外源激素对盐胁迫下番茄种子萌发及幼苗生长的影响

2016-12-04，，，

种子 2016年12期

关键词：盐浓度赤霉素过氧化氢

，，，

(1.集宁师范学院生物系，内蒙古集宁 012000； 2.北京师范大学集宁附属中学，内蒙古集宁 012000)

外源激素对盐胁迫下番茄种子萌发及幼苗生长的影响

刘拴成1，曹兴明1，穆俊祥1，张翠英2

(1.集宁师范学院生物系，内蒙古集宁 012000； 2.北京师范大学集宁附属中学，内蒙古集宁 012000)

通过吲哚乙酸、赤霉素处理NaCl胁迫下的番茄种子，研究2种激素对番茄种子萌发的影响。结果表明，2种激素处理对番茄种子发芽率影响均表现为先升高后降低，促进萌发效果最好的激素浓度都为100 mmol/L。吲哚乙酸处理后，再进行不同梯度盐浓度胁迫，在所设盐浓度梯度范围内，能解除盐害的最高盐浓度为150 mmol/L，而赤霉素处理后，能解除盐害的最高盐浓度为100 mmol/L。

番茄； IAA； GA3； NaCl胁迫；生理特性；

土壤盐渍化是全世界面临的问题，全世界盐渍土约10亿hm2，约占陆地总面积的10%，我国约有盐渍土2 700万hm2[1]。在盐胁迫下，植物根系最早感受逆境胁迫信号，并产生相应的生理反应，继而影响地上部生长，盐胁迫常导致植物根系生长受抑制。短期盐胁迫下，植物根系总吸收面积受到一定抑制、质膜透性升高并伴随吸水能力下降，随着盐胁迫时间的延长，根系活力和根系活跃吸收面积受抑制程度加大，根系吸收能力持续下降，盐胁迫对植株的伤害加重，严重影响栽培设施的利用效率，影响设施栽培的可持续发展，进而严重影响经济效益。因此，研究如何缓解土壤盐渍化对蔬菜栽培的不利影响，提高蔬菜栽培的经济效益意义重大。

外源激素的研究一直是国内外植物科学研究的重点，尤其植物的耐盐性与其体内的激素含量存在一定的关系。在盐分胁迫下施加外源激素可提高植物抗盐性，从而抵消盐分胁迫，促进植物生长[2]。利用外源脯氨酸浸种，可减轻盐胁迫对幼苗的毒害作用。孙丽娜等研究结果表明，水杨酸处理盐胁迫条件下的黄瓜种子，可以提高发芽率，当水杨酸浓度达到2 mmol/L时，对盐胁迫缓解作用最好[3]。刘翔等揭示了番茄萌发期的耐盐性生理特性，对于在盐碱地上种植番茄力争全苗、壮苗，提高产量，争取高效益，以及番茄的耐盐育种都有重要意义[4]，王金祥等研究表明，赤霉素最显著的效果是促进植物茎的伸长，具有生物活性的赤霉素能够在植物不同的生长发育阶段发挥功能，如种子的萌发、茎的伸长、叶片的发育以及花和果实的发育[5]。不同番茄品系其耐盐能力不同，抗(耐)盐性弱的品系长势较弱,株高、茎粗、干物质量下降明显，而抗(耐)盐性强的品系苗长势强，株高、茎粗、干物质量较稳定，同时抗(耐)盐性弱品系的盐害指数显著高于抗(耐)盐性强的品系，而且植株干鲜比变化趋势也与抗(耐)盐性强的品系明显不同。杨霄乾等研究了NaCl盐胁迫对番茄种子萌发的影响,结果表明：盐胁迫下，2个品种番茄发芽势、发芽率、简化活力指数和耐盐指数均呈下降趋势；胚根/胚芽比在低盐浓度时呈现下降趋势，但随浓度增加而呈上升趋势[6]。说明低盐浓度可刺激种子萌发，但在较高盐浓度胁迫下种子活力下降，下降程度的差异说明耐盐性不同；随盐浓度增加，种子的萌发时间延长，萌发整齐度下降，品种不同萌发时间和萌发整齐度不同。

