Ca2+參與H2O2促進鹽堿混合脅迫下燕麥種子的萌發(fā)和成苗

劉建新 劉秀麗 王金成 賈海燕

(1.甘肅省高校隴東生物資源保護與利用省級重點實驗室，慶陽 745000； 2.隴東學院生命科學與技術(shù)學院，慶陽 745000)

Ca2+參與H2O2促進鹽堿混合脅迫下燕麥種子的萌發(fā)和成苗

劉建新1,2劉秀麗1,2王金成1,2賈海燕1,2

(1.甘肅省高校隴東生物資源保護與利用省級重點實驗室，慶陽 745000；2.隴東學院生命科學與技術(shù)學院，慶陽 745000)

鹽堿脅迫是制約作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要因素，Ca2+和H2O2作為信號分子參與作物逆境響應(yīng)調(diào)節(jié)。為了解Ca2+是否參與H2O2對鹽堿脅迫下植物種子萌發(fā)和成苗的調(diào)控，以燕麥(Avenanude)為試驗材料，采用隸屬函數(shù)分析方法，研究了胞外游離Ca2+螯合劑EGTA、質(zhì)膜Ca2+通道阻斷劑LaCl3和液泡膜Ca2+釋放抑制劑釕紅(RR)與H2O2共處理對鹽堿混合(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=12∶8∶9∶1)脅迫下種子萌發(fā)和成苗的影響。結(jié)果表明，25～200 mmol·L-1鹽堿混合脅迫顯著抑制燕麥的種子萌發(fā)和成苗，抑制程度隨濃度提高而增強；0.001～2 mmol·L-1H2O2能夠促進燕麥種子的萌發(fā)和成苗，且0.5 mmol·L-1H2O2可以顯著緩解75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫對燕麥種子萌發(fā)和成苗的抑制作用；而EGTA、LaCl3和RR均能消減H2O2對鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗的促進作用。表明Ca2+參與H2O2促進鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。

鈣離子；過氧化氫；鹽堿混合脅迫；燕麥；種子萌發(fā)和成苗

土壤鹽堿化是作物生長發(fā)育主要的制約因素之一，提高作物鹽堿耐性是高效利用鹽堿地最為經(jīng)濟的有效途徑[1]。過氧化氫(hydrogen peroxide,H2O2)是植物細胞內(nèi)一種重要的信號分子，參與調(diào)節(jié)植物的抗逆反應(yīng)[2]。研究表明，H2O2作為根源信號介導(dǎo)鹽脅迫誘導(dǎo)的蠶豆(ViciafabaL.)氣孔關(guān)閉[3]，外源H2O2預(yù)處理能夠提高植物的耐鹽性[4]。種子的萌發(fā)和成苗是植物物種繁衍和生存的前提。種子萌發(fā)起始于吸脹，結(jié)束于胚根突破周圍結(jié)構(gòu)，但成苗是種子萌發(fā)后的事件，不屬于萌發(fā)的內(nèi)容[5]。H2O2能夠促進茄子(Solanummelongena)種子的萌發(fā)[6]，緩解鹽脅迫對板藍根(Isatisindigotica)幼苗生長的抑制[7]。然而，H2O2促進植物種子萌發(fā)和緩解鹽脅迫抑制成苗過程中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制仍尚不十分清楚。

鈣離子(Ca2+)是植物必需的礦質(zhì)元素，也是偶聯(lián)胞外信號與胞內(nèi)生理生化反應(yīng)的第二信使，參與植物生長發(fā)育與各種逆境響應(yīng)調(diào)節(jié)[8]。研究證明，鹽脅迫下細胞質(zhì)膜Ca2+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白大量表達[9]，引起胞質(zhì)Ca2+濃度改變[10]，并通過鈣調(diào)蛋白的級聯(lián)傳導(dǎo)，調(diào)控細胞分裂和伸長[11]。H2O2作為信號分子激活擬南芥(Arabidopsisthaliana)保衛(wèi)細胞質(zhì)膜Ca2+通道[12]，可逆抑制山黧豆(Lathyrusquinquenervius)幼苗根的向地性[13]。然而，Ca2+是否參與H2O2對鹽堿混合脅迫下植物種子萌發(fā)和成苗過程的調(diào)控，目前尚未見報道。本試驗以耐鹽堿的小雜糧作物燕麥為材料，模擬燕麥種植地土壤鹽、堿的組成，探討H2O2對種子萌發(fā)和成苗的影響及Ca2+在其中的作用，旨在為揭示H2O2調(diào)控植物鹽堿脅迫響應(yīng)機制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與鹽堿混合溶液配制

