鹽旱交互對燕麥種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響

張宇君，趙麗麗*，王普昶，陳超

(1.貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院草業(yè)科學(xué)系，貴州 貴陽550025；2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草業(yè)研究所，貴州 貴陽 550006)

燕麥(Avenasativa)為禾本科燕麥屬一年生糧飼兼用作物，是飼養(yǎng)家畜的優(yōu)選飼糧，其本身含有較為豐富的膳食纖維、β-葡聚糖、蛋白質(zhì)、淀粉等，同時(shí)具有較高的醫(yī)用價(jià)值，長期食用能明顯抑制血糖、血脂和血壓的升高[1]，還能促進(jìn)腸道益生菌繁殖，增強(qiáng)人體免疫力，在我國西南地區(qū)種植面積較大[2]。西南地區(qū)是全球巖溶三大區(qū)之一，廣泛分布著以石灰土為主的非地帶性土壤，其基巖中多為可溶性鹽類且極具富鈣[3-4]，同時(shí)由于巖溶地區(qū)土層淺薄和巖石的高滲透性使得土壤持水力減弱，加之全球氣候變暖、干旱頻繁等多方面因素導(dǎo)致干旱和鈣鹽已成為巖溶地區(qū)鮮明的生境特征[5-7]，這使得燕麥在該環(huán)境下生長時(shí)常會(huì)遭受鈣鹽和干旱的雙重脅迫，尤其在耐鹽性較低的萌發(fā)期遭遇干旱少雨的春季返鹽階段后，會(huì)直接導(dǎo)致燕麥單產(chǎn)低及總產(chǎn)不穩(wěn)定的發(fā)生[8]，這是制約燕麥生產(chǎn)的重要限制性因素之一。在大規(guī)模種植生產(chǎn)、糧改飼等工程實(shí)施中，燕麥因適應(yīng)性強(qiáng)常作為重要的經(jīng)濟(jì)作物被采用，因此，研究鈣鹽、干旱交互脅迫下燕麥種子的萌發(fā)狀況及幼苗的生理生化適應(yīng)機(jī)理，對西南巖溶地區(qū)的燕麥生產(chǎn)具有重要理論意義和實(shí)際生產(chǎn)價(jià)值。

目前有關(guān)燕麥的研究主要側(cè)重于單一PEG[9]、NaCl[10]、水分[11]脅迫因子或是鹽堿交互脅迫[12-13]、氯化鈉與干旱交互脅迫[14]對其生長發(fā)育的影響。但針對高鈣、干旱巖溶環(huán)境下燕麥的適應(yīng)性研究缺少相關(guān)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)設(shè)置了CaCl2、PEG單一脅迫及CaCl2+PEG交互脅迫試驗(yàn)，對鈣鹽、干旱交互脅迫下燕麥種子萌發(fā)及幼苗的生理變化進(jìn)行系統(tǒng)研究，比較燕麥對單一脅迫與交互脅迫之間的適應(yīng)差異，分析不同脅迫處理下燕麥種子的萌發(fā)參數(shù)和幼苗生理指標(biāo)的變化情況，并結(jié)合隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)各脅迫處理對燕麥的影響，篩選出最佳的脅迫處理濃度。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為燕麥在巖溶地區(qū)的引種栽培及抗逆育種研究提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料燕麥Avena-23由貴州大學(xué)草業(yè)科學(xué)飼草育種課題組提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用雙因素析因設(shè)計(jì)，針對西南巖溶地區(qū)富鈣干旱的特點(diǎn)，選取CaCl2作為鹽脅迫滲透物質(zhì)，設(shè)置5個(gè)脅迫梯度分別為：0(CK)、50、100、150、200 mmol·L-1，標(biāo)記為A0、A1、A2、A3、A4。利用PEG-6000配成不同水勢的高滲溶液模擬干旱，設(shè)置6個(gè)梯度：0(CK)、-0.2、-0.4、-0.6、-0.8、-1.2 MPa，標(biāo)記為B0、B1、B2、B3、B4、B5。2個(gè)因素脅迫共計(jì)30個(gè)處理，如表1所示。

