外源SA浸种对不同浓度盐胁迫下小油菜幼苗根系渗透性物质及根系活力的影响

2018-06-08海燕凤兰

种子 2018年5期

，，海燕，，凤兰

(山西师范大学生命科学学院，山西临汾 041000)

盐碱土在陆地生态系统上分布广泛，全世界盐渍土面积约10亿hm2，中国土地盐渍化大约占全球盐渍土面积的1/10[1]，土壤盐碱化已经成为影响植物生长及产量的重要因子之一[2]。小油菜(BrassiacampestrisL.)是十字花科芸薹属的一二年生草本植物，含有丰富的矿物质和维生素，在我国广泛栽培。环境污染和多年来粗放型栽培，导致土壤盐渍化程度越来越严重，严重影响了小油菜的产量。

水杨酸(salicylic acid，简称SA)即邻羟基苯甲酸，是植物莽草酸代谢途径中的一种酚类衍生物，不仅参与植物细胞信号传导，还可作为激活植物抗性反应的信号分子，调控相关基因表达，提高植物抗性[3]。目前，已有关于外源 SA 处理能够增强小麦、黄瓜、大麦等对低温、高温、渗透胁迫和重金属离子的耐受性的研究报道[4]，然而关于外源 SA处理对不同浓度盐胁迫下小油菜根系生理特性影响的报道较少。本试验以小油菜为试验材料，通过探讨外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根系渗透性物质及根系活力的影响，以期为生产中合理应用水杨酸提高小油菜产量提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为五月慢小油菜幼苗。

1.2 试验方法

试验在山西师范大学生命科学学院实验室完成。分别设计0.25，0.5，1.0，2.0，4.0，8.0 mmol/L等6个SA浸种浓度，分别记为SA 0.25、SA 0.5、SA 1.0、SA 2.0、SA 4.0、SA 8.0，以清水浸种为对照(SA 0)。选取颗粒饱满、没有破损、大小一致的种子，先用0.1% KMnO4溶液消毒10 min，再用清水冲洗干净，阴干后均分为7份，用不同SA处理浸种10 h后，将种子播种于装有洗净河沙的72孔穴盘中。在幼苗生长期间定时浇1/2 Hoagland完全营养液，待幼苗生长至2叶1心时，用含有不同浓度NaCl的1/2 Hoagland完全营养液浇灌基质作为盐胁迫处理，其中设50，100，150 mmol/L 等3个NaCl浓度，并以营养液为对照。试验共设28个处理，每个处理均重复6次。待幼苗长到4叶1心时，分别对油菜幼苗根系进行生理指标的测定。

1.3 测定方法

1) 根系活力的测定：TTC法[5]。

2) 根系Pro含量的测定：印三酮显色法[5]。

3) 根系MDA含量的测定：硫代巴比妥酸法[6]。

4) 根系可溶性糖的测定：苯酚法[7]。

1.4 分析方法

试验数据用Excel软件和SAS数据分析软件进行统计分析，并对结果采用新复极差进行多重比较，结果用平均值±标准误差表示。

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渗透性物质的影响

2.1.1 外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根系脯氨酸(Pro)含量的影响

脯氨酸(Pro)是植物盐胁迫下一种重要的渗透调节物质，可以作为盐胁迫的敏感性指标[8]。

注：同一系列中同一字母代表处理间差异不显著，不同字母代表处理间差异达到极显著，大写字母表示p<0.01。下同。图1 外源SA浸种对不同浓度盐胁迫下小油菜幼苗根系Pro含量的影响

由图1可知，清水浸种处理(SA 0)时，小油菜根系Pro含量随着盐浓度增加先增后降，且各处理间差异显著(p<0.01)。与无盐胁迫相比，50 mmol/LNaCl处理的Pro含量增长了48.30%，而100 mmol/L和150 mmol/L NaCl处理的Pro含量分别降低了24.50%和73.60%。

