華智銳,李小玲
(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院,陜西 商洛 726000)
鹽堿地在我國分布廣泛,并且隨著人口增長,化肥的大量使用等人為因素的影響,土壤鹽漬化面積有擴大趨勢,阻礙了我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn),生態(tài)環(huán)境也越來越脆弱[1]。土壤鹽害是制約增產(chǎn)的主要逆境之一。鹽脅迫不僅直接影響植物的正常生長,使植物細胞氧自由基積累,而且可以通過破壞植物光合作用,并影響植物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成從而影響能量代謝,抑制其正常成長,并且鹽濃度越大,作用時間越長,影響越明顯[2-5]。鹽脅迫下植物會提高過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)等活性來清除活性氧,使蛋白質(zhì)正常代謝,提高色素含量,還會積累游離脯氨酸和可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),從而將逆境對植物細胞的傷害降到最低。植物抵御鹽脅迫的能力不僅與基因型密切相關(guān),還有環(huán)境的作用[6]。
抗壞血酸(AsA)又稱維生素C,它具有抗氧化作用,可以清除細胞內(nèi)鏈反應(yīng)中產(chǎn)生的自由基,還可以通過延長或中斷鏈反應(yīng)發(fā)揮作用以使植物正常生長。在植物體內(nèi)產(chǎn)生的抗壞血酸可以清除體內(nèi)的活性氧,另一方面它是多個酶的輔因子,在多種生理過程中起著非常重要的生理功能[7]。作為植物體內(nèi)的小分子生理活性物質(zhì),維生素C參與植物體內(nèi)的能量代謝和氧化還原反應(yīng),在種子抵抗逆境、促進細胞生長過程中起著重要的作用[8-10]。近年來許多研究人員就抗壞血酸(AsA)能否作為植物生長調(diào)節(jié)劑刺激植物的生長做了大量研究。郭天榮等[11]研究結(jié)果表明適宜濃度的外源維生素C能在一定程度上緩解鋁毒害而導(dǎo)致的大麥生長抑制和氧化脅迫,但若濃度過高就會產(chǎn)生氧化作用,鋁敏感基因型反應(yīng)也會更活躍。李婷、鄭啟偉等發(fā)現(xiàn)外源維生素C能改善O3脅迫下水稻葉片的抗氧化系統(tǒng)功能,并能減少水稻葉片中活性氧的積累,從而使O3對水稻葉片的老化作用變慢,提高了水稻葉片對O3危害的抗性[12-13]。江緒文等[14]研究表明適宜濃度的外源維生素C能提高黃芩種子的萌發(fā)能力,增強黃芩幼苗對鹽脅迫的適應(yīng)能力,從而起到緩解鹽脅迫對黃芩種子萌發(fā)及幼苗生長的抑制作用。研究工作者就其他外源物質(zhì)對小麥逆境的緩解作用已有了大量研究,但關(guān)于外源維生素C與小麥幼苗生長的關(guān)系研究鮮有報道[10]。
小麥?zhǔn)侨蚍秶鷥?nèi)廣泛種植的禾本科植物,也是我國重要的糧食作物,它的產(chǎn)量位居世界第二,僅次于玉米。商洛市位于陜南山區(qū),土地資源稀少,地形復(fù)雜,素有“八山一水一分田”之稱,氣候多樣。據(jù)統(tǒng)計資料,近幾年以來陜南地區(qū)可利用耕地的面積越來越少,可利用耕地面積的減少量與其它土地類型的增加量失衡已導(dǎo)致總生態(tài)承載力顯著降低[15-18]。商洛地區(qū)糧食作物以小麥為主,但由于地理位置所限,小麥的產(chǎn)量并不高。商麥1619是商麥5226基礎(chǔ)上選育的不耐鹽型高產(chǎn)小麥新品種[19]。本試驗用商麥1619作為試驗材料,旨在探究外源抗壞血酸對鹽脅迫下地方小麥種子萌發(fā)及幼苗生長的影響,以期為外源抗壞血酸緩解鹽害對商麥1619的影響提供理論依據(jù),對商麥1619的耐鹽研究及大面積推廣利用外源抗壞血酸緩解鹽害起到一定的借鑒作用。