根據(jù)文獻(xiàn)[15]進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。選取大小均勻一致、籽粒飽滿的燕麥種子，用0.5% KMnO4溶液浸種3 min消毒后用蒸餾水沖洗3遍，最后用濾紙吸干種子表面水分，置于直徑為15 cm、墊有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每培養(yǎng)皿100粒種子。1個(gè)培養(yǎng)皿為1次重復(fù)，3次重復(fù)為一個(gè)處理。分別向每一培養(yǎng)皿中加入預(yù)先配制好的10 mL等體積的不同濃度脅迫溶液，隨后放置于(25±2) ℃下恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)發(fā)芽。

1.2.1萌發(fā)指標(biāo)測定 本試驗(yàn)于2017年7月22日開始，每日早上8：30觀察記錄發(fā)芽數(shù)，以芽長不短于種子長的1/2，胚根至少與種子等長作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，并用稱重法每日補(bǔ)充蒸發(fā)的水分。培養(yǎng)至第14天時(shí)，從各處理的3個(gè)重復(fù)中各隨機(jī)挑選10株健壯且生長一致的幼苗，用濾紙吸干幼苗表面附著水分后使用0.1 mg 電子天平稱量其苗重，然后剪下胚根、胚芽，分別測定胚根長(RL，length of root)和胚芽長(SL，length of shoot)，計(jì)算發(fā)芽勢(GP，germination potentia)、發(fā)芽率(GR，germination rate)、發(fā)芽指數(shù)(GI，germination index)和種子活力指數(shù)(VI，vigour index)。計(jì)算公式如下：

GP=(前4 d種子發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù))×100%

GR=(14 d種子發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù))×100%

GI=∑(Gt/Dt)

式中：Gt為第t天的發(fā)芽數(shù);Dt為萌發(fā)第t天。

VI=GI×苗重

表1 試驗(yàn)處理方案Table 1 Treatments of the experiment

1.2.2粗酶液的制備 脅迫結(jié)束后，稱取不同處理的燕麥幼苗葉片各0.1 g，用蒸餾水洗凈，加入預(yù)冷的提取液緩沖液9 mL，冰浴充分研磨，以7500 r·min-1冷凍離心15 min，取上清液裝入預(yù)先編號(hào)的收集管中，用于生理指標(biāo)測定。

1.2.3生理指標(biāo)的測定 可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯藍(lán)亮G-250染色法[16]；丙二醛(MDA)含量的測定參照硫代巴比妥酸(TBA)檢測法[17]；超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)以及谷胱甘肽(GSH)的測定使用試劑盒法，按照試劑盒說明書操作、比色，并運(yùn)用試劑盒提供的公式計(jì)算出活力值，所有試劑盒均由南京建成生物有限公司提供。以上指標(biāo)均使用美國BioTek 公司生產(chǎn)的多功能酶標(biāo)儀(PMT49984)進(jìn)行測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2007軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析，SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用Sigma Polt 10.0繪圖。利用隸屬函數(shù)法[18]對CaCl2、PEG單一脅迫以及交互脅迫下燕麥耐受性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。每個(gè)樣品各項(xiàng)指標(biāo)的具體隸屬函數(shù)值計(jì)算公式為：

Xu=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

Xu=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(2)

式中：X為參試樣品某一抗性指標(biāo)的測定值，Xmax、Xmin分別為所有試樣中該指標(biāo)的最大值和最小值，若所測指標(biāo)與燕麥的耐受性呈正相關(guān)，則使用(1)式計(jì)算隸屬值，負(fù)相關(guān)則用(2)式。最后把每個(gè)試樣的各項(xiàng)指標(biāo)隸屬函數(shù)值進(jìn)行累加，取其平均值。平均值越大，抗性越強(qiáng)，反之越弱。

