外源水楊酸對(duì)黃秋葵種子萌發(fā)及低溫脅迫下幼苗生長(zhǎng)的影響

理向陽(yáng)，劉曉靜，郭曉陽(yáng)，代丹丹，胡 穎，張 洋，郭紅霞*

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所,河南 鄭州 450002； 2.安陽(yáng)市農(nóng)業(yè)局水產(chǎn)站,河南 安陽(yáng) 455000)

外源水楊酸對(duì)黃秋葵種子萌發(fā)及低溫脅迫下幼苗生長(zhǎng)的影響

理向陽(yáng)1，劉曉靜2，郭曉陽(yáng)1，代丹丹1，胡 穎1，張 洋1，郭紅霞1*

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所,河南 鄭州 450002； 2.安陽(yáng)市農(nóng)業(yè)局水產(chǎn)站,河南 安陽(yáng) 455000)

以臺(tái)灣五福黃秋葵種子為試材，研究了水楊酸(SA)對(duì)黃秋葵種子萌發(fā)以及對(duì)4 ℃低溫脅迫下幼苗葉片生理指標(biāo)的影響，以期為早春時(shí)期黃秋葵育苗提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：低濃度(0.5、1.0 mmol/L)的SA浸種能提高黃秋葵種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率;1.5 mmol/L SA浸種降低種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率；2.0 mmol/L SA處理嚴(yán)重抑制黃秋葵種子的萌發(fā)。與清水對(duì)照相比，低濃度的SA處理能使黃秋葵幼苗葉片中葉綠素 a、b 含量和葉綠素總量增加，過(guò)氧化物酶活性以及脯氨酸積累量升高，過(guò)氧化氫酶活性和丙二醛含量降低。其中以1.0 mmol/L的SA浸種效果最好。

水楊酸； 黃秋葵； 幼苗生長(zhǎng)； 低溫脅迫

黃秋葵(Abelmoschusesculentus)俗名羊角豆、潺茄，是我國(guó)新興的特色蔬菜作物之一，具有重要的營(yíng)養(yǎng)保健與醫(yī)療價(jià)值。黃秋葵性喜溫暖，原產(chǎn)地為非洲和亞洲熱帶，中國(guó)栽培不多。黃秋葵早春育苗易遭受低溫冷害，嚴(yán)重影響秧苗素質(zhì)與產(chǎn)量，給農(nóng)戶造成較大經(jīng)濟(jì)損失。因此，研究黃秋葵育苗過(guò)程中遭遇低溫傷害時(shí)的生理生化變化，探討減輕黃秋葵育苗時(shí)的低溫危害途徑和方法對(duì)生產(chǎn)具有重要意義。水楊酸(SA)是廣泛存在于植物體內(nèi)的一種小分子酚類(lèi)物質(zhì)，可以在韌皮部中運(yùn)輸，有獨(dú)特的生理作用。有研究報(bào)道，SA是植物體產(chǎn)熱的熱素[1-2]，并可提高植物的抗逆性[3-4]。也有研究報(bào)道，SA能在一定濃度范圍內(nèi)提高低溫條件下黃瓜、玉米、茄子、西瓜等的抗寒性[3,5-9]，但關(guān)于SA對(duì)黃秋葵種子發(fā)芽和低溫條件下幼苗生理特性的影響還未見(jiàn)報(bào)道。鑒于此，采用不同濃度SA浸泡黃秋葵種子，研究黃秋葵種子發(fā)芽情況以及低溫條件下幼苗生理特性的變化，以期為提高黃秋葵抗寒性和工廠化育苗研究提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為黃秋葵種子(市售臺(tái)灣五福)。SA、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、Met、 NBT、核黃素、愈創(chuàng)木酚、丙酮等均為國(guó)產(chǎn)分析純(天津基準(zhǔn)化學(xué)試劑有限公司)。主要儀器包括電光分析天平(上海天平儀器廠)、Eppendorf 5415D高速冷凍離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠)、722 光柵分光光度計(jì)(廈門(mén)分析儀器廠)等。

