腐殖酸对NaCl胁迫下西葫芦胚轴和根生长及抗氧化特性的影响

马太光+李海平+郭秀霞+张瑞腾+李灵芝+周可杰

摘要：以西葫芦（Cucurbita pepo）农园1号种子为材料，研究腐殖酸浸种对NaCl胁迫下西葫芦下胚轴和根的生长及抗氧化系统的影响。结果发现，适宜浓度的高活性腐殖酸稀释液浸种能缓解NaCl胁迫对西葫芦下胚轴和根的抑制作用，其中以450倍的稀释液处理效果最佳。高活性腐殖酸稀释液处理显著提高NaCl胁迫下西葫芦种子发芽率、发芽指数、活力指数、鲜质量、根长、下胚轴长、一级侧根数及下胚轴与根中超氧化物酶、过氧化物酶活性，并降低下胚轴与根中丙二醛含量。结果表明，高活性腐殖酸能缓解 NaCl 胁迫对西葫芦下胚轴和根生长的抑制作用，增强西葫芦种子的抗盐性。

关键词：腐殖酸；西葫芦（Cucurbita pepo）；种子；NaCl；胁迫；抗氧化酶；萌发

中图分类号： S642.601 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）09-0189-03

近年来我国设施蔬菜生产发展迅速，设施内长期不合理地施用化学肥料和过量地喷施农药，造成土壤盐泽化程度不断加重，肥力下降，病虫害发生严重，导致蔬菜产量品质逐渐下降，严重制约了设施蔬菜栽培的可持续发展[1]。西葫芦为我国主要的设施瓜类蔬菜，而盐害严重影响西葫芦的产量和品质。因此，研究解决设施土壤盐泽化、提高西葫芦抗盐害栽培技术措施已成为普遍关注的生产问题[2]。

腐殖酸是自然界中广泛存在的有机高分子物质，它具有活化作用，不仅能增加植物体内氧化酶活性及代谢活动，还能改善土壤结构性质，最终提高根系吸收水分及养分的能力[3-5]。郭伟等研究表明，腐殖酸浸种可有效缓解盐碱胁迫对小麦的影响[6]。但目前还没有关于腐殖酸对盐胁迫下西葫芦种子萌发影响的报道，因此本试验通过腐殖酸浸种，在NaCl胁迫条件下测定西葫芦种子萌发及根和下胚轴生长的变化，研究腐殖酸浸种对NaCl胁迫条件下西葫芦根和下胚轴抗氧化系统的影响，以期为揭示西葫芦耐盐胁迫机理和提高西葫芦抗盐胁迫途径提供理论参考，此外也为寻求提高盐碱地区西葫芦的生产提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以西葫芦（Cucurbita pepo）农园1号为试验材料；NaCl纯度>99%，由Life Science Products & Services公司生产）；高活性腐殖酸液剂由江苏新沂市苏蒙肥业有限公司提供。

1.2 试验设计

试验设置6个处理，具体为：（1）不用高活性腐殖酸液剂浸种不加NaCl，设为CK；（2）不用高活性腐殖酸液剂浸种加NaCl，设为T1；（3）腐殖酸50+NaCl（稀释50倍高活性腐殖酸液体浸种加NaCl），设为T2；（4）腐殖酸250+NaCl（稀释250倍高活性腐殖酸液体浸种加NaCl），设为T3；（5）腐殖酸450+NaCl（稀释450倍高活性腐殖酸液体浸种加NaCl），设为T4；（6）腐殖酸650+NaCl（稀释650倍高活性腐殖酸液体浸种加NaCl），设为T5。

挑选饱满且大小一致的西葫芦种子，用0.1%高锰酸钾消毒15 min，用去离子水反复冲洗干净，吸水纸吸干后分别用高活性腐殖酸溶液（50、250、450、650倍）和去离子水浸种8 h[（26±1） ℃]，然后置于垫入2层无菌滤纸培养皿中发芽，每皿25粒种子，重复3次。每个培养皿加8 mL 200 mmol/L NaCl溶液（CK加入等量去离子水）使滤纸湿润倾斜时皿底无溶液汇聚。将培养皿放入人工气候培养箱内避光培养[（26±1） ℃]。试验过程中隔天轮换添加1～2 mL去离子水和NaCl溶液，保持各处理NaCl溶液浓度基本维持不变。从第2天起统计发芽种子数，以胚根长为种子长度的1/2作为萌发标志[7]，腐败种子及时挑出，第7天停止发芽试验。计算发芽率、发芽指数、活力指数，测定超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量。

1.3 测定项目及方法

发芽率（GP）=第7天发芽种子数/供试种子数×100%；

发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt）（Gt指时间t内的发芽数，Dt指对应的发芽天数）；

活力指数（VI）=GI×S（GI为发芽指数，S为第7天测定的幼苗鲜质量）；

从每个处理随机选取10株幼苗，用直尺测量根长、下胚轴长，用分析天平称取幼苗的鲜质量；然后用硫代巴比妥酸法[8]测定西葫芦下胚轴和根内MDA的含量，用μmol/g表示；利用紫外分光光度计进行抗氧化酶活性的测定，用氮蓝四唑（NBT）还原法[8]测定SOD活性，以U/（g·min）表示；用愈创木酚方法[8]测定POD活性，以ΔD470 nm/（g·min）表示。