2 結(jié)果與分析

2.1 單一脅迫及交互脅迫處理下燕麥種子的萌發(fā)特征

由表2可見，CaCl2單一脅迫下燕麥的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚根長、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均隨著濃度增大呈先增后減趨勢，在50、100 mmol·L-1CaCl2處理下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均顯著高于對照CK(P<0.05)；CaCl2濃度為150 mmol·L-1時(shí)，發(fā)芽率與對照差異不顯著(P>0.05)，發(fā)芽勢顯著高于對照；當(dāng)濃度達(dá)到200 mmol·L-1時(shí)，發(fā)芽勢和發(fā)芽率顯著低于對照(P<0.05)，這說明適宜中低濃度的CaCl2可促進(jìn)種子萌發(fā)，而高濃度的CaCl2則會(huì)抑制種子萌發(fā)。胚芽長隨著CaCl2濃度增大呈逐漸增加趨勢，說明CaCl2能夠促進(jìn)燕麥胚芽的生長。

在PEG單一脅迫下(表2)，燕麥的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均隨著脅迫濃度增大表現(xiàn)為先增后減趨勢，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)在-0.4、-0.6 MPa PEG處理下均顯著高于對照(P<0.05)且活力指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)在-0.4 MPa時(shí)達(dá)到最大值，發(fā)芽率和發(fā)芽勢在-0.6 MPa時(shí)達(dá)到最大值；當(dāng)滲透勢增大到-1.2 MPa時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均顯著低于對照。表明適宜的PEG脅迫能促進(jìn)燕麥種子的萌發(fā)。胚根長隨脅迫濃度增大逐漸縮短，胚芽長隨脅迫濃度增大逐漸伸長，這說明PEG處理會(huì)抑制胚根生長，但能促進(jìn)胚芽生長。

表2 單一脅迫對燕麥種子萌發(fā)參數(shù)的影響Table 2 Effects of single stress on oat seed germination

中低濃度交互作用對干旱脅迫下燕麥種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢存在促進(jìn)作用。由表3可見，當(dāng)PEG滲透勢為-0.2，-0.4 MPa時(shí)，A0B1、A0B2組的發(fā)芽率、發(fā)芽勢與對照差異均不顯著，經(jīng)50、100 mmol·L-1CaCl2處理后，發(fā)芽率、發(fā)芽勢顯著提高；150 mmol·L-1時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢與對照差異不顯著(P>0.05)；當(dāng)CaCl2濃度達(dá)到200 mmol·L-1時(shí)，發(fā)芽率和發(fā)芽勢顯著低于對照。PEG滲透勢為-0.6 MPa時(shí)，A0B3組發(fā)芽率、發(fā)芽勢顯著高出對照26.07%、29.29%，經(jīng)50、100 mmol·L-1CaCl2處理后，A1B3、A2B3組的發(fā)芽率、發(fā)芽勢分別高出對照31.45%、30.81%，42.22%、41.61%。當(dāng)PEG滲透勢達(dá)到-0.8 MPa時(shí)，僅A0B4組高于對照，其余處理組均顯著低于對照(P<0.05)。同一PEG處理下，CaCl2濃度的增大不再促進(jìn)種子萌發(fā)。同一PEG滲透勢處理下，適宜中低濃度的CaCl2可以明顯增大種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，但過高的CaCl2濃度會(huì)降低種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。同一PEG滲透勢處理下，胚根長隨著CaCl2濃度的增大呈逐漸減小趨勢；胚芽長在-0.2至-0.6 MPa PEG處理下隨CaCl2濃度的增大呈逐漸伸長趨勢，在-0.8至-1.2 MPa PEG處理下則隨著CaCl2濃度的增大呈逐漸縮短趨勢。以上表明在特定的干旱環(huán)境下，一定濃度的CaCl2能增強(qiáng)燕麥種子對干旱環(huán)境的適應(yīng)并促進(jìn)萌發(fā)；而CaCl2濃度過高則會(huì)產(chǎn)生相反的效應(yīng)。

