水楊酸和殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下黃瓜種子萌發(fā)的促進(jìn)作用

張志剛 尚慶茂

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

水楊酸和殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下黃瓜種子萌發(fā)的促進(jìn)作用

張志剛 尚慶茂*

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

以黃瓜津優(yōu)1號(hào)為試材，采用0.1mmol·L-1水楊酸（SA）、50mg·L-1殼聚糖（CTS）溶液浸種，測(cè)定了100mmol·L-1NaCl脅迫下黃瓜種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率及α-淀粉酶、脫氫酶、磷酸酶活性等指標(biāo)。NaCl脅迫下，黃瓜種子萌發(fā)受到明顯抑制，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率分別比清水對(duì)照降低31.3、25.6個(gè)百分點(diǎn)；SA、CTS單一或共同浸種處理提高了NaCl脅迫下黃瓜種子發(fā)芽率及相關(guān)酶活性，且SA、CTS共同浸種的效果優(yōu)于SA、CTS單一處理，發(fā)芽率比NaCl脅迫處理增加19.2個(gè)百分點(diǎn)，α-淀粉酶、脫氫酶、磷酸磷活性分別比NaCl脅迫處理增加24.7 %、16.2 %、24.1 %。說明SA、CTS對(duì)NaCl脅迫下黃瓜種子萌發(fā)具有明顯的促進(jìn)作用，且兩者呈協(xié)同效應(yīng)。

水楊酸；殼聚糖；鹽脅迫；黃瓜種子

隨著設(shè)施蔬菜的發(fā)展，設(shè)施內(nèi)特有的小氣候以及不當(dāng)?shù)脑耘喙芾泶胧ㄊ┓柿看笄移鼗?、地溫高、蒸發(fā)旺盛、無雨水沖淋等），土壤次生鹽漬化日趨明顯，已成為制約蔬菜高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、可持續(xù)發(fā)展的主要因素（史慶華 等，2004）。鹽脅迫下，黃瓜（Cucumis sativus L.）種子發(fā)芽率、胚根長(zhǎng)、下胚軸長(zhǎng)、胚根和下胚軸鮮（干）質(zhì)量、側(cè)根數(shù)均降低（曾秀存和許耀照，2008）。鹽脅迫抑制種子萌發(fā)主要來自3個(gè)方面：一是滲透脅迫，種子萌發(fā)過程中，滲透脅迫造成植物細(xì)胞生理缺水，從而影響種子萌發(fā)；其次是破壞細(xì)胞質(zhì)膜，鹽脅迫使膜透性增大，導(dǎo)致溶質(zhì)外滲，電解質(zhì)滲透率增大，導(dǎo)致種子萌發(fā)受阻；三是離子毒害，鹽脅迫下，過量的Na+導(dǎo)致植物細(xì)胞膨脹、變異和取代質(zhì)膜，破壞細(xì)胞膜的選擇透性，使細(xì)胞內(nèi)離子大量外滲，造成胞內(nèi)離子不平衡，破壞細(xì)胞的正常生理功能（劉洪蘭 等，2008）。水楊酸（salicylic acid，SA）、殼聚糖（chitosan，CTS）是植物抗病反應(yīng)和誘導(dǎo)植物對(duì)非生物逆境反應(yīng)的抗逆信號(hào)分子，兩者均能誘導(dǎo)植物體內(nèi)抗病相關(guān)蛋白（PRs）產(chǎn)生，提高保護(hù)酶活性，增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及次生代謝產(chǎn)物含量，從而提高植物的抗病性、耐鹽性及抗熱性等（Romanazzi et al.，2003；Agarwal et al.，2005），說明SA、CTS兩種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑之間可能存在交叉作用。前人研究結(jié)果已證明，SA、CTS單一施用可提高黃瓜幼苗耐鹽性（宋士清 等，2006；尚慶茂 等，2007），而關(guān)于兩者共同施用對(duì)植物抗逆性特別是鹽脅迫下黃瓜種子萌發(fā)方面的研究鮮見報(bào)道。為此，筆者研究了SA與CTS共同浸種對(duì)鹽脅迫下黃瓜種子萌發(fā)的影響，以明確兩者對(duì)提高NaCl脅迫下黃瓜種子萌發(fā)是否具有協(xié)同效應(yīng)及可能的生理機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

黃瓜選用鹽敏感品種津優(yōu)1號(hào)（王廣印 等，2004）。SA購(gòu)自北京化學(xué)試劑公司，含量≥99.5 %，規(guī)格AR。CTS購(gòu)自SIGMA公司，規(guī)格AR，脫乙酰度≥85 %。

