脅迫對不同種源構(gòu)樹種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

王愛霞+方炎明

摘要：選擇浙江、江蘇連云港、福建3個不同種源的構(gòu)樹（Broussonetia papyrifera）種子為試驗材料，分析不同濃度鹽分脅迫下構(gòu)樹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，比較光照、黑暗條件下3個種源構(gòu)樹種子的萌發(fā)差異，同時研究了構(gòu)樹種子幼苗的生理特征。研究結(jié)果表明，除浙江種源不萌發(fā)外，光照對江蘇連云港、福建種源構(gòu)樹種子萌發(fā)有明顯的促進作用，但對胚根生長有限制作用；低濃度鹽堿處理能促進構(gòu)樹種子萌發(fā)，發(fā)芽率升高；而高鹽處理則抑制構(gòu)樹種子萌發(fā)，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)下降，且構(gòu)樹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)因種源不同而有差異，江蘇連云港種源最高，福建種源次之，浙江種源不萌發(fā)；在鹽分脅迫下，構(gòu)樹種子幼苗的SOD活性呈先降后升趨勢；MDA含量隨處理濃度的升高而增加；構(gòu)樹種子幼苗的可溶性蛋白含量和游離脯氨酸含量均呈上升趨勢，鹽濃度為75 mmol/L時，含量達到最高，在100 mmol/L時可溶性蛋白含量下降，而游離脯氨酸含量沒有明顯變化。綜合分析，連云港構(gòu)樹種子在鹽處理條件下發(fā)芽率較高，抗逆性較強，可作為改善鹽堿地的綠化樹種。

關(guān)鍵詞：構(gòu)樹；鹽分脅迫；萌發(fā)；生理特征；種源地

中圖分類號： Q945.78文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2016）08-0257-05

氧生物細胞中普遍存在的一種金屬酶，可防御活性氧或其他過氧化物自由基對細胞膜系統(tǒng)的傷害，以減輕逆境脅迫對植物細胞的傷害。從圖4可以看出，在不同濃度的鹽脅迫下，構(gòu)樹種子幼苗SOD活性的變化趨勢是先下降后升高，在低濃度鹽脅迫作用下，構(gòu)樹種子幼苗SOD活性突然下降，低于對照，隨著鹽濃度的升高，SOD活性緩慢上升。

2.4.2NaCl脅迫對構(gòu)樹幼苗MDA含量的影響

MDA是膜質(zhì)過氧化的重要產(chǎn)物，能交聯(lián)脂類、核酸、糖類及蛋白質(zhì)，破壞膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細胞質(zhì)膜損傷，電解質(zhì)滲漏嚴重。MDA可作為植物在逆境條件下發(fā)生膜質(zhì)過氧化作用強弱的指標，它的積累會對膜系統(tǒng)造成不同程度的損害。

在鹽處理條件下，構(gòu)樹種子幼苗MDA含量發(fā)生明顯變化（圖5），隨著鹽處理濃度的增加，MDA含量逐漸升高，在100 mmol/L時，增幅最大，達到最高，表明鹽處理濃度與其體內(nèi)MDA含量呈正相關(guān)關(guān)系。

2.4.3NaCl脅迫對構(gòu)樹幼苗可溶性蛋白含量的影響

鹽脅迫作用下，植物體內(nèi)蛋白質(zhì)動態(tài)平衡被打破，體內(nèi)可溶性蛋白積累，使細胞滲透勢下降，從而細胞可以從外界吸收水分保持其膨壓，使體內(nèi)各種代謝過程正常進行。在不同濃度的鹽處理條件下，構(gòu)樹種子幼苗的可溶性蛋白含量呈先上升后下降趨勢，在75 mmol/L時達到最高，在100 mmol/L 時下降，但高于對照（圖6）。

2.4.4NaCl脅迫對構(gòu)樹幼苗游離脯氨酸含量的影響

游離脯氨酸含量的變化在一定程度上反映植物受脅迫的程度以及抵抗逆境的能力。在不同鹽濃度處理下，構(gòu)樹幼苗游離脯氨酸含量呈升高趨勢，而在100 mmol/L時，含量略有下降，但變化不明顯（圖7）。

