不同浓度水杨酸处理对玉米幼苗抗寒性的影响

2013-04-30常云霞于祖义雷倩倩

周口师范学院学报 2013年5期

常云霞，于祖义，陈璨，雷倩倩，陈龙＊

（1.周口师范学院生命科学系，河南周口466001；2.许昌幼儿师范学校，河南许昌461700）

水杨酸（Salicylic Acid，SA）是一种酚类物质，它含有一个芳香环，带一个羟基，是信号传递分子，普遍存在于高等植物体内.近年来发现SA在植物种子萌发、幼苗形成、细胞生长、呼吸作用、气孔关闭、开花以及衰老等相关基因的表达方面起重要的调节作用［1］.王磊等研究表明，SA处理可有效提高黄瓜的耐冷性，减少低温对细胞膜系统的伤害，提高抗氧化酶活性［2］.SA 对低温胁迫下辣椒［3］、草莓［4］、番茄［5］、萝卜［6］抗寒性的影响也有相关的报道.玉米是重要的农作物，低温是影响它生长和产量的一个重要的非生物胁迫因素，提高玉米的耐寒性是玉米抗逆研究的一个重要方面［7］.笔者通过实验研究了SA处理对玉米幼苗抗寒性影响，旨在为利用SA缓解冷胁迫提供参考依据.

1 材料与方法

1.1 实验材料

供试玉米品种为“豫王 23”，由周口市种子公司提供.SA由国药集团化学试剂有限公司提供.

1.2 实验设计

1.2.1 玉米种子处理

选择大小一致、籽粒饱满的玉米种子放置于烧杯中，清除种子外包衣，用0.1%HgCl2浸泡消毒10min，蒸馏水反复冲洗4～5次，置于28℃恒温箱中浸种4h.浸种后，取300mm×200mm×50 mm大小的托盘18个，分别铺2层滤纸加少许脱脂棉（脱脂棉起保水作用），每盘中播入饱满整齐一致的种子100粒.每天上午9点、下午5点分别用50mL处理液处理使滤纸保持湿润，处理液分别为0，0.5，1.0，1.5，2.0mmol／LSA溶液，每个浓度重复3次，培养室内光照强度为4 000～4 500lx，恒温28℃，光／暗周期为14h／10h.出苗3叶期将玉米幼苗放入LRH-250-G型光照培养箱内进行冷胁迫处理2d.温度设定为6℃，光照强度为4 000lx，光／暗周期为14h／10h.同时以常温条件下生长且用蒸馏水培养的幼苗作为对照.

1.2.2 生理指标的测定方法

冷胁迫2d后随机取玉米幼苗的完全展开同位叶和根尖，蒸馏水反复冲洗，剪碎、混匀，叶绿素的含量采用丙酮乙醇提取法测定［8］；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定［8］；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法测定［9］；脯氨酸（Pro）含量采用磺基水杨酸浸提法测定［10］；SOD活性采用氮蓝四唑法测定［11］；POD活性采用愈刨木酚法测定［11］；根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法测定［10］.

1.3 数据分析

所有数据均取3次重复平均值，采用SPSS10.0软件进行数据统计分析，采用Duncan法进行方差分析和差异显著性检验.

2 结果与分析

2.1 不同浓度SA处理对冷胁迫下玉米幼苗叶绿素、可溶性糖、游离Pro含量的影响

表1 SA对冷胁迫下玉米幼苗叶绿素、可溶性糖、游离Pro含量的影响

低温胁迫下，玉米幼苗叶绿素含量的测定值极显著低于对照，可溶性糖与游离脯氨酸（Pro）含量的测定值极显著高于对照（P＜0.01）（见表1）.不同浓度SA处理后，玉米幼苗的叶绿素、可溶性糖与Pro含量与对照相比均极显著增加，其中叶绿素含量与对照相比分别提高了13.28%，45.63%，29.97%，24.06%；可溶性糖含量与对照相比分别提高了 19.74%，65.13%，49.08%，34.41%，Pro含量与对照相比分别提高了17.61%，46.16%，36.66%，26.26%.综合比较，不同浓度SA处理对玉米幼苗可溶性糖含量的激活效果高于对叶绿素和Pro的影响，所有处理中以1.0mmol／LSA处理效果最突出，与其他处理相比增加效果极显著（P＜0.01）.

2.2 不同浓度SA处理对冷胁迫下玉米幼苗根系活力和MDA的影响

低温胁迫下，玉米幼苗根系活力的测定值极显著低于对照，丙二醛（MDA）含量的测定值极显著高于对照（P＜0.01）（见表2）.不同浓度SA处理后，玉米幼苗的根系活力与对照相比极显著增加（P＜0.01），MDA含量则极显著下降（P＜0.01），其中根系活力与对照相比分别提高了29.03%，75.48%，59.35%，50.97%；MDA 含量与对照相比分别降低了 5.98%，35.72%，25.48%，14.81%.综合比较，所有处理中以1.0mmol／LSA处理效果最突出，与其他处理相比差异极显著（P＜0.01）.

