水杨酸浸种对盐胁迫下燕麦种子萌发的影响

闫艳华

(吕梁学院生命科学系， 山西 离石 033000)

中国盐碱地排名世界第三，是名副其实的盐碱地大国。盐碱土地对作物生长有抑制作用。因此，提高作物的耐盐性和植物的耐盐机理一直是研究的热点[1-3]。近年来，许多学者开展了外源物质的添加对于植物耐盐性的研究，水杨酸(salicylic acid，SA)就是其中一种。水杨酸也称为邻羟基苯甲酸，是一种柳树皮的提取物，也是一种常见于植物中的酚类化合物[4]。研究发现，外源喷撒0.5、1.5 mmol·L-1的水杨酸可以增加盐胁迫下紫花苜蓿的含水量、缓解盐胁迫对株高和茎粗的抑制作用，提高SOD、CAT、POD的活性，减少丙二醛的积累[5]。黄玉梅等研究发现，1.0 mmol·L-1的水杨酸可以缓解盐胁迫下百日草种子的发芽势、发芽指数、活力指数、发芽率幼苗株高茎粗；同时使抗性氧化酶活性增加，增加其盐胁迫的耐受性，减少盐胁迫的损伤[6]。

燕麦是我国的原产农作物，具有很高的营养保健价值[7]。近年来燕麦的种植规模也越来越大，从气候方面来讲，我国北方大部分地区都很适宜燕麦生长；但从土壤方面来讲，我国北方的大部分地区为盐渍化土地分布区，燕麦生长受到不同程度的影响。因此，本研究以燕麦种子为材料，分析不同浓度外源水杨酸处理后，燕麦种子萌发及幼苗生理生化等方面的变化，探讨水杨酸对盐胁迫下燕麦的作用机制，旨在为缓解燕麦盐害提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

试验材料为晋燕1号种子。试验设置6个处理，分别为ck(0 g·L-1NaCl+0 mmol·L-1SA)、T 0(2.3 g·L-1NaCl+0 mmol·L-1SA)、T 1(2.3 g·L-1NaCl+0.01 mmol·L-1SA)、T 2(2.3 g·L-1NaCl+0.05 mmol·L-1SA)、T 3(2.3 g·L-1NaCl+0.1 mmol·L-1SA)、T 4(2.3 g·L-1NaCl+0.2 mmol·L-1SA)。

1.2 方法与测定指标

挑选饱满的燕麦种子，用酒精消毒10 min，用蒸馏水冲洗5次，然后用ck、T 0、T 1、T 2、T 3、T 4浸种24 h。将燕麦种子均匀地铺在加入了浓度为2.3 g·L-1盐水的花盆中，并在每个花盆中播种50粒种子。每个处理播3盆。将所有燕麦种子都放入25 ℃的恒温箱中培养。3 d后测定发芽势，7 d后测定发芽率、发芽指数、相对盐害率、幼芽含水量、活力指数和α-淀粉酶的活性以及根的总长度、表面积、体积，发芽标准为芽长达种子长度的1/2，计算公式分别为：

发芽势(%)=(发芽初期(指定日期内)正常发芽种子数/供检验种子数)×100%；

发芽率(%)=(发芽末期(指定日期内)正常发芽种子数/供检验种子数)×100%；

表1 不同浓度水杨酸处理下燕麦种子的萌发情况

处理发芽势/%发芽率/%发芽指数活力指数相对盐害率/%ck79.00±3.00b83.00±4.36b16.00±2.64ab3.30±0.46c—T073.00±3.46b80.00±2.00b15.00±4.00ab4.65±0.61b3.61T181.00±5.44b85.00±4.36b18.00±3.61ab5.20±0.24b-2.40T288.00±1.73a92.00±3.00a21.00±4.36a6.12±0.53a-10.84T377.00±4.36b79.00±3.61b15.00±3.46ab2.52±0.46d4.82T462.00±2.65c71.00±4.36c11.00±6.08b1.54±0.13e14.46

注：相同指标的不同小写字母表示在0.05水平上差异显著，所有数据均为3次重复的平均值和标准差。下同。

发芽指数= ∑Gt/Dt；

相对盐害率(%)=[(对照发芽率-处理发芽率)/对照发芽率]×100%；

幼芽含水量=[(鲜重-干重)/鲜重]×100%；

活力指数=生物学产量×发芽指数。

根体积的测定。取出保留有根尖和细跟的完整根部，冲洗干净后用吸水纸洗去根表面的水分。将根放入试管中，慢慢加入蒸馏水至一定的刻度，取出根系并等水从根上流入试管里后，用滴定管加水到初始刻度值处，加入水的体积即为根系的总体积。

