镧对西瓜（Citrullus lanatus）种子及幼苗的促长增抗作用

2012-09-19郭尚张作刚凌峰王建明武英鹏

山西农业大学学报（自然科学版） 2012年5期

郭尚，张作刚，凌峰，王建明，武英鹏

（1.山西省农业科学院食用菌研究所，山西太原030006；2.山西农业大学农学院，山西太谷030801；3.山西省农业科学院植物保护研究所，山西太原030032）

镧是稀土重要的代表元素之一。关于稀土农业应用研究始于20世纪30年代［1］，我国从20世纪70年代以来，成功地将稀土元素应用于农业生产，成为世界上第一个把稀土元素作为一种商业性产品应用于农业生产的国家［2］。

许多研究表明，稀土元素不仅对植物具有促进生长、增加产量、改进品质、增强抗性的生理功能［3～5］，而且还对某些植物病原菌具有抑制作用，对一些植物病害有一定防治作用［6～8］。西瓜是一种重要的经济作物，而西瓜枯萎病是影响西瓜生产的严重病害之一。作为一种土壤传播、根部侵入、系统侵染的病害，植物抗性在病害防治起重要作用，目前，防治西瓜枯萎病的主要方法是轮作倒茬、抗病育种、砧木嫁接等，这些方法在生产上的应用都有一定局限性。能否把稀土应用于西瓜，通过其促长增抗作用来防治枯萎病，本试验对此做了初步探讨，以期为探索防治西瓜枯萎病新途径提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

化学试剂：氧化镧（La2O3），纯度99.9%，上海跃龙化工厂生产。

西瓜品种：超甜花龙，山西省太谷县西瓜研究所提供。

1.2 试验方法

将100粒大小均匀的西瓜种子分别放入温度为50℃、浓度分别为0.1g·L－1、0.3g·L－1、0.5 g·L－1、1.0g·L－1、1.5g·L－1的氧化镧水溶液中，对照为蒸馏水，浸泡12h后，用蒸馏水清洗，并用滤纸吸干表面水分，放入铺有滤纸的直径为15 cm的培养皿中，盖上盖，在27℃恒温培养箱中光照培养，每天补加蒸馏水，96h后记录发芽率、干重和活力指数。

活力指数按以下公式计算：

活力指数＝发芽数÷相应的发芽天数×幼苗干重

种子萌发后，于三叶期分别测定以下生理指标：多酚氧化酶（PPO）［9］、超氧化物歧化酶（SOD）［10］、过氧化物酶（POD）［11］、过氧化氢酶（CAT）［12］和可溶性蛋白含量［13］，对照用蒸馏水处理。

2 结果与分析

2.1 氧化镧浸种对西瓜种子萌发的影响

2.1.1 氧化镧浸种对西瓜种子发芽率的影响

由图1可以看出，不同浓度的氧化镧溶液浸种对西瓜种子的萌发都有不同程度的促进作用，其中，氧化镧溶液浓度为1.0g·L－1的发芽率最高，达86%；浓度为0.3g·L－1、0.5g·L－1、1.5g·L－1的次之；浓度为0.1g·L－1的最低。另外，还可以看出，在处理时间为0～48h时，氧化镧对西瓜种子萌发的促进作用最明显。

图1 氧化镧对西瓜种子发芽率的影响Fig.1 Effect of La2O3on germination rate of watermelon seed

2.1.2 氧化镧浸种对西瓜种子发芽指数的影响

从图2可以看出，不同浓度氧化镧溶液浸种均可提高种子的发芽指数，其中浓度为1.0g·L－1时，西瓜种子发芽指数最大。同时，西瓜种子经氧化镧溶液处理后发芽指数在短时间内迅速升高，但随时间的增加而减弱。

图2 氧化镧浸种处理对西瓜发芽指数的影响Fig.2 Effect of different concentration of La2O3on germinating exponent of watermelon seed

2.1.3 氧化镧浸种对西瓜种子活力指数的影响

从图3可以看出，不同浓度的氧化镧溶液处理均可提高了西瓜种子的活力指数，在一定浓度范围内随着浓度的提高而增加，当浓度高到一定程度时，开始表现降低趋势。在氧化镧溶液浓度为1.0 g·L－1时，种子活力最大，为对照的1.5倍，在氧化镧溶液浓度为1.5g·L－1时，种子活力指数为对照的1.1倍。

