盐碱胁迫对沙棘种子萌发及幼苗抗氧化酶活性的影响1)

乔 枫 耿贵工

(青海师范大学，西宁，810008) (青海农林科学院)

沙棘(Hippophae rhamnoidesL.)，又名酸刺、醋柳、黑刺等，为胡颓子科，属多年生雌雄异株的落叶灌木或小乔木。有关沙棘种子萌发的研究主要集中在温度、逆境等方面［1－2］。在20～30℃的变温或30℃恒温下发苗率高、发苗整齐，胚根生长加快［1］。20 ～ 150 mmol·L－1等不同浓度复合钠盐(NaC1、Na2CO3和Na2SO4)显著抑制沙棘种子的萌发(P＜0.01)，200 mmol·L－1盐胁迫处理的种子全部不能萌发［3］。沙棘叶中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)酶的活性与其逆境条件(机械损伤、外源水杨酸、外源氮素处理沙棘叶片)及胁迫时间有关，逆境胁迫开始时酶活性受到抑制，3种酶活性基本表现为先下降后上升然后再下降的变化趋势［2］。本研究采用不同浓度NaC1和NaHCO3溶液分别处理沙棘种子，并测定其相关生理指标，进一步分析沙棘种子耐盐碱程度，为沙棘种植和栽培提供生理基础。

1 材料与方法

沙棘(Hippophae rhamnoidesL.)种子于2010年9月在西宁种业公司购买。

1.1 沙棘种子发芽试验

挑选籽粒饱满无损，大小基本一致的沙棘种子，用自来水冲洗几次，用0.1%升汞消毒10 min，蒸馏水冲洗3次，用滤纸将表面水分吸干，分别用10、20、30、40、50、75、100、125、150、200 mmol·L－1NaC1和NaHCO3溶液浸种，用蒸馏水设为对照，每个培养皿中放种子50粒，每个水平设3个重复。置于光照培养箱中27℃培养8 d，每2 d用不同浓度NaC1和NaHCO3溶液处理1次种子，观察、记录种子的发芽率、沙棘幼苗鲜质量。

发芽率=(正常发芽种子粒数/参试种子总粒数)×100%。

1.2 盐碱胁迫下沙棘幼苗抗氧化酶活性的测定

种子发芽8 d后，测定沙棘幼苗SOD活性、POD活性、CAT活性。

酶提取液的制备:用 50 mmol·L－1，pH 值 7.8的磷酸缓冲液(PBS)配制(内含 0.1 mmol·L－1)乙二胺四乙酸(EDTA)、质量浓度为0.3%TritonX－100和质量浓度为4%聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，－4℃保存。

本文采用氮蓝四唑法［4］、比色法［5］、愈创木酚法［6］，分别测定沙棘种子幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性。

所有数据处理、绘图及标准差、方差等统计学计算用Excel程序，DPS7.55统计分析差异显著性。

2 结果与分析

2.1 盐碱胁迫对沙棘种子萌发的影响

分别用 0、10、20、30、40、50、75、100、125、150、200 mmol·L－1NaC1和NaHCO3溶液处理沙棘种子，其中125～200 mmol·L－1NaC1 和 30 ～200 mmol·L－1NaHCO3的处理种子2～3 d后，种子全部变黑、没有萌芽，表现为死亡。10～100 mmol·L－1NaC1和10～20 mmol·L－1NaHCO3溶液处理4 d和8 d后种子发芽率见表1。

表1 盐碱胁迫对沙棘种子萌芽率的影响

由表1看出，低浓度NaC1(10～30 mmol·L－1)的沙棘种子萌发与对照没有差异，当超过此浓度时则起抑制作用，40～100 mmol·L－1NaC1对沙棘种子萌发有(极)显著的抑制作用(P＜0.01)。低浓度NaHCO3(10 ～20 mmol·L－1)对沙棘种子萌发有极显著抑制作用(P＜0.01)。

2.2 盐碱胁迫对沙棘幼苗鲜质量的影响

由表2看出:随着NaCl胁迫强度的增加，沙棘幼苗鲜质量基本表现为下降的趋势。10～20 mmol·L－1NaCl处理下，沙棘幼苗鲜质量与对照差异不显著(P＞0.05);30 mmol·L－1NaCl处理下，幼苗鲜质量显著下降(P＜0.05);40 ～100 mmol·L－1NaCl处理下，幼苗鲜质量极显著下降(P＜0.01)，分别是对照的 76.54%、56.31%、45.39%、36.89%。

