

圖3 外源NO對0.3%鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片SOD活性的影響Fig. 3 Effect of exogenous NO on the activity of superoxide dismutase (SOD) in leaves of Astragalus adsurgens seedlings under 0.3% NaCl stress

圖5 外源NO對鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片POD活性的影響Fig. 5 Effect of exogenous NO on the activity of peroxidase (POD) in leaves of Astragalus adsurgens seedlings under NaCl stress

3 討論

3.1 外源NO對鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)的影響

鹽分對種子萌發(fā)產(chǎn)生影響主要是通過離子效應和滲透效應兩條途徑，離子效應的主要影響機理是離子毒害作用，Na+等離子滲入細胞后使原生質(zhì)凝集和葉綠素被破壞，蛋白質(zhì)水解加強，最終導致氨基酸轉(zhuǎn)化成了丁二胺、戊二胺等，引起細胞中毒死亡；滲透效應的主要影響機理是高鹽環(huán)境導致植物細胞大量失水造成生理干旱[28-29]。本研究表明，0.3%NaCl脅迫對沙打旺種子萌發(fā)起了一定的抑制作用，當NaCl濃度增加到0.5%時嚴重地抑制了種子的萌發(fā)。

現(xiàn)今，NO在植物學方面的研究已經(jīng)取得了很大的進展并且達成了較為廣泛的共識，不僅可以提高植物的耐鹽性，在植物的抗寒和抗旱方面也有一定的作用，但主要集中在抗鹽性方面。SNP是一種常用的外源NO供體。雍山玉[9]認為，0.1～0.7 mmol·L-1的SNP處理可提高鹽脅迫下的辣椒種子萌發(fā)，其中SNP濃度為0.1、0.3 mmol·L-1時促進效果相對較好。王春林等[10]研究表明，適宜濃度的SNP可以明顯提高鹽脅迫下白皮黃瓜種子的萌發(fā)，其中以0.10 mmol·L-1的SNP對鹽害的緩解效果較好。本研究表明，30～200 μmol·L-1SNP處理能緩解鹽脅迫對沙打旺種子萌發(fā)的影響，而300 μmol·L-1高濃度SNP預處理后種子的各項萌發(fā)指標反而低于單鹽對照。說明適宜濃度SNP可以緩解鹽脅迫對沙打旺種子萌發(fā)的影響，提高鹽脅迫下種子的抗鹽性，其中以60 μmol·L-1的SNP對鹽害的緩解效果最好，濃度過高對種子萌發(fā)起到抑制作用。

3.2 外源NO對鹽脅迫下沙旺幼苗葉片葉綠素含量的影響

葉綠素被稱為天然色素，通過吸收光能，促進植物的光合作用。本研究中，0.3%鹽脅迫下顯著地抑制了沙打旺幼苗葉綠素的合成，幼苗經(jīng)SNP(60～200 μmol·L-1)處理后，均可顯著提高葉綠素含量，其中120 μmol·L-1SNP作用效果最明顯，30和300 μmol·L-1SNP作用下的葉綠素含量差異不顯著，但均高于單鹽對照組，這與SNP對紫花苜蓿[19]、黃瓜[17]和辣椒[9]幼苗葉綠素含量的影響一致。說明外源NO提高了鹽脅迫下幼苗的葉綠素含量，強化了幼苗的光合作用，從而提供了幼苗生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，促進了幼苗的抗鹽性。