表2 SA对冷胁迫下玉米幼苗根系活力和MDA含量的影响

2.3 不同浓度SA处理对冷胁迫下玉米幼苗SOD和POD活性的影响

不同浓度SA处理能有效诱导低温胁迫下玉米幼苗抗氧化酶的表达（见表3），与对照相比，SOD活性分别提高了15.99%，63.99%，48.00%，27.99%；POD活性分别提高了18.63%，60.50%，48.85%，39.57%.抗氧化酶活性增加效果达到极显著水平（P＜0.01），不同浓度SA处理对抗氧化酶活性的影响大小依次为1.0mmol／LSA＞1.5 mmol／LSA＞2.0mmol／LSA＞0.5mmol／LSA，其中1.0mmol／LSA处理对幼苗酶活性的影响最大，显著高于其他处理，说明1.0mmol／LSA处理更有利于玉米抗性酶活性的诱导.

表3 SA对冷胁迫下玉米幼苗叶片中SOD和POD活性的影响

3 讨论

叶绿素在植物叶片光合作用中对光能的吸收、传递和转化起重要作用［12］.大多研究表明：低温胁迫条件下，叶绿素合成受抑制，叶绿体超微结构受到破坏，引起光合色素降解，导致叶绿素含量下降［13］，这与本研究结果一致.但外施SA后，能够有效促进低温胁迫下幼苗叶片内叶绿素的合成，提高叶绿素含量，促进叶片的光合作用，积累较多的光合产物，进一步提高植物的抗寒性.

植物细胞为维持正常的生理功能，必须通过渗透调节保证一定的膨压.可溶性糖、脯氨酸等小分子有机物参与这种渗透调节［14］，低温胁迫下植物体内的脯氨酸和可溶性糖含量升高［15］.本研究表明，低温胁迫下，玉米幼苗叶片内的可溶性糖、脯氨酸含量增加，外施SA后，增加效果更强烈，说明SA能通过增加植物体内渗透调节物质含量以抵抗低温胁迫.

根系活力是根系生理特性的重要指标，与呼吸作用密切相关［16］.根系还原力高，呼吸作用强，可为根系活动提供更多能量，从而吸收更多水分和养分供给地上部分生长.一般来说，低温胁迫等逆境使根系还原力有所降低［17］，这与本研究结果一致.但外施SA后，能够显著提高植株根系活力，从而增强其抗逆性.

SOD和POD是作物内在的保护酶系统，能够在逆境胁迫下清除植物体内过量的活性氧（ROS），维持ROS代谢平衡，保护细胞膜结构，从而使植物能减轻或抵抗逆境胁迫［18，19］.本研究结果表明，外施SA后，可以增加玉米幼苗叶片内的SOD和POD活性，从而有效清除体内MDA含量，减缓低温胁迫对玉米幼苗的伤害.

综上所述，低温对玉米幼苗的生长有伤害作用.外施SA后，使玉米幼苗根系活力提高，并使玉米幼苗叶片的叶绿素、游离Pro和可溶性糖含量增加.同时能诱导玉米幼苗SOD和POD抗氧化酶的产生，并调节其活性，使MDA含量下降，消除或缓解氧化损伤，减轻冷害对玉米幼苗的伤害.并以1.0mmol／L外源SA缓解效果最好.但是SA缓解低温胁迫是一个复杂的调控机制，还需进一步探讨.

［1］李才生，秦燕，宗盼.外源水杨酸对玉米幼苗生理特性的影响［J］.玉米科学，2010，18（3）：98-100，104.

［2］王磊，刘兴旺，金宝燕，等.水杨酸提高黄瓜低温耐受性的生理及CATmRNA基因响应机制［J］.华北农学报，2010，25（3）：92-96.

［3］张素勤，耿广东，谭玉丽.水杨酸对低温条件下辣椒种子发芽和幼苗生理特性的影响［J］.蔬菜，2008，5：31-33.

［4］樊国华，金芳.壳聚糖和水杨酸对低温胁迫下草莓抗寒性的影响［J］.甘肃农业大学学报，2008，43（2）：83-86.

［5］张阳，姜晶.乙酰水杨酸对夜间亚低温番茄幼苗抗寒性的影响［J］.中国农学通报，2012，28（25）：239-242.

［6］初敏，王秀峰，王淑芬，等.外源SA预处理对低温胁迫下萝卜幼苗的生理效应［J］.西北农业学报，2012，21（2）：142-145，183.

［7］陈银萍，王晓梅，杨宗娟，等.NO对低温胁迫下玉米种子萌发及幼苗生理特性的影响［J］.农业环境科学学报，2012，31（2）：270-277.

［8］邹琦.植物生理学实验指导［M］.北京：中国农业出版社，2000.

［9］王学奎.植物生理生化实验原理和技术［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［10］张志良.植物生理学实验指导［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［11］刘萍，李明军.植物生理学实验技术［M］.北京：科学出版社，2008.

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