2.2 單一脅迫及交互脅迫處理下燕麥幼苗的生理特性

在CaCl2單一脅迫下，燕麥幼苗的可溶性蛋白含量、POD、CAT、SOD、GSH活性隨脅迫濃度的增大呈先升后降趨勢(圖1)，這5個(gè)指標(biāo)均在50 mmol·L-1CaCl2時(shí)開始顯著高于對照(P<0.05)，并且在100 mmol·L-1CaCl2時(shí)達(dá)到最大值，說明適宜濃度的CaCl2可以增加燕麥可溶性蛋白含量并提高抗氧化酶活性；150 mmol·L-1CaCl2時(shí)SOD活性與對照差異不顯著(P>0.05)；當(dāng)繼續(xù)增大脅迫濃度到200 mmol·L-1時(shí)，4個(gè)抗氧化酶活性均顯著低于對照(P<0.05)，這可能是該脅迫濃度已超過了燕麥過氧化防御系統(tǒng)的閾值導(dǎo)致的。MDA含量隨CaCl2脅迫濃度的增大呈逐漸上升趨勢，在50 mmol·L-1時(shí)與CK差異不顯著(P>0.05)，這可能是因?yàn)樵撁{迫濃度還未對燕麥造成傷害，沒有發(fā)生膜脂過氧化，而隨著脅迫濃度增大對燕麥幼苗的傷害加重則產(chǎn)生了更多的MDA，在200 mmol·L-1時(shí)達(dá)到最大值6.63 μmol·g-1。

在PEG單一脅迫下，可溶性蛋白含量、POD、CAT、SOD、GSH活性也隨脅迫濃度增大表現(xiàn)為先升后降趨勢(圖2)，且均在-0.6 MPa 時(shí)顯著高于其余處理組(P<0.05)；抗氧化酶活性在-0.8 MPa PEG脅迫時(shí)驟降且顯著低于-0.4和-0.6 MPa 處理組。MDA含量隨脅迫濃度增大呈逐漸上升趨勢，在-1.2 MPa PEG脅迫時(shí)達(dá)到最大值12.05 μmol·g-1且顯著高于其余處理組(P<0.05)。

表3 交互脅迫對燕麥種子萌發(fā)參數(shù)的影響Table 3 Effects of multiple stresses on oat seed germination

圖1 CaCl2單一脅迫對燕麥幼苗生理指標(biāo)的影響Fig.1 Effects of a single stress (CaCl2) on physiological indices of oat seedlings

圖2 PEG單一脅迫對燕麥幼苗生理指標(biāo)的影響Fig.2 Effects of a single stress (PEG) on physiological indices of oat seedlings

由圖3可知，可溶性蛋白含量與加入CaCl2處理和PEG單一處理時(shí)的變化趨勢相似，但變化幅度存在差異。-0.6 MPa PEG+50mmol·L-1CaCl2和-0.6 MPa PEG+100 mmol·L-1CaCl2處理下的可溶性蛋白含量為125.18和136.47 mg·g-1，顯著高出對照120.12%、139.97%(P<0.05)；而-1.2 MPa PEG+200 mmol·L-1CaCl2處理下的可溶性蛋白含量僅為46.12 mg·g-1，顯著低于對照。

圖3 交互脅迫對燕麥幼苗生理指標(biāo)的影響Fig.3 Effects of multiple stresses on physiological indices of oat seedlings

表4 CaCl2和PEG交互處理對燕麥種子萌發(fā)和生理指標(biāo)影響的雙因素方差分析Table 4 The two-way analysis of variance evaluating the effects of CaCl2 and PEG interactions on oat seed germination and physiological indices

