鈉離子和水楊酸對大蒜根部形態(tài)和生理指標(biāo)的影響

趙錦慧，羅亞茹，李 昕，柴進(jìn)麗

(周口師范學(xué)院 生命科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院，河南 周口 466001)

高濃度的鈉離子對植物的生長不利，適當(dāng)濃度的鈉離子對植物的生長不僅沒有危害，相反還有利于植物的生長．合適濃度的鈉離子之所以有益于植物諸多生理功能的順利進(jìn)行，主要在于：一、鈉元素能夠增加植物細(xì)胞的滲透勢，在具有一定鹽濃度的土壤中能提高植物吸水吸肥的能力；二、鈉元素可以提高細(xì)胞原生質(zhì)的親水性，植物吸收部分鈉元素以后，細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)增加，組成原生質(zhì)體的膠體即發(fā)生變化膨脹，從而提高了原生質(zhì)體與水的親和力，提高了細(xì)胞的保水潛力，在一定程度上可以降低植物的蒸騰作用；三、鈉元素可以促進(jìn)細(xì)胞體積的增大和細(xì)胞數(shù)目的增多，使植物生長得更快，發(fā)育得更好；四、鈉元素可以調(diào)節(jié)葉片的氣孔開閉，增強(qiáng)植物光合功能[1]．

水楊酸對植物體具有多種作用，能夠提高植物抗逆、抗病性，也能夠在一定范圍內(nèi)降低蒸騰作用,提高光合速率[2-4]．所以水楊酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有一定的應(yīng)用價值．例如，從某種植物或微生物中篩選出能生產(chǎn)水楊酸的特定基因并導(dǎo)入植物中，從而培育出遺傳上穩(wěn)定、對多種病原生物和逆境有理想抗性的轉(zhuǎn)基因植物，這將大量減少有毒農(nóng)藥的使用，帶給社會巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益．然而，水楊酸還有許多調(diào)控機(jī)制尚無定論，還需要繼續(xù)深入研究．

筆者研究了鈉離子和水楊酸對大蒜根部形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)的影響，為探索不同濃度的鈉離子和水楊酸對植物根部生長的影響提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 材料

市售普通大蒜．

1.2 藥品與試劑

氯化鈉、水楊酸、鹽酸、磷酸緩沖液、固定液、醋酸洋紅等，由周口師范學(xué)院生命科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院提供．

1.3 器具

分光光度計、恒溫水浴鍋、顯微鏡、離心機(jī)、試管、燒杯、培養(yǎng)皿、尺子等．

1.4 方法

1.4.1 2種化學(xué)試劑的配制

用電子天平稱取一定量的氯化鈉溶于水中，配成氯化鈉濃度分別為0.4%，0.6%，0.8%；同法配成濃度分別為0.5，1，1.5 mmol/L的水楊酸溶液．

1.4.2 大蒜處理

將大蒜剝皮，用清水沖洗后，放入5%的次氯酸鈉中消毒1 h，消毒結(jié)束后用清水沖洗，然后將大蒜分為處理組與對照組放入培養(yǎng)皿中，每皿6瓣，處理組分別用0.5，1，1.5 mmol/L的水楊酸溶液和0.4%，0.6%，0.8%的氯化鈉溶液培養(yǎng)，對照組用清水培養(yǎng)．每天按時換1次處理液并觀察大蒜根部生長狀況，同時做好記錄．培養(yǎng)5 d后(大蒜根尖長到1.5 cm左右)進(jìn)行各種指標(biāo)測定．

1.4.3 各種指標(biāo)測定

對處理組與對照組大蒜根部各種指標(biāo)進(jìn)行測定，主要包括發(fā)根量、根長、根系活力、可溶性蛋白含量、可溶性糖糖含量．各種指標(biāo)測定方法如下：

發(fā)根量：處理組與對照組大蒜培養(yǎng)5 d后，計算出各組6瓣大蒜共生長多少條根．

根長測定：處理組與對照組大蒜培養(yǎng)5 d后，用毫米刻度尺測量各組大蒜根長，各組最終根長用6瓣大蒜所有根的根長平均值表示．彎曲的根先用細(xì)線測量，再將細(xì)線拉直測定其長度．