本試驗所用商麥1619種子由商洛學(xué)院秦嶺植物良種繁育中心提供。
1.2.1 試驗材料的培養(yǎng) 精選大小均一、籽粒飽滿的商麥1619小麥種子,先采用10% NaClO消毒5 min,再用蒸餾水反復(fù)沖洗干凈,晾干后將商麥1619種子均勻擺放在培養(yǎng)皿中,于25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng),直至胚芽長到2 cm左右,置于室溫自然光照下培養(yǎng)成小麥幼苗。
1.2.2 耐鹽閾值的篩選 先把浸種處理的商麥1619種子轉(zhuǎn)入墊有兩層濾紙的培養(yǎng)皿,然后在不同培養(yǎng)皿中分別添加15 mL質(zhì)量濃度為6、8、10、12、14、16 g/L氯化鈉溶液進行預(yù)實驗,于25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3 d,根據(jù)小麥種子的萌發(fā)情況,通過計算小麥種子3 d后不同處理的發(fā)芽率篩選出8 g/L氯化鈉溶液為商麥1619的耐鹽閾值。
1.2.3 復(fù)合處理 當(dāng)小麥幼苗長至兩葉一心時,以8 g/L質(zhì)量濃度氯化鈉溶液復(fù)合添加不同質(zhì)量濃度(0、0.05、0.10、0.15、0.20 g/L)的抗壞血酸處理小麥幼苗,試驗處理設(shè)計6組,依次標(biāo)記為CK、AsA0、AsA1、AsA2、AsA3、AsA4(CK為蒸餾水對照),3次重復(fù),每處理用苗60株,5 d后測定相關(guān)生理指標(biāo)。從相同處理的3個重復(fù)中隨機抽取小麥幼苗,取相同節(jié)位的成熟葉片,用蒸餾水反復(fù)沖洗干凈后剪碎,用于測定脯氨酸和可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性及丙二醛(MDA)含量等生理指標(biāo)。
1.3.1 小麥種子的萌發(fā) 設(shè)置8 g/L的氯化鈉涪液+不同質(zhì)量濃度的外源抗壞血酸處理,每個處理用100粒種子,設(shè)置3組重復(fù),每天18:00更換8 g/L的氯化鈉溶液,以使鹽脅迫的程度不變,統(tǒng)計當(dāng)天的發(fā)芽數(shù)并連續(xù)記錄5 d,觀察種子萌發(fā)情況,并用公式(1)和(2)分別計算不同處理的發(fā)芽勢和發(fā)芽率。發(fā)芽勢、發(fā)芽率統(tǒng)計參照《國際種子檢驗規(guī)程》[18]。
發(fā)芽勢=發(fā)芽的種子總數(shù)/種子總數(shù)×100%
(1)
發(fā)芽率=發(fā)芽高峰期發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子粒數(shù)×100%
(2)
1.3.2 脯氨酸含量的測定 參照李合生的茚三酮比色法[20]測定脯氨酸含量。先稱取25 mg脯氨酸,用蒸餾水溶解并倒入容量瓶中,用蒸餾水定容至250 mL刻度,此標(biāo)準(zhǔn)液中每毫升含100 μg脯氨酸。取6個50 mL容量瓶,分別加脯氨酸原液0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mL,用蒸餾水定容至刻度并搖勻,即各瓶的脯氨酸濃度分別為1、2、3、4、5、6 μg/mL。取試管6支,并分別吸取系列標(biāo)準(zhǔn)濃度的脯氨酸溶液2 mL、酸性茚三酮溶液2 mL、冰醋酸2 mL,每管在沸水浴中加熱30 min。待冷卻后于各試管中加入甲苯4 mL,振蕩30 s,靜置片刻。用注射器輕輕吸取各管上層脯氨酸甲苯溶液至比色杯中,空白對照為甲苯溶液,于520 nm波長處測定吸光值。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線:求出吸光度值(y)隨脯氨酸濃度(x)變化的回歸方程式,然后用回歸方程式繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
