外源NO對世瑪脅迫下強筋小麥幼苗生長的影響

曹夢琳，尹美強溫銀元，王玉國，孫敏，高志強

（山西農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，山西 太谷030801）

小麥是世界上最重要的糧食作物之一，也是我國第二大糧食作物［1］，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。但在小麥生產(chǎn)過程中，雜草對其造成了嚴重威脅［2］。雜草與作物競爭的結(jié)果之一就是使作物產(chǎn)量受損［3］。據(jù)統(tǒng)計，在美國，由于雜草的威脅，每年造成農(nóng)民的耗損高達200億美元［4］；在我國，全國麥田草害面積每年達0.1億hm2，其中嚴重危害面積0.027億hm2，每年造成小麥減產(chǎn)約40億kg，損失率約30%［5］。

隨著小麥生產(chǎn)規(guī)模化、標準化發(fā)展，除草劑使用面積迅速增加［6］。其中，磺酰脲類除草劑的市場占有率已超過其他小麥除草劑的總和［7］。世瑪是磺酰脲類除草劑的一種，其主要成分是甲基二磺?。?］。隨著除草劑的廣泛運用，麥田雜草得到了有效的防治，但人們在防除雜草的同時卻忽視了除草劑對小麥生長發(fā)育的影響［9］。

NO是一種廣泛分布在生物體內(nèi)的信號分子，近年來關(guān)于NO緩解鹽、干旱、高溫等非生物脅迫的研究受到普遍關(guān)注［10］。但是有關(guān)NO緩解世瑪除草劑對小麥的毒害作用方面的報道很少見。本文旨在通過研究不同濃度SNP（外源NO供體）對世瑪脅迫下小麥幼苗的緩解作用，為小麥的高產(chǎn)增收提供新方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

豐育3（強筋小麥），由山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院小麥栽培課題組提供。

1.2 試驗設(shè)計

選取健壯飽滿且大小一致的小麥種子，用0.1%HgCl2消毒后用蒸餾水反復(fù)清洗，用濾紙吸凈種子上的水分，陰干，播種于直徑為90mm的培養(yǎng)皿中，每皿50粒，播種基質(zhì)為沙子，每皿110g（上部50g，下部60g），放于室溫下培養(yǎng)。待小麥生長到第二葉完全展開時，對其進行處理。SNP處理濃度分別為0.1、0.2、0.4mmol·L－1，分別記作 H＋0.1S，H＋0.2S，H＋0.4S，每2d澆灌一次，每次20mL。在第一次施用SNP之后立即噴施1倍劑量的世瑪除草劑80mL·m－2，只噴一次，單獨噴施世瑪除草劑的處理記作H。以噴施蒸餾水為對照（CK）。重復(fù)3次。分別在世瑪處理的第1、3、5、7、9天取第一成熟葉片進行相關(guān)指標的測定。

1.3 指標測定

超氧化物歧化酶（SOD）活性測定用氮藍四唑（NBT）光化還原抑制法；超氧化物酶（POD）活性測定用愈創(chuàng)木酚法；丙二醛（MDA）含量的測定采用硫代巴比妥酸分光光度法。超氧陰離子自由基含量采用高俊鳳［11］提供的方法測定。

另外，在處理后第9天，選取生長均勻的10株幼苗，用精確至0.1mm的刻度板測量其株高，根長。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)用 Microsoft excel軟件繪圖，用SPSS17.0進行方差分析，用Duncan新復(fù)極差法進行顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源NO對世瑪脅迫下小麥幼苗株高、根長的影響

由表1所示，世瑪脅迫9d后，小麥幼苗的株高較CK的降低了21.33%，差異顯著（P＜0.05）。SNP處理明顯緩解了世瑪對小麥幼苗株高的抑制作用，且隨濃度增大，作用減弱；以0.1mmol·L－1的SNP處理（H＋0.1S）緩解作用最大，與CK比較，其小麥幼苗的株高僅降低了2.13%，與H比較，其小麥幼苗的株高卻提高了24.39%。