燕麥(Avenanuda)品種為‘定莜6號’，種子由甘肅省定西市旱作農(nóng)業(yè)科研推廣中心提供。NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3、H2O2均為國產(chǎn)分析純；質(zhì)膜Ca2+通道阻斷劑LaCl3、胞外Ca2+螯合劑乙二醇雙(2-氨基乙基醚)四乙酸(EGTA)和液泡膜Ca2+釋放抑制劑釕紅(ruthenium red,RR)均為Sigma公司產(chǎn)品。

首先分別配制0.4mol·L-1NaCl、0.2mol·L-1Na2SO4、0.3mol·L-1NaHCO3和0.02mol·L-1Na2CO3溶液，然后根據(jù)甘肅省燕麥種植地鹽分組成，將中性鹽NaCl、Na2SO4和堿性鹽NaHCO3、Na2CO3按12∶8∶9∶1摩爾質(zhì)量比配制成濃度分別為0、25、50、75、100、125、150、175、200mmol·L-1的鹽堿混合溶液。

1.2 種子萌發(fā)試驗

精選飽滿、均一的燕麥種子以3%次氯酸鈉表面消毒15min，漂洗干凈后備用。將100粒種子均勻擺置在鋪有雙層濾紙的直徑12cm培養(yǎng)皿中，分別加入蒸餾水、鹽堿混合溶液、H2O2、EGTA、LaCl3和RR溶液4mL進行單獨處理或共處理，在培養(yǎng)箱中20℃培養(yǎng)，觀察種子的萌發(fā)和成苗情況，每天觀察時補充2mL相應(yīng)溶液，參考唐靜等[14]的實驗及預(yù)備實驗篩選所用EGTA=5mmol·L-1，LaCl3=2mmol·L-1，RR=0.2mmol·L-1。實驗設(shè)3次重復(fù)。在種子置床12h后進行觀察記載，以胚根突破種皮2mm為萌發(fā)標準記錄發(fā)芽數(shù)，除H2O2對種子萌發(fā)的影響每4h觀察1次外，其余實驗均每隔12h記錄1次發(fā)芽數(shù)，直至對照組發(fā)芽數(shù)不變?yōu)橹购蠼y(tǒng)計發(fā)芽率，用直尺測量萌發(fā)種子的胚根和胚芽長度，稱量100粒種子萌發(fā)苗的鮮重后置105℃殺青30min，70℃烘干至恒重，稱干重。計算萌發(fā)前3d的萌發(fā)勢、萌發(fā)指數(shù)和活力指數(shù)。

萌發(fā)率(%)=種子萌發(fā)數(shù)/供試種子數(shù)×100

(1)

萌發(fā)勢(%)=萌發(fā)前3d種子萌發(fā)數(shù)/供試種子數(shù)×100

(2)

萌發(fā)指數(shù)(GI)=∑Gt/Dt

(3)

式中：Gt為第t天的種子發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)。

活力指數(shù)(VI)=GI×S

(4)

式中：S為胚根和胚芽總干重。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

為反映不同處理下燕麥種子萌發(fā)和成苗的差異，避免用單一指標評價帶來的片面性，采用隸屬函數(shù)法來進行綜合評價，分別計算萌發(fā)率、萌發(fā)勢、萌發(fā)指數(shù)、活力指數(shù)、鮮重、干重、胚根長和胚芽長的隸屬函數(shù)值，以隸屬函數(shù)值的平均值±標準差反映燕麥種子的萌發(fā)和成苗狀況，采用SPSS20.0軟件對平均值進行單因素方差分析，Duncan法多重比較差異顯著性(P<0.05)。隸屬函數(shù)值：

U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)i=1，2，3，…，n

式中：Xi為指標測定值；Xmin和Xmax為不同處理下某一指標測定值的最小值和最大值。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿混合脅迫對燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響

