外源硅对NaCl胁迫下玉米幼苗生理特性的影响研究

张明刚

（新疆北新国际工程建设责任有限公司，北京100000）

外源硅对NaCl胁迫下玉米幼苗生理特性的影响研究

张明刚

（新疆北新国际工程建设责任有限公司，北京100000）

为明确外源硅对盐胁迫下玉米苗生理特性的影响。以K2SiO3·9H2O为硅源，采用水培法研究盐胁迫下（100 mmol/L）不同浓度硅对玉米幼苗抗氧化酶活性、可溶性蛋白及丙二醛含量的影响。结果表明，在中度盐胁迫下，外源硅对玉米幼苗SOD、CAT、POD活性均有促进作用，硅含量达0.6 mmol/L时，其SOD、POD酶活性最强，比对照提高76%和125%；可溶性蛋白随外源硅浓度的增加，呈先上升后下降趋势；外源硅的存在还可以可以有效地降低植物体内MDA含量；说明硅能够缓解逆境对植物的胁迫。

玉米幼苗；外源硅；抗氧化酶；渗透物质

新疆作为我国重要的农业生产基地之一，土壤盐渍化已成为制约该地区农业发展的重要因素，据统计，目前新疆盐碱地面积为160万hm2，约占年耕地面积的三分之一[1]。

硅是地壳和土壤中的第2大元素，是植物健康生长的有益元素，可增强植物抗性，克服包括病虫害等在内的生物或非生物胁迫[2]，已有研究证明，在缺硅的土壤上施用硅肥能增加水稻、小麦、黄瓜等作物的产量。硅还可以提高大麦根系SOD、CAT、POD、APX、GSH、GR活性，降低MDA含量，从而降低了盐胁迫大麦体内由盐诱导产生的过氧化伤害[3]。解明等人[4]研究表明，不同浓度的外源硅对玉米种子发芽率、发芽势均表现为促进作用。然而硅对盐胁迫下玉米幼苗抗氧化酶活性剂渗透物质影响研究相对较少。本文以新玉9号玉米种子为材料，采用水培法研究外源硅对中度盐胁迫下玉米幼苗生理特性的影响，以探讨硅提高玉米抗盐性的可能机理。

1 材料与方法

1.1 材料培养和NaCl处理

供试材料为目前新疆种植较为广泛的玉米品种新玉9号。供试种子用10%的NaClO4消毒10min，自来水充分冲洗，之后用蒸馏水冲洗数遍，于28℃萌发后挑选发芽一致的种子培养，培养桶外裹双层黑遮光布。水培至1叶1心后用1/2浓度的Hoagland+100mmol/LNaCl营养液培养，昼夜温度分别为28℃和20℃，每天光照16h，每3d换1次营养液。幼苗生长至3叶1心时分别施加0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mmol/L硅酸盐。处理期间每2d换1次营养液，营养液pH值为6.2，全天通气培养。处理7d后采样测定各项指标，每个处理至少重复3次。

1.2 测定方法

丙二醛量测定采用硫代巴比妥酸法，可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法，POD活性采用愈创木酚比色法，CAT活性采用紫外吸收法，SOD活性采用NBT光化学还原法[5]。

1.3 数据分析

试验数据利用MicrosoftExcel2003统计，DPS软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 外源硅对NaCl胁迫玉米幼苗抗氧化酶活性的影响

2.1.1SOD活性

SOD是植物体内一种重要的保护性酶，可以有效的缓解逆境环境下对植物的损害。由图1可知，在中度盐胁迫下（100mmol/L），随外源硅含量的增加，SOD活性先上升后下降。当外源硅含量在（0.4～0.8 mmol/L）范围时，玉米幼苗SOD的活性明显高于对照组，且差异显著（P<0.05），外源硅处理含量达0.6 mmol/L时活性最强，与对照相比增加约76%。但在外源硅含量小于0.4mmol/L或大于0.8mmol/L时，外源硅对中度盐胁迫下玉米幼苗体内SOD活性并无显著的促进作用，差异不显著（P>0.05）。

图1 外源硅对NaCl胁迫下玉米幼苗体内抗氧化酶活性的影响

2.1.2POD和CAT活性

POD和CAT能够有效清除植物体内的活性氧。从图1可知，在中度盐胁迫下，玉米幼苗中CAT的活性随硅浓度的增加而增大，在低浓度（小于0.4 mmol/L）硅处理下，CAT活性增长较快，之后随外源硅浓度增加，其活性增长的速率明显降低，但与对照组的活性相比，差异均显著（P<0.05）。

而POD活性则与SOD相似，呈先上升后下降趋势。中度盐胁迫下，当外源硅处理浓度达0.6 mmol/L时，POD活性最高，与对照相比活性增加约125%，在外源硅浓度（0.4～0.8mmol/L）范围时，玉米幼苗POD活性也明显高于对照组，差异显著（P< 0.05），说明适当硅对植物的生长和保护均有促进的作用。从图1还可以看出，当外源硅含量高于0.6 mmol/L时，玉米幼苗POD活性开始降低，CAT活性增加，说明在高浓度的外源硅作用时，CAT起主要作用。

