钠离子和水杨酸对大蒜根部形态和生理指标的影响

赵锦慧，罗亚茹，李 昕，柴进丽

(周口师范学院 生命科学与农学学院，河南 周口 466001)

高浓度的钠离子对植物的生长不利，适当浓度的钠离子对植物的生长不仅没有危害，相反还有利于植物的生长．合适浓度的钠离子之所以有益于植物诸多生理功能的顺利进行，主要在于：一、钠元素能够增加植物细胞的渗透势，在具有一定盐浓度的土壤中能提高植物吸水吸肥的能力；二、钠元素可以提高细胞原生质的亲水性，植物吸收部分钠元素以后，细胞内的电解质增加，组成原生质体的胶体即发生变化膨胀，从而提高了原生质体与水的亲和力，提高了细胞的保水潜力，在一定程度上可以降低植物的蒸腾作用；三、钠元素可以促进细胞体积的增大和细胞数目的增多，使植物生长得更快，发育得更好；四、钠元素可以调节叶片的气孔开闭，增强植物光合功能[1]．

水杨酸对植物体具有多种作用，能够提高植物抗逆、抗病性，也能够在一定范围内降低蒸腾作用,提高光合速率[2-4]．所以水杨酸在农业生产上具有一定的应用价值．例如，从某种植物或微生物中筛选出能生产水杨酸的特定基因并导入植物中，从而培育出遗传上稳定、对多种病原生物和逆境有理想抗性的转基因植物，这将大量减少有毒农药的使用，带给社会巨大的经济效益和环保效益．然而，水杨酸还有许多调控机制尚无定论，还需要继续深入研究．

笔者研究了钠离子和水杨酸对大蒜根部形态指标和生理指标的影响，为探索不同浓度的钠离子和水杨酸对植物根部生长的影响提供理论基础和科学依据．

1 材料与方法

1.1 材料

市售普通大蒜．

1.2 药品与试剂

氯化钠、水杨酸、盐酸、磷酸缓冲液、固定液、醋酸洋红等，由周口师范学院生命科学与农学学院提供．

1.3 器具

分光光度计、恒温水浴锅、显微镜、离心机、试管、烧杯、培养皿、尺子等．

1.4 方法

1.4.1 2种化学试剂的配制

用电子天平称取一定量的氯化钠溶于水中，配成氯化钠浓度分别为0.4%，0.6%，0.8%；同法配成浓度分别为0.5，1，1.5 mmol/L的水杨酸溶液．

1.4.2 大蒜处理

将大蒜剥皮，用清水冲洗后，放入5%的次氯酸钠中消毒1 h，消毒结束后用清水冲洗，然后将大蒜分为处理组与对照组放入培养皿中，每皿6瓣，处理组分别用0.5，1，1.5 mmol/L的水杨酸溶液和0.4%，0.6%，0.8%的氯化钠溶液培养，对照组用清水培养．每天按时换1次处理液并观察大蒜根部生长状况，同时做好记录．培养5 d后(大蒜根尖长到1.5 cm左右)进行各种指标测定．

1.4.3 各种指标测定

对处理组与对照组大蒜根部各种指标进行测定，主要包括发根量、根长、根系活力、可溶性蛋白含量、可溶性糖糖含量．各种指标测定方法如下：

发根量：处理组与对照组大蒜培养5 d后，计算出各组6瓣大蒜共生长多少条根．

根长测定：处理组与对照组大蒜培养5 d后，用毫米刻度尺测量各组大蒜根长，各组最终根长用6瓣大蒜所有根的根长平均值表示．弯曲的根先用细线测量，再将细线拉直测定其长度．

根系活力测定：采用TTC法．

蛋白质含量测定：采用考马斯亮蓝法．

糖含量测定：采用蒽酮法．

2 结果与分析

2.1 2种化学试剂对大蒜发根量的影响

表1 各组大蒜的发根量

2种化学试剂对大蒜根部发根量的影响见表1．由表1可知:在0.4%氯化钠溶液和0.5 mmol/L水杨酸溶液处理下，大蒜根部的生长数量比对照组有所增加．当氯化钠浓度大于0.4%，水杨酸浓度大于0.5 mmol /L时，发根量均比对照有所减少．以上结果表明，低浓度的氯化钠溶液和水杨酸溶液对于大蒜的发根有促进作用，而高浓度的氯化钠溶液和水杨酸溶液对大蒜的发根有抑制作用．说明低浓度的氯化钠溶液和水杨酸溶液能够促进大蒜根部的生长，而高浓度的氯化钠溶液和水杨酸溶液抑制大蒜根部的生长．这与前人[5-6]研究结果相似．

2.2 2种化学试剂对大蒜根尖生长速度的影响

2种化学试剂对大蒜根尖生长速度的影响见表2．由表2可知，在0.4%氯化钠溶液和0.5 mmol /L水杨酸溶液处理下，大蒜根长均比对照组根长有所增加．当氯化钠浓度大于0.4%，水杨酸浓度大于0.5 mmol /L时，大蒜根长均比对照组根长有所减少．以上结果表明，低浓度的氯化钠溶液和水杨酸溶液对于大蒜根部生长有促进作用，而高浓度的氯化钠溶液和水杨酸溶液对于大蒜根部生长有抑制作用．这一结果体现了低浓度促进、高浓度抑制的现象．这也与前人[7-9]研究结果相似．

