低温胁迫下水杨酸对茄子种子萌发及幼苗生长的影响

樊清清，王英英，冯晓东，2*

(1.延安大学 生命科学学院；2.陕西省红枣重点实验室(延安大学)，陕西 延安 716000)

茄子(Solanummelongena(L.))是陕北地区常见的反季节蔬菜作物之一，苗木移栽是主要的生产方式。茄子种皮有一层厚厚的角质层，导致茄子种子发芽困难，发芽所需时间更长，尤其是在恶劣环境下茄子种子质量容易遭受影响，致使种子发芽能力明显降低。所以在冬春比较寒冷的季节，茄子出苗率低，成苗率不高的问题更突出，茄子的生产量不足，形成市场短缺问题。研究表明，茄子种子活力指数随着温度的降低而降低，种子质量直接影响茄子的产量[1]，因此，恢复低温条件下茄子种子活力，就能克服低温催芽问题从而大大提高茄子产量和质量。国内外已经有很多专家研究过外源物质对种子发芽的影响，项萱[2]在研究不同药剂浸种对茄子种子发芽的影响中表明，各种浓度的药剂浸种都可以增强种子活力促使发芽势、发芽率及发芽指数均显著提高，王利英[3]等利用不同浓度赤霉素和适乐时处理茄子种子，结果表明，用浓度200 mg/L赤霉素溶液对茄子种子萌发效果好。大批的研究表明经过渗透调节处理可能使茄子种子活力得以恢复和提高[4]，可是，选择哪种种子渗透调节剂，种子调节剂浓度也需要讨论和研究，因为不同渗透调节剂对同一种植物作用有差别，即便是一种类型的渗透调节剂，不同浓度调节剂也决定了不同的调节效果。

水杨酸别名邻苯羟基苯甲酸(SA)，是一种简单的酚类化合物，它普遍存在于高等植物的细胞体内，参与植物的种子发芽、开花和生理生化离子吸收的生命进程，是植物主要的内源性调节因子[5]。SA可以促使植物产生热量，它是植物抗病性和诱导植物对非生物胁迫响应的抗胁迫信号分子[6]。近年来，人们对植物抗逆性、耐盐性、抗寒性、耐热性以及减少重金属对细胞膜的损伤等方面进行了大量的研究[7]。武丽丽[8]的研究表明，几种浓度SA处理均能催化种子萌发，也证明特定浓度的水杨酸可以致使辣椒叶片的某些生理性质发生改变。这些都说明了水杨酸作为信号分子参与合成了渗透物质来调节辣椒幼苗的抗寒过程。除此之外，用SA处理低温条件下黄瓜[9]、番茄[10]、高粱[11]和玉米[12]的研究也证明SA能提高植物幼苗的抗寒性。

根据以往的研究成果，我们预测用SA浸泡茄子种子可以恢复种子活力有助于提高低温环境下种子发芽率，以及给茄子幼苗叶片喷施SA可能使低温下茄子幼苗的生理性质发生改变，从而提高茄子幼苗的抗寒性。因而，本实验分别以茄子种子和幼苗为研究对象，SA为外源物质，在低温环境下，初步探讨茄子种子的萌发状况和幼苗的生理性质变化，旨在了解植物对低温的耐性机理，找到低温条件下最适的SA浸种浓度和能够提高茄子幼苗耐寒性的最适浓度。

1 材料和方法

1.1 材料

试验材料为天津二苠茄(Solanummelongena(L.))。

1.2 研究方法

1.2.1 种子萌发

采用全尺寸的均匀大小的茄子种子进行消毒20 min，在50～60 ℃的温水中，然后用蒸馏水不断地漂洗，直到种子表面的黏膜被去掉，之后晾干备用；分别配制差别浓度的水杨酸溶液(0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mmol/L)并将各溶液放置于6个小烧杯中，将挑选好的茄子种子均匀等分的浸泡在上述溶液中，浸种时间为12 h，在常温(25℃)下浸泡茄子种子。用蒸馏水屡次冲洗浸泡好的茄子种子，然后晾干备用。取三张滤纸，2张铺在底层，将种子均匀撒在这2层滤纸上，另外1张滤纸盖在种子表面，最终放入恒温培养箱催芽(温度为18±1℃，黑暗条件)。每一个培养皿中放30粒茄子种子，一个浸种浓度设置3个重复项。天天察看记录，种子萌生过程当中适当加水避免滤纸变干。