3討論與結(jié)論

3.1種子萌發(fā)與光照的關(guān)系

種子萌發(fā)是受多種內(nèi)、外因素影響的復(fù)雜過程，浙江種源構(gòu)樹種子不萌發(fā)可能是內(nèi)外因素共同作用的結(jié)果。不同植物種子的萌發(fā)對光照具有不同的要求。部分種子的萌發(fā)嚴格需要光照。許多植物的種子無論在光照下還是在暗中都萌發(fā)很好，或者在暗中萌發(fā)較在光下的好[11]。本研究結(jié)果，除浙江種源的構(gòu)樹種子外，其他2個種源構(gòu)樹種子無論在光照或暗中都能萌發(fā)，萌發(fā)時的發(fā)芽率在光照下有顯著提高，說明光照對連云港、福建種源種子萌發(fā)有明顯的促進作用，但是對胚根的生長卻表現(xiàn)抑制生長。光對種子萌發(fā)的影響通過光敏素起作用，光敏素存在2種形式紅光吸收型、遠紅光吸收型[7]，喜光性種子要求遠紅光吸收水平高。上述3個種源構(gòu)樹種子萌發(fā)對光的需求表現(xiàn)不同，這是植物長期適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。3個種源來源于亞熱帶地區(qū)，可能由于長期所處的生境日照強度和時間有差異，導(dǎo)致Pfr/Pr的值不同，從而影響種子萌芽對光照反應(yīng)不一。

3.2鹽脅迫與種子萌發(fā)的關(guān)系

鹽脅迫對種子萌發(fā)影響的研究已有許多報道，種子耐鹽性因種源不同有一定的差異。鹽脅迫對鹽生植物和非鹽生植物來說，都造成種子發(fā)芽率下降，發(fā)芽時間推遲和延長[12]。低濃度的鹽脅迫對連云港、福建種源構(gòu)樹種子的萌發(fā)有促進作用，與相關(guān)報道所說多數(shù)植物種子雖在蒸餾水中萌發(fā)最好[13]但低濃度鹽溶液卻表現(xiàn)為對種子萌發(fā)的增效作用[14]是相符合的。這可能與低鹽促進細胞膜滲透調(diào)節(jié)作用有關(guān)，也可能與微量的無機離子（Na+）激活了某些酶有關(guān)，相關(guān)機制有待深入研究。鹽脅迫下種子的活力指數(shù)呈下降趨勢，胚根生長嚴重受阻，這可能和細胞內(nèi)激素調(diào)節(jié)有關(guān)。構(gòu)樹種子最大的萌發(fā)率出現(xiàn)在無鹽溶液的對照中。類似的情況出現(xiàn)在許多植物中，大多數(shù)的鹽生植物在非鹽漬條件下萌發(fā)要比在鹽漬條件下的好[15]。

在本試驗中種子萌發(fā)鹽耐受能力并不能完全等同于種子真實的萌發(fā)鹽脅迫耐受能力，因為自然條件下，由于多種因素的綜合影響，種子萌發(fā)鹽耐受能力要比在實驗室研究結(jié)果高得多，甚至有可能高出幾倍[16]。對3個種源構(gòu)樹種子的耐鹽性對比研究表明，只有連云港構(gòu)樹種子在鹽漬化生境中生長較好，可作為改善鹽堿地的綠化樹種。

3.3構(gòu)樹幼苗對NaCl 脅迫的響應(yīng)

3.3.1鹽脅迫與SOD活性、MDA含量的關(guān)系

在鹽脅迫作用下，植物體內(nèi)會產(chǎn)生活性氧，導(dǎo)致氧化損傷?；钚匝踉谥参矬w內(nèi)存在的時間取決于其抗氧保護體系的活力，存在時間越長傷害越重。SOD是植物體內(nèi)抗氧保護體系的酶促保護系統(tǒng)中一種重要的金屬酶，可清除植物體內(nèi)的O2。植物在逆境條件下出現(xiàn)的傷害或植物對逆境的不同抵抗力往往與體內(nèi)保護酶活性有關(guān)。而在這些細胞保護酶中，以SOD最為重要。SOD活性的下降與植物體的衰老呈正相關(guān)，而SOD活性的增加是對逆境的一種適應(yīng)。連云港構(gòu)樹種子幼苗在25 mmol/L時，幼苗體內(nèi)SOD活性下降，其含量低于對照組，這與活性氧的清除系統(tǒng)有關(guān)；隨著鹽濃度的升高，SOD活性增加，較高保護酶活性可有效減輕膜的損害，緩解鹽害，這也是耐鹽變異體具有一定耐鹽性的重要指標。