表5 CaCl2、PEG單一及交互處理下燕麥耐受性綜合評(píng)價(jià)Table 5 The tolerance evaluation of single CaCl2, PEG and interactive treatment in oat germination

在不同CaCl2濃度處理下，燕麥幼苗的MDA含量均隨PEG滲透勢增大呈逐漸上升趨勢，并且在同一CaCl2濃度下不同PEG處理間差異顯著(P<0.05)，-1.2 MPa PEG+200 mmol·L-1CaCl2時(shí)達(dá)到最大值15.57 μmol·g-1。

POD、SOD、CAT、GSH是植物在逆境脅迫下為抵御外界傷害產(chǎn)生的抗氧化酶類。在不同CaCl2濃度下(-0.4 MPa PEG+50 mmol·L-1CaCl2處理除外)，抗氧化酶活性隨PEG滲透勢增大到-0.6 MPa時(shí)均表現(xiàn)為隨脅迫加重活性增強(qiáng)，并且均在-0.6 MPa PEG+100 mmol·L-1CaCl2處理時(shí)達(dá)到最大值；當(dāng)PEG滲透勢超過-0.6 MPa 之后則表現(xiàn)為隨著脅迫增大活性降低。其中，POD、SOD、CAT活性在-1.2 MPa PEG+150 mmol·L-1CaCl2、-1.2 MPa PEG+200 mmol·L-1CaCl2處理下均顯著低于對照(P<0.05)。以上說明適當(dāng)中低濃度的交互脅迫可以增加幼苗的可溶性蛋白含量和提高抗氧化酶活性，但脅迫過重則會(huì)起反作用。

2.3 單一脅迫與交互脅迫差異比較及耐受性綜合評(píng)價(jià)

交互脅迫對燕麥種子萌發(fā)參數(shù)和生理指標(biāo)影響的雙因素方差分析結(jié)果見表4。由表4可知，燕麥的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚根長、胚芽長、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)在CaCl2、PEG單因素處理和兩者交互處理下的表現(xiàn)存在差異，其中單因素處理下各個(gè)指標(biāo)間差異顯著(P<0.05)；交互處理下，僅胚根長、活力指數(shù)兩者差異顯著(P<0.05)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚芽長、發(fā)芽指數(shù)均差異極顯著(P<0.01)。燕麥幼苗的可溶性蛋白含量、POD、CAT、SOD活性在單因素處理下差異顯著(P<0.05)，而在交互處理下差異極顯著(P<0.01)；丙二醛含量恰好相反：在單因素處理下差異極顯著(P<0.01)，交互處理下差異顯著(P<0.05)；GSH活性在不同處理下均表現(xiàn)為差異極顯著(P<0.01)。綜上可知，交互脅迫對燕麥種子萌發(fā)和幼苗生理的影響比單一脅迫更具優(yōu)勢。

通過以上種子萌發(fā)情況及幼苗生理指標(biāo)的變化分析發(fā)現(xiàn)，燕麥在單一及交互脅迫下存在一定的適應(yīng)機(jī)制，在不同脅迫下均存在著脅迫臨界濃度，當(dāng)超過該脅迫濃度后燕麥對此逆境的適應(yīng)能力降低。本研究為探究燕麥對不同脅迫條件的耐受臨界點(diǎn)，采用隸屬函數(shù)法分別對CaCl2、PEG單一脅迫及交互脅迫處理下的耐受性進(jìn)行全面、綜合的評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)結(jié)果分析表明(表5)，在CaCl2單一處理下，A2B0處理的隸屬函數(shù)均值最大，燕麥反應(yīng)最為敏感，即100 mmol·L-1CaCl2為燕麥抵御鈣鹽脅迫的臨界濃度；在PEG單一處理下，A0B3處理時(shí)隸屬函數(shù)值最大，即-0.6 MPa PEG為燕麥耐旱性的臨界濃度；在CaCl2+PEG交互脅迫處理下，根據(jù)交互脅迫處理下各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，評(píng)價(jià)出燕麥對各個(gè)處理的耐受性強(qiáng)弱依次為：A2B3>A2B2>A4B2>A1B2>A3B3>A3B2>A4B1>A4B3>A3B1>A1B1>A1B3>A1B4>A2B1>A2B4>A4B4>A3B4>CK>A1B5>A2B5>A3B5>A4B5。其中A2B3(100 mmol·L-1CaCl2+-0.6 MPa PEG)處理效果較突出，為交互脅迫的臨界濃度，且其隸屬函數(shù)值高于單一處理下表現(xiàn)最佳的A2B0和A0B3。