由圖1可見，隨著鹽堿混合處理濃度增大，燕麥種子萌發(fā)率、萌發(fā)勢、萌發(fā)指數(shù)、活力指數(shù)、鮮重、干重、胚根長和胚芽長的平均隸屬函數(shù)值呈明顯下降趨勢，與對照相比，25～200mmol·L-1鹽堿混合脅迫處理的平均隸屬函數(shù)值下降了7.5%～98.4%，其中75mmol·L-1處理的平均隸屬函數(shù)值降低50%左右，為54.3%。因此，以下實驗以75mmol·L-1作為鹽堿混合脅迫的處理濃度。

圖1 鹽堿混合脅迫對燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響 不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)Fig.1 Effect of salt-alkaline mixed stress on the seed germination and seedling formation of oat Different letters means significant difference at P<0.05

圖2 不同濃度H2O2對燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響Fig.2 Effect of different concentrations of H2O2 on the seed germination and seedling formation of oat

圖3 H2O2對鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響 A.對照；B. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫；C. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+0.001 mmol·L-1 H2O2；D. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+0.01 mmol·L-1 H2O2；E. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+0.1 mmol·L-1 H2O2；F. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+0.5 mmol·L-1 H2O2；G. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+1 mmol·L-1 H2O2Fig.3 Effect of H2O2 on seed germination and seedling formation of oat under salt-alkaline mixed stressA.Control；B. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress；C. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+0.001 mmol·L-1 H2O2；D. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+0.01 mmol·L-1 H2O2；E. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+0.1 mmol·L-1 H2O2；F. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+0.5 mmol·L-1 H2O2；G. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+1 mmol·L-1 H2O2

2.2 H2O2對燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響

從圖2可知，在0.001～4 mmol·L-1H2O2處理濃度范圍內(nèi)，燕麥種子萌發(fā)和成苗的平均隸屬函數(shù)值隨H2O2濃度提高呈先升后降變化。與對照相比，0.001～2 mmol·L-1H2O2均不同程度促進了種子的萌發(fā)和成苗，其中0.1 mmol·L-1處理的效果最好，2 mmol·L-1處理的平均隸屬函數(shù)值與1 mmol·L-1處理的差異不顯著，4 mmol·L-1處理下的平均隸屬函數(shù)值與對照無顯著差異。說明一定范圍濃度的H2O2可以促進燕麥種子的萌發(fā)和成苗。因此，選擇0.001、0.01、0.1、0.5和1 mmol·L-1H2O2與75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫進行交叉處理，觀察H2O2對鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響。

2.3 H2O2對鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響

分別用蒸餾水、75 mmol·L-1鹽堿混合溶液、75 mmol·L-1鹽堿混合溶液與0.001～1 mmol·L-1H2O2共處理下燕麥種子萌發(fā)和成苗的結(jié)果(圖3)顯示，75 mmol·L-1鹽堿混合溶液和0.5 mmol·L-1H2O2共處理(F處理)下燕麥種子萌發(fā)和成苗的平均隸屬函數(shù)值顯著高于單獨75 mmol·L-1鹽堿混合處理(B處理)，而其它濃度H2O2共處理(C、D、E、G)的平均隸屬函數(shù)值與單獨鹽堿混合處理(B處理)無顯著差異。表明0.5 mmol·L-1H2O2能夠緩解鹽堿混合脅迫對燕麥種子萌發(fā)和成苗的抑制。

圖4 EGTA對H2O2緩解鹽堿混合脅迫抑制燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響 A.對照；B. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫；C. 0.5 mmol·L-1 H2O2；D. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+0.5 mmol·L-1 H2O2；E. 5 mmol·L-1 EGTA；F. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+5 mmol·L-1 EGTA；G. 5 mmol·L-1 EGTA+0.5 mmol·L-1 H2O2；H. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+0.5 mmol·L-1 H2O2+5 mmol·L-1 EGTAFig.4 Effect of EGTA on mitigative effect of H2O2 to seed germination and seedling formation inhibition of oat induced by salt-alkaline mixed stress A.Control；B. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress；C. 0.5 mmol·L-1 H2O2；D. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+0.5 mmol·L-1 H2O2；E. 5 mmol·L-1 EGTA；F. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+5 mmol·L-1 EGTA；G. 5 mmol·L-1 EGTA+0.5 mmol·L-1 H2O2；H. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+0.5 mmol·L-1 H2O2+5 mmol·L-1 EGTA

