脫落酸對低溫脅迫下白菜型冬油菜種子萌發(fā)特性的影響

馬學(xué)才 楊賀紅 王志敏 慶少龍 鄧源 武軍艷

摘要：用不同濃度的脫落酸（ABA）對4個(gè)白菜型冬油菜品種的種子進(jìn)行浸種處理，研究不同濃度ABA浸種對低溫條件下白菜型冬油菜種子萌發(fā)及相關(guān)生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，較低溫度下（5、10 ℃），各供試材料的發(fā)芽率、根長、芽長均隨著ABA濃度的提高而降低，20 ℃時(shí)，1 mg/L、5 mg/L的ABA處理對種子萌發(fā)均有促進(jìn)作用。ABA處理可增強(qiáng)過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性，提高可溶性糖含量。強(qiáng)抗寒性品種（隴油6號(hào)、隴油7號(hào)）在較低溫度下，POD、SOD、CAT仍具有較高活性。

關(guān)鍵詞：冬油菜;脫落酸;種子萌發(fā);低溫

中圖分類號(hào)：S565.4 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：1001-1463（2019）09-0027-06

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2019.09.008

Abstract：The seeds of four winter rapeseed cultivars （Brassica rapa L.） are treated with different concentrations of abscisic acid（ABA）， to study the effect on the seed germination and related physiological indices by ABA at low temperature. The results showed that at low temperature （5 ℃， 10 ℃）， germination rate， root length， shoot length of each material were reduced with the increase of concentration of ABA treatment， but when at 20 ℃， 1 mg/L and 5 mg/L the ABA treatment are promoting effect on the seed germination. ABA treatment could increase the activities of CAT， POD， SOD and APX activity， and increase soluble sugar content. Strong cold-resistant cultivars （Longyou 6 and Longyou 7） at low temperature， POD， SOD and CAT still have the high activity.

Key words：Winter rapeseed;Abscisic acid（ABA）;Seed germination;Low temperature

超強(qiáng)抗寒白菜型冬油菜系列品種的育成與應(yīng)用推廣，解決了中國北方地區(qū)冬油菜的越冬問題，使北方旱寒區(qū)成為中國重要的冬油菜產(chǎn)區(qū)[1 - 2 ]。中國北方為典型的“一年一熟制”區(qū)，冬油菜由于成熟早，收獲后剩余熱量可復(fù)種棉花、玉米、馬鈴薯以及水稻、雜糧等作物，改革傳統(tǒng)的一年一熟為一年二 熟/兩年三熟，從而提高復(fù)種指數(shù)、增加經(jīng)濟(jì)收益。同時(shí)，冬油菜可增加冬春季地面覆蓋度，減少地表形成的浮土層，從而減少北方春季沙塵來源，具有顯著的生態(tài)環(huán)境效益。

白菜型冬油菜生育期可分為冬前生長期、越冬期、冬后生長期3個(gè)生育時(shí)期，冬季嚴(yán)寒，越冬期漫長，越冬期天數(shù)幾乎為全生育期的1/2，因此冬前必須足夠壯苗才能安全越冬，而形成壯苗就要求種子出苗速度快，以保證冬前生長時(shí)間足夠長來增強(qiáng)油菜抗寒性。北方冬油菜播種期在8月中下旬到9月上中旬，此期氣溫開始下降，低溫對種子的萌發(fā)、生長發(fā)育有一定影響。研究表明，脫落酸（abscisic acid，ABA）能誘導(dǎo)植物相關(guān)酶的重新合成[3 ]，從而增加植物的抗冷性，因此 ABA 誘導(dǎo)處理是增強(qiáng)植物抗冷性和抗寒性的常用方法。本研究采用不同濃度的 ABA 處理不同抗寒性的白菜型冬油菜種子，測定低溫條件下保護(hù)性酶及可溶性糖含量變化情況，以探討 ABA 浸種對白菜型冬油菜種子抗寒性的影響，為提高白菜型冬油菜冬前出苗率提供參考。

1 ? 材料及方法

1.1 ? 試驗(yàn)材料

供試白菜型冬油菜品種有隴油6號(hào)（超強(qiáng)抗寒白菜型冬油菜品種）、隴油7號(hào)（超強(qiáng)抗寒白菜型冬油菜品種）、天油2號(hào)（中度抗寒白菜型冬油菜品種）、天油4號(hào)（中度抗寒白菜型冬油菜品種），均由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。

1.2 ? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

精選大小一致的冬油菜籽粒，用不同濃度（0、1、5、10、20 mg/L）的ABA溶液浸種4 h，然后按50粒/皿排播于直徑9 cm的培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)皿內(nèi)墊有用相應(yīng)濃度ABA充分浸潤的2層濾紙， 3次重復(fù)，分別在5、10、20 ℃（CK）培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每天調(diào)查種子萌發(fā)情況，以胚芽或胚根突破種皮者為萌發(fā)，計(jì)算發(fā)芽率[發(fā)芽率 = （發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù)）×100%];培養(yǎng)第7 d測定根長、下胚軸長。將已發(fā)芽與未發(fā)芽的種子混合，測定相關(guān)生理指標(biāo)。用蒽酮法測定可溶性糖含量，用愈創(chuàng)木酚法測定POD值，用考馬斯亮藍(lán)法測定SOD值，用EDTA-Na2法測定APX值[4 ]，均3次重復(fù)。