图3 氧化镧浸种对西瓜种子活力指数的影响Fig.3 Effect of La2O3on vigor exponent of watermelon seed

2.2 氧化镧浸种对西瓜幼苗生理生化的影响

2.2.1 氧化镧浸种对西瓜幼苗PPO活性的影响

从图4可以看出，经不同浓度氧化镧溶液浸种处理后的西瓜幼苗PPO活性都有所升高，浓度为1.0g·L－1时，对西瓜幼苗PPO活性影响最大，为对照的2.4倍，之后随着氧化镧浓度的升高，PPO活性略有下降。

图4 氧化镧浸种对西瓜幼苗多酚氧化酶活性的影响Fig.4 Effects of La2O3on the PPO activities in the watermelon

2.2.2 氧化镧浸种对西瓜幼苗SOD活性的影响

从图5可以看出，不同浓度溶液浸种处理后的西瓜幼苗SOD活性比对照都有所增加，氧化镧浓度为0.5g·L－1时，SOD活性最大，而随着浓度的增大或减小，SOD活性逐渐降低。

图5 氧化镧浸种对西瓜幼苗超氧化物歧化酶活性影响Fig.5 Effects of La2O3on the SOD activities in the watermelon

2.2.3 氧化镧浸种对西瓜幼苗POD活性的影响

从图6可以看出，不同浓度的氧化镧溶液浸种处理后西瓜幼苗POD活性都有所下降，而且随着溶液浓度的增大，POD活性逐渐变小，但变化程度不大。

图6 氧化镧浸种对西瓜幼苗过氧化物酶活性影响Fig.6 Effects of La2O3on the POD activities in the watermelon

2.2.4 氧化镧浸种对西瓜幼苗CAT活性的影响

从图7可以看出，不同浓度氧化镧溶液浸种处理后西瓜幼苗CAT活性都有所增加，随着溶液浓度的升高，西瓜幼苗CAT活性逐渐变大，在浓度为1.0g·L－1时最大，之后随着浓度的增大，CAT活性又降低。

图7 氧化镧浸种对西瓜幼苗过氧化氢酶活性的影响Fig.7 Effects of different concentration of the La2O3 soluton on the CAT activities in the watermelon seedings

2.2.5 氧化镧浸种对西瓜幼苗蛋白质含量的影响

由图8可以看出，不同浓度氧化镧溶液浸种处理后的西瓜幼苗蛋白质含量都有所增加，随着稀土溶液浓度的升高，西瓜幼苗蛋白质含量不断增大，在氧化镧浓度为0.5g·L－1时，蛋白质含量达到最大，之后随浓度的增加，蛋白质含量开始下降。

图8 氧化镧浸种对西瓜幼苗蛋白质含量的影响Fig.8 Effects of La2O3on the content of protein in the watermelon

3 结论与讨论

种子发芽率又称种子生活力，是衡量种子品质的重要指标之一。发芽指数比较灵敏的反映出种子活力。试验表明，适当浓度的稀土溶液浸种，可以加快西瓜种子萌发速度，提高西瓜种子活力，而高浓度处理会抑制种子萌发。

试验还表明，稀土浸种处理的西瓜幼苗，PPO、SOD、CAT和蛋白质含量在一定的浓度范围内都有所增加。已有研究结果表明，稀土增加植物抗性与其激发并增强植物体内一些酶活性有关。稀土元素对固氮酶、硝酸还原酶、过氧化物酶、酯酶同工酶活性以及一些土壤酶的活性具有显著影响。宁加贲等［14］发现喷施稀土的黄花菜，其过氧化物酶活性及酚类物质含量分别较对照提高14.6%和19.7%。酚类物质可衍生植保素，有效阻止病原菌的入侵，从而起到抗病的作用。这说明，稀土在适宜浓度范围内，通过对西瓜种子的浸种处理，可以提高西瓜植株的抗病性。

植物病害是寄主、病原菌与环境相互作用的结果，本试验只研究了稀土对西瓜的促长增抗作用，要了解稀土防治西瓜枯萎病的效果，还需进行病原菌对稀土敏感性及病害防治方面的试验。

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