3 討論

種子萌發(fā)是高等植物生長發(fā)育的起點(diǎn)，是植物生命史的關(guān)鍵階段[19]。種子萌發(fā)階段的耐鹽、耐旱情況可在一定程度上反映該物種的耐鹽、旱程度[20]，而發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)是檢測種子質(zhì)量的重要指標(biāo)。趙麗麗等[21]對二色胡枝子(Lespedezabicolor)的研究指出，在低鹽、低旱環(huán)境下，蛋白含量高、吸水能力較強(qiáng)的種子在萌發(fā)過程中吸脹損傷得以緩解，從而促進(jìn)種子萌發(fā)，起到提高種子萌發(fā)耐鹽、旱的作用。本研究中，單一及交互脅迫下燕麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)在中低濃度脅迫時(shí)均呈現(xiàn)出隨脅迫加重促進(jìn)萌發(fā)的趨勢，與此研究結(jié)論相同。然而，隨著單一和交互脅迫濃度的持續(xù)增大，種子內(nèi)部膜系統(tǒng)遭到破壞，燕麥種子萌發(fā)受到抑制，說明當(dāng)脅迫濃度增加到一定程度時(shí)會(huì)對種子造成損傷并導(dǎo)致原本的促進(jìn)作用轉(zhuǎn)變?yōu)橐种谱饔?，這與蔡喜悅等[22]對復(fù)羽葉欒樹(Koelreuteriabipinnata)的研究結(jié)果一致。本研究中，種子胚根長在PEG單一處理及交互處理下均隨干旱脅迫程度的加重呈逐漸縮短趨勢，這與周敏等[23]對傘花木(Eurycorymbuscavaleriei)和馬纓杜鵑(Rhododendrondelavayi)的研究結(jié)果類似，表明種子胚根長主要受干旱脅迫的影響。

植物體內(nèi)的可溶性蛋白大多是參與各種代謝的酶類，其含量是了解植物總代謝的一個(gè)重要指標(biāo)[24]。相關(guān)研究[25-26]表明，低濃度干旱或鈣鹽脅迫可提高蛋白酶活性，促進(jìn)貯藏蛋白水解為可溶性蛋白，增加葉片中可溶性蛋白含量；而當(dāng)脅迫濃度過高時(shí)則會(huì)破壞質(zhì)膜內(nèi)外的離子平衡，同時(shí)擾亂細(xì)胞質(zhì)中的Ca2+狀態(tài)，破壞以磷酸為基礎(chǔ)的能量代謝和質(zhì)膜離子平衡[27]，導(dǎo)致可溶性蛋白含量下降。本研究中，可溶性蛋白含量在單一脅迫及交互脅迫時(shí)均表現(xiàn)為隨脅迫濃度增大呈先增后減趨勢，與前人研究結(jié)論相似。