2.4 EGTA對H2O2緩解鹽堿混合脅迫抑制燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響

EGTA是胞外Ca2+的螯合劑。由圖4可知，(1)EGTA處理(E處理)顯著抑制燕麥種子的萌發(fā)和成苗，使平均隸屬函數(shù)值比對照下降了59.0%，而外源H2O2能夠有效降低EGTA的抑制作用(G處理與E處理相比)；(2)鹽堿混合脅迫下Ca2+被EGTA螯合后燕麥種子的萌發(fā)和成苗受到極大抑制(F處理與B處理相比)，同樣，外源H2O2能明顯降低EGTA的抑制作用(H處理與F處理相比)；(3)外源H2O2對鹽堿混合脅迫抑制燕麥種子萌發(fā)和成苗的緩解作用(D處理與B處理相比)，經(jīng)EGTA處理后明顯受到阻遏(H處理與D處理相比)。以上說明胞外Ca2+螯合劑能夠降低H2O2對鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗抑制的緩解作用。

2.5 LaCl3對H2O2緩解鹽堿脅迫抑制燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響

LaCl3是質(zhì)膜Ca2+通道的阻斷劑，能夠阻斷胞外Ca2+向胞內(nèi)的流動。從圖5可見，LaCl3處理明顯抑制鹽堿混合脅迫下燕麥種子的萌發(fā)和成苗(G處理與C處理比較)；LaCl3和H2O2共處理顯著削弱了H2O2對鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗的促進作用(E處理與C處理比較)(H處理與E處理比較)。說明H2O2促進鹽堿混合脅迫燕麥種子萌發(fā)和成苗過程有經(jīng)質(zhì)膜通道內(nèi)流Ca2+的參與。

圖5 氯化鑭對H2O2緩解鹽堿混合脅迫抑制燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響 A.對照；B. 0.5 mmol·L-1 H2O2；C. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫；D. 2 mmol·L-1 LaCl3；E. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+0.5 mmol·L-1 H2O2；F. 0.5 mmol·L-1 H2O2+2 mmol·L-1 LaCl3; G. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+2 mmol·L-1 LaCl3；H. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+2 mmol·L-1 LaCl3+0.5 mmol·L-1 H2O2Fig.5 Effect of LaCl3 on mitigative effect of H2O2 to oat seed germination and seedling formation inhibition induced by salt-alkaline mixed stress A.Control；B. 0.5 mmol·L-1 H2O2；C. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress；D. 2 mmol·L-1 LaCl3；E. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+0.5 mmol·L-1 H2O2；F. 0.5 mmol·L-1 H2O2+2 mmol·L-1 LaCl3; G. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+2 mmol·L-1 LaCl3；H. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+2 mmol·L-1 LaCl3+0.5 mmol·L-1 H2O2

2.6 RR對H2O2緩解鹽堿混合脅迫抑制燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響

釕紅(RR)是液泡膜Ca2+釋放的抑制劑，能夠抑制Ca2+由液泡向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)移。從圖6可見：(1)RR抑制H2O2對燕麥種子萌發(fā)和成苗的促進作用(處理D與處理C比較)；(2)RR極大加重了鹽堿混合脅迫對燕麥種子萌發(fā)和成苗的抑制(處理F與處理C比較)；(3)RR有效逆轉(zhuǎn)了H2O2對鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗的促進作用(處理H與處理G比較)。說明可能有液泡釋放的Ca2+參與H2O2促進燕麥種子的萌發(fā)和成苗過程。

圖6 釕紅對H2O2緩解鹽堿混合脅迫抑制燕麥種子萌發(fā)和成苗的影響 A.對照；B. 0.2 mmol·L-1 RR；C. 0.5 mmol·L-1 H2O2；D. 0.2 mmol·L-1 RR+0.5 mmol·L-1 H2O2；E. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫；F. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+0.2 mmol·L-1 RR；G. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+0.5 mmol·L-1 H2O2；H. 75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫+0.5 mmol·L-1 H2O2+0.2 mmol·L-1 RRFig.6 Effect of ruthenium red(RR) on mitigative effect of H2O2 to oat seed germination and seedling formation inhibition induced by salt-alkaline mixed stress A. Control；B. 0.2 mmol·L-1 RR； C. 0.5 mmol·L-1 H2O2；D. 0.2 mmol·L-1 RR+0.5 mmol·L-1 H2O2；E. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress；F. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+0.2 mmol·L-1 RR；G. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+0.5 mmol·L-1 H2O2；H. 75 mmol·L-1 salt-alkaline mixed stress+0.5 mmol·L-1 H2O2+0.2 mmol·L-1 RR