1.2 試驗(yàn)處理

黃瓜種子用下述溶液浸種：① 清水（CK），未進(jìn)行NaCl脅迫處理；② 清水，進(jìn)行NaCl脅迫處理；③ SA0.1mmol·L-1；④ CTS50mg·L-1；⑤ SA0.1mmol·L-1+CTS50mg·L-1。種子浸泡12 h后用清水沖洗3次。塑料箱（60cm×40cm×20cm）裝入1 L蒸餾水，水深1.5cm，將濾紙對(duì)折平鋪在玻璃板上，揭開上層濾紙，貼在玻璃上的下層濾紙用清水浸濕，距玻璃板下邊緣12cm處按一定間距放上種子（種孔朝下），將上層濾紙折疊過來覆蓋種子，然后將玻璃板垂直放入塑料箱，②～⑤ 處理每天用30mL100mmol·L-1NaCl沖淋種子1次，處理 ① 用等量蒸餾水沖淋。每處理黃瓜種子30粒，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。

1.3 測(cè)定方法

黑暗培養(yǎng)3d后，調(diào)查發(fā)芽率（以芽長(zhǎng)≥2mm為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)）、胚根長(zhǎng)（用直尺測(cè)定）、一級(jí)側(cè)根數(shù)（記錄主根上肉眼可見的長(zhǎng)于1mm的一級(jí)側(cè)根數(shù)）。活力指數(shù)＝S×∑（Gt /dt），其中Gt為在t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)，S為胚根鮮質(zhì)量。淀粉酶活性參照Downie等（1994）方法測(cè)定；脫氫酶活性采用氯化三苯基四氮唑法（顏啟傳和黃亞軍，1992）測(cè)定；磷酸酶活性參照陳潤(rùn)政（1986）的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SAS軟件Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較及差異顯著性分析，數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA、CTS對(duì)NaCl脅迫下黃瓜種子發(fā)芽率的影響

NaCl脅迫下，黃瓜種子萌發(fā)受到明顯抑制（表1），種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率分別比清水對(duì)照降低31.1、25.6個(gè)百分點(diǎn)，活力指數(shù)比對(duì)照降低86.3%，差異達(dá)顯著水平；SA、CTS單一或共同浸種處理提高了NaCl脅迫下黃瓜種子的發(fā)芽勢(shì)發(fā)芽率和活力指數(shù)，且 SA與 CTS共同浸種效果優(yōu)于SA、CTS單一處理，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率分別比NaCl脅迫處理增加24.3、19.2個(gè)百分點(diǎn)種子活力指數(shù)比NaCl脅迫處理增加135.8 %。

表1 SA、CTS對(duì)NaCl脅迫下黃瓜種子萌發(fā)、生根的影響

2.2 SA、CTS對(duì)NaCl脅迫下黃瓜種子胚根長(zhǎng)及一級(jí)側(cè)根數(shù)的影響

從表1可知，SA、CTS單一或共同浸種處理均提高了NaCl脅迫下黃瓜種子胚根長(zhǎng)、一級(jí)側(cè)根數(shù)，且SA單一浸種效果大于CTS單一浸種，胚根長(zhǎng)、一級(jí)側(cè)根數(shù)分別比 NaCl脅迫處理提高了111.1 %、92.5 %。NaCl脅迫處理明顯抑制了黃瓜種子胚根長(zhǎng)、一級(jí)側(cè)根數(shù)，分別比清水對(duì)照降低了80.2 %、87.4 %。

2.3 SA、CTS對(duì)NaCl脅迫下黃瓜種子酶活性的調(diào)節(jié)作用

與 NaCl脅迫處理相比，SA、CTS單一或共同浸種處理增強(qiáng)了黃瓜種子相關(guān)酶活性（表2），且作用大小為：SA＋CTS＞CTS＞SA，如α-淀粉酶活性分別比 NaCl脅迫處理提高了24.7 %、18.8 %、7.8 %。

2.4 SA、CTS在NaCl脅迫下黃瓜種子萌發(fā)及酶活性中的互作效應(yīng)

從表3可知，SA與CTS對(duì)NaCl脅迫下黃瓜種子發(fā)芽率、活力指數(shù)、α-淀粉酶及脫氫酶活性均存在極顯著的互作效應(yīng)，對(duì)磷酸酶活性兩者互作效應(yīng)未達(dá)到顯著水平。F值大小反映處理對(duì)某一指標(biāo)的影響大小，通過比較 F值可知，CTS主效應(yīng)對(duì)黃瓜種子發(fā)芽率、活力指數(shù)及α-淀粉酶、脫氫酶、磷酸酶活性的影響大于SA主效應(yīng)。

