外源水杨酸对高粱耐冷性的影响

张海燕　史红梅　杨彬　周福平　张桂香

摘 要：以高粱晋中405、晋辐1号为材料，研究了不同浓度水杨酸（SA）溶液（0，0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1）浸种对高粱种子萌发、根系发育、幼苗生长对低温胁迫的反应。结果表明，用0.5 mmol·L-1浓度的SA溶液处理试材，缓解或降低了低温胁迫对试材的危害，对试材的种子萌发、根系发育、幼苗生长有明显的促进作用，但是浓度太低或太高则会抑制种子的萌发，降低芽和根的长度和质量，也会导致幼苗的萎蔫或苗鲜重下降。

关键词：外源物；水杨酸；高粱；耐冷性

中图分类号：S514 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.05.005

Abstract： In this paper， using sorghum Jinzhong 405 and Jinfu 1 as materials， the effects of different concentrations of salicylic acid （SA） solution on improving sorghum seed germination， root development， seedling growth that stressed by low temperature was investigated. The sorghum seeds was treated with series of SA （0， 0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1）.The results showed that 0.5 mmol·L-1 concentration of SA solution could alleviate or reduce the harm of low temperature stress to the sorghum seeds， which had obvious promoting effect on seed germination， root development， seedling growth； in co-respondence， more or less than 0.5 mmol·L-1 concentration of SA will inhibit the seeds， reducing the length and weight of shoot and root， and could also cause seedling wilting or seedling fresh weight decreased.

key words： xenobiotics；salicylic acid；sorghum；cold-tolerance

水楊酸（Salicylic acid， SA）是广泛存在于植物体内的一种小分子酚类物质，起着独特的生理作用。研究表明，SA可提高植物的抗逆性[1-2]，促进幼苗的健康生长[3]。SA还能提高低温条件下玉米、茄子的抗寒性[4-5]。研究还表明，低温胁迫下，用一定浓度的SA 浸种处理冬小麦的种子，可显著促进种子的萌发[6]。SA作为重要的提高植物抗逆性的外源激素类物质，目前已广泛应用于植物抗逆性研究[7]。

低温胁迫是高粱生长过程中常见的灾害，同时也是限制高粱地理分布及生物产量的主要逆境之一。高粱是喜温作物，研究表明，高粱的芽期和苗期是对光温最敏感的时期[8]，低温会造成种子在土壤中“粉种”或霉烂[9]，形成田间缺苗断垄，影响高粱生产。低温胁迫对高粱幼苗叶片MDA含量、Pro含量、SOD和POD活性的影响研究表明，低温胁迫后高粱幼苗MDA含量、SOD活性、POD活性、Pro含量发生了变化[10-11]，这些内原物的变化直接导致了试材对低温胁迫的不同反应。鉴于以上研究，笔者认为一些外源物的干扰也可能对高粱萌发、幼苗生长起到一定作用，因此，本试验选择外源物SA作为试剂，研究不同浓度SA处理对种子萌发、根系发育和幼苗生长的影响。

1 材料和方法

1.1 材 料

试验于2014年在山西省农科院高粱所实验室进行。供试品种为晋中405和晋辐1号。

1.2 试验方法

1.2.1 高粱室内芽期鉴定 将不同高粱品种的种子分别用0（对照），0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1的SA溶液浸饱24 h，用蒸馏水冲洗3 次后备用。

选取处理好的健康饱满的种子，置于铺有3层滤纸、加有20 mL蒸馏水的培养皿中，每皿100 粒，每个品种重复3次。先于22 ℃条件下培养1 d， 再置于2 ℃的智能光照培养箱内低温胁迫培养48 h，最后置于22 ℃下，逐日记录发芽数（以芽长超过种子长度的一半为发芽标准），3 d后统计发芽势、7 d后统计发芽率。

1.2.2 高粱室内苗期鉴定 各材料挑选100粒饱满的种子，种于铺有2 cm沙子的培养盒内，播种深度为2 cm，置于温度为22 ℃的光照培养箱中，在展开三片叶时，分别用0 （对照），0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1的SA溶液进行叶面喷施，使植株均匀布满SA，对照喷施蒸馏水，每个处理重复3次。然后置于2 ℃的智能光照培养箱内，低温胁迫培养48 h，取出后置于适温环境中，8 d后统计胚芽鞘长、主胚根长、苗高、苗鲜重和幼苗存活率。