10 ～20 mmol·L－1NaHCO3处理下，沙棘幼苗鲜质量表现为极显著下降(P＜0.01)，分别是对照的67.39%、15.37%。

2.3 盐碱胁迫下沙棘幼苗抗氧化酶活性的变化

2.3.1 盐碱胁迫下沙棘幼苗SOD活性的变化

由表3可以看出，随着NaCl和NaHCO3胁迫强度的增加，沙棘幼苗SOD活性表现为先增加后降低的趋势。10～50 mmol·L－1NaCl处理下，幼苗 SOD活性逐渐升高，50 mmol·L－1NaCl处理幼苗SOD活性达到最大，是对照的2.83倍，与对照呈极显著差异(P＜0.01)。75 ～100 mmol·L－1NaCl处理幼苗SOD活性逐渐下降，分别是对照的1.64、0.90倍，100 mmol·L－1NaCl处理的SOD活性与对照无显著差异。

10 mmol·L－1NaHCO3处理幼苗SOD活性显著增加(P＜0.01)，是对照的 2.58 倍。20 mmol·L－1NaHCO3处理幼苗SOD活性与对照没有差异(P＞0.05)。

表2 盐碱胁迫对沙棘幼苗鲜质量的影响

表3 盐碱胁迫对沙棘幼苗SOD活性的影响

2.3.2 盐碱胁迫下沙棘幼苗POD活性的变化

由表4可以看出，随着NaCl胁迫强度的增加，沙棘幼苗POD活性表现为增加的趋势。10～40 mmol·L－1NaCl处理下幼苗POD活性与对照差异不显著(P＞0.05)，50 ～100 mmol·L－1NaCl处理幼苗POD活性与对照呈极显著差异(P＜0.01)，分别是对照的 3.18、4.41、5.01 倍。

10 mmol·L－1NaHCO3处理幼苗 POD活性降低，与对照无显著差异。20 mmol·L－1NaHCO3处理幼苗POD活性显著增加(P＜0.05)，是对照的1.81 倍。

表4 盐碱胁迫对沙棘幼苗POD活性的影响

2.3.3 盐碱胁迫下沙棘幼苗CAT活性的变化

由表4可以看出，随着NaCl胁迫强度的增加，沙棘幼苗CAT活性表现为先增加后降低的趋势。10～50 mmol·L－1NaCl处理下幼苗 CAT 活性逐渐升高，50 mmol·L－1NaCl处理 CAT活性达到最大，是对照的4.63倍，与对照呈极显著差异(P＜0.01)。75～100 mmol·L－1NaCl处理幼苗 CAT活性逐渐降低，分别是对照的3.71、2.21倍，且与对照呈显著差异(P＜0.05)。

10 mmol·L－1NaHCO3处理幼苗CAT活性极显著增加(P＜0.01)，是对照的 2.80 倍;20 mmol·L－1NaHCO3处理幼苗CAT活性显著降低(P＜0.05)，是对照的45%。

表5 盐处理浓度对沙棘幼苗CAT活性的影响

3 结论与讨论

我国土壤盐碱化主要是土壤中Na+、Ca2+、Mg2+阳离子及CO、HCO、C1－阴离子组成的盐分过多而引起的。本研究结果表明，低浓度的NaCl(10～30 mmol·L－1)对沙棘的萌发没有影响，40 ～100 mmol·L－1NaC1 和 10 ～20 mmol·L－1NaHCO3的种子萌发受到明显抑制，125～200 mmol·L－1NaC1和30～200 mmol·L－1NaHCO3的种子表现死亡。表明沙棘种子能忍耐或抵抗一定程度的NaC1胁迫，但对NaHCO3较敏感。

盐胁迫下植物细胞内Na+、Cl－和其他离子如K+、Ca2+运输的动态平衡被破坏，细胞内过量Na+还可以破坏体内活性氧，产生与清除系统之间的动态平衡，启动膜脂过氧化或膜脂脱脂化作用，破坏膜脂和膜蛋白，从而影响膜结构。植物组织在盐胁迫下通过各种途径产生活性氧［7］。由SOD，POD和CAT构成的保护酶系统可清除体内有害的活性氧，从而保护植物的膜系统，但植物体内的活性氧自由基产生速度超过了植物清除活性氧的能力，便会引起细胞伤害，导致其活性明显下降［8－12］。本研究中10～100 mmol·L－1NaCl胁迫下，沙棘幼苗内源抗氧化酶SOD和CAT活性呈先增加后降低趋势，说明低浓度胁迫下(10 ～ 50 mmol·L－1NaCl或 10 mmol·L－1NaHCO3)，SOD、CAT对胁迫所产生的超氧阴离子自由基、H2O2具有有效清除作用，但在高浓度(75～100 mmol·L－1NaCl或 20 mmol·L－1NaHCO3)保护作用被抑制。试验结果显示，POD活性则处于上升的趋势，这表明在高浓度盐碱胁迫下POD仍可以发挥对H2O2的清除作用，并可能是高浓度盐碱胁迫下沙棘幼苗中一种主要的抗氧化酶。POD是植物体内抗氧化酶系统的重要组成部分，它是清除超氧化物自由基的重要保护酶，使机体免受过氧化氢的毒害作用，其活性高低能反映植物受害的程度，活性较高的适应性酶，能够反映植物生长发育的特性、体内代谢状况以及对外界环境的适应性。

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