表2 各组大蒜的根长

2.3 2种化学试剂对大蒜根系活力的影响

表3 各组大蒜的根系活力

2种化学试剂对大蒜根系活力的影响见表3．从表3可知:不同浓度的氯化钠和水杨酸对大蒜根系活力均有不同程度的影响，大蒜根系活力随氯化钠和水杨酸处理浓度的升高而呈现下降的趋势．即低浓度氯化钠溶液(0.4%)和水杨酸溶液(0.5 mmol/L)处理后，大蒜根系活力较对照组分别增加了3.4%和5.2%；中等浓度氯化钠溶液(0.6%)和水杨酸溶液(1 mmol/L)处理后，大蒜根系活力被抑制；高浓度氯化钠溶液(0.8%)和水杨酸溶液(1.5 mmol/L)处理后，抑制效应更明显．这表明低浓度的氯化钠溶液和水杨酸溶液对大蒜根部生长有利，而高浓度的氯化钠溶液和水杨酸溶液对大蒜根部生长有害．这与杨江山[10]等研究结果相似．

2.4 2种化学试剂对大蒜根尖细胞可溶性蛋白含量的影响

表4 各组大蒜根尖细胞可溶性蛋白含量

2种化学试剂对大蒜根尖细胞可溶性蛋白含量的影响见表4．由表4可知：在低剂量氯化钠溶液(0.4%)处理下，大蒜根尖细胞中的可溶性蛋白含量较对照组升高了0.42%，随着氯化钠浓度的增加，可溶性蛋白含量明显下降；而经不同浓度水杨酸处理的大蒜根尖细胞中可溶性蛋白含量均明显低于对照组，并且随着水杨酸浓度的增加，可溶性蛋白含量呈减少趋势．上述结果表明，一定浓度的氯化钠有利于大蒜根尖细胞可溶性蛋白的合成，而水杨酸对大蒜根尖细胞可溶性蛋白的合成有阻碍作用．这与前人[11-13]研究结果相似．

2.5 2种化学试剂对大蒜根尖细胞可溶性糖含量的影响

表5 各组大蒜根尖细胞可溶性糖含量

2种化学试剂对大蒜根尖细胞可溶性糖含量的影响见表5．由表5可知：在低剂量氯化钠溶液(0.4%)和水杨酸溶液(0.5 mmol/L)处理下，大蒜根尖细胞中的可溶性糖含量均高于对照组，分别比对照组增加了11.39%和32.37%．在2种化学试剂处理下，大蒜根尖细胞中的可溶性糖含量均随着其浓度的增加而减少．上述分析结果说明,合适浓度的氯化钠和水杨酸均有利于大蒜根尖细胞中可溶性糖的生成，而且水杨酸对大蒜根尖细胞中可溶性糖生成的促进作用更大．

3 讨论

3.1 氯化钠和水杨酸对大蒜根部生长的影响

氯化钠和水杨酸对大蒜根部生长时产生的刺激效应基本一致．低浓度的氯化钠和水杨酸在发根数量、发根速度及根系活力上均起到促进作用，随着氯化钠和水杨酸浓度的增大，大蒜的发根数量、发根速度及根系活力均受到抑制，浓度越大，抑制程度越强．在大蒜根系生长受到抑制的情况下，根系生长主要表现为：根长变短，根出现畸形，根不能继续伸长，停止生长等．此外还发现低浓度的氯化钠和水杨酸处理的大蒜整体生长较好，根尖的颜色与对照相比正常，而高浓度的氯化钠和水杨酸处理的大蒜根尖颜色出现发黄现象，这说明氯化钠和水杨酸的浓度偏高会对大蒜根系生长产生一定的“毒害作用”．这与陈灿[14]等研究结果相似．

3.2 氯化钠和水杨酸对大蒜根尖细胞可溶性蛋白含量的影响

本实验结果显示，在低浓度的氯化钠溶液处理下，处理组与对照组相比，可溶性蛋白含量相对升高，但是氯化钠浓度升高的话可溶性蛋白含量就会减少，这可能是由于氯化钠浓度过高对大蒜产生盐胁迫，抑制了根尖细胞中可溶性蛋白的合成．而水杨酸溶液处理的大蒜根尖细胞中可溶性蛋白含量较对照组少，并且可溶性蛋白含量随着水杨酸浓度的升高呈递减趋势，这与氯化钠溶液对大蒜根尖细胞可溶性蛋白含量的影响趋势是一致的．据研究[15]，适量的水杨酸对植物具有抗冷、抗热、抗盐等特性，还有利于果实的成熟．而本实验中3种不同浓度的水杨酸处理下，大蒜根尖细胞中可溶性蛋白含量均低于对照组，出现这种结果可能是因为没有选好合适的水杨酸浓度范围，也可能是因为实验过程中出现较大的误差等．

3.3 氯化钠和水杨酸对大蒜根尖细胞可溶性糖含量的影响

本实验结果显示，在低浓度的氯化钠溶液处理下，处理组与对照组相比，可溶性糖含量升高，但升高幅度较小，随着氯化钠浓度升高，可溶性糖含量会减少，这可能是由于氯化钠浓度过高对大蒜产生的胁迫导致了大蒜根尖细胞中可溶性糖的合成受阻．而低浓度水杨酸溶液处理的大蒜根尖细胞中可溶性糖含量与对照组相比升高幅度较大，并且可溶性糖含量随着水杨酸浓度的升高呈递减趋势，这与氯化钠溶液对大蒜根尖细胞中可溶性糖含量的影响趋势是一致的．这说明合适浓度的氯化钠和水杨酸是有利于大蒜根尖细胞中可溶性糖的生成的，并且水杨酸的作用明显大于氯化钠．这与安学丽[16]等研究结果相似．