外源水杨酸浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根系生长和生理特性的影响

赵海波，卢艳如，龚宜龙，刘海燕，刘凤兰

(山西师范大学生命科学学院，山西临汾 041000)



外源水杨酸浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根系生长和生理特性的影响

赵海波，卢艳如，龚宜龙，刘海燕，刘凤兰*

(山西师范大学生命科学学院，山西临汾 041000)

[目的]研究外源水杨酸浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根系生长和生理特征的影响。[方法]以“五月慢”小油菜幼苗为研究对象，采用砂培法研究不同浓度的SA浸种对盐胁迫下的小油菜幼苗地下部干重、根长、根表面积、地下部SOD和POD活性的影响。[结果]清水浸种时，随着盐胁迫浓度的增大，根长、根表面积和地下部干重逐渐减少，50 mmol/L盐胁迫处理SOD和POD的活性增加。在无胁迫条件下，随着水杨酸浸种浓度的增加，各项指标均呈现低浓度促进，高浓度抑制。当水杨酸浸种浓度为1.0 mmol/L 时，增加的幅度最大，效果最佳。不同浓度的SA浸种对盐胁迫具有不同的缓解效果。[结论]该研究结果可为小油菜抗盐胁迫提供科学的依据。

水杨酸；浸种；盐胁迫；小油菜；生理特性

盐胁迫是指植物由于生长在高盐浓度生活环境而受到的高渗透势的影响。在全球的干旱和半干旱地区，约有50%的灌溉土地受到盐碱化的影响，区域内的非灌溉土地同样会发生盐碱化，因此对如何提高植物的抗盐胁迫能力的研究具有重要的现实意义。近年来，学术界对不同植物的抗盐能力进行研究，其中郝敬虹等[1]、周静等[2]和徐晨等[3]分别对黄瓜、辣椒和水稻等植物进行了研究，但目前对小油菜抗盐胁迫的研究报道较少。

水杨酸(Salicylic acid，SA)，化学式C7H6O3，又称邻羟基苯甲酸，是一种脂溶性的有机酸，近年来研究发现水杨酸作为一种植物内源信号物质，在植物遭受逆境特别是盐胁迫时会发挥重要作用，因此人们推测SA可能与植物抗盐性有关[4-6]。小油菜(BrassicachinensisL．)是十字花科芸薹属芸薹种蔬菜，用途广泛，营养价值高，是广大人民所喜爱的蔬菜之一。近年来对小油菜的研究主要集中在研究肥料对小油菜生长的影响等[7-8]，而关于外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根系生长及生理特性的影响则鲜有报道。笔者以“五月慢”小油菜幼苗为研究对象，研究了不同浓度SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根系生长及生理特性的影响，探究SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗是否有缓解效应，旨在为小油菜抗盐胁迫提供科学的理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料试验材料为小油菜幼苗，品种为“五月慢”。

1.2试验方法试验于2015年5～7月在山西师范大学校内实验室中进行。试验设置0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00 mmol/L 6个SA浸种浓度，以去离子水浸种为对照。试验选取颗粒饱满、大小均一的“五月慢”种子，用0.1% KMnO4溶液消毒10 min，再用去离子水清洗几次，置于阴凉处阴干，然后分成7等份，用不同浓度SA溶液在室温下浸种10 h后，将浸种完成的种子播种到装有洗净河沙的72孔穴盘中。先用1/2霍格兰营养液培养，待幼苗长出2片真叶时，将NaCl按比例溶入1/2霍格兰营养液中，配制成50、100和150 mmol/L的盐溶液，并以营养液为对照进行盐胁迫。待幼苗长至四叶一心时，从茎基部将其分成地上部和地下部，分别对小油菜幼苗根系进行生长和生理指标的测定。