3.3 外源NO對鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片丙二醛含量的影響

MDA是脂質(zhì)過氧化的最終分解產(chǎn)物之一，其含量反映了細胞膜脂質(zhì)過氧化程度及植物遭受迫害的強度[27]。本研究中，單鹽處理沙打旺幼苗，其葉片MDA的含量顯著升高，說明鹽產(chǎn)生的過氧化物對膜脂的傷害較大，進而會影響植物細胞膜的通透性，通透性的改變對離子的選擇運輸和運輸速度等產(chǎn)生影響，同時還造成膜內(nèi)有機質(zhì)的外滲，從而影響了細胞的代謝活動[30]。經(jīng)SNP處理鹽脅迫下的沙打旺幼苗，與單鹽對照相比，MDA含量顯著下降，在120 μmol·L-1SNP時達到最低值，大于此濃度時MDA含量呈現(xiàn)上升趨勢。表明SNP處理鹽脅迫下的沙打旺幼苗有效降低了葉片中MDA的含量，能緩減鹽脅迫造成的氧化損傷，從而中斷對細胞膜造成的傷害，這與孫立榮等[18]對黑麥苗、程麗萍等[31]對小麥的研究結(jié)果一致。而高濃度處理組300 μmol·L-1SNP作用下緩解效果不明顯，因此認為外源NO提高沙打旺抗鹽性能的生理效應與濃度密切相關(guān)。

3.4 外源NO對鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片保護酶活性的影響

鹽脅迫下，植物體內(nèi)活性氧代謝失去平衡，體內(nèi)積累較多的活性氧，使SOD、CAT、POD等活性氧清除劑的結(jié)構(gòu)受到損害，含量降低，導致植物清除活性氧的能力下降[27,32]。本研究中，單鹽脅迫下沙打旺幼苗保護酶活性顯著降低，SNP處理可提高鹽脅迫下植物保護酶的活性。程麗萍等[31]研究SNP對鹽脅迫下小麥幼苗葉片MDA、葉綠素及氧化酶的影響中，證實了SNP濃度為60 μmol·L-1時對小麥氧化酶的提高作用最顯著，本研究也表明SNP對鹽脅迫下的沙打旺幼苗葉片保護酶(SOD、CAT和POD)活性有提高作用。但二者的濃度是不相同的，在SNP濃度為120 μmol·L-1時對鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片保護酶活性提高幅度較大，說明SNP處理鹽脅迫下不同植物其最適濃度是不相同的；同時本研究中SNP對SOD和POD活性影響較大，對CAT活性影響較小。這與對辣椒[9]、小麥[6]、黑麥草[18]的研究結(jié)果一致。以上研究說明SNP通過誘導抗氧化酶活性，消除體內(nèi)活性氧成分，降低MDA含量，進而減輕了膜脂過氧化作用，保護蛋白質(zhì)及膜脂完整性，緩解鹽脅迫下造成的膜損傷，從提高了沙打旺幼苗的抗鹽性。Mata和Lamattina[33]的研究表明，可能由于NO作為氣體信號分子，通過誘導CAT等含血紅素鐵的酶類活性和抑制含非血紅素鐵的順烏頭酸酶類活性，參與了植物抗性生理反應，但此類信號轉(zhuǎn)導途徑是怎樣的，還需進一步研究。

4 結(jié)論

鹽脅迫下的沙打旺種子萌發(fā)期施用外源NO能夠促進其萌發(fā)，提高耐鹽性；幼苗期施用外源NO能夠提高幼苗葉綠素含量，降低MDA含量，減少膜脂過氧化產(chǎn)物，保護葉綠體膜的完整性，促進了沙打旺幼苗葉綠素的合成，提高SOD、CAT和POD活性，抑制過氧化物和自由基的積累，加快幼苗生長，從而緩解鹽脅迫對沙打旺幼苗的傷害。

References:

[1] 趙生龍,曾凡江,張波,劉波,高歡歡.羅瀚林.鹽分脅迫對駱駝刺幼苗葉片性狀的影響.草業(yè)科學,2016,33(9):1770-1778. Zhao S L,Zeng F J,Zhang B,Liu B,Gao H H,Luo H L.Effects of salt stress on germination characteristics ofAgropyronmongolicumand salt tolerance evaluation.Pratacultural Science,2016,33(9):1770-1778.(in Chinese)

[2] 張洋,李素艷,孫向陽,張濤,龔小強,張樂,潘淑意,徐平平.不同改良劑對濱海鹽漬土的改良效果.灌溉排水學報,2016,35(5):68-73. Zhang Y,Li S Y,Sun X Y,Zhang T,Gong X Q,Zhang L,Pan S Y,Xu P P.Improvement effects of different amendments on the coastal saline-alkali soil.Journal of Irrigation and Draimage,2016,35(5):68-73.(in Chinese)