采用SAS和Microsoft Office Excel 2013软件对试验结果进行方差分析和制图。

2 结果与分析

2.1 腐殖酸处理对NaCl胁迫下西葫芦种子萌发的影响

在NaCl胁迫处理下，西葫芦种子发芽率、发芽指数、活力指数、一级侧根数和幼苗鲜质量均显著低于CK（P<0.05），说明NaCl胁迫抑制西葫芦种子的萌发。用450倍高活性腐殖酸稀释液处理，发芽率、发芽指数、活力指数、一级侧根数和幼苗鲜质量均达到最大，与T1差异显著；然而用50倍高活性腐殖酸稀释液处理却加重抑制（表1、图1、图2）。结果表明，适宜浓度的高活性腐殖酸稀释液处理可以促进NaCl胁迫下西葫芦种子的萌发。

2.2 腐殖酸处理对NaCl胁迫下西葫芦下胚轴和根长的影响

NaCl胁迫下西葫芦幼苗下胚轴和根长度与CK相比显著降低，用适宜浓度高活性腐殖酸稀释液处理后有效缓解了NaCl胁迫对西葫芦下胚轴和根生长的抑制。在本试验中，以450倍高活性腐殖酸处理效果最好，下胚轴、根长分别比T1增加了1.51、1.85 cm，差异显著（表1）。

2.3 腐殖酸处理对NaCl胁迫下西葫芦下胚轴与根中MDA含量的影响

NaCl胁迫下西葫芦下胚轴与根中的 MDA含量均比CK显著增加，而用高活性腐殖酸稀释液浸种则使其升高幅度降低，并随着高活性腐殖酸稀释倍数的增大其含量呈先下降再升高的趋势，与T1处理相比，用450倍高活性腐殖酸稀释液处理 MDA 在下胚轴与根中的含量分别降低了39.10%和43.60%，效果最佳（图3、图4）。

2.4 腐殖酸处理对NaCl胁迫下西葫芦下胚轴与根中SOD活性的影响

与CK相比，T1显著抑制了西葫芦下胚轴和根中SOD的活性。NaCl胁迫下，用450倍高活性腐殖酸稀释液处理，西葫芦下胚轴、根中SOD活性分别比T1处理增加了35.05%、55.30%，效果显著（图5、图6）。

2.5腐殖酸处理对NaCl胁迫下西葫芦下胚轴与根中POD活性的影响

NaCl处理显著抑制了西葫芦下胚轴和根中POD的活性，用450倍高活性腐殖酸稀释液处理能够显著降低NaCl胁迫对西葫芦下胚轴与根中POD 保护酶活性的抑制，并且其效果与以上其他指标类似，均以450倍缓解效果最好（图7、图8）。

3 讨论

种子萌发是作物发育过程中的重要阶段，对作物后期的生长发育和产量有直接的影响。种子萌动时盐胁迫损坏细胞膜的结构和功能，导致种子生理代谢失调，萌发力下降[9]。本试验结果表明，200 mmol/L NaCl 处理显著抑制了西葫芦种子的萌发，可能是由于200 mmol/L处理损坏了细胞质膜的完整性，导致细胞膜选择通透性下降，细胞内外离子不平衡，水势降低，造成种子幼芽吸水困难，影响了种子萌发和幼芽的生长，这与前人的研究结果一致[10-15]。孙小芳等也研究表明，种子在萌动是大量吸收Na+、Cl-，使种子萌发过程中受到渗透胁迫和离子毒害[16]。NaCl 胁迫下腐殖酸浸种处理显著提高了西葫芦种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数，促进西葫芦幼苗根、下胚轴的伸长。研究表明，NaCl胁迫下施用腐殖酸能够激活小麦种子内α-淀粉酶活性，提高总可溶性糖、蔗糖和果糖含量，进而提高种子的发芽率[17-18]。因此推测腐殖酸浸种促进西葫芦种子萌发可能与西葫芦种子内α-淀粉酶活性和果糖含量变化有关，具体还需要进一步研究。

在盐胁迫下对植物最显著的变化就是生长受到抑制[19]。由于活性氧不易清除，使膜脂发生过氧化，导致膜系统受到伤害。SOD、POD是植物内源的活性氧清除剂属保护酶系统，逆境中酶活性较高的才能有效地清除活性氧使之保持较低水平，防止膜过氧化，从而减少其对膜结构的破坏，增强植株对逆境的抵抗能力[20-22]。本试验中NaCl处理显著增加西葫芦下胚轴与根中MDA的含量，表明西葫芦幼芽受到氧化胁迫，导致细胞膜受损，这与前人的研究结果[23-24]相符。郭伟等研究表明，腐殖酸浸种处理可以增强了小麦幼苗和根系中过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性，并促进了谷胱甘肽合成[6，25]。本研究结果表明，高活性腐殖酸液剂处理显著降低了NaCl诱发的氧化胁迫，其缓解作用与提高抗氧化酶活性有密切的联系，这与郭伟等的研究结果基本相符。

综上所述，用450倍高活性腐殖酸液剂处理可提高NaCl胁迫下西葫芦种子的发芽能力，并可提高西葫芦幼苗抗氧化酶活性，降低氧自由基的积累，降低MDA含量，使膜脂氧化程度下降，从而提高NaCl胁迫下西葫芦幼苗细胞膜选择透性。因此，在盐渍地带可以通过播前对种子用腐殖酸浸种处理，以提高西葫芦的出苗率，增加幼苗的抗盐能力。但此类研究起步较晚，还需要对其影响其他生理代谢机制方面作深入探究。

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