1.3测定项目与方法

1.3.1根系生长指标。在每个处理选取10株均匀健壮、长势一致的幼苗植株根系，洗净，使用根系扫描仪测定总根长和根表面积，并求平均值，重复6次。

1.3.2根系的干重。随机选取10株，在烘箱中80 ℃烘干至恒重，使用1/100的电子天平称量植株干重[9]，求平均值，重复6次。

1.3.3根系SOD活性。根系SOD活性的测定采用氮蓝四唑(NBT)法[10]。

1.3.4根系POD活性。根系POD活性的测定采用愈创木酚法[10]。

1.4数据处理试验数据使用Excel和SAS统计软件进行统计与分析，并进行LSD多重比较，结果均以平均值±标准误表示。

2　结果与分析

2.1外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根系生长的影响

2.1.1地下部干重。从图1可以看出，用清水浸种时，随着盐胁迫浓度的增加，地下部干重逐渐减小，各处理间均达到极显著水平(P<0.01)。与无胁迫相比，50、100和150 mmol/L盐胁迫处理地下部干重分别减少21.08%、29.01%和32.98%。

在无胁迫条件下，随着浸种浓度的增加，对地下部干重的影响在低浓度时表现为促进作用，高浓度时表现为抑制作用。与清水相比，当水杨酸浓度分别为0.25、0.50、1.00和2.00 mmol/L时地下部干重分别增加了21.56%、33.30%、48.02%和20.02%(P<0.01)；当水杨酸浓度分别为4.0和8.0 mmol/L时，地下部干重分别减少了5.30%和19.51%(P<0.01)。

当水杨酸浓度为1.0 mmol/L时对小油菜幼苗地下部干重的促进作用最强。在此浸种浓度下，与清水对照相比，随着盐胁迫的浓度增加，地下部干重呈增加趋势，50、100和150 mmol/L盐胁迫处理小油麦幼苗的地上部干重与无胁迫相比分别增加了48.02%、72.43%、78.79%和64.79%。由此可见，低浓度的水杨酸浸种对地下部干重起促进作用，高浓度的水杨酸浸种则对地下部干重起抑制作用，1.0 mmol/L为水杨酸浸种的最适浓度。在此最适浸种浓度下，对盐胁迫的缓解效应呈现先增加后减小的趋势，其中对100 mmol/L的盐胁迫的缓解效果最佳。

图1　外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗地下部干重的影响Fig.1　Effect of SA soaking seed on the root dry weight under salt stress

2.1.2根长。从图2可以看出，用清水浸种时，随着盐胁迫浓度的增加，小油菜幼苗根长逐渐变短，各处理间均达到极显著水平(P<0.01)。与无胁迫相比，50、100和150 mmol/L盐胁迫处理小油菜幼苗根长分别减少11.47%、20.00%和32.35%。

在无胁迫条件下，随着浸种浓度的增加，对根长的影响在低浓度时表现为促进作用，高浓度时表现为抑制作用。与清水相比，当水杨酸浓度分别为0.25、0.50、1.00和2.00 mmol/L时，小油菜幼苗根长分别增加了29.91%、59.65%、80.00%和36.17%(P<0.01)，而当水杨酸浓度分别为4.00和8.00 mmol/L时小油菜幼苗根长分别减少了10.78%和24.17%(P<0.01)。

当水杨酸浓度为1.0 mmol/L时对小油菜幼苗根长的促进作用最强，在此浸种浓度下，与清水相比，随着盐胁迫浓度的增加，小油菜幼苗根长呈增加趋势，50、100和150 mmol/L盐胁迫处理小油菜幼苗根长分别增加80.00%、85.64%、81.95%和85.10%。由此可见，低浓度的水杨酸浸种对小油菜幼苗根长起促进作用，高浓度的水杨酸起抑制作用，其中1.0 mmol/L为水杨酸浸种的最适浓度。最适浓度的水杨酸浸种对不同浓度的盐胁迫均有较高的缓解效应。

图2　外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根长的影响Fig.2　Effect of SA soaking seed on the root length under salt stress

2.1.3根表面积。从图3可以看出，用清水浸种时，随着盐胁迫浓度的增加，小油菜幼苗的根表面积逐渐减小，且各处理间均达到极显著水平(P<0.01)。与无胁迫相比，50、100和150 mmol/L盐胁迫处理小油菜幼苗的根表面积分别减少28.76%、39.38%和48.23%。