[3] 武祎,田雨,張紅香,楊健,吳志紅.鹽、堿脅迫與溫度對黃花苜蓿種子發(fā)芽的影響.草業(yè)科學,2015,32(11):1847-1853. Wu Y,Tian Y,Zhang H X,Yang J,Wu Z H.Effects of salinity，alkalinity，temperature and their interactions on seed germination ofMedicagofalcata.Pratacultural Science,2015,32(11):1847-1853.(in Chinese)

[4] 王寶曾,韓曉光.水楊酸對沙打旺幼苗耐鹽性的影響.湖北農(nóng)業(yè)科學,2015(18):4525-4528. Wang B Z,Han X G.Effects of salicylic acid on salt tolerance ofAstragalusadsurgensPall seedlings.Hubei Agricultural Sciences,2015(18):4525-4528.(in Chinese)

[5] 唐靜.一氧化氮促進鹽脅迫下玉米種子萌發(fā)和幼苗生長機制的研究.青島:青島農(nóng)業(yè)大學碩士學位論文,2008:13. Tang J.Study on the mechanism of nitric oxide promoted maize seed germination and seedling growth under salt stress.Master Thesis.Qindao:Qingdao Agricultural University,2008:13.(in Chinese)

[6] 楊青,宋杰,史功偉,王寶山.NaCl脅迫下外源NO供體硝普納(SNP)對小麥種子萌發(fā)的影響.植物生理學通訊,2008,44(5):857-858. Yang Q,Song J,Shi G W,Wang B S.Effect of NO donor SNP on seed germination of wheat under NaCl stress.Plant Physiology Communications.2008,44(5):857-858.(in Chinese)

[7] 蘆翔,石衛(wèi)東,王宜倫,汪強,譚金芳,韓燕來.外源NO對NaCl脅迫下燕麥幼苗抗氧化酶活性和生長的影響.草業(yè)科學,2011,28(12):2150-2156. Lu X,Shi W D,Wang Y L,Wang Q,Tan J F,Han Y L.Effects of exogenous nitric oxide on activity of antioxidative enzyme and growth of oat seedlings under saltstress.Pratacultural Science,2011,28(12):2150-2156.(in Chinese)

[8] 李海萍,周青平,顏紅波.硝普鈉對燕麥幼苗苗期鹽脅迫緩解作用的生理機制.草業(yè)科學,2014,31(9):1739-1745. Li H P,Zhou Q P,Yan H B.Effects of sodium nitroprusside on physiological characteristics of oat seedling under salt stress.Pratacultural Science,2014,31(9):1739-1745.(in Chinese)

[9] 雍玉山.外源一氧化氮(NO)對鹽脅迫下辣椒種子萌發(fā)和幼苗生理特性的影響.蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學碩士學位論文,2007:25-53. Yong Y S.Effects of exogenous nitric oxide on seed germination and seedling physiological characteristics of pepper under salt stress.Master Thesis.Lanzhou:Gansu Agricultural University,2007:25-53.(in Chinese)

[10] 王春林,劉建新,尚菲.外源一氧化氮對鹽脅迫下白皮黃瓜種子萌發(fā)的影響.北方園藝,2014,8:26-29. Wang C L,Liu J X,Shang F.Effect of nitric oxide on seed germination of the white cucumber under salt stress.Northern Horticulture,2014,8:26-29.(in Chinese)

[11] 杜丹丹.外源ALA、SNP、和Spd對鹽脅迫下桔梗種子萌發(fā)特性及幼苗生理特性的影響.重慶:西南大學碩士學位論文,2012:25-40. Du D D.Effect of exogenous ALA,SNP and Spd on seed germination and physiological characteristics ofPlatycodongrandiflorumunder NaCL stress.Master Thesis.Chongqing:Southwest University,2012:25-40.(in Chinese)