1.2 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)于2014年在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花栽培實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。黃秋葵種子經(jīng)粒選后用0.1%升汞消毒15 min，蒸餾水漂洗3次，再用濾紙將水吸干，然后分別放入0.5、1.0、1.5、2.0 mmol/L的SA溶液中浸泡，以蒸餾水為對(duì)照，重復(fù)3 次,每重復(fù) 100 粒種子。浸泡16 h后用清水將種子沖洗干凈后放入鋪有3層濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，于28 ℃的恒溫恒濕培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行催芽。每天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，計(jì)算發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率。

待上述種子大部分露白時(shí)，挑選長(zhǎng)勢(shì)良好、出芽整齊的種子播于裝有蛭石基質(zhì)的75孔育苗盤(pán)中，在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)條件：光照/黑暗，28 ℃/18 ℃，16 h/8 h，相對(duì)濕度60%/75%。長(zhǎng)至兩葉一心時(shí)，于4 ℃條件低溫處理48 h。隨后取幼苗葉片測(cè)定過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量、游離脯氨酸(Pro)含量以及葉綠素含量等。

1.3 測(cè)定指標(biāo)和方法

1.3.1 發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率的計(jì)算 發(fā)芽勢(shì)=3 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%，發(fā)芽率=7 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%。

1.3.2 MDA和Pro含量、POD和CAT活性的測(cè)定 參照李合生[10]的方法，MDA含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸法，Pro含量測(cè)定采用酸性印三酮法,POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，CAT活性測(cè)定采用紫外吸收法。

1.3.3 葉綠素的提取及測(cè)定 葉綠素的提取[11-12]：隨機(jī)剪取新鮮葉片，剪碎，混勻。再稱(chēng)取剪碎的新鮮樣品0.1 g放入研缽中，加少量石英砂及80%丙酮研成勻漿,用濾紙把提取液過(guò)濾到10 mL試管中，最后定容至10 mL，搖勻，放置暗處并于室溫條件下浸提26 h，重復(fù)3次。葉綠素含量的測(cè)定：以 80%丙酮為空白，用722型分光光度計(jì)在波長(zhǎng)645、663 nm處測(cè)定葉綠素吸光度，并根據(jù)下列公式計(jì)算出提取液中葉綠素含量(mg/g) 。葉綠素a含量=(12.7OD663-2.69OD645)V/1 000m，葉綠素b含量=(22.9OD645-4.68OD663)V/1 000m，葉綠素總量=[(20.3OD645+8.04OD663)V]/1 000m。其中，V—提取液總體積(mL),m—樣品鮮質(zhì)量(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA對(duì)黃秋葵種子萌發(fā)的影響

由圖1可知，SA對(duì)黃秋葵種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率都有明顯的影響。與清水對(duì)照相比，0.5、1.0 mmol/L SA處理的黃秋葵種子發(fā)芽勢(shì)分別提高1.25%、3.75%，發(fā)芽率分別增加1.2%、6.1%，而高濃度處理(1.5、2.0 mmol/L)的黃秋葵種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)顯著降低，這是由于SA 濃度過(guò)高對(duì)黃秋葵種子造成傷害，同時(shí)2.0 mmol/L處理的黃秋葵種子還出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象，說(shuō)明高濃度的SA對(duì)黃秋葵種子發(fā)芽具有抑制作用。

圖1 SA對(duì)黃秋葵種子萌發(fā)的影響

2.2 SA對(duì)低溫脅迫下黃秋葵幼苗生理生化指標(biāo)的影響

2.2.1 POD活性 由圖2可知，經(jīng)SA浸種后，與對(duì)照相比，低溫脅迫下黃秋葵幼苗葉片中POD活性發(fā)生變化。其中，0.5 mmol/L 和1.5 mmol/L SA處理的葉片POD活性增加幅度較小，與對(duì)照差異不顯著(P>0.05)；1.0 mmol/L SA處理的葉片POD活性極顯著增加(P<0.01)；2.0 mmol/L處理的葉片POD活性下降。由此說(shuō)明，過(guò)低濃度或過(guò)高濃度的SA處理效果不佳，可能是因?yàn)榈蜐舛鹊腟A 未能激發(fā)保護(hù)酶POD活性，而高濃度的SA 則破壞了黃秋葵幼苗內(nèi)部的生理代謝，致使POD活性降低。