3 討論

為了研究方便，通常將Na2SO4和NaCl等中性鹽脅迫稱為鹽脅迫，而將Na2CO3和NaHCO3等堿性鹽脅迫稱為堿脅迫。研究證明，鹽堿復(fù)合脅迫并不是鹽脅迫和堿脅迫的簡單疊加，兩種脅迫間存在協(xié)同效應(yīng)[15]。絕大多數(shù)鹽漬化土壤實際上也含有多種鹽離子，根據(jù)土壤鹽分組成研究作物對鹽堿混合脅迫的響應(yīng)更能真實反映其適應(yīng)機理[1]，但以往的研究多以單一NaCl脅迫[4,7,9,14]或堿脅迫[15]為主。種子萌發(fā)和成苗是植物生活史中最脆弱的環(huán)節(jié)，土壤鹽分組成的差異對其影響甚大?，F(xiàn)有的對植物種子萌發(fā)和成苗影響的研究多以少數(shù)幾個萌發(fā)指標單獨反映[14]，存在一定程度的局限性。隸屬函數(shù)分析提供了一種多指標綜合評價的方法，從而提高了評價的準確性[16]。甘肅中部是全國燕麥的主產(chǎn)區(qū)之一，燕麥種植地較高的土壤含鹽量和春季返鹽是正值播種期燕麥壯苗形成的重要限制因素。本研究模擬種植地土壤鹽堿組成，根據(jù)影響種子萌發(fā)及成苗的多項指標，采用隸屬函數(shù)綜合分析的方法，探討了鹽堿混合脅迫對‘定莜6號’燕麥新品種種子萌發(fā)和成苗的影響。結(jié)果表明，隨著鹽堿混合脅迫濃度的增大，燕麥種子萌發(fā)和成苗受到顯著抑制(圖1)，這與前人以單一鹽脅迫[11]或堿脅迫[16]的結(jié)果一致。

H2O2是細胞應(yīng)答各種脅迫反應(yīng)的信號分子，參與植物鹽脅迫響應(yīng)的調(diào)控[4]。1～50 mmol·L-1H2O2能夠顯著提高鎘脅迫下黃瓜(Cucumissativus)種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，緩解鎘對黃瓜幼苗生長的抑制[17]。NaCl和Na2CO3脅迫顯著抑制四翅濱藜(Atriplexcanescens)種子的萌發(fā)，且Na2CO3脅迫的抑制作用大于NaCl脅迫[18]。本研究表明，0.001～2 mmol·L-1H2O2能夠提高燕麥種子的萌發(fā)和成苗(圖2)，且0.5 mmol·L-1H2O2顯著促進75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫下燕麥種子的萌發(fā)和成苗(圖3)。這與前人[7]H2O2能夠緩解鹽脅迫抑制板藍根種子萌發(fā)和幼苗生長的結(jié)果一致。說明外源H2O2能夠減緩鹽堿脅迫對植物種子萌發(fā)和成苗的抑制。其原因可能與H2O2能夠介導(dǎo)質(zhì)膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白基因(Salt Overly Sensitive 1，SOS1)表達，從而調(diào)控K+、Na+和Ca2+平衡，降低氧化傷害有關(guān)[19]。

