盐胁迫下不同高粱材料的生理特性分析

郭晓丽

摘要：通过水培及15 g/L NaCl胁迫处理，分别对不同高粱材料ZJK2、河农16和BT×623的发芽势、发芽指数、种子活力指数以及苗期过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性进行测定，探讨盐胁迫下不同高粱材料生理指标的变化，进而筛选出耐盐能力较强的品种。结果表明，盐胁迫条件下，不同高粱材料的发芽势、发芽指数、种子活力指数均受到不同程度影响；苗期的过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性均出现不同程度的升高。综合各项指标分析得出3个材料中ZJK2耐盐性最好，河农16次之，BT×623最弱。

关键词：高粱；盐胁迫；生理指标

中图分类号：Q945.78 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）06-1260-03

土壤盐碱化已经成为一个全球性的问题，到目前为止，世界上约20%的耕地和约50%的灌溉地已经受到盐碱化的严重影响，并且每年盐碱化和次盐碱化的程度和广度都在不断加重，对作物的产量和质量已经造成严重的威胁[1]。为弥补传统农业的不足，解除盐碱土壤对粮食生产的限制，国内外农业科技工作者进行了深入的研究，形成了一种全新研究领域，并使得一种新型农业——盐碱农业兴起[2]。 这一领域包括农作物耐盐种质资源的筛选、评价与创新[3]。在我国人口不断增加、耕地面积日趋减少和淡水资源储备不足的情况下，开发利用耐盐植物资源、培育耐盐作物、有效控制和利用盐碱土，对农业生产、粮食生产、生态环境等有重要意义。高粱在我国栽培历史悠久，在国民经济中占有极其重要的地位，研究不同高粱材料对盐胁迫的生理反应，有助于揭示植物适应盐碱生境的生理机制，同时选取耐盐的高粱材料，对盐碱化土地的开发和利用具有深远的社会意义。

目前对不同作物耐盐品种的选取，在小麦、水稻等作物上研究较多，对高粱而言，采用萌发期和苗期相结合并通过测定抗氧化酶的方法来判定其耐盐性研究相对较少。因此，通过水培及15 g/L NaCl溶液胁迫处理，在萌发期测定不同高粱材料发芽势、发芽指数、种子活力指数，在幼苗期测定过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性等综合生理指标，探讨盐胁迫下高粱生理状态的变化，进而分析不同高粱材料抗盐能力的强弱，以期为今后高粱品种的选育及利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

3个供试高粱材料ZJK2、BT×623和河农16种子由中国科学院遗传与发育研究所提供。

1.2 方法

挑选饱满的高粱种子，每个品种为200粒。0.1%氯化汞消毒10 min。其中的100粒放于去离子水中作为对照，另外的100粒放于铺有3层滤纸的培养皿中加15 g/L NaCl溶液处理。将高粱置于25 ℃的温箱中并及时补充溶液，每处理3次重复。记录每个材料对照组和试验组每天的发芽情况，直到不再新增发芽数。最后剪其幼叶称其鲜重。根据以上数据计算其发芽势、发芽指数、种子活力指数[4]。

发芽指数=∑Gt/Dt（Gt为相应时间内的发芽种子数，Dt为相应的的发芽时间）

种子活力指数=S×∑Gt/Dt（S为幼苗的平均鲜重，Gt为相应时间内的发芽种子数，Dt为相应的发芽时间）

发芽势=（规定时间内正常发芽的种子数/供试种子总数）×100%

另取各个材料高粱种子100粒（30粒作为对照），水洗，浸种催芽，将长势一致的种子移栽于纱网上并置于25 ℃的恒温光照培养箱中，定期补充所蒸发的水分，光照时间14 h/d，光照度3 000 lx。待长到三叶一心时，用15 g/L NaCl溶液处理5 h，每处理3次重复，分别取不同材料对照和处理的叶片，进行过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性的测定[5]。

1.3 数据统计与分析

采用Excel 2003对测得的数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫下不同高粱材料的发芽势、发芽指数和种子活力指数

种子萌发是植物生活史中的一个关键阶段，也是进行抗盐生理研究的重要时期[6]。3个不同高粱材料在15 g/L NaCl溶液胁迫下其发芽状态呈现不同的特征。由表1可知，发芽势BT×623最高，且NaCl溶液培养的种子发芽势可达97%，高出水培1个百分点，这可能是由于种子本身条件或者处理在某种程度上对种子有一定的促进作用引起的；其次是河农16；ZJK2的发芽势最低，NaCl胁迫条件下仅为86%；从发芽指数来看，河农16最高，胁迫条件下比BT×623高23.3；而从种子活力来看，虽然水培条件下ZJK2最低，但胁迫条件下却比BT×623高0.26，说明ZJK2在高盐条件下有较强的耐受能力。综合以上分析可看出，3个不同高粱材料在萌发期表现出不同的特征，初步判断其耐盐性ZJK2最强，河农16居中，BT×623最弱。