圖2 SA對(duì)低溫脅迫下黃秋葵幼苗POD活性的影響

2.2.2 CAT活性 由圖3可知，低溫脅迫下經(jīng)不同濃度SA浸種后，黃秋葵幼苗葉片中CAT 活性均降低。與對(duì)照相比，0.5、1.0、1.5、2.0 mmol/L SA處理后，黃秋葵葉片CAT活性分別降低10.81%、10.49%、18.50%、27.54%，其中，0.5 mmol/L 和1.0 mmol/L處理CAT活性的降低幅度較小，2.0 mmol/L處理CAT活性極顯著下降(P<0.01)。因此，對(duì)于黃秋葵幼苗來(lái)說(shuō)，1.0 mmol/L SA處理后，葉片中CAT活性下降幅度最小，活性最高。

圖3 SA對(duì)低溫脅迫下黃秋葵幼苗CAT活性的影響

2.2.3 MDA含量 由圖4可知，低溫脅迫下，與對(duì)照相比，低濃度SA浸種后黃秋葵幼苗葉片MDA 含量下降，細(xì)胞膜系統(tǒng)受傷害程度較輕；而高濃度的SA浸種后，MDA 含量升高，說(shuō)明細(xì)胞膜系統(tǒng)受到傷害。其中，1.0 mmol/L SA浸種后幼苗葉片MDA含量最低，說(shuō)明其受到低溫脅迫的程度最低，同時(shí)通過(guò)增強(qiáng)體內(nèi)抗氧化酶活性，有效降低了膜脂過(guò)氧化造成的傷害，加強(qiáng)了細(xì)胞的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.2.4 葉綠素含量 由圖5可知，SA濃度為0.5～1.5 mmol/L時(shí)，低溫處理后幼苗葉片中的葉綠素a、葉綠素b以及葉綠素總量與對(duì)照相比均有所提高，尤其以1.0 mmol/L處理的效果最為明顯，說(shuō)明SA處理對(duì)低溫條件下黃秋葵葉綠素含量有較大影響。2.0 mmol/L SA處理的葉綠素a、葉綠素b以及葉綠素總量低于對(duì)照。說(shuō)明SA濃度過(guò)高會(huì)抑制種子內(nèi)部的生理代謝，導(dǎo)致幼苗體內(nèi)葉綠素總量降低，對(duì)光系統(tǒng)產(chǎn)生了破壞，從而影響光合作用，以致后期出現(xiàn)葉片萎蔫、失水等癥狀。

圖4 SA對(duì)低溫脅迫下黃秋葵幼苗MDA含量的影響

圖5 SA對(duì)低溫脅迫下黃秋葵幼苗葉綠素含量的影響

2.2.5 Pro含量 由圖6可知,低溫脅迫條件下，低濃度SA處理(0.5、1.0 mmol/L)的幼苗葉片Pro含量與對(duì)照相比均有所增加，其中1.0 mmol/L 處理效果最明顯；而2.0 mmol/L處理的Pro積累量迅速減少，差異顯著(P<0.05)，這可能是因?yàn)镾A濃度過(guò)高對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成一定損害，降低了對(duì)低溫脅迫的抗性。