根系活力測定：采用TTC法．

蛋白質(zhì)含量測定：采用考馬斯亮藍(lán)法．

糖含量測定：采用蒽酮法．

2 結(jié)果與分析

2.1 2種化學(xué)試劑對大蒜發(fā)根量的影響

表1 各組大蒜的發(fā)根量

2種化學(xué)試劑對大蒜根部發(fā)根量的影響見表1．由表1可知:在0.4%氯化鈉溶液和0.5 mmol/L水楊酸溶液處理下，大蒜根部的生長數(shù)量比對照組有所增加．當(dāng)氯化鈉濃度大于0.4%，水楊酸濃度大于0.5 mmol /L時，發(fā)根量均比對照有所減少．以上結(jié)果表明，低濃度的氯化鈉溶液和水楊酸溶液對于大蒜的發(fā)根有促進(jìn)作用，而高濃度的氯化鈉溶液和水楊酸溶液對大蒜的發(fā)根有抑制作用．說明低濃度的氯化鈉溶液和水楊酸溶液能夠促進(jìn)大蒜根部的生長，而高濃度的氯化鈉溶液和水楊酸溶液抑制大蒜根部的生長．這與前人[5-6]研究結(jié)果相似．

2.2 2種化學(xué)試劑對大蒜根尖生長速度的影響

2種化學(xué)試劑對大蒜根尖生長速度的影響見表2．由表2可知，在0.4%氯化鈉溶液和0.5 mmol /L水楊酸溶液處理下，大蒜根長均比對照組根長有所增加．當(dāng)氯化鈉濃度大于0.4%，水楊酸濃度大于0.5 mmol /L時，大蒜根長均比對照組根長有所減少．以上結(jié)果表明，低濃度的氯化鈉溶液和水楊酸溶液對于大蒜根部生長有促進(jìn)作用，而高濃度的氯化鈉溶液和水楊酸溶液對于大蒜根部生長有抑制作用．這一結(jié)果體現(xiàn)了低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的現(xiàn)象．這也與前人[7-9]研究結(jié)果相似．

表2 各組大蒜的根長

2.3 2種化學(xué)試劑對大蒜根系活力的影響

表3 各組大蒜的根系活力

2種化學(xué)試劑對大蒜根系活力的影響見表3．從表3可知:不同濃度的氯化鈉和水楊酸對大蒜根系活力均有不同程度的影響，大蒜根系活力隨氯化鈉和水楊酸處理濃度的升高而呈現(xiàn)下降的趨勢．即低濃度氯化鈉溶液(0.4%)和水楊酸溶液(0.5 mmol/L)處理后，大蒜根系活力較對照組分別增加了3.4%和5.2%；中等濃度氯化鈉溶液(0.6%)和水楊酸溶液(1 mmol/L)處理后，大蒜根系活力被抑制；高濃度氯化鈉溶液(0.8%)和水楊酸溶液(1.5 mmol/L)處理后，抑制效應(yīng)更明顯．這表明低濃度的氯化鈉溶液和水楊酸溶液對大蒜根部生長有利，而高濃度的氯化鈉溶液和水楊酸溶液對大蒜根部生長有害．這與楊江山[10]等研究結(jié)果相似．

2.4 2種化學(xué)試劑對大蒜根尖細(xì)胞可溶性蛋白含量的影響

表4 各組大蒜根尖細(xì)胞可溶性蛋白含量

2種化學(xué)試劑對大蒜根尖細(xì)胞可溶性蛋白含量的影響見表4．由表4可知：在低劑量氯化鈉溶液(0.4%)處理下，大蒜根尖細(xì)胞中的可溶性蛋白含量較對照組升高了0.42%，隨著氯化鈉濃度的增加，可溶性蛋白含量明顯下降；而經(jīng)不同濃度水楊酸處理的大蒜根尖細(xì)胞中可溶性蛋白含量均明顯低于對照組，并且隨著水楊酸濃度的增加，可溶性蛋白含量呈減少趨勢．上述結(jié)果表明，一定濃度的氯化鈉有利于大蒜根尖細(xì)胞可溶性蛋白的合成，而水楊酸對大蒜根尖細(xì)胞可溶性蛋白的合成有阻礙作用．這與前人[11-13]研究結(jié)果相似．