无盐胁迫时，SA 2.0处理的小油菜根系Pro含量与SA 0处理相比差异不显著；与SA 0相比，0.25～1.0 mmol/L的SA浸种能使小油菜根系Pro含量明显增加，但是先增大后又减小，增幅分别为20.70%、69.60%、39.90%(p<0.01)；4.0，8.0 mmol/L的SA浸种能使小油菜根系Pro含量显著降低，降低幅度分别为20.80%、25.00%(p<0.01)。说明低浓度的SA浸种促进根系Pro含量，而高浓度抑制。SA浸种浓度为0.5 mmol/L时，增幅最大。

在50～100 mmol/L NaCl范围内，SA 0.5处理对根系Pro含量增加幅度最大，150 mmol/L NaCl时，SA 1.0处理对根系Pro含量增加幅度最大；在最适SA浸种浓度下，与对照相比，随盐浓度增大，根系Pro含量分别增加了69.58%、39.54%、44.92%、66.67%(p<0.01)。

结果表明，低浓度SA浸种促进根系Pro含量，高浓度抑制。本实验中，0.5 mmol/L为SA浸种的最适浓度。在最适SA浸种浓度下，对150 mmol/L的NaCl胁迫的缓解作用最大。

2.1.2 外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根系可溶性糖含量的影响

可溶性糖可作为渗透调节剂，又可作为碳架和能量来源[9]。

由图2可知，清水浸种处理(SA 0)时，小油菜根系可溶性糖含量随着盐浓度增加而降低，而且各处理间差异极显著(p<0.01)。与无盐胁迫相比，降低幅度分别为9.00%、20.10%、38.80%。

图2 外源SA浸种对不同浓度盐胁迫下小油菜幼苗根系可溶性糖含量的影响

无盐胁迫时，经过SA浸种的所有浓度都明显能使根系中可溶性糖含量增加，增幅呈先增大后减小的趋势，增幅分别为42.30%、162.90%、138.80%、54.00%、32.80%、12.90%(p<0.01)。本试验中0.5 mmol/L的SA浸种浓度增幅最大。

对于不同盐浓度，SA 0.5处理增加根系可溶性糖含量幅度最大，增幅随盐浓度增大而增大。SA 0.5处理与清水浸种相比能明显增加可溶性糖含量，随盐浓度增大其增幅分别为162.90%、94.78%、99.68%、132.06%(p<0.01)。

结果表明，所有SA浸种浓度都促进根系可溶性糖含量增加。本试验中，0.5 mmol/L为SA浸种的最适浓度。在最适浓度下，对150 mmol/L NaCl胁迫的缓解作用最大。

2.2 外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根系MDA含量的影响

不良坏境会影响植物细胞膜系统发生膜质过氧化反应，丙二醛(MDA)是细胞膜不饱和脂肪酸发生过氧化作用的终产物，实际操作中可以根据其含量的多少来判断细胞膜质损伤程度，在盐胁迫下，MDA可以作为耐盐性的生理指标，植物根系MDA含量越高，说明植物根系受伤程度越大[10]。

由图3可知，清水浸种处理(SA 0)时，随着盐浓度逐渐增大，小油菜根系MDA含量逐渐增加，且各处理间差异极显著(p<0.01)。与无胁迫相比，其增幅分别为41.40%、72.70%、107.50%。

无盐胁迫时，SA 0.25和SA 2.0处理的小油菜根系MDA含量与SA 0处理相比差异不显著；0.5，1.0 mmol/L的SA浸种能明显使小油菜根系MDA含量降低，降低幅度分别为29.60%、52.20%(p<0.01)；4.0，8.0 mmol/L的SA浸种能明显增加小油菜根系MDA含量，增加的幅度分别为44.70%、23.00%(p<0.01)。说明低浓度SA浸种抑制MDA含量，高浓度促进，在本实验中1.0 mmol/L的SA浸种浓度降低幅度最大。

图3 外源SA浸种对不同浓度盐胁迫下小油菜幼苗根系MDA含量的影响

对于不同盐浓度，SA 1.0处理降低根系MDA含量幅度最大，但其降低幅度随盐浓度的增大而降低。SA 1.0处理与清水浸种相比，随盐浓度增大显著降低了52.16%、41.11%、37.76%、35.17%(p<0.01)。