因此，如何利用植物生长激素解决设施土壤盐渍化问题的研究越来越受到重视，目前，植物激素已用在黄瓜、小麦、草莓上，对其耐盐能力都有不同程度的提高，主要表现在产量和经济性状都有不同程度增加和改善。但吲哚乙酸、赤霉素这2种外源激素应用在番茄上的研究较少。本试验通过这2种激素对盐胁迫下的番茄种子和幼苗进行处理，研究番茄种子发芽率和幼苗的生理指标变化情况，为进一步在盐渍化程度高的设施土壤中生产高产优质的番茄品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

番茄种子由玉明种子有限公司提供，吲哚乙酸、赤霉素、NaCl均为分析纯，由天津市福晨化学试剂公司提供。

1.2 方法

1.2.1 番茄种子发芽率的测定

1) 选取大小均匀无病虫害的番茄种子在100 mmol/L氯化钠溶液中浸种4 h，清水浸泡作为对照。

2) 试验共设8个处理，分别为：50，100，150 mg/L吲哚乙酸，50，100，150 mg/L赤霉素，100 mmol/L氯化钠，清水处理(ck)。每处理3个重复，共24个培养皿(直径90 mm)，每个培养皿中分别放入2层滤纸再加入对应浓度的吲哚乙酸、赤霉素、氯化钠及清水溶液。

3) 将胁迫好的种子播于相应的培养皿中，每个培养皿放入30粒番茄种子，每天定时添加清水保持滤纸湿润。

4) 放入28 ℃恒温培养箱中，当有第1粒种子萌发时(露白)开始每天记录发芽数，观察其发芽率。

1.2.2 不同浓度的激素对盐胁迫下番茄幼苗的处理

本实验共设9个处理：1) IAA(100 mg/L)+NaCl(50 mmol/L)；2) IAA(100 mg/L)+NaCl(100 mmol/L)；3) IAA(100 mg/L)+NaCl(150 mmol/L)；4) GA3(100 mg/L)+NaCl(50 mmol/L)；5) GA3(100 mg/L)+NaCl(100 mmol/L)；6) GA3(100 mg/L)+NaCl(150 mmol/L)；7) NaCl(50 mmol/L)；8) NaCl(100 mmol/L)；9) NaCl(150 mmol/L)。每个处理3次重复，每个重复20个营养钵。具体处理方法如下：番茄种子经催芽后播于育苗钵内，置于温室内生长，待2叶1心时将幼苗移栽到装有营养土的营养钵(9 cm×9 cm)内，每钵1株。等幼苗返苗后，用100 mg/L吲哚乙酸溶液10 mL对上述1)、2)、3)处理的幼苗分别进行浇灌，用100 mg/L赤霉素溶液10 mL对上述4)、5)、6)处理的番茄幼苗分别进行浇灌。4 d后用50、100、150 mmol/L的NaCl溶液10 mL分别对上述所有处理进行浇灌，进行不同盐浓度胁迫处理，只有盐溶液浇灌的处理作为空白对照。10 d后取样，每个处理每次重复随机测量10株，测定其POD活性，CAT含量，H2O2含量[7]。

2 结果与分析

2.1 2种激素处理盐胁迫下番茄种子后的萌发效应

2.1.1 不同浓度吲哚乙酸对盐胁迫下的番茄种子发芽率的影响

随着发芽天数的增加，实验组和对照组的发芽率都在增加，清水处理的番茄种子发芽率最高，100 mmol/L NaCl处理的番茄种子发芽率最低。加入IAA溶液处理的番茄种子发芽率与100 mmol/L NaCl处理的番茄种子相比，发芽率都有所提高(图1)。