1.3 测试指标

（1）发芽势、发芽率和发芽指数的测定。发芽势为3 d后所有萌发的种子数占总数的百分比。发芽率为8 d后所有萌发的种子数占总数的百分比。

发芽率=发芽种子数/供试种子数×100%

发芽指数=∑（Gt/Dt）

其中：Gt表示不同时间的发芽数；Dt表示相应的发芽天数。

（2）主胚根长、胚芽鞘长的测定。拔起完整幼苗，清水冲洗干净，用毫米刻度尺测量各材料胚芽鞘长、主胚根长。

（3）幼苗存活率、苗高、苗鲜质量的测定。计算试材幼苗存活和萎蔫死亡的数量，计算幼苗存活率；自地表至叶顶部测出苗高；用电子天平（感量0.001 g）称出苗鲜质量。

2 结果与分析

2.1 SA对低温胁迫下种子萌发的影响

衡量高粱种子萌发的主要指标为发芽势、发芽率和发芽指数。从图1、图2、图3可以看出，0 mmol·L-1（对照）处理材料，在试验条件的低温胁迫（2 ℃）下，2个供试高粱品种的种子的萌发都受到不同程度的抑制，表现为发芽势、发芽率和发芽指数处于较低水平，用0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1的SA溶液进行处理后，试材的发芽势、发芽率和发芽指数有明显变化，其中浓度为0.5 mmol·L-1的SA溶液对冷害缓解作用最好，此时晋中405的发芽势、发芽率和发芽指数分别高于对照10%，45%和22.6%，晋辐1号的发芽势、发芽率和发芽指数分别高于对照21%，9%和5.3%。

2.2 SA对低温胁迫下根系生长的影响

用不同浓度SA处理试材并进行低温胁迫后，测定了胚芽鞘长和主胚根长。从图4、图5可以看出，不同浓度SA处理对试材的根系发育有一定影响，其中浓度为0.5 mmol·L-1的SA溶液对根系发育作用最好，晋中405的胚芽鞘长和主胚根长分别高于对照0.2 cm和0.1 cm，晋辐1号的胚芽鞘长和主胚根长分别高于对照3.0 cm和2.7 cm。

2.3 SA对低温胁迫下幼苗生长的影响

低温胁迫后幼苗的表现，是衡量试材耐冷强弱的重要指标之一。不同浓度SA处理试材并进行低温胁迫后，测定了不同品种的苗高、苗鲜质量和幼苗存活率。从图6、图7、图8可以看出，经SA不同浓度处理后，苗高、苗鲜质量和幼苗存活率的表现均以0.5 mmol·L-1的浓度处理后表现最好，尤其苗鲜质量的增加最多。 晋中405的苗高、苗鲜质量和幼苗存活率分别高于对照2 cm、0.067 g、16%，晋辐1号的苗高、苗鲜质量和幼苗存活率分别高于对照1 cm、0.066 g和22%。

3 结论与讨论

种子的发芽势是反映种子萌发整齐度和萌发速度的主要指标，发芽率则可反映种子的生活力，试验中SA处理能显著增强低温胁迫后种子的发芽势和发芽率，这个试验结果对高粱生产来说，可以加快和提高高粱田间的出苗速度和出苗率，为保全苗、稳增产奠定基础，又可预防或减轻低温对高粱种子和幼苗生长的危害， 同时也对高粱的地理分布具有指导意义。

试验结果表明，在低温胁迫下，浓度为0.5 mmoL·L-1的SA溶液处理材料后能提高高粱种子的发芽率、发芽势、发芽指数、胚芽鞘和主胚根的长度，对苗期的各项指标也具有促进作用。但是浓度太低或太高则会抑制种子的萌发，降低芽和根的长度和质量，也会出现幼苗的萎蔫或苗鲜重下降，最终影响高粱的生长发育。

试验所用高粱材料晋中405是杂交种而晋辐1号是一个恢复系，属于两个不同的类型，但在试验中经SA处理后各项指标表现基本一致。因为试验所用材料不多，所以不能说明SA对不同类型高粱种子萌发及幼苗生长的作用是否完全一致。在今后的试验中，应加大样本数量和类型，这样得出的结论会更符合实际情况，对生产也会有更积极的指导意义。

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