脯氨酸提?。悍謩e稱取0.5 g不同處理下小麥葉片于試管中,然后向各管分別加入3%的磺基水楊酸溶液5 mL,沸水浴10 min,冷卻后過濾到干凈試管,濾液即為脯氨酸提取液。吸取提取液2 mL至另一帶玻塞試管中,并加入冰醋酸2 mL和酸性茚三酮試劑2 mL,沸水浴30 min。冷卻后加入甲苯4 mL,搖蕩30 s,靜置片刻,取上層液加入到10 mL離心管中,于3000 r/min下離心5 min。取上層脯氨酸紅色甲苯溶液于比色杯,以甲苯為空白對照,測定520 nm波長處吸光值。根據(jù)回歸方程計算2 mL測定液中脯氨酸的含量(x,μg/2 mL),再計算樣品中脯氨酸含量的百分數(shù)。計算公式(3)如下:
脯氨酸含量(μg/g)=x×(5/2)/樣重
(3)
1.3.3 可溶性糖含量的測定 參照李合生等的苯酚法[21]測定可溶性糖含量。取6支20 mL試管并編號,按照表1配制標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液,并在每個試管中加入蒽酮0.5 mL,再緩慢加入濃H2SO45 mL,搖勻后取試管塞,于沸水浴10 min,隨后取出并冷卻至室溫,測定620 nm波長下吸光值,用標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖含量為橫坐標(biāo),吸光值為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
稱取1 g小麥葉片,剪碎后置于研缽中,加入少量蒸餾水并研磨成勻漿,然后將其轉(zhuǎn)入到20 mL刻度試管,分2~3次用10 mL蒸餾水清洗研缽,將殘液都轉(zhuǎn)入到試管中。蓋上試管塞,將6支試管在沸水浴中煮沸,10 min后冷卻,將殘渣過濾只收集濾液,然后轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶,再加蒸餾水定容,加蓋搖勻。
取移液管吸收提取液1 mL于20 mL刻度試管,再加水1 mL和蒽酮試劑0.5 mL。緩慢加入濃H2SO45 mL,蓋塞后輕輕搖勻,沸水浴中10 min(空白對照用蒸餾水2 mL與蒽酮試劑0.5 mL混合,一并沸水浴10 min)。待冷卻至室溫后,測定620 nm波長下吸光值。通過查標(biāo)準(zhǔn)曲線得知對應(yīng)的葡萄糖含量(μg)。按公式(4)計算樣品含糖量。
樣品含糖量(g/100 g鮮重)=(查曲線所得糖含量×稀釋倍數(shù))/(樣品重×106)
(4)
表1 配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液
1.3.4 丙二醛(MDA)含量的測定 丙二醛含量的測定參照張志良等的硫代巴比妥酸(TBA)顯色法[22]。取小麥葉片0.5 g,加入5 mL 5%三氯乙酸研磨,取勻漿于3000 r/min條件下離心10 min。取上清液2 mL ,并加2 mL 0.67%硫代巴比妥酸,混合后于沸水浴30 min,立即冰浴冷卻后在1500 r/min條件下再離心10 min,最后取上清液分別測定450、530、600 nm波長處吸光度。MDA含量按以下公式(5)計算。
MDA含量(μmol/L)=6.45×(A532-A600)-0.56A450
(5)
