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摘要[目的]为实际生产中缓解油葵(Helianthus annuus)盐害提供理论和技术依据。[方法]以油葵种子为试验材料,在种子萌发过程中用120 mmol/L NaCl溶液和0~200 mg/L VC溶液进行处理,研究外源VC对盐胁迫下油葵种子萌发指标和幼苗生理特性的影响。[结果]在盐胁迫下,随着VC溶液浓度的增加,油葵种子发芽势和发芽率、幼苗超氧化物歧化酶(SOD)和超氧化物酶(POD)活性、脯氨酸(Pro)含量均呈现先升高后降低的趋势,分别在80、12、80 mg/L VC处理下达到最大值;幼苗MDA含量呈现先降后升的趋势,在160 mg/L VC处理下达到最小值。[结论]VC能不同程度地提高盐胁迫下油葵种子发芽率、发芽势,促进幼苗生长,缓解盐胁迫对油葵种子萌发和幼苗生长的危害。
关键词 油葵;维生素;盐胁迫;种子萌发;生理指标
中图分类号文献标识码A文章编号0517-6611(2014)30-10503-03
作者简介卢精林(1963- ),男,甘肃民勤人,副教授,硕士,从事种子生产研究。
油葵(Helianthus annuus)是重要的油料作物,具有耐贫瘠、耐盐碱、适应性强等特性,在一定含盐量的盐碱地能够正常生长繁育[1]。提高植物的耐盐性一直是人们关注的焦点,添加外源物质调控植物体抗氧化组分是解决非生物逆境胁迫对植物伤害行之有效的途经[2]。维生素作为植物体内某些重要的酶促反应的辅酶或辅酶的组成,对植物生长及生理功能调节具有重要的作用,可以提高种子活力,刺激植物生长发育,提高产量,改进品质,增强抗逆性[3]。有研究表明,在小麦[3]、玉米[4]、水稻[5]、黄瓜[6-7]、甜瓜[8]、大白菜[9]、紫花苜蓿[10]等植物上添加外源VC能提高其抗盐性。但关于外源VC对盐胁迫下油葵种子萌发和生理生化反应的研究甚少。为探讨VC对油葵耐盐性影响的生理机制,笔者以油葵种子为材料,在NaCl盐胁迫下,分析不同浓度外源VC溶液对油葵种子萌发和幼苗生理特性的影响,旨在为实际生产中缓解油葵盐害提供理论和技术依据。
1材料与方法
1.1试验材料以油葵品种Hysun139种子为试验材料,由德农种业张掖公司提供。
1.2试验设计根据于志贤等[11]的研究,在NaCl胁迫下,向日葵萌发期耐盐性鉴定的适宜盐浓度为120 mmol/L。试验在相同浓度NaCl溶液胁迫下,配以不同浓度VC溶液处理,见表1。
1.3种子处理及萌发 挑选大小一致且饱满的油葵种子,用 0.1% HgCl2消毒 10 min,蒸馏水漂洗 3 次,然后用蒸馏水浸种 8 h,吸取种子表面水分。将种子置于铺有两层滤纸的培养皿内,每皿 50 粒,沿培养皿的壁分别加入上述处理溶液,并保持滤纸湿润。于 25 ℃ 恒温箱内培养。每天加入原处理溶液,保持滤纸湿润。每个处理重复 4 次。发芽试验进行 7 d,测定并计算种子萌发及幼苗的生长和生理指标。
1.4指标测定
1.4.1发芽势、发芽率 。种子发芽势(A)=G1/Gn×100%,种子发芽率(G)=Ga/Gn×100%。式中,G1为4 d发芽种子数,Gn为供试种子数,Ga为7 d发芽种子数。
1.4.2生理指标。用DDS307型电导仪测定相对电导率,用氮蓝四唑(NBT)光还原法测定超氧化物歧化酶(SOD)活性,用愈创木酚法测定过氧化物酶(POD)活性,用硫代巴比妥酸比色法测定过氧化氢酶(MDA)含量,用酸性茚三酮比色法测定脯氨酸含量[12]。以上指标均重复测定3次。
1.5数据处理采用Excel 2003软件对数据进行整理,采用DPS 6.55软件进行方差分析和多重比较,Duncan法进行差异显著性检验。
2结果与分析
2.1VC溶液对NaCl胁迫下油葵种子萌发的影响从图1、2可以看出,NaCl溶液胁迫下添加不同浓度VC溶液,油葵种子发芽势、发芽率随着外源VC溶液浓度的增加均呈先升高后下降的趋势。其中,以浓度为 80 mg/L 的VC溶液效果最佳,其发芽势、发芽率分别较CK提高了 15.6%、14.8%。这表明,适量的 VC在一定程度上可缓解盐胁迫的抑制作用,促进种子萌发。