[12] 毛亞斌,魏小紅.外源 NO 對干旱脅迫下板藍根葉片氧化損傷的保護作用.草業(yè)科學,2010,27(6):97-101. Mao Y B,Wei X H.Effects of exogenous nitric oxide on lipid peroxidation antioxidase fluorescence ofIsatisindigoticaleaves under drought stress.Pratacultural Science,2010,27(6):97-101.(in Chinese)

[13] 徐嚴,魏小紅,李兵兵,曹麗,康志敏.外源NO對NaCl脅迫下紫花苜蓿種子萌發(fā)及幼苗氧化損傷的影響.草業(yè)學報,2013,22(5):145-153. Xu Y,Wei X H,Li B B,Cao L,Kang Z M.Effects of exogenous nitric oxide on seed germination and seedling oxidative-damage inMedicagosativaunder NaCl stess.Acta Pratacultural Sinica,2013,22(5):145-153.(in Chinese)

[14] 王萍,路瑩,劉杰才,陳貴華.外源NO浸種對NaCl脅迫下沙蔥種子萌發(fā)的影響.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報,2013,34(3):15-18. Wang P,Lu Y,Liu J C,Chen G H.Effect of seed soaking with exogenous NO on seed germination ofAlliummongolicumRegel under NaCl stress.Journal of Inner Mongolia Agricultural University,2013,34(3):15-18.(in Chinese)

[15] 周麗,金寧,張德罡,贠旭疆.鹽脅迫下硝普納浸種對草地早熟禾種子萌發(fā)的影響.草原與草坪,2015,35(5):55-57. Zhou L,Jin N,Zhang D G,Yun X J.Effect of seed soaking with sodium nitroprusside on seed germination of Kentucky bluegrass.Grassland and Turf,2015,35(5):55-57.(in Chinese)

[16] 劉文瑜,楊宏偉,魏小紅,劉博,王高強,吳偉濤.外源NO調(diào)控鹽脅迫下蒺藜苜蓿種子萌發(fā)生理特性及抗氧化酶的研究.草業(yè)學報,2015,24(2):85-95. Liu W Y,Yang H W,Wei X H,Liu B,Wang G Q,Wu W T.Effects of exogenous nitric oxide on seed germination,physiological characteristics and activ,eoxygen metabolism ofMedicagotruncatulaunder NaCl stress.Acta Pratacultural Sinica,2015,24(2):85-95.(in Chinese)

[17] 樊懷福,郭世榮,焦彥生,張潤花,李娟.外源一氧化氮對NaCl脅迫下黃瓜幼苗生長、活性氧代謝和光合特性的影響.生態(tài)學報,2007,27(2):546-553. Fan H F,Guo S R,Jiao Y S,Zhang R H,Li J.The effects of exogenous nitric oxide on grow th,active oxygen metabolism and photosynthetic characteristics inCucumissativusseedlings under NaCl stress.Acta Ecologica Sinica,2007,27(2):546-553.(in Chinese)

[18] 孫立榮,郝福順,呂建洲,呂鵬飛,趙世領(lǐng).外源一氧化氮對鹽脅迫下黑麥草生長及生理特性的影響.生態(tài)學報,2008,20(11):5714-5722. Sun L R,Hao F S,Lyu J Z,Lyu P F,Zhao S L.Effects of exogenous nitric oxide on growth and physiological characteristics of ryegrass seedlings under salt stress.Acta Ecologica Sinica,2008,20(11):5714-5722.(in Chinese)

[19] 潘龍,谷文英,銷普納浸種對紫花苜蓿種子萌發(fā)及幼苗生長的影響,草業(yè)科學,2013,30(1):58-62. Pan L,Gu W Y.Effects of soaking seeds in SNP on seed germination and seedling growth of alfalfa.Pratacultural Science,2013,30(1):58-62.(in Chinese)

[20] 薛延豐,石志琦,嚴少華,鄭建初,常志.利用生理生化參數(shù)評價水葫蘆沼液浸種可行性初步研究.草業(yè)學報,2010,19(5):51-56. Xue Y F.Shi Z Q,Yan S H,Zheng J C,Chang Z.A preliminary study of assessing the feasibility of using physiological and biochemical parameters to assess water hyacinth biogas slurry for soaking seeds to improve germination characteristics.Acta Prataculturae Sinica,2010,19(5):51-56.(in Chinese)