1.3.5 過氧化物酶(POD)活性的測定 過氧化物酶活性的測定參照李合生等的愈創(chuàng)木酚法[20]。取1 g小麥葉片,加入0.2 g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.15 mol/L磷酸緩沖液(pH 7.0),用液氮磨碎,提取液于4 ℃下以15000 r/min離心20 min,上清液用于酶活性的測定。3 mL反應(yīng)體系中含有0.2%愈創(chuàng)木酚0.9 mL、0.1%的過氧化氫(H2O2)2.0 mL和0.1 mL酶液。加入酶液后,測定470 nm波長下吸光值的變化,用每分鐘△OD470(即470 nm波長下吸光值變化0.01)表示一個酶活性單位。POD總活性按以下公式(6)計算。
POD總活性[U/(g·min)]=△A×V1/(V2×W×T×0.001)
(6)
△A:每分鐘吸光度值的變化;V1:提取酶液總體積(mL);V2:測定用酶液體積(mL);W:樣品鮮重;T:反應(yīng)時間(min)。
1.3.6 超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定 參照李合生等的氮藍四唑(NBT)光還原法[20]測定SOD活性。稱取0.5 g小麥葉片于預(yù)冷的研缽,并加預(yù)冷的磷酸緩沖液1 mL研磨(可加2~3 mL磷酸緩沖液沖洗研缽)成漿,用緩沖液定容至5 mL。取2 mL轉(zhuǎn)入離心管,在4000 r/min條件下離心20 min,上清液即為SOD粗酶液。
每個樣品取8個潔凈干懆的試管編號,按抗壞血酸質(zhì)量濃度的大小標(biāo)號:5~9號分別指AsA0、AsA1、AsA2、AsA3和AsA4;1、2、3號為空白對照;4即為CK組。反應(yīng)體系總體積為3 mL。
1號比色杯調(diào)零,測定其它各個試管560 nm波長下的吸光度值。采用2、3號管吸光度的平均值作為還原率的100%,分別計算不同酶液量抑制NBT光還原的相對百分率。以酶液用量(pL)為橫坐標(biāo),以NBT光化還原的抑制率(%)為縱坐標(biāo),繪制NBT光化還原的抑制率和酶液用量的相關(guān)曲線。SOD活性單位:以抑制NBT光化還原的50%作為一個酶活性單位,按下式(7)計算SOD活性。
SOD總活性=(ACK-AE)×V/(ACK×0.5×W×Vt)
(7)
公式(7)中,ACK為對照管的吸光度;AE為樣品管的吸光度;V為樣品液總體積(mL);W為樣品鮮重(g);Vt為測定時樣品用量(mL)。
1.3.7 數(shù)據(jù)處理 測定指標(biāo)取得數(shù)據(jù)均為3次重復(fù),處理數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003 軟件,采用SPSS 22.0軟件Duncan進行差異顯著性分析。
2.1.1 AsA浸種處理對鹽脅迫下小麥種子發(fā)芽勢的影響 由圖1可看出,第3天后小麥的整體發(fā)芽數(shù)趨于穩(wěn)定。未經(jīng)處理的正常生長的小麥種子第1天的發(fā)芽數(shù)為80粒,次日發(fā)芽數(shù)為93粒,第3天為96粒。與此形成鮮明對比的是鹽脅迫下未經(jīng)外源抗壞血酸浸種處理的小麥種子,其發(fā)芽數(shù)最低,第1天為70粒,第3天為74粒,第3天為80粒。用外源抗壞血酸處理的種子發(fā)芽數(shù)均多于鹽脅迫對照組,在0.15 g/L抗壞血酸處理下,第1天的發(fā)芽數(shù)為75粒,次日92粒,第3天為94粒,發(fā)芽效果僅次于CK組。而當(dāng)抗壞血酸質(zhì)量濃度為0.20 g/L時,該組小麥的種子每天的發(fā)芽勢僅僅只高于鹽脅迫組,說明不同濃度外源抗壞血酸均能不同程度提高鹽脅迫下小麥種子的發(fā)芽勢,對鹽害有一定的緩解效應(yīng),其中以0.15 g/L外源抗壞血酸處理對小麥種子鹽脅迫緩解作用最好。
圖1 AsA浸種處理對鹽脅迫下小麥種子發(fā)芽勢的影響