2.2 盐胁迫下不同高粱材料的过氧化物酶活性

过氧化物酶是植物细胞膜脂质过氧化的酶促防御系统的保护酶之一，它能催化过氧化氢及某些酚类的分解，有助于缓解因盐渍而造成的超氧自由基和过氧化物对细胞膜的伤害。由图1可知，在对照组中过氧化物酶活性ZJK2最低，河农16居中，BT×623最高。经盐处理后3个高粱材料过氧化物酶的活性都有所提高，说明胁迫条件下高粱受到了不同程度的伤害，其中ZJK2的过氧化物酶活性增加最多，其他两个材料的过氧化物酶活性增加相近。由此推测，3个高粱材料的耐盐性ZJK2最强，河农16和BT×623较弱。

2.3 盐胁迫下不同高粱材料的过氧化氢酶活性

过氧化氢酶大量分布于动植物细胞内，属于活性氧清除剂，可分解机体代谢过程中产生的活性氧如过氧化氢、超氧自由基等。由图2可看出，3个高粱材料与其对照组相比过氧化氢酶活性均有所上升，由各个材料对照组与处理组过氧化物酶活性的增加量可看出，ZJK2的过氧化氢酶活性在胁迫下增加幅度最为明显，河农16次之，BT×623增加相对较少，说明3个高粱材料对高盐均有一定的耐受能力，其中ZJK2适应能力最强，河农16次之，BT×623耐盐性较弱。

2.4 盐胁迫下不同高粱材料超氧化物歧化酶活性

超氧化物歧化酶是需氧生物细胞中普遍存在的一种酶，其与过氧化氢酶、过氧化物酶等酶类共同作用以防御活性氧以及其他自由基对细胞膜系统的伤害，从而减轻逆境对植物细胞的伤害。由图3可知，3个高粱材料在盐胁迫后SOD活性均有不同幅度的升高，其中河农16增加的幅度最大，ZJK2和BT×623升高幅度相差不大，由SOD活性可推测河农16的耐盐性较强，ZJK2和BT×623较弱。

3 讨论

高粱为中度耐盐作物，在我国具有丰富的种质资源。对高梁种质资源进行耐盐性评价，从中选出耐盐种质以供利用，对开发我国盐碱地、扩大高粱种植面积具有积极意义。高粱抗性主要表现为形态抗性、水分胁迫下的渗透调节和光合作用[7]。通过测定3种不同状态下的单一指标均无法全面判定高粱的抗逆性。因此，采用不同时期不同指标的综合测定，可全面把握不同高粱材料抗性的强弱，为农业生产提供服务。

在众多测定指标中，通过萌发期鉴定耐盐性可在相对短的时间内对大量品种进行评价，具有效率高、周期短、可操作性强等特点，可用于多个高粱材料的耐盐性初步鉴定[8]。同时结合苗期不同抗氧化酶类的测定，可综合准确地判断高粱的耐盐性强弱。研究通过盐胁迫下不同高粱品种萌发期的发芽势、发芽指数、种子活力指数的测定及在幼苗期盐胁迫下植物体内过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性的综合测定，判断3个高粱材料的耐盐性ZJK2最高，河农16次之，BT×623最弱。

秦岭等[9]在研究不同高粱品种萌发期耐盐能力时的耐盐半致死浓度为20.8 g/L。张华文等[10]研究甜高粱种子萌发耐盐浓度约为5.0 g/L，耐盐半致死浓度约为10.7 g/L。此次试验采用15 g/L NaCl溶液胁迫时高粱的发芽势普遍较高，由此可见不同高粱材料对盐胁迫有很大的差异。如何对多个高粱材料作出综合准确的抗逆性判断，仍需要进行深入探讨。

参考文献：

[1] ZHU J K. Salt and drought stress signal transduetion in plants[J]. Ann Rev Plant Bio1， 2002，53：247-273.

[2] 郝军武. 盐碱环境与盐碱农业[J]. 地球科学进展，2001，16（2）：257-267.

[3] 迟春明，王志春，李 彬.混合盐碱胁迫对帚用高粱萌发及苗期生长的影响[J].干旱地区农业研究，2008，26（4）：148-151.

[4] 王征宏，杨 起，张亚冰.盐胁迫下紫花苜蓿种子的萌发特性[J].河南科技大学学报（自然科学版），2006，27（1）：67-69.

[5] 王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].第二版，北京：高等教育出版社，2006.167-173.

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[7] 赵建武，申惠勇，邱海杰.高粱抗逆性研究综述[J].种子科技，2012（3）：23-25.

[8] 阎志红，刘文革，赵胜杰，等. NaCl胁迫对不同西瓜种质资源发芽的影响[J].植物遗传资源学报，2006，7（2）：220-225.

[9] 秦 岭，张华文，杨延兵，等.不同高粱品种种子萌发耐盐能力评价[J].种子，2009，28（11）：7-11.

[10] 张华文，秦 岭，王海莲，等.不同甜高粱品种（系）萌发期耐盐性研究[J].山东农业科学，2011（9）：24-26.