α-淀粉酶的活性采用凝胶扩散法进行测定[8]；表面积用甲稀蓝吸附法测定[9]。

1.3 数据统计与分析

按照施伟等[10]的方法，燕麦种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、α-淀粉酶活性、芽长、根长、幼芽含水量、根表面积、根体积以及幼芽干重、鲜重、含水量看作1个灰色系统，12个性状为该系统中的因素[11]。其中SA喷撒浓度为参考数列，12个性状参数为比较数列Xi。利用下列公式计算X0和各参数Xi的关联系数和关联度：

采用Excel 2010软件和SPSS 21.0软件进行数据的处理和Duncan’s多重比较分析(p<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同浓度水杨酸对种子萌发率的影响

表1表明，不同浓度水杨酸处理对燕麦种子萌发情况表现为：低浓度下促进燕麦种子萌发，高浓度下抑制燕麦种子萌发。水杨酸浓度在0.05 mmol·L-1时，燕麦种子的各项萌发指标最好，即该浓度为最佳浓度。浓度在0.05 mmol·L-1时燕麦的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数最高，相对盐害率最低。0.05 mmol·L-1水杨酸处理下的燕麦种子在发芽势、发芽率和活力指数方面与其他5组差异显著；0.05 mmol·L-1处理与0.2 mmol·L-1处理下的燕麦种子发芽指数有显著差异，而与其他4组处理差异不显著。另外，0.05 mmol·L-1处理的燕麦种子盐害率最小，且盐害率呈现先降低后升高的趋势。

2.2 不同浓度水杨酸对燕麦种子α-淀粉酶活性的影响

由图1可得出，0、0.01 mmol·L-1浓度处理对燕麦种子α-淀粉酶活性影响不明显。0.05 mmol·L-1浓度处理时α-淀粉酶活性明显提高。0.05 mmol·L-1处理与0.2 mmol·L-1处理间差异显著，但与其他4组差异不显著。结果表明：低浓度水杨酸可以促进燕麦种子中α-淀粉酶的活性，而高浓度水杨酸则会抑制燕麦种子中α-淀粉酶的活性。水杨酸浓度为0.05 mmol·L-1时，燕麦种子的α-淀粉酶活性达到最高。

2.3 不同浓度水杨酸对燕麦芽长和根长的影响

水杨酸的浓度不同时，对植物种子的萌发和幼苗的生长所产生的作用也不一样。图2表明，在0.05 mmol ·L-1处理下的燕麦种子和0 mmol·L-1处理之间，幼苗长度存在显著差异，其长度相差约1.4 cm；燕麦种子的根长，0.05 mmol·L-1处理和0.2 mmol·L-1处理下的种子有显著的差异，长度相差约1.7 cm，且0.05 mmol·L-1处理与其他4组无显著差异。综上所述：较低浓度水杨酸处理，可以促进燕麦根和芽的生长，浓度超过0.05 mmol·L-1时，则会抑制芽和根的生长，0.05 mmol·L-1浓度水杨酸处理对根和芽的促进作用最强。

图1 不同浓度水杨酸对燕麦种子α-淀粉酶活性的影响

图2 不同浓度水杨酸对燕麦芽长和根长的影响

2.4 不同浓度水杨酸对幼芽含水量的影响

幼芽水含量是芽苗水分状况及其耐受脱水或干旱能力的良好指标。由表2可得，幼芽鲜重在0.05 mmol·L-1浓度处理下与对照组、0.01 mmol·L-1处理下差异不显著，与0 mmol·L-1水杨酸处理下无显著性差异。0.05 mmol·L-1浓度处理与0.1、0.2 mmol·L-1处理下有显著差异，分别相差0.22 g、0.20 g；幼芽干重，0.05 mmol·L-1处理与0.1、0.2 mmol·L-1处理均有显著差异，分别相差0.05 g、0.04 g，而与其他3组差异不显著；幼芽含水量0.05 mmol·L-1处理下与0.01 mmol·L-1处理差异显著，二者相差12.24%，而前者与其他4组没有显著差异。结果表明：适宜浓度的水杨酸可提高燕麦幼芽的含水量，即水杨酸浓度在0.05 mmol·L-1时，燕麦幼芽的含水量最高。

2.5 不同浓度水杨酸对燕麦根部指标的影响

根系生命活动的指标对地上部分有直接的影响。表3表明，0.05 mmol·L-1水杨酸处理下燕麦幼苗的根表面积最大，且与其他5组均有显著的差异。0.05 mmol·L-1水杨酸处理下燕麦根的体积也最大，且与0、0.2 mmol·L-1处理下差异显著，与其他3组差异不显著。说明0.05 mmol·L-1浓度处理下燕麦根部表面积和体积最大。水杨酸对燕麦根部指标的影响表现为高浓度促进和低浓度抑制的现象。