世瑪脅迫9d后，小麥幼苗的根長也降低了3.09%，差異不顯著（P＞0.05）。但SNP處理仍有緩解世瑪脅迫的趨勢，尤其H＋0.1S處理的小麥幼苗的根長明顯較H處理的提高了7.40%，較CK的提高了4.08%。

由此可見，低濃度的SNP（0.1mmol·L－1）處理可以明顯緩解世瑪脅迫對小麥幼苗株高及根長的抑制作用。

表1 外源NO對世瑪脅迫下小麥幼苗株高、根長的影響Table 1 Effect of exogenous nitric oxide on the Plant height and Root length of wheat at seedling stage under the sigma stress

2.2 外源NO對世瑪脅迫下小麥幼苗葉片超氧陰離子自由基（O2－·）和丙二醛（MDA）含量的影響

如圖1所示，隨著處理時間的延長，各處理超氧陰離子自由基含量呈先升高隨后緩慢下降的趨勢，并在第3天達到最高峰。無世瑪脅迫（CK）時，小麥葉片超氧陰離子自由基含量無明顯變化。世瑪處理后，超氧陰離子含量明顯提高，其中以單一世瑪處理（H）后其含量升高最為明顯，在處理后第3天，超氧陰離子自由基含量升高86.22%，差異達到極顯著水平（P＜0.01）。隨著不同濃度的SNP對小麥進行處理，明顯降低了超氧陰離子自由基含量，且濃度越大，降低程度越??；以0.1mmol·L－1的SNP處理（H＋0.1S）降低程度最大，在處理后第3天，與CK比，其超氧陰離子自由基含量升高了37.34%，與H比，其超氧陰離子自由基含量減低了26.25%。

如圖2所示，隨著處理時間的延長，各處理丙二醛含量也呈先增高之后緩慢降低的趨勢，并在第3天達到最高峰。無世瑪脅迫（CK）時，小麥葉片丙二醛含量無明顯變化。世瑪處理后，丙二醛含量明顯提高，其中以單一世瑪處理（H）后含量升高最為明顯，在處理后第3天，丙二醛含量升高92.86%，差異達到極顯著水平（P＜0.01）。隨著不同濃度的SNP對小麥進行處理，丙二醛含量明顯降低，并隨著濃度升高，降低程度變?nèi)?；?.1 mmol·L－1的SNP處理（H＋0.1S）降低程度最強，在處理后第3天，與CK相比，其丙二醛含量升高了46.43%，與 H相比，其丙二醛含量降低了24.07%。

由上可見，SNP處理可以緩解世瑪除草劑對小麥幼苗的傷害，明顯降低超氧陰離子和丙二醛的含量，其中以H＋0.1S處理效果最為明顯。

圖1 外源NO對世瑪脅迫下小麥葉片超氧陰離子含量的影響Fig.1 Effect of exogenous nitric oxide on the O－2·content of wheat leaf at seedling stage under the sigma stress

圖2 外源NO對世瑪脅迫下小麥葉片丙二醛含量的影響Fig.2 Effect of exogenous nitric oxide on the MDA content of wheat leaf at seedling stage under the sigma stress

2.3 外源NO對世瑪脅迫下小麥幼苗葉片SOD、POD活性的影響

如圖3所示，隨著培養(yǎng)時間的延長，各處理SOD活性呈逐漸上升而后下降的趨勢，并在第5天達到最高值。無世瑪脅迫（CK）時，小麥葉片SOD活性無明顯變化。世瑪處理后，SOD活性明顯升高，在處理后第5天，單一世瑪處理（H）后，SOD活性升高54.84%，差異達到顯著水平（P＜0.05）。隨著不同濃度SNP對小麥進行處理，SOD活性逐漸升高，濃度越大，升高程度越??；以0.1 mmol·L－1的SNP處理（H＋0.1S）升高程度最大，在處理后第5天，與CK比，其活性升高了87.60%，與H比，其活性僅升高了32.76%。