2.2VC溶液对NaCl胁迫下油葵幼苗SOD和POD活性的影响SOD、POD是植物细胞膜的重要保护酶,常作为植物抗逆性的重要生理指标。从图3、4可以看出,在NaCl胁迫下,随着添加外源VC溶液浓度的增加,油葵幼苗体内SOD和POD活性均呈先上升后下降的变化,各处理SOD和POD活性与CK差异显著,SOD活性比CK增加 19.3%~28.4%,POD活性比CK提高17.5%~29.8%,且均以 120 mg/L VC溶液处理最高。这说明盐胁迫降低氧化酶活性,适宜浓度VC能够提高油葵幼苗SOD、POD活性,保护细胞膜完整性。
2.3VC溶液对NaCl胁迫下油葵幼苗MDA含量的影响MDA是膜脂过氧化作用的最终产物,是反映膜系统受伤害程度的重要标志之一。从图5可以看出,NaCl溶液胁迫下,VC溶液浓度在40~200 mg/L时油葵幼苗积累的MDA含量均低于CK,且与CK差异显著,其中,160 mg/L VC溶液处理MDA含量最低,作用效果最为明显。这说明一定浓度的VC溶液可降低膜脂过氧化水平,减轻盐胁迫对油葵幼苗造成的不良影响。
2.4VC溶液对NaCl胁迫下油葵幼苗Pro含量的影响脯氨酸是植物细胞中重要和有效的有机渗透调节物质。从图6可以看出,NaCl溶液胁迫下油葵幼苗脯氨酸含量随着VC溶液浓度的增加先升高后下降,VC溶液浓度在40.0~120.0 mg/L时与CK差异显著,且以80 mg/L处理的油葵幼苗脯氨酸含量最高,比CK增加31.2%。这说明一定浓度的VC溶液对改善盐胁迫下油葵幼苗细胞的渗透调节能力有一定的作用。 3结论与讨论
种子萌发期是植物个体发育的重要阶段,直接影响植株的生长发育和产量形成。目前,已经有诸多试验证明盐胁迫会抑制种子的正常萌发[13-17],当种子处于高盐分环境中时,细胞质膜的完整性被破坏,细胞膜选择透性下降甚至丧失,大量的 Na+、Cl-在体内大量积累,而K+、Ca2+则出现亏缺,细胞内离子失调,引发一系列代谢紊乱。王冀川等试验证明,当NaCl溶液浓度为70 mmol/L时,对油葵种子的发芽率、相对盐害率、百株总干重和平均下胚轴长等指标促进作用最为明显[18]。该试验结果表明,在120 mmol/L NaCl溶液处理下,添加不同浓度VC溶液,油葵种子发芽势、发芽率随着外源VC浓度的增加均呈先升高后下降的趋势,以浓度为80 mg/L VC溶液效果最佳。
SOD、POD属于植物体内的一类保护酶[19],对逆境的反应非常敏感,前者能催化超氧化物离子自由基发生歧化反应,从而消除有毒离子,后者可以清除过氧化物,在植物抗性中起着重要作用。MDA是脂质过氧化作用的产物,MDA含量是细胞内活性氧含量及膜伤害的重要指标。脯氨酸作为植物体内的渗透调节物质,在植物受环境胁迫时大量积累,有助于增加细胞持水力,对原生质起保护作用。该试验中,随着VC溶液浓度的增加,油葵幼苗SOD、POD活性和脯氨酸含量均呈现先升高后降低的趋势,且SOD、POD活性以120 mg/L VC溶液处理最大,脯氨酸含量以80 mg/L VC溶液处理最大,而幼苗MDA含量呈现先降后升的趋势,以160 mg/L VC溶液处理最小。这说明盐胁迫条件下,适量外源VC可以缓解盐胁迫对幼苗的伤害。
参考文献
[1] 牛庆杰,李伟,李慧英,等.向日葵耐盐碱材料筛选的新途径[J].吉林农业科学,1998(3):27-28.
[2] 张凤银,陈禅友,胡志辉,等.外源水杨酸对盐胁迫下菜豆种子萌发和幼苗生理特性的影响[J].东北农业大学学报:自然科学版,2013,44(10):39-43.
[3] 周春菊.有机酸和维生素对小麦某些生理生化特性的影响[J].西北植物学报,1999(4):623-628.
[4] 孙西丽,赵方贵,张英昊,等.外源维生素对盐胁迫下玉米种子萌发和某些生理指标的影响[J].青岛农业大学学报:自然科学版,2009,26(4):313-317.
[5] 谭新中,曹赐生,肖用森.维生素C对渗透胁迫下杂交稻幼苗膜脂过氧化作用的影响[J].杂交水稻,2003,18(3):59-61.