表2 SA、CTS對(duì)黃瓜種子酶活性的調(diào)節(jié)作用

表3 SA、CTS二因素方差分析F值及差異顯著性比較

3 結(jié)論與討論

SA、CTS可作為植物抗逆反應(yīng)所需的信號(hào)分子激活植物防御保護(hù)機(jī)制，在植物信號(hào)傳導(dǎo)和抗逆反應(yīng)中起關(guān)鍵作用（Omar et al.，2001）。SA、CTS可提高黃瓜種子抗熱性（許耀照 等，2004）、耐低溫性（孫艷 等，1999；舒英杰 等，2007）、耐鹽性（董濤 等，2009），以及萵苣（任艷芳和何俊瑜，2008）、大麥（Wxsniewska ＆ Chelkowski，1999）、小麥（李焰焰 等，2005；盛瑋 等，2007）種子的抗鹽性。本試驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，即SA、CTS單一或共同浸種處理均提高了黃瓜種子耐鹽性，表現(xiàn)為發(fā)芽率升高，且SA與CTS共同浸種效果優(yōu)于單一SA、CTS處理，3個(gè)處理的發(fā)芽率分別比NaCl脅迫處理增加19.2、14.1、15.8個(gè)百分點(diǎn)。

種子萌發(fā)依賴于水分及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)又依賴于水解酶的活性與作用（賓金華 等，2001）。如淀粉酶降解淀粉以供應(yīng)胚生長(zhǎng)所需要的小分子糖（Nandi et al.，1995）；蛋白酶降解貯藏蛋白供應(yīng)各種氨基酸（郭棟梁 等，2008）；脫氫酶能準(zhǔn)確快速地反映種子胚細(xì)胞的還原能力，其酶活性大小是衡量種子活力大小的重要生理指標(biāo)（喬燕祥 等，2003）。SA浸種增強(qiáng)NaCl脅迫下小麥種子α-淀粉酶、蛋白酶活性及可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸的含量，進(jìn)而提高種子發(fā)芽的數(shù)量、速度和質(zhì)量（張士功和高吉寅，1999）。CTS包衣處理可提高 NaCl脅迫下水稻（阮松林和薛慶中，2002）、小麥（盛瑋 等，2007）種子的發(fā)芽率、α-淀粉酶活性。CTS浸種提高黃瓜種子發(fā)芽率及活力指數(shù)（舒英杰 等，2007），可能與 CTS提高種子中與萌發(fā)有關(guān)的激素（GA、IAA）含量和脂肪酶（周永國(guó) 等，2002）及淀粉酶（胡景江 等，2003）活性有關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，SA、CTS單一或共同浸種處理均提高了NaCl脅迫下黃瓜種子α-淀粉酶、脫氫酶及磷酸酶活性。

綜上所述，SA、CTS可能通過提高NaCl脅迫下黃瓜種子的α-淀粉酶、脫氫酶及磷酸酶活性，從而促進(jìn)種子萌發(fā)，SA、CTS在提高 NaCl脅迫下黃瓜種子發(fā)芽率及相關(guān)酶活性等存在極顯著的互作效應(yīng)。

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Promoting Effect of Salicylic Acid and Chitosan ongermination of Cucumber Seeds under NaCl Stress

ZHANG Zhi-gang，SHANG Qing-mao*
（Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing100081，China）

Cucumber（Cucumis sativas L.）‘Jinyou No.1’was taken as experimentalmaterial and soaked in the liquor of0.1mmol·L-1SA and50mg·L-1CTS.Thegermination rate and activities of α-amylase，dehydrogenase，phosphatase were tested under NaCl stress.Thegermination rate andgermination energy of cucumber seed were inhibited remarkably anddecreased by31.3 and25.6 percentage point，respectively under NaCl stress compared with normal control.Single ormixture treatments of SA，CTS increasedgermination rate and enzymes activity under NaCl stress，while the effect ofmixture treatment with SA，CTS was better than that of single SA，CTS.Itsgermination rate，activities of α-amylase，dehydrogenase，and phosphatase were increased by19.2 percentage point，24.7 %，16.2 %，24.1 % compared with NaCl stress treatment.This indicated that SA and CTS could promotegermination of cucumber seed under NaCl stress and have teamwork effect.

Salicylic acid；Chitosan；Salt stress；Cucumber seeds

S642.2

A

1000-6346（2010）08-0026-04

2009-11-11；接收日期：2010-01-21

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAD07B04，2006BAD11A10-003），公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（nyhyzx07-007），中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所中央級(jí)公益性科研院所科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資助項(xiàng)目

張志剛，助理研究員，主要從事蔬菜苗期發(fā)育調(diào)控研究，E-mail：zhangzhigang75@yahoo.com.cn

* 通訊作者：尚慶茂，博士，研究員，主要從事蔬菜苗期發(fā)育調(diào)控研究，E-mail：shangqm@mail.caas.net.cn