外源水楊酸對高粱耐冷性的影響

張海燕　史紅梅　楊彬　周福平　張桂香

摘 要：以高粱晉中405、晉輻1號為材料，研究了不同濃度水楊酸（SA）溶液（0，0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1）浸種對高粱種子萌發(fā)、根系發(fā)育、幼苗生長對低溫脅迫的反應。結果表明，用0.5 mmol·L-1濃度的SA溶液處理試材，緩解或降低了低溫脅迫對試材的危害，對試材的種子萌發(fā)、根系發(fā)育、幼苗生長有明顯的促進作用，但是濃度太低或太高則會抑制種子的萌發(fā)，降低芽和根的長度和質量，也會導致幼苗的萎蔫或苗鮮重下降。

關鍵詞：外源物；水楊酸；高粱；耐冷性

中圖分類號：S514 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.05.005

Abstract： In this paper， using sorghum Jinzhong 405 and Jinfu 1 as materials， the effects of different concentrations of salicylic acid （SA） solution on improving sorghum seed germination， root development， seedling growth that stressed by low temperature was investigated. The sorghum seeds was treated with series of SA （0， 0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1）.The results showed that 0.5 mmol·L-1 concentration of SA solution could alleviate or reduce the harm of low temperature stress to the sorghum seeds， which had obvious promoting effect on seed germination， root development， seedling growth； in co-respondence， more or less than 0.5 mmol·L-1 concentration of SA will inhibit the seeds， reducing the length and weight of shoot and root， and could also cause seedling wilting or seedling fresh weight decreased.

key words： xenobiotics；salicylic acid；sorghum；cold-tolerance

水楊酸（Salicylic acid， SA）是廣泛存在于植物體內的一種小分子酚類物質，起著獨特的生理作用。研究表明，SA可提高植物的抗逆性[1-2]，促進幼苗的健康生長[3]。SA還能提高低溫條件下玉米、茄子的抗寒性[4-5]。研究還表明，低溫脅迫下，用一定濃度的SA 浸種處理冬小麥的種子，可顯著促進種子的萌發(fā)[6]。SA作為重要的提高植物抗逆性的外源激素類物質，目前已廣泛應用于植物抗逆性研究[7]。

低溫脅迫是高粱生長過程中常見的災害，同時也是限制高粱地理分布及生物產量的主要逆境之一。高粱是喜溫作物，研究表明，高粱的芽期和苗期是對光溫最敏感的時期[8]，低溫會造成種子在土壤中“粉種”或霉爛[9]，形成田間缺苗斷壟，影響高粱生產。低溫脅迫對高粱幼苗葉片MDA含量、Pro含量、SOD和POD活性的影響研究表明，低溫脅迫后高粱幼苗MDA含量、SOD活性、POD活性、Pro含量發(fā)生了變化[10-11]，這些內原物的變化直接導致了試材對低溫脅迫的不同反應。鑒于以上研究，筆者認為一些外源物的干擾也可能對高粱萌發(fā)、幼苗生長起到一定作用，因此，本試驗選擇外源物SA作為試劑，研究不同濃度SA處理對種子萌發(fā)、根系發(fā)育和幼苗生長的影響。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗于2014年在山西省農科院高粱所實驗室進行。供試品種為晉中405和晉輻1號。

1.2 試驗方法

1.2.1 高粱室內芽期鑒定 將不同高粱品種的種子分別用0（對照），0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1的SA溶液浸飽24 h，用蒸餾水沖洗3 次后備用。

選取處理好的健康飽滿的種子，置于鋪有3層濾紙、加有20 mL蒸餾水的培養(yǎng)皿中，每皿100 粒，每個品種重復3次。先于22 ℃條件下培養(yǎng)1 d， 再置于2 ℃的智能光照培養(yǎng)箱內低溫脅迫培養(yǎng)48 h，最后置于22 ℃下，逐日記錄發(fā)芽數(shù)（以芽長超過種子長度的一半為發(fā)芽標準），3 d后統(tǒng)計發(fā)芽勢、7 d后統(tǒng)計發(fā)芽率。

1.2.2 高粱室內苗期鑒定 各材料挑選100粒飽滿的種子，種于鋪有2 cm沙子的培養(yǎng)盒內，播種深度為2 cm，置于溫度為22 ℃的光照培養(yǎng)箱中，在展開三片葉時，分別用0 （對照），0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1的SA溶液進行葉面噴施，使植株均勻布滿SA，對照噴施蒸餾水，每個處理重復3次。然后置于2 ℃的智能光照培養(yǎng)箱內，低溫脅迫培養(yǎng)48 h，取出后置于適溫環(huán)境中，8 d后統(tǒng)計胚芽鞘長、主胚根長、苗高、苗鮮重和幼苗存活率。