图1 不同浓度的IAA对盐胁迫下番茄种子发芽率的影响

2.1.2 不同浓度赤霉素对盐胁迫下的番茄种子发芽率的影响

经观察、记录和计算，各种处理对盐胁迫下番茄种子发芽率的影响效果见图2。

图2 不同处理对盐胁迫下番茄种子发芽率的影响

不同激素处理后，对番茄种子的发芽率有不同程度的影响，其中，100 mg/L的赤霉素对发芽率有明显促进作用，没有经过赤霉素处理的盐胁迫种子，发芽率明显降低。

2.2 2种激素处理番茄幼苗后的盐胁迫效应

2.2.1 吲哚乙酸处理番茄幼苗后不同盐浓度的胁迫效应

1) 不同盐浓度胁迫后对番茄叶片内过氧化物酶(POD)的影响。试验结果表明(如图3)，随着盐浓度的升高，对照组中氯化钠浓度在50～100 mmol/L时，番茄幼苗中过氧化物酶含量会逐渐增加，当氯化钠浓度超过100 mmol/L时番茄幼苗中过氧化物酶含量会逐渐减少。过度的盐胁迫会使番茄植株自身的防御能力下降。实验组中施加了100 mg/L IAA的番茄幼苗，随着盐浓度的升高，叶片内POD含量逐渐升高，当氯化钠的浓度达到150 mmol/L时，叶片内POD含量达到最高。150 mmol/L和100 mmol/L氯化钠胁迫与50 mmol/L胁迫效果相比，均达到显著水平，但它们之间差异不显著。其中，50 mmol/L氯化钠胁迫后，施加IAA的番茄幼苗与对照相比过氧化物酶含量增加了5.0%，100 mmol/L氯化钠中，施加IAA的番茄幼苗与对照相比过氧化物酶含量增加了4.0%，150 mmol/L氯化钠中，施加IAA的番茄幼苗与对照相比过氧化物酶含量增加了78.2%。

图3 IAA对不同盐浓度胁迫下番茄幼苗POD含量的影响

2) 不同盐浓度胁迫后对番茄叶片内过氧化氢(H2O2)的影响。在对照组中，盐胁迫下的番茄幼苗叶片中过氧化氢含量随着盐浓度升高而升高。实验组中施加了100 mg/L IAA的番茄幼苗，随着盐浓度的升高，叶片内过氧化氢含量开始变化不明显，当氯化钠的浓度超过100 mmol/L后，随着盐浓度的升高，过氧化氢含量又有所降低，当氯化钠的浓度达到150 mmol/L时，叶片内过氧化氢含量达到最低，此时，吲哚乙酸达到了解除盐害的最高浓度。其中，50 mmol/L氯化钠中，施加IAA的番茄幼苗与对照相比过氧化氢含量减少了3.3%，差异不显著，100 mmol/L氯化钠中，施加IAA的番茄幼苗与对照相比过氧化氢含量减少了22.0%，差异不显著，150 mmol/L氯化钠中，施加IAA的番茄幼苗与对照相比过氧化氢含量减少了34.6%，差异显著(图4)。

3) 不同盐浓度胁迫后对番茄叶片内过氧化氢酶(CAT)的影响。对照组中，番茄幼苗叶片中CAT的含量随着盐浓度的升高而增加，当氯化钠的浓度大于100 mmol/L时，随着盐浓度的增加CAT的含量降低，原因是过度的盐胁迫会使番茄植株自身的防御能力下降。实验组中50，100，150 mmol/L氯化钠胁迫后，番茄叶片CAT含量与其相应的对照相比都有所增加，增加幅度分别为17.0%，5.1%，53.1%。其中，100 mmol/L和150 mmol/L胁迫处理与50 mmol/L胁迫处理效果相比，均达到显著水平，但它们之间差异不显著。

图4 IAA对不同盐浓度胁迫下番茄幼苗过氧化氢含量的影响

50 mmol/L的氯化钠胁迫，施加了IAA的实验组CAT的含量与对照组相比增加了17.0%，差异不显著，100 mmol/L的氯化钠胁迫，施加了IAA的实验组CAT的含量与对照组相比增加了5.1%，差异不显著，150 mmol/L的氯化钠胁迫，施加了IAA的实验组CAT的含量与对照组相比增加了53.1%，差异显著(图5)。

图5 IAA对不同盐浓度胁迫下番茄幼苗CAT含量的影响

2.2.2 赤霉素处理番茄幼苗后不同盐浓度的胁迫效应

1) 不同盐浓度胁迫后对番茄叶片内过氧化物酶(POD)的影响。通过最佳浓度的赤霉素处理盐胁迫下的番茄种子，其缓解盐胁迫能力不同，虽然，它们与各自对照相比，其POD含量都有所增加，但增加的幅度不尽相同，其中，对100 mmol/L的NaCl胁迫下的幼苗影响较大，POD含量增幅最高。在实验组中：100 mmol/L分别与50 mmol/L和150 mmol/L盐浓度处理番茄幼苗的效果进行比较均达到差异显著，但50 mmol/L与150 mmol/L盐浓度处理番茄幼苗的效果进行比较差异不显著。在对照组中：100 mmol/L与50 mmol/L盐浓度处理番茄幼苗效果进行比较达到差异显著，但100 mmol/L和150 mmol/L盐浓度处理番茄幼苗效果差异不显著，50 mmol/L与150 mmol/L盐浓度处理番茄幼苗效果差异不显著(图6)。

