外源水杨酸对龙爪稷种子萌发、幼苗生长及抗旱性的影响

2020-12-14卓玛雷坤禄亚洲

江苏农业科学 2020年20期

卓玛雷坤禄亚洲

摘要：以西藏察隅龙爪稷为试验材料，分别用0.01、0.10、0.15、0.30、0.50 mmol/L外源水杨酸预处理龙爪稷种子，通过测定龙爪稷根长、苗高、鲜质量、发芽率、叶绿素含量、可溶性蛋白、脯氨酸含量和丙二醛含量，比较不同浓度水杨酸对龙爪稷种子生长及抗旱性的影响。结果表明：龙爪稷根长、苗高、鲜质量和发芽率均随水杨酸浓度的增高呈先增加后降低的趋势，均高于对照，其中根长在水杨酸浓度为0.15 mmol/L时达到最大，苗高、鲜质量和发芽率在水杨酸浓度为0.30 mmol/L时达到最大，但是与0.15 mmol/L水杨酸处理差异不显著;蛋白质含量随水杨酸浓度的增加而逐渐增加，蛋白质含量在0.30 mmol/L水杨酸处理时达到最大，且0.15 mmol/L水杨酸处理与对照相比差异极显著; 015 mmol/L水杨酸处理中可溶性糖含量最高，显著高于对照组;叶绿素含量分析表明，叶绿素a、b含量分别在水杨酸浓度为0.30、0.15 mmol/L时达到最大，且该浓度水杨酸处理下的叶绿素a含量与0.15 mmol/L水杨酸处理无显著差异;除0.50 mmol/L水杨酸处理的丙二醛含量与对照无显著差异外，其他处理均显著低于对照;0.10 mmol/L水杨酸处理的脯氨酸含量最高，0.15 mmol/L水杨酸处理次之。综上所述，适宜浓度的水杨酸能促进龙爪稷种子的萌发，增强龙爪稷的抗逆性，且以0.15 mmol/L水杨酸处理效果最佳。

关键词：龙爪稷;萌发;幼苗生长;生理生化特性;抗旱性;水杨酸;抗逆性

中图分类号：S516.01 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2020）20-0101-04

水杨酸（salicylic acid，SA）是一种普遍存在于高等植物体内的酚类化合物，在植物的生长发育、抗逆境胁迫等方面发挥着重要作用[1-3]。大量研究表明，适宜浓度的水杨酸不仅能促进植物的生长发育和维持细胞膜系统的稳定性，还能提高植物对各种生物与非生物胁迫的抗逆能力[4-8]。

龙爪稷是一种热带耐旱谷类作物，分布在海拔2 500 m以下的暖湿地带，具有补中益气和治疗肠胃疾病之功效。龙爪稷是非洲人和印度人的一种主要食物，在我国西藏主要以糌粑、酿酒为主，深受藏民族的喜爱。目前，对龙爪稷的研究主要集中在其营养成分、重金属含量、土壤改良等方面，但外源水杨酸对龙爪稷生长的影响鲜见报道[9-11]。本研究检测不同浓度外源水杨酸对龙爪稷种子生长生理特性的影响，旨在提高龙爪稷的抗逆境能力，为龙爪稷的栽培生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为龙爪稷，2017年9月于西藏察隅县下察隅镇采集龙爪稷种子。

1.2 试验方法

人工挑选大小一致、颗粒饱满的龙爪稷种子，分别用0.01、0.10、0.15、0.30、0.50 mmol/L水楊酸浸泡24 h后，无菌水冲洗3次，分别接种于MS固体培养基上，每个培养皿接种30粒种子，每组3个重复，对照组用无菌水处理，然后置于25 ℃光照培养箱中培养。以胚芽长度等于种子长度作为发芽标准，以连续3 d不再有种子发芽作为发芽结束期，每天统计发芽种子数并计算发芽率。