植物在生長代謝過程中會(huì)產(chǎn)生超氧化物自由基等活性氧[28]，鈣鹽、干旱脅迫不僅能提高細(xì)胞的活性氧水平，還能誘導(dǎo)植物防御體系的建立，從而避免或緩解活性氧對植物的傷害[29]。在正常生理?xiàng)l件下，這些活性氧自由基的產(chǎn)生和消除存在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，對植物本身沒有任何傷害；而在鈣鹽、干旱脅迫或其他逆境脅迫條件下，若大量產(chǎn)生的活性氧自由基不能被及時(shí)清除時(shí)這種平衡將會(huì)被破壞[30]。本研究中，在單一及交互脅迫下，燕麥幼苗的超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶以及谷胱甘肽活性均在中低濃度脅迫時(shí)隨濃度增大而逐漸增加，這些酶活性的增強(qiáng)有利于及時(shí)清除活性氧自由基，保持平衡；而隨著脅迫濃度的進(jìn)一步增大，這幾種抗氧化酶已不能完全清除存在的活性氧自由基，平衡被打破，因此活性降低。

MDA含量是植物受逆境脅迫時(shí)發(fā)生膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，其含量的多少直接反映植物細(xì)胞發(fā)生膜脂過氧化強(qiáng)弱的程度[31]。在不同脅迫處理?xiàng)l件下MDA含量均隨脅迫濃度的增大逐漸增加，這是細(xì)胞受到嚴(yán)重傷害的一種表現(xiàn)，在交互脅迫時(shí)MDA含量較單一脅迫產(chǎn)生更多，究其原因可能是CaCl2對植物的脅迫效應(yīng)主要為滲透脅迫和離子脅迫，PEG僅為滲透脅迫，兩者交互處理時(shí)，滲透脅迫傷害效應(yīng)疊加[32]，加重燕麥幼苗受損程度，表現(xiàn)為更多的MDA累積，這與蔣明敏等[33]對石蒜(Lycorisradiata)的研究結(jié)論相似。

本研究從植物對鈣鹽、干旱互作機(jī)制的角度分析了燕麥對鈣鹽、干旱巖溶生境下種子萌發(fā)及幼苗的生理生化適應(yīng)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)中低濃度的單一脅迫及交互脅迫均有利于促進(jìn)種子萌發(fā)和增強(qiáng)幼苗的抗氧化酶活性，根據(jù)隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)得知，CaCl2單一脅迫的臨界濃度為100 mmol·L-1，PEG單一脅迫的臨界濃度為-0.6 MPa，交互脅迫在100 mmol·L-1CaCl2+-0.6 MPa PEG濃度時(shí)的處理效果明顯優(yōu)于單一脅迫處理下的最佳效果；相比于單一脅迫，交互脅迫下的隸屬函數(shù)最大值更大，并且在交互脅迫下植物能通過鈣鹽、干旱交互增效作用來提高自身對環(huán)境的適應(yīng)性，表現(xiàn)出更強(qiáng)的耐受性，從而具有相對較高的萌發(fā)率和較好的生理適應(yīng)性。萌發(fā)指標(biāo)和生理指標(biāo)的雙因素方差分析結(jié)果中：種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚根長、胚芽長、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)在單一脅迫處理時(shí)差異顯著，而鹽旱交互處理時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚芽長、發(fā)芽指數(shù)差異極顯著；幼苗的可溶性蛋白、POD、CAT、SOD活性在單一脅迫處理時(shí)差異顯著，而在交互處理下差異極顯著的表現(xiàn)證實(shí)了這一結(jié)論的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

在巖溶地區(qū)燕麥種植生產(chǎn)應(yīng)用中選擇中低濃度鹽旱交互脅迫區(qū)域進(jìn)行種植可以促進(jìn)種子的萌發(fā)和幼苗生長。但在自然環(huán)境條件下，植物生長過程中受到的外界脅迫并不單一，脅迫程度也不盡相同，尤其在以鈣鹽、干旱為生境特征的巖溶地區(qū)，富鈣干旱環(huán)境對植物的生長發(fā)育影響較大，因而，巖溶生境下植物的逆境響應(yīng)機(jī)制還有待于后期進(jìn)行更深入細(xì)致的研究。

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