图6 赤霉素对不同盐浓度胁迫下番茄幼苗POD含量的影响

2) 不同盐浓度胁迫后对番茄叶片内过氧化氢(H2O2)的影响。由图7可知，赤霉素对盐胁迫条件下过氧化氢含量有不同程度的影响，与对照相比，最佳浓度的赤霉素都能降低不同盐胁迫下番茄幼苗中过氧化氢含量，且对100 mmol/L NaCl胁迫下的番茄幼苗中过氧化氢含量降低最多，与50 mmol/L NaCl胁迫后效果进行比较，达到差异显著。

图7 赤霉素对不同盐浓度胁迫下番茄幼苗 H2O2含量的影响

图8 赤霉素不同盐浓度盐胁迫下番茄幼苗 CAT含量的影响

3) 不同盐浓度胁迫后对番茄叶片内过氧化氢酶(CAT)的影响。经赤霉素处理盐胁迫下的番茄幼苗与对照组的比较，其结果见图8。由图8可看出，经过赤霉素处理不同盐胁迫下番茄幼苗，对其CAT含量都有影响，与对照相比，都有不同程度的提高，但提高幅度不尽相同，增幅顺序为100 mmol/Lgt;150 mmol/Lgt;50 mmol/L，且差异不显著。

3 结论与讨论

3.1 激素对盐胁迫下番茄种子萌发效应研究

大多数研究认为，盐胁迫对种子萌发有显著的抑制作用[8]，但何欢乐等研究认为，低盐浓度下能提高黄瓜种子的发芽势[9]。杨秀玲等报道，NaCl胁迫对黄瓜种子萌发及幼苗生长都有不同程度的影响，NaCl溶液浓度低于50 mmol/L时，对黄瓜种子的发芽率影响较小，而NaCl溶液浓度高于75 mmol/L时，对黄瓜种子的发芽有不同程度的抑制作用[10]。

3.2 激素对盐胁迫下番茄幼苗生理效应研究

次生盐胁迫是设施栽培条件下作物生存环境中遇到的主要逆境因子之一。盐碱胁迫不仅影响植物种子萌发、营养生长、生殖生长直到衰老死亡的发育过程，而且影响外部形态、内部结构以及各种代谢过程。目前，除了利用换土等工程措施改良设施条件下的盐碱地，为作物生长提供良好的外部环境来解除盐胁迫外，通过施加适量的外源激素提高作物的抗盐能力也是一条重要途径。在本实验中，对照组随着盐浓度升高，POD、CAT的含量逐渐升高，当盐浓度过高时，POD、CAT的含量又会下降。植物体内的过氧化氢的含量随着盐浓度的增加而升高。过氧化氢对植物体有害，需要POD、CAT等酶来分解过氧化氢，以达到降低过氧化氢的毒害。过度的盐胁迫已经超出了植物本身的降解毒素的能力，100 mg/L是解除番茄幼苗在150 mmol/L氯化钠胁迫下的最佳IAA的浓度。100 mg/L是解除番茄幼苗在100 mmol/L氯化钠胁迫下的最佳GA3的浓度。适量的吲哚乙酸、赤霉素可以缓解一定程度的盐害。目前，有关盐胁迫对植物影响的研究已取得了相当大的进展，但植物的耐盐性是植物体内一系列因素综合作用的结果，受相关的多个基因调控，并受到外界环境因子的影响或制约，因此，许多重要问题还有待深入探索研究。各项生理相关研究必须结合植物自身结构特点和环境因素才能准确地综合评价植物的耐盐性。相信随着对植物盐适应生理生化研究的深入，并结合日益发展的基因工程手段，将会进一步揭示植物耐盐性机制的本质，这必将为今后培育抗盐作物和在盐碱地种植蔬菜提供充分的理论指导。

综上所述，以盐胁迫下番茄种子萌发及幼苗中抗性物质含量变化，为盐碱地的生物植物栽培提供新的思路和方法。当番茄遭受到一定浓度的盐胁迫而影响到期其生长时，可通过施加一定浓度的吲哚乙酸以解除盐胁迫的不利影响，从而扩大番茄的种植面积和产量，提高经济效益。

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(本栏目责任编辑：曾勇)