Ca2+在植物生長發(fā)育過程及逆境適應(yīng)中發(fā)揮著多種信號功能[20]，通過激活過氧化氫酶活性能夠維持細胞內(nèi)H2O2的平衡[21]。當植物遭受鹽脅迫時胞外Ca2+內(nèi)流會導(dǎo)致胞質(zhì)Ca2+水平升高，從而參與H2O2介導(dǎo)的胞質(zhì)K+/Na+的平衡，提高植物對鹽脅迫的適應(yīng)能力[22]。王康君等[23]研究指出，外源H2O2緩解鹽脅迫對小麥種子萌發(fā)和幼苗生長的抑制與其提高種子α-淀粉酶活性及胚根Ca2+含量，降低膜脂過氧化水平有關(guān)。本研究結(jié)果表明，外源H2O2能夠促進鹽堿混合脅迫下燕麥種子的萌發(fā)和成苗，Ca2+螯合劑EGTA、質(zhì)膜Ca2+通道阻斷劑LaCl3、液泡膜Ca2+釋放抑制劑RR與H2O2共處理后均可消減H2O2對鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗的緩解作用(圖4～6)。說明胞外Ca2+水平、胞外Ca2+的內(nèi)流和液泡中Ca2+的釋放均與H2O2調(diào)控的鹽堿混合脅迫下燕麥種子的萌發(fā)和成苗密切相關(guān)，Ca2+參與了H2O2促進鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。H2O2促進鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗的原因可能是外源H2O2作為信號激活了細胞質(zhì)膜Ca2+的通道[12]，從而提高胞質(zhì)Ca2+水平，通過Ca2+信使系統(tǒng)調(diào)控K+、Na+平衡[19]，提高抗氧化防御系統(tǒng)[21]所致。然而，鹽堿脅迫下植物種子萌發(fā)和成苗過程中H2O2信號產(chǎn)生和作用機制以及與Ca2+之間的相互關(guān)系十分復(fù)雜，H2O2和Ca2+信號級聯(lián)系統(tǒng)如何通過基因表達調(diào)控來響應(yīng)鹽堿脅迫等許多未知還有待進一步揭示。

4 結(jié)論

鹽堿混合脅迫抑制燕麥種子的萌發(fā)和成苗，H2O2能夠緩解鹽堿混合脅迫對燕麥種子萌發(fā)和成苗的抑制，胞外流入和液泡釋放的Ca2+參與了H2O2促進鹽堿混合脅迫下燕麥種子萌發(fā)和成苗的過程。

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The project was financially supported by the science and technology plan project of Qingyang city in Gansu province(KZ2014-19)

introduction：LIU Jian-Xin(1964—),male,professor,mainly engaged in plant stress physiology.

date:2017-03-03

EffectofCa2+onSeedGerminationandSeedlingFormationofOatInducedbyH2O2underSaline-AlkaliComplexStress

LIU Jian-Xin1,2LIU Xiu-Li1,2WANG Jin-Cheng1,2JIA Hai-Yan1,2

(1.Provincial Key Laboratory for Protection and Utilization of Longdong Bio-resources in Gansu Province,Qingyang745000；2.College of Life Science and Technology,Longdong University,Qingyang745000)

Salinity-alkalinity stress is an important factor of restricting crop high-yield and good quality, Ca2+and H2O2as signal molecules involved in crop response to stress. In order to understand whether Ca2+is involved in the regulation of H2O2on the seed germination and seedling formation in plant under saline-alkali stress, using subordinate function analysis method, we studied the effects of extracellular dissociation Ca2+chelant EGTA, plasma membrane Ca2+channel blockers LaCl3, tonoplast Ca2+release inhibitor ruthenium red(RR) and H2O2on seed germination and seedling formation under saline-alkali complex stress(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=12∶8∶9∶1) with oat(Avenanude). The results showed that25-200mmol·L-1saline-alkali complex stress significantly inhibited seed germination and seedling formation of oat, and its inhibition was more obvious as the concentration was increased. While0.001-2mmol·L-1H2O2could promote the seed germination and seedling formation of oat, and0.5mmol·L-1H2O2significantly relieve the inhibition of75mmol·L-1saline-alkali complex stress to seed germination and seedling formation of oat. After EGAT treatment, combining with LaCl3and RR, the effect of H2O2was decreased. Therefore, Ca2+was involved in the signal transduction of seed germination and seedling formation of oat induced by H2O2under saline-alkali mixed stress.

Ca2+;H2O2;saline-alkali mixed stress;oat;seed germination and seedling formation

甘肅省慶陽市科技計劃項目(KZ2014-19)資助

劉建新(1964—)，男，教授，主要從事植物逆境生理方面的研究。

2017-03-03

Q945

A

10.7525/j.issn.1673-5102.2017.06.008