1.2.2 材料培养

种子发芽1 cm后选择胚根长势良好的种子放入光照培养箱进行盆栽，栽培基质为沙粒，等种子出土5 cm左右时用Hoagland营养液培养，待长至六七片叶时，分别用不同浓度的水杨酸溶液(0、2、4、6、8 mmol/L)进行叶面喷布，隔5 d喷一次，喷施2天后低温(15℃/5℃)胁迫处理，在低温胁迫2 d后测定幼苗叶片相对电导率、可溶性含糖量，脯氨酸和丙二醛含量等，比较其生长情况，剖析不同浓度的水杨酸对茄子幼苗的作用效果。

1.3 测量方法

相对电导率的测定参照王学奎[13]等的方法；可溶性糖含量测定采用苯酚法进行可溶性糖含量的测定[13]；丙二醛(MDA)含量的测定参照王学奎等的方法[13]；脯氨酸(Pro)含量测定参照张志良等的方法[13]。

种子发芽势、发芽率和发芽指数的测定：

发芽势=7 d内种子发芽数/种子总数×100%

发芽率=14 d内发芽种子数/供试种子数×100%

发芽指数=不同时间的发芽数/相应的发芽天数

1.4 数据处理与统计分析

试验结果以测定的平均值表示。用SPSS 21.0软件对数据进行统计分析，采用LSD检验和Duncan法进行数据差异显著性多重比较。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫下不同浓度SA对茄子种子萌发的影响

由表1可知，在低温条件下，用4种不同浓度SA浸泡茄子种子，种子的发芽率、发芽势和发芽指数有显著差异(P<0.05)，且随着SA浓度不断增大，种子的发芽势、发芽率和发芽指数都是先增高后降低；当SA浓度在0.2-0.6 mmol/L时，种子的发芽率、发芽势、发芽指数均高于空白对照组，说明在这个浓度范围内，随着SA浓度升高，SA可以促进种子的萌发，且在浓度为0.6 mmol/L时，效果最好，茄子种子的发芽率达到最大，为92.22%；而当SA浓度高于0.8 mmol/L时，种子的发芽发芽率、发芽势、发芽指数均低于对照组，说明高于这个浓度的SA对茄子种子有毒害作用，抑制了茄子种子发芽；所以用0.6 mmol/L的SA浸种，更有利于促进低温环境中茄子种子的萌发。

表1 SA对低温胁迫下茄子种子萌发的影响

2.2 低温胁迫下不同浓度SA对茄子幼苗叶片相对电导率的影响

由图1可知，用不同浓度的SA喷施茄子幼苗叶片，再将其低温胁迫处理后，茄子幼苗叶片的相对电导率平均值存在极显著差异(P<0.01)。幼苗叶片的相对电导率随着SA浓度的升高先降低后增大，SA浓度为4 mmol/L时，叶片相对电导率降到最低，为29.94%。没喷施SA的对照组与4个SA浓度处理间存在极显著差异(P<0.01)，4 mmol/L SA与2 mmol/L、8 mmol/L处理存在极显著差异(P<0.01)，4 mmol/L与6 mmol/L具有显著差异(P<0.05)，说明4种浓度SA均能降低茄子幼苗叶片的相对电导率，且用4 mmol/L SA处理效果最好。

注：图中大写字母表示极显著性差异，下同。

图1低温胁迫下不同浓度SA对茄子幼苗叶片相对电导率的影响

2.3 低温胁迫下不同浓度SA对茄子幼苗叶片可溶性糖含量的影响

由图2可知，用不同浓度的SA处理低温环境下的茄子幼苗，叶片中可溶性糖含量存在极显著差异，随SA浓度的升高，可溶性糖含量先增加后降低，当SA浓度为4 mmol/L时，叶片中可溶性糖含量达到最高，为3.998%。无SA处理的对照组和4个SA浓度处理的叶片可溶性糖含量间存在极显著差异(P<0.01)，4 mmol/L SA与2、6、8 mmol/L SA处理下可溶性糖含量存在极显著差异(P<0.01)，说明4个浓度SA都可以提高茄子幼苗叶片的可溶性糖含量，给叶片喷施4 mmol/LSA，更有利于叶片积累可溶性糖。