1.3 测定指标

龙爪稷种子着床后3 d测定根长、苗高和鲜质量，6 d时测定生理生化指标，每组3次重复，取平均值。蛋白质含量采用考马斯亮蓝G250染色法测定[12]，采用乙醇-丙酮混合法测定叶绿素含量[13]，丙二醛含量测定采用硫代巴比妥酸法[14]，脯氨酸含量采用茚三酮显色法测定[15]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[15]。

1.4 数据分析

采用Graph Pad.Prism 5.02进行数据处理与作图，用SPSS 10.0进行差异显著性分析（α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同浓度水杨酸对龙爪稷发芽率的影响

种子萌发率对植物的生长发育具有重要意义。由图1可知，不同浓度水杨酸处理对龙爪稷种子发芽率的影响不同，随着水杨酸浓度的增加，种子发芽率呈先增高后降低的趋势，当水杨酸浓度为 0.30 mmol/L 时，发芽率最高，但是与0.15 mmol/L水杨酸处理无显著差异;当水杨酸浓度为 0.50 mmol/L 时，发芽率与对照组相比无显著差异。由此可知，当水杨酸浓度为0.01～0.30 mmol/L时，对龙爪稷种子发芽率有一定的促进作用，当水杨酸浓度大于或等于0.50 mmol/L时对龙爪稷种子无明显促进作用，甚至出现抑制作用。

2.2 不同浓度水杨酸对龙爪稷幼苗生长的影响

经不同浓度水杨酸处理后，龙爪稷根长、苗高和鲜质量均呈先增高后降低的趋势且均高于对照组（表1）。根长的最佳水杨酸处理浓度是 0.15 mmol/L，比对照提高73.13%，而苗高和鲜质量的最佳处理浓度是0.30 mmol/L，与对照相比分别提高了51.70%和77.47%，均与对照差异极显著（P<0.01），但0.15 mmol/L和0.3 mmol/L水杨酸处理后的根长、苗高和鲜质量无显著差异。以上结果表明，适当浓度水杨酸预处理能提高龙爪稷幼苗的根长、苗高和鲜质量，进而促进幼苗的生长发育。

2.3 不同浓度水杨酸对龙爪稷幼苗叶片蛋白质和可溶性糖含量的影响

不同浓度水杨酸对龙爪稷幼苗叶片的蛋白质和可溶性糖含量产生了不同影响（图2）。如图2-A所示，蛋白质含量随水杨酸浓度的增加呈逐渐增加的趋势，且均显著高于对照组，当水杨酸浓度为 0.30 mmol/L 时，幼苗叶片中蛋白质含量最高，为2292 μg/g，比对照组提高了55.82%，差异极显著（P<0.01）。图2-B为不同浓度水杨酸对龙爪稷幼苗叶片可溶性糖含量的影响，结果表明可溶性糖含量随水杨酸浓度增加呈先增高后降低的趋势，当水杨酸浓度为0.15 mmol/L时，可溶性糖含量最高，为0.25 mmol/g，与对照组相比提高了57.72%，差异极显著（P<0.01）。可溶性糖和蛋白质含量在维持细胞渗透势中发挥了重要作用，高含量蛋白质和可溶性糖有助于增强植物的抗渗透胁迫能力，以上结果表明，适当浓度水杨酸能提高龙爪稷幼苗可溶性糖和蛋白质含量，进而增强龙爪稷幼苗的抗渗透胁迫能力。

2.4 不同浓度水杨酸对龙爪稷幼苗叶片叶绿素含量的影响

不同浓度水杨酸对龙爪稷幼苗叶绿素含量产生了不同的影响（图3）。如图3所示，叶绿素a、b和总量随水杨酸浓度的增加均呈先增加后降低的趋势，当水杨酸浓度为0.30 mmol/L时，叶绿素a含量最高，与对照相比提高了51.52%（图3-A）;而当水杨酸浓度为0.15 mmol/L时，叶绿素b含量最高，为4.07 mg/g（图3-B）;叶绿素总量在 0.30 mmol/L 水杨酸处理时含量最高，为9.27 mg/g（图3-C），均与对照差异极显著（P<0.01），但015 mmol/L水楊酸处理组与0.30 mmol/L水杨酸处理组间均无显著差异。研究表明，叶绿素是植物光合作用的重要催化剂，叶绿素含量反映了植物生长发育状况、代谢水平和营养条件。综上所述，适当浓度水杨酸能提高龙爪稷幼苗叶绿素含量，进而促进植物的光合作用和营养富集。