2.5 2種化學(xué)試劑對大蒜根尖細(xì)胞可溶性糖含量的影響

表5 各組大蒜根尖細(xì)胞可溶性糖含量

2種化學(xué)試劑對大蒜根尖細(xì)胞可溶性糖含量的影響見表5．由表5可知：在低劑量氯化鈉溶液(0.4%)和水楊酸溶液(0.5 mmol/L)處理下，大蒜根尖細(xì)胞中的可溶性糖含量均高于對照組，分別比對照組增加了11.39%和32.37%．在2種化學(xué)試劑處理下，大蒜根尖細(xì)胞中的可溶性糖含量均隨著其濃度的增加而減少．上述分析結(jié)果說明,合適濃度的氯化鈉和水楊酸均有利于大蒜根尖細(xì)胞中可溶性糖的生成，而且水楊酸對大蒜根尖細(xì)胞中可溶性糖生成的促進(jìn)作用更大．

3 討論

3.1 氯化鈉和水楊酸對大蒜根部生長的影響

氯化鈉和水楊酸對大蒜根部生長時產(chǎn)生的刺激效應(yīng)基本一致．低濃度的氯化鈉和水楊酸在發(fā)根數(shù)量、發(fā)根速度及根系活力上均起到促進(jìn)作用，隨著氯化鈉和水楊酸濃度的增大，大蒜的發(fā)根數(shù)量、發(fā)根速度及根系活力均受到抑制，濃度越大，抑制程度越強(qiáng)．在大蒜根系生長受到抑制的情況下，根系生長主要表現(xiàn)為：根長變短，根出現(xiàn)畸形，根不能繼續(xù)伸長，停止生長等．此外還發(fā)現(xiàn)低濃度的氯化鈉和水楊酸處理的大蒜整體生長較好，根尖的顏色與對照相比正常，而高濃度的氯化鈉和水楊酸處理的大蒜根尖顏色出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象，這說明氯化鈉和水楊酸的濃度偏高會對大蒜根系生長產(chǎn)生一定的“毒害作用”．這與陳燦[14]等研究結(jié)果相似．

3.2 氯化鈉和水楊酸對大蒜根尖細(xì)胞可溶性蛋白含量的影響

本實(shí)驗結(jié)果顯示，在低濃度的氯化鈉溶液處理下，處理組與對照組相比，可溶性蛋白含量相對升高，但是氯化鈉濃度升高的話可溶性蛋白含量就會減少，這可能是由于氯化鈉濃度過高對大蒜產(chǎn)生鹽脅迫，抑制了根尖細(xì)胞中可溶性蛋白的合成．而水楊酸溶液處理的大蒜根尖細(xì)胞中可溶性蛋白含量較對照組少，并且可溶性蛋白含量隨著水楊酸濃度的升高呈遞減趨勢，這與氯化鈉溶液對大蒜根尖細(xì)胞可溶性蛋白含量的影響趨勢是一致的．據(jù)研究[15]，適量的水楊酸對植物具有抗冷、抗熱、抗鹽等特性，還有利于果實(shí)的成熟．而本實(shí)驗中3種不同濃度的水楊酸處理下，大蒜根尖細(xì)胞中可溶性蛋白含量均低于對照組，出現(xiàn)這種結(jié)果可能是因為沒有選好合適的水楊酸濃度范圍，也可能是因為實(shí)驗過程中出現(xiàn)較大的誤差等．

3.3 氯化鈉和水楊酸對大蒜根尖細(xì)胞可溶性糖含量的影響

本實(shí)驗結(jié)果顯示，在低濃度的氯化鈉溶液處理下，處理組與對照組相比，可溶性糖含量升高，但升高幅度較小，隨著氯化鈉濃度升高，可溶性糖含量會減少，這可能是由于氯化鈉濃度過高對大蒜產(chǎn)生的脅迫導(dǎo)致了大蒜根尖細(xì)胞中可溶性糖的合成受阻．而低濃度水楊酸溶液處理的大蒜根尖細(xì)胞中可溶性糖含量與對照組相比升高幅度較大，并且可溶性糖含量隨著水楊酸濃度的升高呈遞減趨勢，這與氯化鈉溶液對大蒜根尖細(xì)胞中可溶性糖含量的影響趨勢是一致的．這說明合適濃度的氯化鈉和水楊酸是有利于大蒜根尖細(xì)胞中可溶性糖的生成的，并且水楊酸的作用明顯大于氯化鈉．這與安學(xué)麗[16]等研究結(jié)果相似．