表2 不同浓度水杨酸对幼芽含水量的影响

水杨酸浓度/(mmol·L-1)幼芽鲜重/g幼芽干重/g幼芽含水量/%ck0.26±0.06a0.09±0.04ab65.38±3.26abT00.22±0.04ab0.08±0.03ab63.64±3.85abT10.31±0.03a0.12±0.03a61.29±1.14bT20.34±0.06a0.09±0.01ab73.53±1.70aT30.12±0.07b0.04±0.02b66.67±5.11abT40.14±0.05b0.05±0.01b64.29±7.34ab

表3 不同浓度水杨酸对燕麦根部指标的影响

处理表面积/cm2体积/cm3ck0.60±0.08b0.58±0.06abT00.57±0.05b0.53±0.06bT10.61±0.07b0.66±0.04abT20.88±0.06a0.72±0.11aT30.66±0.13b0.61±0.04abT40.53±0.05b0.49±0.07b

2.6 各指标间灰色关联度分析

对SA浸种的各个指标进行关联度分析，结果如表4，发芽势>发芽指数>幼芽含水量>发芽率>幼芽干重>幼芽鲜重>α-淀粉酶活性>芽长>根体积>根长>根表面积>活力指数。说明发芽势、发芽指数、幼芽含水量以及发芽率与SA的浓度密切相关，可以作为SA对盐胁迫下燕麦种子萌发阶段缓解效应的指标，此外幼芽的干重、鲜重以及α-淀粉酶活性能较明显的反映水杨酸对盐胁迫下植株的缓解作用，活力指数的关联度低于根体积、根长、根表面积。

表4 水杨酸浸种对盐胁迫下燕麦种子各指标的灰色关联度分析

指标关联度顺序发芽势0.6988839601发芽指数0.6459768912幼芽含水量0.6458366343发芽率0.6387871974幼芽干重0.6378036385幼芽鲜重0.6248879786α-淀粉酶活性0.6172762787芽长0.6149903828根体积0.6085911889根长0.60258201010根表面积0.57172785511活力指数0.54851703412

3 结论与讨论

盐碱环境对植物种子的萌发和幼苗的成长都会产生一定的影响。它可以使紫花苜蓿[5]、百日草[6]和棉花[12]等作物的发芽率、发芽势和发芽指数降低。本实验发现，燕麦种子在2.3 g·L-1的盐胁迫下，其萌发率、活力指数及α-淀粉酶活性降低。此外，盐胁迫降低了燕麦幼苗的鲜重，干重，根表面积和根体积。刘维宝等研究发现，黄瓜幼苗经NaCl处理后，黄瓜干重、鲜重、根表面积、根体积和根总长度均显著下降[13]。表明不同植物在受到盐胁迫后种子萌发指标会有下降趋势，但是不同植物在不同浓度的盐胁迫下生长指标与发芽指标的下降幅度不一样，甚至不同品种间也会有不同[14-15]。

受盐胁迫的燕麦种子施用SA处理后，结果发现：燕麦种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、α-淀粉酶活性及芽长、根长、幼芽含水量、根表面积和根体积，随着水杨酸浓度的增加与盐胁迫处理组相比均有所提高。证明水杨酸能够促进燕麦种子的萌发和燕麦幼苗的生长。但水杨酸浓度过高时，会影响燕麦种子萌发和幼苗生长的速度，0.05 mmol·L-1浓度的水杨酸具有最好的促进作用。王立红等研究发现，在棉花上外施0.2 mmol·L-1SA后，棉花种子的盐害缓解效应达到显著水平，4个棉花品种的根系活力、根总长度、根表面积、根体积、相对发芽势、相对发芽率和相对发芽指数均得到有效提高，而高浓度处理0.4 mmol·L-1和0.6 mmol·L-1效果反而不如0.4 mmol·L-1，即表现出低浓度促进高浓度抑制的效果[12]。王俊斌等研究发现，低浓度(0.25，0.50 mmol·L-1)SA能促进水稻萌发，而较高浓度(1.00，2.50，5.00 mmol·L-1)SA却延迟甚至抑制其萌发[16]。说明不同植物对SA的敏感度不同，其处理的最适浓度不同，但具体的缓解盐胁迫的机理还需要进一步的研究。

通过灰色关联度分析发现，发芽势、发芽指数、幼芽含水量以及发芽率能敏锐的反映出SA对盐胁迫的缓解作用。王立红等研究发现，种子发芽率、发芽势以及发芽指数与SA的施用浓度密切相关，是最能评价SA对盐胁迫缓解效果的指标[12]。其他的跟表面积和活力指数等指标与SA处理浓度关联度差，原因可能是表面积和活力指数是各种形态指标的综合表现。