2.2 外源硅对NaCl胁迫玉米幼苗抗可溶性蛋白含量的影响

图2 外源硅对NaCl胁迫玉米幼苗抗可溶性蛋白含量的影响

图3 外源硅对NaCl胁迫玉米幼苗丙二醛（MDA）含量的影响

植物细胞内高含量的可溶性蛋白能够很好的维持细胞渗透势，从而有效的抵抗胁迫带来的渗透势危害。从图3可以看出，随外源硅浓度的增加，可溶性蛋白含量呈先上升后下降趋势，但其含量均高于对照组，外源硅浓度在0.2～1.0mmol/L时，可溶性蛋白含量与对照相比分别增加了15.4%、46.2%、84.6%、76.9%、38.4%，且差异显著（P<0.05）。说明适当浓度的外源硅能够促进植物细胞随可溶性蛋白的分泌，抵抗外界胁迫。

2.3 外源硅对NaCl胁迫玉米幼苗丙二醛（MDA）含量的影响

丙二醛作为植物细胞膜脂过氧化的主要产物，其含量越多，说明逆境对植物造成的损害程度越明显。从图3可知，随外源硅浓度的增加，玉米幼苗MDA含量呈下降趋势，与对照相比差异显著（P﹤0.05），在0～0.4mmol/L浓度下，随外源硅浓度增加，植物体内MDA含量快速降低，大于0.4mmol/L后，其MDA含量趋于平稳，其含量相互之间差异不显著（P>0.05），说明外源硅对植物促进作用也存在浓度效应，低浓度能促进植物对逆境的适应。

3 小结

硅作为一种环境友好型元素，在自然界中含量极其丰富，目前，人们尚无法证明硅是植物生长的必需元素，但研究已经表明，硅是植物生长发育的有益元素，外源硅对盐胁迫下玉米种子萌发、出苗和幼苗生长有一定的促进作用，且这种作用强度因盐胁迫程度和硅浓度不同而异[4]，本次试验研究结果表明，当外源硅含量在0.4～0.8mmol/L范围时，对玉米幼苗SOD活性有促进作用，且差异显著（P<0.05）。外源硅处理含量在0.6mmol/L时，玉米SOD、POD酶活性最强，与对照相比分别提高76%和125%；CAT酶活性随硅浓度的增加而增大。

可溶性蛋白作为维持细胞渗透势物质，随外源硅浓度的增加，含量呈先上升后下降趋势，但其含量均高于对照组，且差异显著（P<0.05）。有利于植物抵抗外界逆境的胁迫。

丙二醛作为植物细胞膜脂过氧化的主要产物，其含量越多，说明逆境对植物造成的损害程度越明显，而本次试验研究结果也表明，在外源硅存在的情况下，可以有效地降低玉米植物的MDA含量，说明硅能够缓解逆境对植物的胁迫，这与李佐同等人[6]研究的结果相一致。可见，外源硅对盐胁迫下玉米幼苗抗氧化酶活性及渗透物质表达都有一定的影响，且这种影响有利于玉米幼苗对逆境环境的适应。

[1]木合塔尔·吐尔洪，木尼热·阿布都克力木.新疆南部地区盐渍化土壤的分布及性质特征[J].环境科学与技术，2008，31（4）：22-26.

[2]MaJF，TamaiK，YamajiN，etal.Asilicontransporterinrice[J]. Nature，2006，440（7084）：688-691.

[3]LiangYC，ChenQ，LiuQ，etal.Exogenoussilicon（si）increase antioxidantenzymeactivityandreducelipidperoxidationin rootsofsalt-stressedbarley（HordeumvulgareL.）[J].Journalof PlantPhysiology，2003，160：1157-1164.

[4]解明.外源硅对盐胁迫下玉米萌发及幼苗生长量影响[J].新疆农垦科技，2015（7）：50-52.

[5]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2003.

[6]李佐同，高聚林，王玉凤，等.硅对NaCl胁迫下玉米幼苗生理特性的影响[J].玉米科学，2011，19（2）：73-76.

兵团“十二五”期间防沙治沙成就展开展

2016年6月17日，兵团举办第二十二个“世界防治荒漠化和干旱日”主题宣传和兵团“十二五”期间防沙治沙成就展。

新疆沙漠面积和土地沙化程度居全国前列，南北疆分布着塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠两大沙漠。兵团恪守屯垦戍边使命和“不与民争利”的要求，多数团场分布在风头、水尾、沙漠边缘，生态环境极为脆弱。据统计，兵团沙化土地面积达100万公顷，占辖区面积的14.1%，有明显沙化趋势的土地达67万公顷，现有沙区团场123个，其中88个团场处于沙漠腹地。长期以来，兵团各级党委高度重视和不断推进防沙治沙工作，提出了“履行生态卫士，建设美丽兵团”的总体要求，兵团防沙治沙工作取得了显著成效。

2016年6月17日是第二十二个“世界防治荒漠化和干旱日”。我国确定的宣传主题为“绿化荒漠，绿色惠民”。围绕这一主题，兵团将“十二五”期间防沙治沙取得的成就作为宣传重点，举办为期一周的兵团“十二五”期间防沙治沙成就展，全方位展示兵团林业生态、林业产业等方面取得的成就以及防沙治沙过程中形成的治沙精神。

（《兵团日报》）

2016—05—04