2.1.2 AsA浸種處理對鹽脅迫下小麥種子發(fā)芽率的影響 由圖2可以看出,不同濃度AsA浸種處理小麥后,種子發(fā)芽率都出現(xiàn)不同程度的上升,與AsA0有顯著性的差異(P<0.05),且在一定范圍內(nèi)隨著AsA濃度的增加,發(fā)芽率也逐漸增加,總體上,經(jīng)外源抗壞血酸處理的小麥種子都明顯高于鹽脅迫的對照組,外源抗壞血酸處理組小麥的發(fā)芽率隨質(zhì)量濃度的增加呈先升后降的趨勢。鹽脅迫下小麥的發(fā)芽率為80%,而正常生長的小麥發(fā)芽率為96%,當(dāng)AsA質(zhì)量濃度為0.15 g/L時,小麥的發(fā)芽率為94%,最接近蒸餾水培養(yǎng)的對照組,且增幅最大為17.5%。說明采用適宜濃度的外源AsA浸種能提高鹽脅迫下小麥種子的發(fā)芽率,緩解鹽害對小麥發(fā)芽的影響,且用0.15 g/L AsA浸種緩解鹽害效果最佳。
圖中不同小寫字母表示不同處理間差異顯著。下同。
2.2.1 AsA處理對鹽脅迫下小麥幼苗游離脯氨酸含量的影響 由圖3可知,AsA4小麥幼苗體內(nèi)游離脯氨酸含量最低,與CK對照組差異不顯著(P>0.05);單獨鹽脅迫下小麥幼苗體內(nèi)游離脯氨酸含量略大于蒸餾水CK對照組;當(dāng)加入不同質(zhì)量濃度的外源抗壞血酸,在0.05~0.15 g/L內(nèi),小麥幼苗體內(nèi)游離脯氨酸含量呈現(xiàn)上升趨勢。當(dāng)抗壞血酸質(zhì)量濃度為0.15 g/L時,小麥幼苗體內(nèi)游離脯氨酸含量與AsA0相比增幅最大,達到67.5%。而當(dāng)AsA的質(zhì)量濃度為0.20 g/L時小麥幼苗體內(nèi)游離脯氨酸含量驟降,到達最低點。以上結(jié)果表明一定濃度范圍內(nèi)的外源AsA處理可以適當(dāng)提高鹽脅迫條件下小麥幼苗體內(nèi)游離脯氨酸含量,緩解鹽害對小麥幼苗的影響,且當(dāng)外源AsA濃度為0.15 g/L時最有效。
圖3 AsA處理對鹽脅迫下小麥幼苗體內(nèi)游離脯氨酸含量的影響
2.2.2 AsA處理對鹽脅迫下小麥幼苗可溶性糖含量的影響 由圖4可以看出,單獨鹽脅迫下小麥幼苗體內(nèi)可溶性糖含量顯著(P<0.05)增加,而當(dāng)配合加入不同濃度外源抗壞血酸后,小麥幼苗體內(nèi)可溶性糖含量隨著抗壞血酸質(zhì)量濃度的增加呈先增后降趨勢。與AsA0相比,抗壞血酸質(zhì)量濃度達到0.15 g/L時可溶性糖含量增幅最大,為70.6%,AsA1和AsA4之間差異不顯著(P>0.05),說明用0.10 g/L AsA處理小麥幼苗與用0.20 g/L AsA處理小麥幼苗對可溶性糖含量影響效果并無差別。以上結(jié)果說明適宜濃度的AsA處理可有效提高小麥幼苗體內(nèi)可溶性糖含量,從而緩解鹽害,增強抗性。當(dāng)抗壞血酸質(zhì)量濃度為0.15 g/L時緩解效果最佳。
2.2.3 AsA處理對鹽脅迫下小麥幼苗SOD和POD活性的影響 由圖5可以看出,與CK對照組相比,鹽脅迫下SOD的活性顯著(P<0.05)升高,添加外源抗壞血酸后,SOD的活性均有不同程度的上升。小麥幼苗體內(nèi)的SOD活性隨著外源抗壞血酸質(zhì)量濃度的增加呈先增后降趨勢,其中以0.15 g/L質(zhì)量濃度的AsA處理后的效果最好,與AsA0相比增幅為0.3%。以上結(jié)果表明適宜濃度的外源AsA處理可提高鹽脅迫下小麥幼苗體內(nèi)SOD的活性。
由圖6可以看出,與CK對照組相比,鹽脅迫下POD的活性顯著(P<0.05)升高,添加外源抗壞血酸后,POD的活性都有不同程度的上升,與SOD活性的變化基本相同,且變化幅度比SOD大。在AsA1、AsA2和AsA4處理下POD活性均顯著高于AsA0,分別比單獨NaCl處理顯著升高51.5%、76.8%和67.7%。其中AsA3處理下小麥幼苗體內(nèi)POD的活性最高,是AsA0組的1.18倍。但當(dāng)外源抗壞血酸質(zhì)量濃度為0.20 g/L時,POD活性開始呈下降趨勢。以上結(jié)果表明適宜濃度的外源AsA處理可提高鹽脅迫下小麥幼苗體內(nèi)POD活性,且以0.15 g/L質(zhì)量濃度的外源抗壞血酸處理緩解鹽害效果最佳。