圖6 SA對(duì)低溫脅迫下黃秋葵幼苗Pro含量的影響

3 結(jié)論與討論

植物在受到低溫脅迫后，細(xì)胞膜系統(tǒng)作為感受刺激的敏感部位，感受到了冷害刺激，細(xì)胞膜透性發(fā)生變化。本試驗(yàn)結(jié)果表明，黃秋葵種子經(jīng)低濃度SA(0.5～1.0 mmol/L)處理后，葉片內(nèi)MDA含量降低，這個(gè)結(jié)果與黃愛(ài)霞等[13]、黃麗華等[5]報(bào)道的一致，表明SA可能是通過(guò)抑制膜脂過(guò)氧化作用來(lái)增強(qiáng)黃秋葵的抗寒性。低濃度SA(0.5～1.0 mmol/L)處理后，POD活性有所提高，自由基清除能力增強(qiáng)，從而抑制了膜脂過(guò)氧化過(guò)程，維持膜的完整性，這一結(jié)果與張蕊等[14]研究結(jié)果一致；在一定濃度范圍內(nèi)，隨著SA 濃度的增加，CAT 活性下降，這與宋澤雙等[15]、黃愛(ài)霞等[13]的研究結(jié)果一致；0.5～1.0 mmol/L SA能提高葉綠素含量，但高濃度SA(2.0 mmol/L)卻降低葉綠素含量，這與張蕊等[14]、宋澤雙等[15]的研究結(jié)果一致。

耿廣東等[6]認(rèn)為，茄子遭受低溫脅迫時(shí)，SA使用濃度越大，越能增強(qiáng)茄子的抗冷性；李艷軍等[16]認(rèn)為300 mg/L SA能提高番茄的抗冷性，張蕊等[14]研究表明，用0.5 mmol/L SA預(yù)處理水稻幼苗能有效提高其抗性；吳能表[17]研究發(fā)現(xiàn)，在低溫條件下，SA處理能提高蘿卜抗寒性，最適質(zhì)量濃度為0.1 g/L。在本試驗(yàn)中，1.0 mmol/L SA處理的黃秋葵的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率最高。兩葉一心時(shí)，1.0 mmol/L SA處理的幼苗葉片中POD 活性最高，CAT活性降低最少，葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總量最大，MDA含量最低，Pro含量最高，因此對(duì)于黃秋葵幼苗來(lái)說(shuō)，遭遇4 ℃低溫脅迫時(shí)，SA最適處理濃度是1.0 mmol/L。本試驗(yàn)結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐上早春黃秋葵育苗有參考意義。

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Effect of Salicylic Acid on Germination and Growth of Okra under Cold Stress

LI Xiangyang1，LIU Xiaojing2，GUO Xiaoyang1，DAI Dandan1，HU Ying1，ZHANG Yang1,GUO Hongxia1*

(1.Industrial Crops Research Institute,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China；2.Aquatic Station of Anyang Agricultural Bureau,Anyang 455000,China)

The influence of salicylic acid(SA) on seed germination and physiological indexes of Taiwan Wufu okra(Abelmoschusmoschatus)under cold stress was studied,so as to provide theoretical basis for okra seedling culture at early spring.The result showed that 0.5 mmol/L,1.0 mmol/L SA could enhance the germination force and germination percentage of the okra seeds;1.5 mmol/L SA could decrease the germination force and germination percentage;2.0 mmol/L SA could seriously inhibit the seed germination of okra.Compared with the control with water,low concentrations of SA could improve the contents of chlorophyll a,chlorophyll b and the total chlorophyll,the activity of POD and the contents of proline of the okra seedlings,decrease the CAT activity and the content of MDA.The 1.0 mmol/L SA had the best effect.

salicylic acid(SA);Abelmoschusesculentus; seedling growth; cold stress

2016-01-05

河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主創(chuàng)新項(xiàng)目;河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(20148402)

理向陽(yáng)(1975-)，男，河南西華人，助理研究員，本科，主要從事蔬菜栽培生理研究。E-mail：lxyzz1@163.com

*通訊作者：郭紅霞(1966-)，女，河南長(zhǎng)垣人，助理研究員，本科，主要從事經(jīng)濟(jì)作物栽培生理研究。 E-mail：ytgha@163.com

S649

A

1004-3268(2016)05-0126-04