[6] 杨萍,罗庆熙,张珂珂.外源维生素对盐胁迫下黄瓜种子发芽特性的影响[J].西南师范大学学报:自然科学版,2010(3):109-111.
[7] 张洪涛,安旺盛,曾福礼.维生素C对黄瓜叶绿体膜脂过氧化的影响[J].西北植物学报,1999,19(2):321-324.
[8] 王薇,王亚君,陈志刚.维生素C浸种对盐胁迫下甜瓜种子萌发的影响[J].蔬菜科技,2013(3):33-34.
[9] 唐祖军,宋明.PEG、CaCl2和维生素C对大白菜种子活力的影响[J].西南农业大学学报,1999,21(5):430-432.
关键词 油葵;维生素;盐胁迫;种子萌发;生理指标
中图分类号文献标识码A文章编号0517-6611(2014)30-10503-03
作者简介卢精林(1963- ),男,甘肃民勤人,副教授,硕士,从事种子生产研究。
油葵(Helianthus annuus)是重要的油料作物,具有耐贫瘠、耐盐碱、适应性强等特性,在一定含盐量的盐碱地能够正常生长繁育[1]。提高植物的耐盐性一直是人们关注的焦点,添加外源物质调控植物体抗氧化组分是解决非生物逆境胁迫对植物伤害行之有效的途经[2]。维生素作为植物体内某些重要的酶促反应的辅酶或辅酶的组成,对植物生长及生理功能调节具有重要的作用,可以提高种子活力,刺激植物生长发育,提高产量,改进品质,增强抗逆性[3]。有研究表明,在小麦[3]、玉米[4]、水稻[5]、黄瓜[6-7]、甜瓜[8]、大白菜[9]、紫花苜蓿[10]等植物上添加外源VC能提高其抗盐性。但关于外源VC对盐胁迫下油葵种子萌发和生理生化反应的研究甚少。为探讨VC对油葵耐盐性影响的生理机制,笔者以油葵种子为材料,在NaCl盐胁迫下,分析不同浓度外源VC溶液对油葵种子萌发和幼苗生理特性的影响,旨在为实际生产中缓解油葵盐害提供理论和技术依据。
1材料与方法
1.1试验材料以油葵品种Hysun139种子为试验材料,由德农种业张掖公司提供。
1.2试验设计根据于志贤等[11]的研究,在NaCl胁迫下,向日葵萌发期耐盐性鉴定的适宜盐浓度为120 mmol/L。试验在相同浓度NaCl溶液胁迫下,配以不同浓度VC溶液处理,见表1。
1.3种子处理及萌发 挑选大小一致且饱满的油葵种子,用 0.1% HgCl2消毒 10 min,蒸馏水漂洗 3 次,然后用蒸馏水浸种 8 h,吸取种子表面水分。将种子置于铺有两层滤纸的培养皿内,每皿 50 粒,沿培养皿的壁分别加入上述处理溶液,并保持滤纸湿润。于 25 ℃ 恒温箱内培养。每天加入原处理溶液,保持滤纸湿润。每个处理重复 4 次。发芽试验进行 7 d,测定并计算种子萌发及幼苗的生长和生理指标。
1.4指标测定
1.4.1发芽势、发芽率 。种子发芽势(A)=G1/Gn×100%,种子发芽率(G)=Ga/Gn×100%。式中,G1为4 d发芽种子数,Gn为供试种子数,Ga为7 d发芽种子数。
1.4.2生理指标。用DDS307型电导仪测定相对电导率,用氮蓝四唑(NBT)光还原法测定超氧化物歧化酶(SOD)活性,用愈创木酚法测定过氧化物酶(POD)活性,用硫代巴比妥酸比色法测定过氧化氢酶(MDA)含量,用酸性茚三酮比色法测定脯氨酸含量[12]。以上指标均重复测定3次。
1.5数据处理采用Excel 2003软件对数据进行整理,采用DPS 6.55软件进行方差分析和多重比较,Duncan法进行差异显著性检验。
2结果与分析
2.1VC溶液对NaCl胁迫下油葵种子萌发的影响从图1、2可以看出,NaCl溶液胁迫下添加不同浓度VC溶液,油葵种子发芽势、发芽率随着外源VC溶液浓度的增加均呈先升高后下降的趋势。其中,以浓度为 80 mg/L 的VC溶液效果最佳,其发芽势、发芽率分别较CK提高了 15.6%、14.8%。这表明,适量的 VC在一定程度上可缓解盐胁迫的抑制作用,促进种子萌发。