[21] 高承芳,翁伯琦,王義祥,徐國忠.鋁、鎂離子脅迫下決明對百喜草的化感作用.草業(yè)學報,2009,18(5):40-45. Gao C F,Wen B Q,Wang Y X,Xu G Z.Allelopathy ofChamaecristaspp. onPaspalumnotatumunder aluminum and magnesium stresses.Acta Prataculturae Sinica,2009,18(5):40-45.(in Chinese)

[22] 李兵兵,魏小紅,徐嚴.麻花秦艽種子休眠機理及其破除方法.生態(tài)學報,2013,33(15):4631-4638. Li B B,Wei X H,Xu Y.The causes ofGentianastramineaMaxim seeds dormancy and the methods for its breaking.Acta Ecologica Sinica,2013,33(15):4631-4638.(in Chinese)

[23] 姜義寶,鄭秋紅,王成章,郭玉霞,李德鋒.超干貯藏對菊苣種子活力與抗氧化性的影響.草業(yè)學報,2009,18(5):93-97. Jiang Y B,Zheng Q H,Wang C Z,Guo Y X,Li D F.Effects of ultradrying storage on vigor and antioxidase activity ofCichoriunintybusseeds.Acta Prataculturae Sinica,2009,18(5):93-97.(in Chinese)

[24] 蒼晶,趙會杰.植物生理學實驗教程.北京:高等教育出版社,2008:65. Cang J,Zhao H J.Plant Physiology Experimental Course.Beijing:Higher Edication,2008:65.(in Chinese)

[25] 張蜀秋.植物生理學實驗技術(shù)教程.北京:科學出版社,2011:191-196. Zhang S Q.Tutorial of Plant Physiological Experiment and Technology.Beijing:Science Press,2011:191-196.(in Chinese)

[26] Aebi H,Catalase in vitro.Methods in Enzymology,1984,105:121-126.

[27] 蘆翔.NaCl脅迫下外源NO對燕麥幼苗生長及相關(guān)指標的影響.鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學碩士學位論文,2009:14-37. Lu X.Study on the effect of seedling growth and correlation physiology target with exogenous nitric oxide under the salt stress.Master Thesis.Zhengzhou:Henan Agricultural University,2009:14-37.(in Chinese)

[28] 張紅香.種子發(fā)芽生態(tài)研究.長春:東北師范大學博士學位論文,2008. Zhang H X.Research on seed germination ecology.PhD Thesis.Changchun:Northeast Normal University,2008.(in Chinese)

[29] 徐猛.鹽脅迫下不同溫度型小麥的滲透和離子脅迫效應及NO信號研究.楊凌:西北農(nóng)林科技大學碩士學位論文,2010. Xu M.Study of osmotic and ion effects of winter wheats with different genotypes & nitric oxide signalin salt stress conditions.Master Thesis.Yangling:Northwest A & F University,2010.(in Chinese)

[30] 潘多鋒,申忠寶,王建麗,高超,李道明,張瑞博,邸桂俐,劉慧來.堿性鹽脅迫對偃麥草苗期生長的影響.草業(yè)科學,2016,33(11):2276-2282. Pan D F,Shen Z B,Wang J L,Gao C,Li D M,Zhang R B,Di G L,Liu H L.Effects of saline-alkaloid stress on the seedling growth and physiological characteristics ofElytrigiarepens.Pratacultural Science,2016,33(11):2276-2282.(in Chinese)

[31] 程麗萍,劉晉秀,胡青平.外源NO對鹽脅迫下小麥幼苗葉片丙二醛、葉綠素及氧化酶的影響.麥類作物學報,2013,33(6):1222-1225. Cheng L P,Liu J X,Hu Q P.Effects of exogenous nitric oxide on the contents of MDA and chlorophyll and the activities of oxidases in leaves of wheat seedlings under salt.Journal of Triticeae Crops,2013,33(6):1222-1225.(in Chinese)