1.3 ? 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件及SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用LSD法進(jìn)行顯著性分析。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? ABA處理對白菜型冬油菜種子萌發(fā)能力的影響

外源ABA處理對種子的萌發(fā)有重要影響，尤其在低溫條件下，ABA明顯能夠抑制種子的萌發(fā)和生長。從表1可以看出，不同溫度下，ABA處理對種子發(fā)芽率的影響程度不同。5 ℃時(shí)對照組（CK）少數(shù)種子萌發(fā)，經(jīng)ABA處理的有個(gè)別種子萌發(fā)，但根和下胚軸都不伸長，發(fā)芽率低。10 ℃處理?xiàng)l件下，低濃度（1 mg/L）的ABA對種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用，1 mg/L、5 mg/L ABA處理與CK基本相同（P < 0.05）。20 ℃處理?xiàng)l件下，各參試材料1 mg/L ABA處理的發(fā)芽率與CK 相當(dāng)，5 mg/L ABA處理的發(fā)芽率高于CK，但差異不顯著（P < 0.05），10 mg/L、20 mg/L ABA處理的表現(xiàn)出對種子萌發(fā)有明顯抑制作用。上述結(jié)果表明，溫度對ABA的作用有明顯影響，高濃度ABA處理對種子的發(fā)芽率有明顯的抑制作用，溫度升高則這種抑制作用減弱。同時(shí)也表明，抗寒性強(qiáng)的隴油6號(hào)、隴油7號(hào)對ABA較敏感。

2.2 ? ABA處理對白菜型冬油菜根及下胚軸生長的影響

低溫對ABA處理具有抑制作用不僅表現(xiàn)在種子的萌發(fā)上，而且對萌發(fā)后根、下胚軸的生長也具有抑制作用。由表1可以看出，5 ℃處理?xiàng)l件下，5、10、20 mg/L ABA處理的根與下胚軸均停止生長。溫度升高，各參試材料的根、下胚軸開始生長。10 ℃處理?xiàng)l件下，10、20 mg/L處理下的根、下胚軸均為0，1 mg/L、5 mg/L處理的根、下胚軸有一定生長量。20 ℃處理?xiàng)l件下，各參試材料1 mg/L處理的根、下胚軸生長均大于CK，其中抗寒性強(qiáng)的隴油6號(hào)、隴油7號(hào)的增長較多，而天油2號(hào)、天油4號(hào)在ABA濃度大于10 mg/L時(shí)根及下胚軸停止生長。可見，在較高溫度下，用低濃度的ABA處理種子可促進(jìn)根與下胚軸的生長，而低溫則加劇了ABA的抑制作用。

2.3 ? ABA處理對白菜型冬油菜種子可溶性糖含量的影響

測定結(jié)果（圖1）表明，各參試品種的可溶性糖含量主要取決于溫度，溫度低于10 ℃時(shí)可溶性糖含量處于較穩(wěn)定水平，總量較低，遠(yuǎn)低于20 ℃時(shí)的含量。當(dāng)溫度為20 ℃時(shí)，ABA濃度為5 mg/L的處理可溶性糖含量基本達(dá)到最大值（P < 0.05），各參試品種可溶性糖含量變化趨勢基本相同。可見，溫度低于10 ℃時(shí)外源ABA處理對可溶性糖含量的增加沒有意義，這可能與低溫下光合作用的減弱有關(guān)。

2.4 ? ABA處理對白菜型冬油菜種子 APX活性的影響

測定結(jié)果（圖2）表明，溫度降低后參試品種的APX活性增強(qiáng)。在同一溫度下，經(jīng)ABA處理的APX活性比對照（CK）強(qiáng)，且各參試品種有相同的趨勢?？梢?，ABA處理對于增強(qiáng)低溫下APX的活性具有重要作用。

2.5 ? ABA處理對白菜型冬油菜種子POD活性的影響

測定結(jié)果（圖3）表明，各供試品種的POD活性均表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，即ABA處理后POD活性均增強(qiáng)。各品種均表現(xiàn)為10 ℃時(shí)活性最高，強(qiáng)抗寒品種（隴油6號(hào)、隴油7號(hào)）為5 ℃時(shí)活性次之，20 ℃活性最低;而耐寒性品種（天油2號(hào)、天油4號(hào)）則為20 ℃時(shí)次之，5 ℃時(shí)活性最低。可見，強(qiáng)抗寒品種具有適應(yīng)低溫的生化基礎(chǔ)。