结果表明，低浓度SA浸种抑制根系MDA含量，高浓度促进。本试验中，1.0 mmol/L为SA浸种的最适浓度。在最适SA浸种浓度下，对50 mmol/L的NaCl胁迫缓解作用最大。

2.3 外源SA浸种对盐胁迫下小油菜幼苗根系活力的影响

根系生长受抑制是盐胁迫下植物最早和最明显的症状，而根系活力是判断植物对逆境适应能力的优良指标[11]。

图4 外源SA浸种对不同浓度盐胁迫下小油菜根系活力的影响

由图4可知，清水浸种处理(SA 0)时，小油菜根系活力随着盐浓度增加先增后降，且各处理间差异显著(p<0.01)。与无盐胁迫相比，50 mmol/L NaCl处理的根系活力增长了24.60%，而100 mmol/L和150 mmol/L NaCl处理的根系活力分别降低了12.00%和48.50%。

无盐胁迫时，SA 2.0处理的小油菜根系活力与SA 0处理相比差异不显著；0.25～1.0 mmol/L的SA浸种能明显使小油菜根系活力增加，增加幅度分别为33.30%、97.40%、773.50%(p<0.01)；4.0，8.0 mmol/L的SA浸种能明显降低小油菜根系活力，降低幅度分别为38.00%、49.80%(p<0.01)，说明低浓度SA浸种促进根系活力，高浓度则抑制，本试验中1.0 mmol/L的SA浸种增加幅度最大。

对于不同盐浓度，SA 1.0处理增加根系活力幅度最大，增幅随盐浓度增加先增大后减小,在50 mmol/L NaCl胁迫下增幅最大。SA 1.0处理与清水浸种相比明显增加了根系活力，随盐浓度增大，其增幅依次为774.18%、1 058.05%、92.52%、191.10%(p<0.01)。

由此表明，低浓度SA浸种促进根系活力，高浓度抑制。本试验中，1.0 mmol/L为SA浸种的最适浓度。在最适SA浸种下，对50 mmol/L的NaCl胁迫的缓解作用最大。

3 结论与讨论

盐胁迫下，脯氨酸(Pro)可作为细胞有效的渗透调节物质，具有保护酶和细胞结构的功能[12]。可溶性糖也可以作为一种渗透调节物质。脂质氧化终产物丙二醛(MDA)影响植物细胞呼吸链复合物结构及代谢过程中关键酶活性，是膜脂过氧化重要产物之一，它的产生还能加剧膜的损伤。可以通过根系活力大小直接判断根系生长状况。

本研究结果表明，随盐胁迫浓度增大，根系Pro含量呈先上升后下降趋势。根系可溶性糖含量随盐胁迫浓度增大呈下降趋势，这与陈少良等[13]的研究结果相同，与刘爱荣等[14]的研究结果不同。根系活力随盐胁迫浓度增大呈现先上升后下降，这与王素平[15]、苗海霞[16]的研究结果一致。根系MDA含量随盐胁迫浓度增大而增大，这与梅燚等[17]的研究相同，与范瑞苹等[18]的研究不同。这些差异可能是由于植物不同耐盐性引起的，有待进一步研究。随SA浸种浓度增大，Pro含量、可溶性糖含量与根系活力呈先上升后下降趋势，而MDA含量呈下降—上升—下降趋势。这与刘杰等[19]的研究结果相同，与穆瑞霞等[20]的研究结果不同。这可能是SA对于不同的植物影响不同而导致的，有待进一步探究。本试验中，0.5～1.0 mmol/L的SA浸种处理与清水浸种相比，提高了Pro含量、可溶性糖含量和根系活力，降低MDA含量，由此可见，SA浸种对盐胁迫下小油菜根系具有一定的缓解作用，且浸种浓度为0.5，1.0 mmol/L效果最好。这与王玉萍等[21]的研究结果大致相同，与刘维宝等[22]的研究结果不同，这是否由于盐胁迫下不同植物的耐盐性和外源SA的缓解效应存在差异引起的，有待进一步探究。

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