在无胁迫条件下，随着浸种浓度的增加，对根表面积的影响表现为低浓度促进，高浓度抑制。与清水对照相比，当水杨酸浓度为0.25、0.50和1.0 mmol/L时小油菜幼苗的根表面积分别增加了16.79%、44.58%和47.87%(P<0.01)；而当水杨酸浓度为2.0、4.0和8.0 mmol/L时，小油菜幼苗的根表面积分别减少了8.17%、10.52%和23.94%(P<0.01)。

当水杨酸浓度为1.0 mmol/L时对小油菜幼苗根表面积的促进作用最强，在此浸种浓度下，与清水对照相比，随着盐胁迫浓度的增加，小油菜幼苗根表面积呈增加趋势，小油菜幼苗根表面积分别增加47.87%、95.68%、124.52%和157.44%。由此可见，低浓度的水杨酸浸种对根表面积起促进作用，高浓度的水杨酸起抑制作用，其中1.0 mmol/L为水杨酸浸种的最适浓度。随着盐胁迫浓度的增大，缓解效应也呈增加趋势，因此在一定范围内对150 mmol/L盐胁迫的缓解效果最好。

图3　外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根表面积的影响Fig.3　Effect of SA soaking seed on the root superfel area under salt stress

2.2外源SA浸种对小油菜幼苗根系保护酶活性的影响

2.2.1地下部SOD活性。从图4可以看出，用清水浸种时，随着盐胁迫浓度的增加，地下部SOD活性先增加后减少。与无胁迫相比，其中50 mmol/L盐胁迫处理地下部SOD活性显著增加8.47%，150 mmol/L盐胁迫处理地下部SOD活性显著减少8.61%。

在无胁迫条件下，随着浸种浓度的增加，对地下部SOD活性的影响表现为低浓度促进，高浓度抑制。与清水相比，当水杨酸浓度为0.25、0.50和1.00 mmol/L时地下部SOD活性分别增加了45.71%、47.57%和88.35%(P<0.01)，而当水杨酸浓度为4.0和8.0 mmol/L时地下部SOD活性分别减少了33.69%和43.64%(P<0.01)。当水杨酸浓度为2.0 mmol/L时，地下部SOD活性与清水浸种相比差异不显著。

当水杨酸浓度为1.0 mmol/L时，对小油菜幼苗的地下部SOD的促进作用最强，在此浸种浓度下，与清水相比，随着盐胁迫的浓度增加，地下部SOD活性呈增加的趋势，地下部SOD活性分别增加了88.35%、113.51%、83.03%和47.72%。由此可见，低浓度的水杨酸浸种对地下部SOD活性起促进作用，高浓度的水杨酸起抑制作用，其中1.0 mmol/L为水杨酸浸种的最适浓度。在最适浸种浓度下，对地下部SOD活性的增加呈先增加后减少的趋势，其中对50 mmol/L盐胁迫的缓解作用最好。

图4　外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗地下部SOD活性的影响Fig.4　Effect of SA soaking seed on SOD activity under salt stress

2.2.2地下部POD活性。从图5可以看出，用清水浸种时，随着盐胁迫浓度的增加，地下部POD活性先增加后减少，各处理间均达到极显著水平(P<0.01)。与无胁迫相比，50 mmol/L盐胁迫处理地下部POD活性增加了24.53%，100和150 mmol/L盐胁迫处理地下部POD活性分别减少11.47%和17.56%。

在无胁迫条件下，随着浸种浓度的增加，对地下部POD活性的影响表现为低浓度促进，高浓度抑制。与清水相比，当水杨酸浓度为0.25、0.50、1.00和2.00 mmol/L时地下部POD活性分别增加33.17%、74.59%、87.00%和15.02%(P<0.01)；当水杨酸浓度为8.00 mmol/L时地下部POD活性减少16.01%(P<0.01)；当水杨酸浓度为4.0 mmol/L时，地下部POD活性与清水浸种相比差异不显著。

