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。
水飛薊種子,由保定安國(guó)藥材市場(chǎng)提供。
挑選大小相近、成熟飽滿且無病蟲害的水飛薊種子,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。
1.3.1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;過氧化物酶(POD)活性:采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定。
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)。
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,說明鹽脅迫能抑制水飛薊種子的萌發(fā)。同時(shí),經(jīng)過不同濃度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
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,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
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),說明S2處理鹽脅迫下的水飛薊種子,濃度不能過大。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
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SA溶液處理,脯氨酸含量呈上升趨勢(shì),但濃度過大后,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
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
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,說明鹽脅迫使水飛薊幼苗POD活性下降。通過不同濃度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
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)。
本研究中用150 mmol·L-1NaCl模擬鹽脅迫,通過水飛薊種子萌發(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??寡趸?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)。