2.5 不同浓度水杨酸对龙爪稷幼苗叶片丙二醛和脯氨酸含量的影响

丙二醛含量是植物细胞膜质过氧化程度的体现，丙二醛含量越高，植物细胞膜质过氧化程度越高，细胞膜则受到严重的伤害[16]。由图4可知，龙爪稷经不同浓度水杨酸处理后，其丙二醛含量随水杨酸浓度的增加呈先降低后升高的趋势（图4-A），水杨酸浓度为0.01～0.30 mmol/L时，龙爪稷幼苗叶片丙二醛含量显著低于对照组（P<0.01），但当水杨酸浓度为0.50 mmol/L时，丙二醛含量最高，与对照相比无显著差异。以上结果表明，适当浓度水杨酸对龙爪稷幼苗丙二醛抑制效果较好。

水杨酸对龙爪稷幼苗叶片脯氨酸含量的影响与丙二醛含量相反，脯氨酸含量随水杨酸浓度的增加呈先增高后减低的趋势，水杨酸浓度为 0.10 mmol/L 时，脯氨酸含量最高，为126.80 μg/g（图4-B），显著高于对照组（P<0.01）。有研究表明，脯氨酸作为细胞质内渗透调节物，在稳定生物大分子结构、解除氨毒等方面起重要作用[17]。综上所述，适当浓度水杨酸能增加龙爪稷幼苗脯氨酸含量来提高龙爪稷的抗逆境能力。

3 结论与讨论

本试验研究了不同浓度水杨酸对龙爪稷种子

萌发及幼苗生长与生理特性的影响。种子萌发是植物生长发育的关键时期，因此种子萌发及幼苗生长情况常被作为植物抗逆性评价的重要指标。大量研究结果表明，低浓度水杨酸能促进种子萌发及幼苗生长[5，20，23-25]。本研究结果与前人研究结果一致，低浓度水杨酸能显著促进龙爪稷种子的萌发，提高龙爪稷根长、苗高和鲜质量，且0.15～0.30 mmol/L 水杨酸处理时效果最佳。大量研究结果表明，叶绿素含量决定了植物光合作用、富集营养物质的能力;较高含量的可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸有助于降低植物渗透势，进而增强植物的抗逆境胁迫能力[17，26-27]。本研究结果表明，适当浓度水杨酸能显著提高龙爪稷幼苗叶绿素、蛋白质、可溶性糖、脯氨酸含量，这与前人的研究结果一致。丙二醛含量分析结果表明，当水杨酸浓度为001～0.30 mmol/L时，龙爪稷幼苗叶片丙二醛含量显著低于对照组（P<0.01），说明低浓度水杨酸能较好地抑制丙二醛的生成。丙二醛是植物细胞膜质过氧化程度的体现，丙二醛含量越高，植物细胞膜质过氧化程度越高，则表明细胞膜受到了严重伤害[16]。综上所述，适当浓度水杨酸能增强龙爪稷抗逆境胁迫能力，且以0.15 mmol/L水杨酸处理效果最佳。

水杨酸作为一种重要的小分子酚类化合物，在调节植物代谢、缓解逆境胁迫、增强植物抗逆性等方面发挥着重要作用[1-3，18]，在玉米、小麦、青稞、油菜等多种植物中已得到广泛证实[19-22]。本研究结果表明，适宜浓度的水杨酸能促进龙爪稷种子的萌发，增强龙爪稷的抗逆性，因此水杨酸对龙爪稷的栽培种植具有重要的实践价值。

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