当水杨酸浓度为1.0 mmol/L时，对小油菜幼苗的地下部POD的促进作用最强。在此浸种浓度下，随着盐胁迫浓度的增加，地下部POD活性呈增加的趋势，与清水相比小油菜地下部POD活性分别增加87.00%、57.67%、94.53%和51.03%。由此可见，低浓度的水杨酸浸种对地下部POD起促进作用，高浓度的水杨酸起抑制作用，其中1.0 mmol/L为水杨酸浸种的最适浓度。最适浓度的水杨酸浸种对100 mmol/L盐胁迫的缓解作用最佳。

图5　外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗地下部POD活性的影响Fig.5　Effect of SA soaking seed on POD activity under salt stress

3　结论与讨论

地下部干重、根长和根表面积是小油菜的生长指标，也是生理指标的最终表现形式。植物的根长和根表面积对水分及矿物质的吸收具有重要的影响。在适宜浓度的水杨酸浸种处理下，随着根长和根表面积的增大，地下部干重也相应增加，具有一定的协同效应。超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)都是植物体内重要的保护酶。在正常的生理状态下，机体产生的自由基和清除自由基的速率处于动态平衡状态，但当机体内自由基产生增多，就会对机体的Pr、脂质和DNA造成损伤，导致机体的疾病发生。SOD的主要作用是将体内多余的氧自由基歧化生成H2O2和O2，而H2O2的积累对细胞有氧化破坏作用，POD能将H2O2还原成H2O，从而对机体起到保护作用。

该研究结果表明，随着盐胁迫的浓度增加，地上部干重、根长和根表面积都呈下降趋势，这与王国霞[11]的研究结果相符，与韩志平等[12]的研究结果不同。此外，地下部SOD和POD的活性随着盐胁迫浓度的增加呈现先上升后下降的趋势，这与苏丹等[13]的研究结果相同，但与王钲[14]的研究结果不同。这可能是由于不同植物对盐分的抗性存在差异。随着水杨酸浓度的增加，各项指标均呈现先上升后下降的趋势，说明水杨酸有低浓度促进高浓度抑制的双重效应。此外，与清水浸种相比，在1.0 mmol/L的水杨酸浸种处理下各项指标均有不同比例增加，说明SA浸种对盐胁迫有一定的缓解效应。这与单长卷等[15]、李婧男等[16]、周旋等[17]的研究结果相一致，与张爱慧等[18]的研究结果不同。这可能是由于SA对不同植株的影响各异，有待于进一步探讨。综上所述，不同浓度的SA对盐胁迫下小油菜有缓解效应，其中1.0 mmol/L SA的缓解效应最佳。

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Effect of Exogenous Salicylic Acid on Root Growth and Physiological Characteristics ofBrassicachinensisL. Seedlings under Salt Stress

ZHAO Hai-bo, LU Yan-ru, GONG Yi-long, LIU Feng-lan*et al

(College of Life Science, Shanxi Normal University, Linfen, Shanxi 041000)

[Objective] To study the effect of exogenous salicylic acid on root growth and physiological characteristics ofBrassicachinensisL. seedlings under salt stress. [Method] Wuyue Man seedlings were used as research object and sand culture was used to study the effect of exogenous salicylic acid on root dry weight, root length, root surface area and the activities of superoxide dismutase (SOD), and peroxidase (POD) ofBrassicachinensisL.seedlings under salt stress. [Result] During the water soaking of seed, with the increase in salt concentration, root dry weight, root length, and root surface area decreased. At the 50 mmol/L salt, the activities of SOD and POD firstly rose then dropped. Without salt stress, with the increase in soaking concentration, all indicators take on low concentration promotion and high concentration inhibition. When the SA soaking concentration is 1.0 mmol/L, the increase amplitude was the greatest and the effect was optimal. Soaking with different SA concentration under salt stress showed different alleviation effects. [Conclusion] The results of this study can provide scientific basis forBrassicachinensisL. seedling resisting salt stress.

Salicylic acid (SA); Seed soaking; Salt stress;BrassicachinensisL.; Physiological characteristics

2015年校级大学生创新创业训练项目(SD2015CXXM-52)。

赵海波(1992- )，男，安徽芜湖人，本科生，专业：园艺。*通讯作者，教授，硕士，从事植物生理生态研究。

2016-06-03

S 565.4

A

0517-6611(2016)19-001-03