植物在鹽脅迫下所受的傷害中，脂質(zhì)過氧化作用是一個重要的方面，而其最終產(chǎn)物就是MDA[16-17]，MDA通過影響細胞質(zhì)膜透性及膜蛋白而影響細胞對離子的吸收和積累及活性氧代謝系統(tǒng)的平衡，最終對細胞造成損傷甚至導(dǎo)致死亡。構(gòu)樹種子幼苗在鹽脅迫下，MDA含量隨鹽濃度的增大而增加。隨著濃度的升高，由于活性氧的作用，加劇了膜脂過氧化而使得MDA含量升高，說明鹽脅迫條件下，植物受到不同程度的傷害，這也可能與其他生理反應(yīng)參與了膜損傷過程有關(guān)。

3.3.2鹽脅迫與可溶性蛋白含量的關(guān)系

可溶性蛋白與調(diào)節(jié)植物細胞的滲透勢有關(guān)，高含量的可溶性蛋白可幫助維持植物細胞較低的滲透勢，抵抗水分脅迫帶來的傷害[8]。相關(guān)研究表明，抗鹽性強的植物種類或品種含有較高的可溶性蛋白[18]。

本試驗中隨著鹽濃度的增加，可溶性蛋白含量總體呈先上升后下降變化趨勢。構(gòu)樹種子不同鹽處理濃度間表現(xiàn)出一定的差異，在中低鹽脅迫下構(gòu)樹種子幼苗可以通過生理代謝的調(diào)整合成大量的蛋白質(zhì)，一方面用于滲透調(diào)節(jié)，一方面用于合成某些保護性酶類及逆境蛋白；但在高鹽條件下，由于構(gòu)樹種子、幼苗體內(nèi)離子的大量積累造成離子毒害破壞了體內(nèi)的微環(huán)境，擾亂了原有的蛋白質(zhì)代謝平衡，甚至超過生理調(diào)節(jié)能力導(dǎo)致蛋白降解。因此，蛋白質(zhì)含量的變化是植物對鹽脅迫的生理響應(yīng)，是自我調(diào)節(jié)的表現(xiàn)，同時也是受害的表現(xiàn)。

3.3.3鹽脅迫與游離脯氨酸含量的關(guān)系

土壤中鹽分過多，使土壤水勢降低，植物吸水困難，從而造成細胞缺水，生長受到抑制。植物通過主動增加細胞內(nèi)溶質(zhì)降低細胞滲透勢，故能從環(huán)境中繼續(xù)吸收水分，這個過程就是滲透調(diào)節(jié)作用。用于滲透調(diào)節(jié)的溶質(zhì)主要是無機離子和水溶性小分子有機物質(zhì)。本試驗結(jié)果表明，連云港構(gòu)樹幼苗脯氨酸含量在NaCl脅迫下均顯著增加。可見NaCl脅迫下脯氨酸是構(gòu)樹主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。通常認為脯氨酸在植物細胞適應(yīng)脅迫過程中起到了重要作用。

3.4結(jié)論

（1）種子萌發(fā)試驗表明，除浙江種源外，光照對連云港、福建種源構(gòu)樹種子的萌發(fā)有明顯的促進作用，但對胚根生長有限制作用。

（2）低濃度鹽處理能促進構(gòu)樹種子萌發(fā)、發(fā)芽率升高，而高鹽處理則抑制構(gòu)樹種子萌發(fā)，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)下降。構(gòu)樹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)因種源的不同而有差異，連云港種源萌發(fā)率最高，福建次之，浙江種源不萌發(fā)。

（3）在鹽分脅迫下，構(gòu)樹種子幼苗的SOD活性呈先降后升趨勢；MDA含量隨處理濃度的升高而增加。構(gòu)樹種子幼苗的可溶性蛋白含量和游離脯氨酸含量均呈上升趨勢，在75 mmol/L時，含量達到最高，在100 mmol/L時可溶性蛋白含量下降，而游離脯氨酸含量沒有明顯變化。

（4）在鹽分脅迫下，種子萌發(fā)指標和生理生化指標可以作為構(gòu)樹耐鹽性的可靠指標，通過對這些指標的綜合分析，連云港構(gòu)樹種子在鹽處理條件下發(fā)芽率較高，抗逆性較強，可作為改善鹽堿地的綠化樹種。

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