图2 低温胁迫下不同浓度SA对茄子幼苗叶片可溶性糖含量的影响

2.4 低温胁迫下不同浓度SA对茄子幼苗叶片MDA含量的影响

由图3可知，不同浓度SA处理低温环境下的茄子幼苗，叶片中MDA含量存在极显著差异，随SA浓度的升高，MDA含量先降低后增加，当SA浓度为4 mmol/L时，叶片中，MDA含量降至最低，含量为2.05 mmol/g。空白对照和其他SA浓度处理下的叶片MDA含量有极显著差异(P<0.01)，4 mmol/L SA与2、6、8 mmol/L SA处理下MDA含量存在极显著差异(P<0.01)，说明本实验中不同浓度SA都可以降低茄子幼苗叶片的MDA含量，且SA浓度为4 mmol/L时，能更有效降低叶片中MDA的累积。

图3 低温胁迫下不同浓度SA对茄子幼苗叶片MDA含量的影响

2.5 低温胁迫下不同浓度SA对茄子幼苗叶片Pro含量的影响

由图4可知，不同浓度SA处理低温环境下的茄子幼苗，叶片中Pro含量存在极显著差异，随SA浓度的升高，Pro含量先增加后降低，当SA浓度为4 mmol/L时，叶片中，Pro含量升至最高，含量为3.33 mg/g。空白对照和其他SA浓度处理下的叶片Pro含量有极显著差异(P<0.01)，4 mmol/L SA与2、6、8 mmol/L SA处理下Pro含量存在极显著差异(P<0.01)，说明本实验中不同浓度SA都可以增加茄子幼苗叶片的Pro含量，且SA浓度为4 mmol/L时，能更有效提高叶片中Pro的含量。

图4 低温胁迫下不同浓度SA对茄子幼苗叶片Pro含量的影响

3 讨论与结论

人们常用来评估种子发芽潜力的指标包括发芽势、发芽率和发芽指数等，这些指标能够反映种子的发芽的数量、质量和出苗的潜力；许多研究证明SA可以参与诱导合成与植物抗病性有关的蛋白，清除病原体，预防微生物的侵袭，这些反应都可能增强了种子的活力，更有利于种子在低温条件下发芽[14，15]。植物在恶劣环境中的正常生长发育会受到损害，可以通过改变代谢来阻断、缓和甚至修理恢复。植物可以通过渗透调节作用对逆境的形成一种适应性，可溶性糖和Pro是植物细胞内的渗透调节物质，植物受到低温冷害时，可溶性糖和Pro含量会升高，使得细胞液浓度升高，水势降低，细胞能够从外界吸水，保证植株健康生长。同时植物在逆境条件下，会发生膜脂过氧化作用，MDA是其产物之一，其含量越低说明膜脂过氧化程度越严重，叶片相对电导率也能够反映叶片细胞膜受损伤程度。

本试验结果显示：低温胁迫下用不同浓度SA浸泡茄子种子，茄子种子的发芽势、发芽率、发芽指数与空白对照相比有显著差异(0.01

Horvath[16]等研究表明水杨酸能够结合水杨酸结合蛋白，提高植物细胞内过氧化氢含量，从而激活抗氧化酶活性，使细胞膜透性降低和膜脂过氧化作用减弱，植物抵抗逆境的性质得到提高。而Dat[17]等研究表明SA浓度过高会对植物产生一定程度的毒害作用。马丽[18]等研究认为二色胡枝子、达乌里胡枝子、西农889、西农979、小堰6号和小堰22等6种植物种子在-5℃低温胁迫后，萌发所需的最适SA处理浓度也各有差异。说明在相同的逆境胁迫下，不同的植物种子所需的最适SA浓度不同[19，22]。

综上所述，试验结果表明，茄子种子在(18±1℃)低温环境中，萌发所需的最适浓度是0.6 mmol/L。在(15℃/5℃)低温条件，给茄子幼苗喷施浓度为4 mmol/L SA，能有效降低幼苗叶片的相对电导率和MDA含量，此时可溶性糖含量和Pro含量也将保持在最高的水平，能有效的缓解低温对茄子幼苗的毒害，显著促进幼苗生长和代谢。