圖4 AsA處理對鹽脅迫下小麥幼苗體內(nèi)可溶性糖含量的影響
圖5 AsA處理對鹽脅迫下小麥幼苗體內(nèi)SOD活性的影響
2.2.4 AsA處理對鹽脅迫下小麥幼苗MDA含量的影響 由圖7可以看出,相比于蒸餾水培養(yǎng)的對照組,單獨NaCl處理下小麥幼苗體內(nèi)的丙二醛含量驟升。當(dāng)加入不同質(zhì)量濃度的外源抗壞血酸后小麥幼苗體內(nèi)的丙二醛含量顯著(P<0.05)下降,且隨外源抗壞血酸質(zhì)量濃度的增加,小麥幼苗體內(nèi)丙二醛含量呈先降后增趨勢,在AsA1~ AsA4處理下均顯著低于AsA0,分別比單獨NaCl處理顯著降低20.1%、38.5%、61.5%和7.7%。AsA3處理下小麥幼苗體內(nèi)丙二醛含量僅略高于蒸餾水培養(yǎng)的對照組,比單獨鹽脅迫下降低61.5%。以上數(shù)據(jù)表明添加適宜濃度的外源AsA能降低鹽脅迫下小麥幼苗體內(nèi)丙二醛含量,有利于小麥幼苗抵抗逆境,減輕鹽脅迫環(huán)境中產(chǎn)生的氧自由基對質(zhì)膜的破壞作用,達到緩解鹽害的目的,且當(dāng)外源AsA質(zhì)量濃度為0.15 g/L時效果最佳。
圖6 AsA處理對鹽脅迫下小麥幼苗體內(nèi)POD活性的影響
圖7 AsA處理對鹽脅迫下小麥幼苗體內(nèi)MDA含量的影響
種子發(fā)芽率是指在適宜條件下,樣本種子中發(fā)芽種子的百分數(shù),發(fā)芽勢是指在適宜條件下和規(guī)定時間內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)占供試種子總數(shù)的百分率。兩者均能測驗種子發(fā)芽能力,發(fā)芽率主要測試種子發(fā)芽多少,發(fā)芽勢主要體現(xiàn)種子生命力強弱、發(fā)芽整齊度和發(fā)芽速度[23]。在單獨鹽脅迫條件下,商麥1619的發(fā)芽率最低,但是加入外源抗壞血酸能夠顯著提高小麥種子發(fā)芽勢及發(fā)芽率。說明鹽害影響商麥1619的種子發(fā)芽勢及發(fā)芽率,但當(dāng)加入外源AsA能顯著緩解鹽害,相應(yīng)地提高種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率,這與范美華等[24]的研究結(jié)果相似。
外源AsA促進鹽脅迫下小麥種子萌發(fā)及幼苗生長的原因主要體現(xiàn)在兩個方面:一方面通過提高植物體內(nèi)脯氨酸和可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量來緩解鹽脅迫對種子萌發(fā)及幼苗生長的抑制作用;另一方面通過增強酶促或非酶促抗氧化途徑的作用來有效清除脅迫產(chǎn)生的活性氧[24-25]。用NaCl單獨處理時,商麥1619的幼苗體內(nèi)游離脯氨酸、可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量顯著增加,用于自身調(diào)節(jié)以適應(yīng)鹽脅迫帶來的傷害,而用外源AsA處理后其幼苗體內(nèi)游離脯氨酸、可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量均明顯增加,說明外源AsA能增強其滲透調(diào)節(jié)能力,進一步緩解由于鹽離子進入植物細胞帶來的失水傷害及由此造成的次生傷害。這與張菊平等[26]的研究結(jié)果相一致。