2.2VC溶液对NaCl胁迫下油葵幼苗SOD和POD活性的影响SOD、POD是植物细胞膜的重要保护酶,常作为植物抗逆性的重要生理指标。从图3、4可以看出,在NaCl胁迫下,随着添加外源VC溶液浓度的增加,油葵幼苗体内SOD和POD活性均呈先上升后下降的变化,各处理SOD和POD活性与CK差异显著,SOD活性比CK增加 19.3%~28.4%,POD活性比CK提高17.5%~29.8%,且均以 120 mg/L VC溶液处理最高。这说明盐胁迫降低氧化酶活性,适宜浓度VC能够提高油葵幼苗SOD、POD活性,保护细胞膜完整性。
2.3VC溶液对NaCl胁迫下油葵幼苗MDA含量的影响MDA是膜脂过氧化作用的最终产物,是反映膜系统受伤害程度的重要标志之一。从图5可以看出,NaCl溶液胁迫下,VC溶液浓度在40~200 mg/L时油葵幼苗积累的MDA含量均低于CK,且与CK差异显著,其中,160 mg/L VC溶液处理MDA含量最低,作用效果最为明显。这说明一定浓度的VC溶液可降低膜脂过氧化水平,减轻盐胁迫对油葵幼苗造成的不良影响。
2.4VC溶液对NaCl胁迫下油葵幼苗Pro含量的影响脯氨酸是植物细胞中重要和有效的有机渗透调节物质。从图6可以看出,NaCl溶液胁迫下油葵幼苗脯氨酸含量随着VC溶液浓度的增加先升高后下降,VC溶液浓度在40.0~120.0 mg/L时与CK差异显著,且以80 mg/L处理的油葵幼苗脯氨酸含量最高,比CK增加31.2%。这说明一定浓度的VC溶液对改善盐胁迫下油葵幼苗细胞的渗透调节能力有一定的作用。 3结论与讨论
种子萌发期是植物个体发育的重要阶段,直接影响植株的生长发育和产量形成。目前,已经有诸多试验证明盐胁迫会抑制种子的正常萌发[13-17],当种子处于高盐分环境中时,细胞质膜的完整性被破坏,细胞膜选择透性下降甚至丧失,大量的 Na+、Cl-在体内大量积累,而K+、Ca2+则出现亏缺,细胞内离子失调,引发一系列代谢紊乱。王冀川等试验证明,当NaCl溶液浓度为70 mmol/L时,对油葵种子的发芽率、相对盐害率、百株总干重和平均下胚轴长等指标促进作用最为明显[18]。该试验结果表明,在120 mmol/L NaCl溶液处理下,添加不同浓度VC溶液,油葵种子发芽势、发芽率随着外源VC浓度的增加均呈先升高后下降的趋势,以浓度为80 mg/L VC溶液效果最佳。
SOD、POD属于植物体内的一类保护酶[19],对逆境的反应非常敏感,前者能催化超氧化物离子自由基发生歧化反应,从而消除有毒离子,后者可以清除过氧化物,在植物抗性中起着重要作用。MDA是脂质过氧化作用的产物,MDA含量是细胞内活性氧含量及膜伤害的重要指标。脯氨酸作为植物体内的渗透调节物质,在植物受环境胁迫时大量积累,有助于增加细胞持水力,对原生质起保护作用。该试验中,随着VC溶液浓度的增加,油葵幼苗SOD、POD活性和脯氨酸含量均呈现先升高后降低的趋势,且SOD、POD活性以120 mg/L VC溶液处理最大,脯氨酸含量以80 mg/L VC溶液处理最大,而幼苗MDA含量呈现先降后升的趋势,以160 mg/L VC溶液处理最小。这说明盐胁迫条件下,适量外源VC可以缓解盐胁迫对幼苗的伤害。
参考文献
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[3] 周春菊.有机酸和维生素对小麦某些生理生化特性的影响[J].西北植物学报,1999(4):623-628.
[4] 孙西丽,赵方贵,张英昊,等.外源维生素对盐胁迫下玉米种子萌发和某些生理指标的影响[J].青岛农业大学学报:自然科学版,2009,26(4):313-317.
[5] 谭新中,曹赐生,肖用森.维生素C对渗透胁迫下杂交稻幼苗膜脂过氧化作用的影响[J].杂交水稻,2003,18(3):59-61.
[6] 杨萍,罗庆熙,张珂珂.外源维生素对盐胁迫下黄瓜种子发芽特性的影响[J].西南师范大学学报:自然科学版,2010(3):109-111.
[7] 张洪涛,安旺盛,曾福礼.维生素C对黄瓜叶绿体膜脂过氧化的影响[J].西北植物学报,1999,19(2):321-324.
[8] 王薇,王亚君,陈志刚.维生素C浸种对盐胁迫下甜瓜种子萌发的影响[J].蔬菜科技,2013(3):33-34.
[9] 唐祖军,宋明.PEG、CaCl2和维生素C对大白菜种子活力的影响[J].西南农业大学学报,1999,21(5):430-432.