2.6 ? ABA處理對白菜型冬油菜種子SOD活性的影響

ABA處理對增強(qiáng)SOD活性的效果是十分明顯的（圖4）。隨著ABA濃度的增加，各供試品種SOD活性均增加并高于CK。溫度對SOD活性有一定影響，各品種均表現(xiàn)為10 ℃時(shí)的SOD活性最高;隴油6號(hào)和隴油7號(hào)表現(xiàn)為5 ℃時(shí)的活性次之，20 ℃時(shí)活性最低;天油2號(hào)和天油4號(hào)則是20 ℃時(shí)的活性次之，5 ℃時(shí)的活性最低?？梢娍购圆煌诘蜏叵碌腟OD活性變化不同。強(qiáng)抗寒性品種在低溫下（5 ℃）的活性高于CK（20 ℃），而耐寒性品種不存在這種現(xiàn)象，說明強(qiáng)抗寒品種具有適應(yīng)低溫的生化基礎(chǔ)。

2.7 ? ABA處理對白菜型冬油菜種子CAT活性的影響

測定結(jié)果（圖5）表明，ABA處理能夠使參試品種的CAT活性增強(qiáng)，同時(shí)溫度對CAT活性有重要影響。隨著ABA濃度的增加， CAT活性均增加并高于CK。各品種均表現(xiàn)為10 ℃時(shí)的CAT活性最高;隴油6號(hào)和隴油7號(hào)表現(xiàn)為5 ℃時(shí)的活性次之，20 ℃的活性最低;天油2號(hào)和天油4號(hào)則是20 ℃時(shí)的活性次之，5 ℃時(shí)的活性最低。這種變化與SOD活性變化趨勢相似，再次表明強(qiáng)抗寒品種具有適應(yīng)低溫的生化基礎(chǔ)。

3 ? 結(jié)論與討論

林桂玉等[5 ]通過研究鹽脅迫下外源ABA對番茄種子萌發(fā)的影響發(fā)現(xiàn)，低濃度的ABA（1.5 mg/L）可以促進(jìn)番茄種子在鹽脅迫條件下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，這種促進(jìn)作用發(fā)生在ABA濃度<1.5 mg/L的情況下，當(dāng)濃度升高時(shí)這種正效應(yīng)即不會(huì)產(chǎn)生。前人對外源ABA對種子水分脅迫及耐漬性的研究均發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象[6 - 7 ]。本研究表明，較低溫度條件下（5、10 ℃）各參試材料的發(fā)芽率、根長、芽長都隨著ABA處理濃度的提高而降低，但20 ℃溫度條件時(shí)1 mg/L、5 mg/L的ABA處理對種子萌發(fā)均有促進(jìn)作用，1 mg/L的處理對根長芽長的伸長有促進(jìn)作用，5 mg/L的處理則仍有抑制作用。ABA濃度為1 mg/L～5 mg/L時(shí)冬油菜種子萌發(fā)如何變化，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。本試驗(yàn)設(shè)置了5、10、20 ℃ 3個(gè)溫度處理，其中5、10 ℃時(shí)，任何濃度的ABA處理對種子萌發(fā)均有抑制作用，20 ℃溫度條件時(shí)，1 mg/L、5 mg/L的ABA處理對種子萌發(fā)均有促進(jìn)作用。

本研究發(fā)現(xiàn)，ABA處理可顯著增強(qiáng)冬油菜種子的CAT、POD、SOD、APX活性及可溶性糖含量，且在一定范圍內(nèi)，較高濃度ABA處理對活性的提高具有重要意義。方彥等[8 ]的研究表明，外源ABA 處理可誘導(dǎo)白菜型冬油菜幼苗的SOD、POD 和CAT酶活性提高使其抗寒性增強(qiáng);李玲等[9 ]研究表明，外源ABA可增強(qiáng)油菜的抗?jié)n能力。一般認(rèn)為，低溫脅迫下抗寒性強(qiáng)的較抗寒性弱的植物種類或品種將積累較多的糖類，酶活性也較高，這種變化可以降低細(xì)胞的滲透勢，從而降低冰點(diǎn)，此外還可以對脫水后的蛋白質(zhì)產(chǎn)生保護(hù)作用[10 - 12 ]。在冬小麥也有類似的研究報(bào)道[13 - 14 ]。

研究發(fā)現(xiàn)，參試品種的POD、SOD、CAT等酶活性在10 ℃條件下最高，而APX活性則是在5 ℃條件下最高。不同抗寒品種的酶活性在不同溫度下有較大差異，強(qiáng)抗寒品種隴油6號(hào)、隴油7號(hào)的酶活性為 ? 10 ℃ > 5 ℃> 20 ℃，而耐寒性品種天油2號(hào)、天油4號(hào)則為10 ℃> 20 ℃> 5 ℃。可見隴油6號(hào)、隴油7號(hào)在較低溫度下，POD、SOD、CAT仍具有較高活性，說明隴油6號(hào)、隴油7號(hào)的強(qiáng)抗寒性具有生化基礎(chǔ)。

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（本文責(zé)編：楊 ? ?杰）