1.3 測試指標

（1）發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的測定。發(fā)芽勢為3 d后所有萌發(fā)的種子數(shù)占總數(shù)的百分比。發(fā)芽率為8 d后所有萌發(fā)的種子數(shù)占總數(shù)的百分比。

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑（Gt/Dt）

其中：Gt表示不同時間的發(fā)芽數(shù)；Dt表示相應的發(fā)芽天數(shù)。

（2）主胚根長、胚芽鞘長的測定。拔起完整幼苗，清水沖洗干凈，用毫米刻度尺測量各材料胚芽鞘長、主胚根長。

（3）幼苗存活率、苗高、苗鮮質量的測定。計算試材幼苗存活和萎蔫死亡的數(shù)量，計算幼苗存活率；自地表至葉頂部測出苗高；用電子天平（感量0.001 g）稱出苗鮮質量。

2 結果與分析

2.1 SA對低溫脅迫下種子萌發(fā)的影響

衡量高粱種子萌發(fā)的主要指標為發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。從圖1、圖2、圖3可以看出，0 mmol·L-1（對照）處理材料，在試驗條件的低溫脅迫（2 ℃）下，2個供試高粱品種的種子的萌發(fā)都受到不同程度的抑制，表現(xiàn)為發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)處于較低水平，用0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1的SA溶液進行處理后，試材的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)有明顯變化，其中濃度為0.5 mmol·L-1的SA溶液對冷害緩解作用最好，此時晉中405的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別高于對照10%，45%和22.6%，晉輻1號的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別高于對照21%，9%和5.3%。

2.2 SA對低溫脅迫下根系生長的影響

用不同濃度SA處理試材并進行低溫脅迫后，測定了胚芽鞘長和主胚根長。從圖4、圖5可以看出，不同濃度SA處理對試材的根系發(fā)育有一定影響，其中濃度為0.5 mmol·L-1的SA溶液對根系發(fā)育作用最好，晉中405的胚芽鞘長和主胚根長分別高于對照0.2 cm和0.1 cm，晉輻1號的胚芽鞘長和主胚根長分別高于對照3.0 cm和2.7 cm。

2.3 SA對低溫脅迫下幼苗生長的影響

低溫脅迫后幼苗的表現(xiàn)，是衡量試材耐冷強弱的重要指標之一。不同濃度SA處理試材并進行低溫脅迫后，測定了不同品種的苗高、苗鮮質量和幼苗存活率。從圖6、圖7、圖8可以看出，經SA不同濃度處理后，苗高、苗鮮質量和幼苗存活率的表現(xiàn)均以0.5 mmol·L-1的濃度處理后表現(xiàn)最好，尤其苗鮮質量的增加最多。 晉中405的苗高、苗鮮質量和幼苗存活率分別高于對照2 cm、0.067 g、16%，晉輻1號的苗高、苗鮮質量和幼苗存活率分別高于對照1 cm、0.066 g和22%。

3 結論與討論

種子的發(fā)芽勢是反映種子萌發(fā)整齊度和萌發(fā)速度的主要指標，發(fā)芽率則可反映種子的生活力，試驗中SA處理能顯著增強低溫脅迫后種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，這個試驗結果對高粱生產來說，可以加快和提高高粱田間的出苗速度和出苗率，為保全苗、穩(wěn)增產奠定基礎，又可預防或減輕低溫對高粱種子和幼苗生長的危害， 同時也對高粱的地理分布具有指導意義。

試驗結果表明，在低溫脅迫下，濃度為0.5 mmoL·L-1的SA溶液處理材料后能提高高粱種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、胚芽鞘和主胚根的長度，對苗期的各項指標也具有促進作用。但是濃度太低或太高則會抑制種子的萌發(fā)，降低芽和根的長度和質量，也會出現(xiàn)幼苗的萎蔫或苗鮮重下降，最終影響高粱的生長發(fā)育。

試驗所用高粱材料晉中405是雜交種而晉輻1號是一個恢復系，屬于兩個不同的類型，但在試驗中經SA處理后各項指標表現(xiàn)基本一致。因為試驗所用材料不多，所以不能說明SA對不同類型高粱種子萌發(fā)及幼苗生長的作用是否完全一致。在今后的試驗中，應加大樣本數(shù)量和類型，這樣得出的結論會更符合實際情況，對生產也會有更積極的指導意義。

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