超氧化物歧化酶、過氧化物酶是植物組織內(nèi)清除活性氧的重要保護酶,它與植物的衰老和抗逆性密切相關(guān)。當(dāng)植物遭受逆境脅迫時,其體內(nèi)產(chǎn)生大量損傷細胞的活性氧自由基,植物可通過酶保護系統(tǒng)和非酶促防御系統(tǒng)清除活性氧自由基,保護植物細胞膜免受氧化傷害,以利于其它生理過程的進行。保護酶SOD可使超氧化物陰離子自由基(O2-)發(fā)生岐化反應(yīng),生成O2和H2O2,生成的H2O2可被過氧化氫酶分解為O2和H2O,以避免H2O2積累對細胞的氧化破壞作用[27]。在鹽脅迫下,商麥1619幼苗保護酶活性顯著高于對照組。本試驗中,用抗壞血酸溶液處理鹽脅迫下小麥幼苗,其保護酶活性都得到明顯提高,且在0.15 g/L時,效果最佳。表明外源抗壞血酸可抑制逆境脅迫對小麥的傷害,增強其抗逆性,促進小麥幼苗的正常生長發(fā)育。
丙二醛(MDA)是植物組織或器官由于植物器官衰老或在逆境條件下膜脂質(zhì)過氧化而產(chǎn)生的一類生理物質(zhì)。丙二醛含量是鑒別逆境傷害的指標(biāo)之一,與植物衰老及逆境傷害有著非常密切的聯(lián)系。在正常情況下,植物細胞內(nèi)活性氧自由基的代謝是維持在一定水平的動態(tài)平衡,但是自由基水平很低,不會對植物細胞造成傷害。而當(dāng)植物遭受到逆境脅迫時,平衡遭到破壞,自由基迅速積累,造成膜脂過氧化,產(chǎn)生大量的MDA。因此鹽脅迫下MDA含量的高低可以反映小麥幼苗葉片質(zhì)膜受傷害的程度及其抗鹽性的強弱。鹽脅迫下,MDA含量得到明顯的提升,而經(jīng)過外源抗壞血酸溶液處理后,MDA含量顯著降低,均低于對照組,且0.15 g/L質(zhì)量濃度最佳。說明外源抗壞血酸可緩解膜脂過氧化的過程,降低小麥幼苗體內(nèi)的丙二醛含量,有效維持細胞質(zhì)膜系統(tǒng)的完整性,保證小麥幼苗體內(nèi)各種生理生化過程的正常進行。這與樊瑞蘋[28]的研究報道相類似。
脯氨酸和可溶性糖是增強植物抗性的生理基礎(chǔ),它們是植物細胞內(nèi)重要的2種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),除了與調(diào)節(jié)植物體內(nèi)滲透物質(zhì)的積累有關(guān)以外,還和抗氧化作用酶類的活性的變化相關(guān)。植物體內(nèi)脯氨酸含量的高低是反映植物抗逆境性強弱的指標(biāo)之一。本試驗中,用外源抗壞血酸處理鹽脅迫下的商麥1619,其脯氨酸、可溶性糖的含量均高于對照組,且0.15 g/L質(zhì)量濃度最佳。說明鹽脅迫下施加抗壞血酸可有效提高脯氨酸、可溶性糖含量,降低鹽脅迫對小麥幼苗生長的不利影響。但脯氨酸含量與植物耐鹽性關(guān)系并未有定論,還有待繼續(xù)研究考證[29-30]。
綜上所述,適宜濃度的外源AsA具有提高鹽脅迫下商麥1619的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率及幼苗體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量和保護酶活性等作用,這對小麥緩解鹽害脅迫,增強抗鹽性,為小麥的種植和育種工作提供了理論參考。但本試驗雖然完成了相關(guān)數(shù)據(jù)采集和指標(biāo)分析,而對于商麥1619的大田栽培試驗中相關(guān)生理生化指標(biāo)的變化規(guī)律還有待進一步探討。還應(yīng)強調(diào)的是小麥抗鹽性是不同因素作用下的綜合表現(xiàn),生理過程復(fù)雜,而且不同小麥品種抗鹽性能力不一,同一品種不同生育期抗鹽性也不相同,同時也受不同基因控制。由于以上原因,要全面詳細了解外源AsA緩解商麥1619鹽害的機制,還需要從植物生理生化及分子生物學(xué)的角度作進一步的研究探討。