[32] 李善家,韓多紅,王恩軍,武燕.外源甜菜堿對鹽脅迫下黑果枸杞種子萌發(fā)和幼苗保護酶活性的影響.草業(yè)科學,2016,33(4):674-680. Li S J,Han D H,Wang E J,Wu Y.Effects of exogenous betaine on seed germination and antioxidase activities ofLyciumrutheniumseedlings under NaCl stress.Pratacultural Science,2016,33(4):674-680.(in Chinese)

[33] Mata C G,Lamattina L.Nitric oxide induces stomatal closure and enhances the adaptive plant responses against drought stress.Plant Physiology,2001,126(3):1196-1204.

(責任編輯 茍燕妮)

Effect of nitric oxide on seed germination and seedling growth ofAstragalusadsurgensunder NaCl stress

Chen Hua1, Wang Jian-wu1, Wang Jian-jun2, Wang Fu-gang1
(1.Department of Life Sciences of Yulin College, Yulin 719000, China;2.Department of Energy Engineering of Yulin College, Yulin 719000, China)

The aim of this study was to clarify the physiological regulatory function of exogenous nitric oxide (NO) duringAstragalusadsurgensseed germination and seedling growth.A.adsurgenswas treated with different concentrations of sodium nitroprusside SNP solution as an NO donor under 0.3% NaCl stress and physiological indexes of seed germination and seedling growth were tested. The results showed that under the NaCl stress condition, SNP promoted seed germination and relieved damage at the seedling stage, at concentrations up to 200 μmoL·L-1. However, at the higher concentration of 300 μmoL·L-1, SNP inhibited seed germination and seedling growth. Damage toA.adsurgensseeds caused by 0.3% NaCl stress was significantly alleviated in the presence of 60 μmol·L-1SNP. With SNP treatment under NaCl stress, the seed germination percentage, germination potential, germination index, vigour index, and radicle length were 22.6%, 54.5%, 58.20%, 112.00%, and 43.70%, respectively, as compared with controls subjected to NaCl stress without SNP treatment. These values were close to or slightly higher than those of untreated controls (without NaCl stress or SNP). Treatment with 120 μmol·L-1SNP significantly reduced the damage to theA.adsurgensseedlings under 0.3% NaCl stress. The chlorophyll content, superoxide dismutase, catalase, and peroxidase activities ofA.adsurgensseedling leaves increased by 208.91%, 117.57%, 40.24%, and 89.95%, respectively, while the concentration of malondialdehyde decreased by 32.55%. In conclusion, our experiments demonstrated that an appropriate concentration of exogenous NO could improve seed germination, promote the synthesis of chlorophyll by seedlings, reduce the malondialdehyde content, relieve lipid peroxidation and protect the integrity of the chloroplast membrane, increase superoxide dismutase, catalase, and peroxidase activities, inhibit the accumulation of free radicals and peroxides, and accelerate the growth of seedlings. These physiological processes lowered the harm toA.adsurgensseedlings under salt stress conditions.

sodium nitroprusside;Astragalusadsurgens; germination characteristics seedling growth; antioxidant enzymes; chlorophyll content; malondialdehyde

Wang Jian-wu E-mail:wjw19830801@163.com

2016-10-17 接受日期：2017-03-04

陜西省教育廳科學研究計劃項目(14JK1857)；榆林學院校內(nèi)科研項目(13YK41)

陳花(1979-)，女，山西神池人，講師，碩士，主要從事植物抗性生理研究。E-mail：510697622@qq.com

王建武(1983-)，男，山東滕州人，副教授，博士，主要從事植物抗逆研究。E-mail：wjw19830801@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0523

S543+.903.4;Q945.78

A

1001-0629(2017)07-1459-10

陳花,王建武,王建軍,王富剛.外源NO對鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生長的影響.草業(yè)科學,2017,34(7)：1459-1468.

Chen H,Wang J W,Wang J J,Wang F G.Effect of nitric oxide on seed germination and seedling growth ofAstragalusadsurgensunder NaCl stress.Pratacultural Science，2017,34(7)：1459-1468.