如圖4所示，隨著培養(yǎng)時間的延長，各處理POD活性也呈逐漸上升而后下降的趨勢，但POD活性在第7天達到最高峰。無世瑪脅迫（CK）時，小麥葉片POD活性無明顯變化。世瑪處理后，POD活性明顯升高。在處理后第7天，單一世瑪處理（H）后，POD活性增加56.4%，差異達到了顯著水平（P＜0.05）。隨著不同濃度SNP對小麥進行處理，POD活性逐漸升高，且濃度越大，升高程度越弱；以0.1mmol·L－1的 SNP處理（H＋0.1S）升高程度最強，在處理后第7天，與CK比，POD活性增加了79.94%，與 H相比，POD活性僅增加23.54%。

由此可見，SNP處理可以提高小麥葉片SOD、POD活性，增加小麥抵御毒害的能力。其中以H＋0.1S處理差異最為顯著。

圖3 外源NO對世瑪脅迫下小麥幼苗SOD活性的影響Fig.3 Effect of exogenous nitric oxide on the SOD activity of wheat leaf at seedling stage under the sigma stress

3 討論與結(jié)論

圖4 外源NO對世瑪脅迫下小麥幼苗POD活性的影響Fig.4 Effect of exogenous nitric oxide on the POD activity of wheat leaf at seedling stage under the sigma stress

世瑪脅迫反應(yīng)在植物體內(nèi)的最明顯變化是抑制植株生長，使幼苗株高明顯降低。試驗表明，單一世瑪處理（H）使株高降低了21.33%，差異達到顯著水平，使根長降低了3.09%，差異不顯著。

吳濟南［12］等的研究表明：施用除草劑乙草胺后，夏玉米拔節(jié)期葉片POD、SOD活性和MDA含量的變化為：POD活性呈升高－降低－升高的趨勢；SOD活性呈升高－降低的趨勢；MDA含量呈升高－降低的趨勢。王正貴［13］等的研究表明：除草劑苯磺隆使小麥體內(nèi)SOD活性表現(xiàn)為先升高、后逐漸恢復(fù)至對照水平；POD活性也表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢；除草劑對MDA含量影響相對較小。本試驗結(jié)果表明，單一世瑪處理后超氧陰離子、丙二醛含量、SOD、POD活性均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，在處理后第3天，與CK相比，超氧陰離子和丙二醛含量分別升高86.22%，92.86%，差異達到極顯著水平（P＜0.01）。在處理后第5天，單一世瑪處理使SOD增加54.84%，在處理后第7天，單一世瑪處理使POD活性增加56.4%，差異達到顯著水平（P＜0.05）。

NO是一種自由基性質(zhì)的氣體分子，NO在植物中的某些功能與它對活性氧代謝水平的調(diào)節(jié)密切相關(guān)，其主要作用方式是作用于ROS代謝酶［14］。賈海鳳等［15］的研究表明：0.01mmol·L－1SNP能減緩NaCl脅迫對板藍根幼苗生長的抑制作用，以0.1mmol·L－1緩解作用最好。陳靜等［16］的研究表明：缺氮脅迫下棉花幼苗長勢減弱，適宜濃度外源NO能夠在一定程度上緩解缺氮脅迫對棉花幼苗造成的傷害，促進棉花幼苗地上和地下部的生長，提高棉花幼苗對缺氮脅迫的耐性，其中以0.1mmol·L－1SNP緩解效果最顯著。本試驗表明，0.1、0.2、0.4mmol·L－1SNP可以緩解世瑪脅迫對小麥幼苗的毒害作用，其中以0.1 mmol·L－1SNP效果最為明顯，其在處理第9天使株高提高了24.39%，使根長提高了7.4%；在處理第3天，使超氧陰離子含量減低了26.25%，丙二醛含量降低了24.07%，超氧陰離子和丙二醛含量與其他濃度SNP處理相比均降低最多；在第5 d，使SOD活性升高了32.76%，第7天，使POD活性升高了23.54%，SOD與POD活性與其他濃度SNP處理相比均升高最多。

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