鹽堿脅迫對(duì)沙棘種子萌發(fā)及幼苗抗氧化酶活性的影響1)

喬 楓 耿貴工

(青海師范大學(xué)，西寧，810008) (青海農(nóng)林科學(xué)院)

沙棘(Hippophae rhamnoidesL.)，又名酸刺、醋柳、黑刺等，為胡頹子科，屬多年生雌雄異株的落葉灌木或小喬木。有關(guān)沙棘種子萌發(fā)的研究主要集中在溫度、逆境等方面［1－2］。在20～30℃的變溫或30℃恒溫下發(fā)苗率高、發(fā)苗整齊，胚根生長(zhǎng)加快［1］。20 ～ 150 mmol·L－1等不同濃度復(fù)合鈉鹽(NaC1、Na2CO3和Na2SO4)顯著抑制沙棘種子的萌發(fā)(P＜0.01)，200 mmol·L－1鹽脅迫處理的種子全部不能萌發(fā)［3］。沙棘葉中超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)酶的活性與其逆境條件(機(jī)械損傷、外源水楊酸、外源氮素處理沙棘葉片)及脅迫時(shí)間有關(guān)，逆境脅迫開(kāi)始時(shí)酶活性受到抑制，3種酶活性基本表現(xiàn)為先下降后上升然后再下降的變化趨勢(shì)［2］。本研究采用不同濃度NaC1和NaHCO3溶液分別處理沙棘種子，并測(cè)定其相關(guān)生理指標(biāo)，進(jìn)一步分析沙棘種子耐鹽堿程度，為沙棘種植和栽培提供生理基礎(chǔ)。

1 材料與方法

沙棘(Hippophae rhamnoidesL.)種子于2010年9月在西寧種業(yè)公司購(gòu)買。

1.1 沙棘種子發(fā)芽試驗(yàn)

挑選籽粒飽滿無(wú)損，大小基本一致的沙棘種子，用自來(lái)水沖洗幾次，用0.1%升汞消毒10 min，蒸餾水沖洗3次，用濾紙將表面水分吸干，分別用10、20、30、40、50、75、100、125、150、200 mmol·L－1NaC1和NaHCO3溶液浸種，用蒸餾水設(shè)為對(duì)照，每個(gè)培養(yǎng)皿中放種子50粒，每個(gè)水平設(shè)3個(gè)重復(fù)。置于光照培養(yǎng)箱中27℃培養(yǎng)8 d，每2 d用不同濃度NaC1和NaHCO3溶液處理1次種子，觀察、記錄種子的發(fā)芽率、沙棘幼苗鮮質(zhì)量。

發(fā)芽率=(正常發(fā)芽種子粒數(shù)/參試種子總粒數(shù))×100%。

1.2 鹽堿脅迫下沙棘幼苗抗氧化酶活性的測(cè)定

種子發(fā)芽8 d后，測(cè)定沙棘幼苗SOD活性、POD活性、CAT活性。

酶提取液的制備:用 50 mmol·L－1，pH 值 7.8的磷酸緩沖液(PBS)配制(內(nèi)含 0.1 mmol·L－1)乙二胺四乙酸(EDTA)、質(zhì)量濃度為0.3%TritonX－100和質(zhì)量濃度為4%聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，－4℃保存。

本文采用氮藍(lán)四唑法［4］、比色法［5］、愈創(chuàng)木酚法［6］，分別測(cè)定沙棘種子幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)的活性。

所有數(shù)據(jù)處理、繪圖及標(biāo)準(zhǔn)差、方差等統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算用Excel程序，DPS7.55統(tǒng)計(jì)分析差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫對(duì)沙棘種子萌發(fā)的影響

分別用 0、10、20、30、40、50、75、100、125、150、200 mmol·L－1NaC1和NaHCO3溶液處理沙棘種子，其中125～200 mmol·L－1NaC1 和 30 ～200 mmol·L－1NaHCO3的處理種子2～3 d后，種子全部變黑、沒(méi)有萌芽，表現(xiàn)為死亡。10～100 mmol·L－1NaC1和10～20 mmol·L－1NaHCO3溶液處理4 d和8 d后種子發(fā)芽率見(jiàn)表1。

表1 鹽堿脅迫對(duì)沙棘種子萌芽率的影響

由表1看出，低濃度NaC1(10～30 mmol·L－1)的沙棘種子萌發(fā)與對(duì)照沒(méi)有差異，當(dāng)超過(guò)此濃度時(shí)則起抑制作用，40～100 mmol·L－1NaC1對(duì)沙棘種子萌發(fā)有(極)顯著的抑制作用(P＜0.01)。低濃度NaHCO3(10 ～20 mmol·L－1)對(duì)沙棘種子萌發(fā)有極顯著抑制作用(P＜0.01)。

2.2 鹽堿脅迫對(duì)沙棘幼苗鮮質(zhì)量的影響

由表2看出:隨著NaCl脅迫強(qiáng)度的增加，沙棘幼苗鮮質(zhì)量基本表現(xiàn)為下降的趨勢(shì)。10～20 mmol·L－1NaCl處理下，沙棘幼苗鮮質(zhì)量與對(duì)照差異不顯著(P＞0.05);30 mmol·L－1NaCl處理下，幼苗鮮質(zhì)量顯著下降(P＜0.05);40 ～100 mmol·L－1NaCl處理下，幼苗鮮質(zhì)量極顯著下降(P＜0.01)，分別是對(duì)照的 76.54%、56.31%、45.39%、36.89%。

10 ～20 mmol·L－1NaHCO3處理下，沙棘幼苗鮮質(zhì)量表現(xiàn)為極顯著下降(P＜0.01)，分別是對(duì)照的67.39%、15.37%。

2.3 鹽堿脅迫下沙棘幼苗抗氧化酶活性的變化

2.3.1 鹽堿脅迫下沙棘幼苗SOD活性的變化

由表3可以看出，隨著NaCl和NaHCO3脅迫強(qiáng)度的增加，沙棘幼苗SOD活性表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)。10～50 mmol·L－1NaCl處理下，幼苗 SOD活性逐漸升高，50 mmol·L－1NaCl處理幼苗SOD活性達(dá)到最大，是對(duì)照的2.83倍，與對(duì)照呈極顯著差異(P＜0.01)。75 ～100 mmol·L－1NaCl處理幼苗SOD活性逐漸下降，分別是對(duì)照的1.64、0.90倍，100 mmol·L－1NaCl處理的SOD活性與對(duì)照無(wú)顯著差異。

10 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗SOD活性顯著增加(P＜0.01)，是對(duì)照的 2.58 倍。20 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗SOD活性與對(duì)照沒(méi)有差異(P＞0.05)。

表2 鹽堿脅迫對(duì)沙棘幼苗鮮質(zhì)量的影響

表3 鹽堿脅迫對(duì)沙棘幼苗SOD活性的影響

2.3.2 鹽堿脅迫下沙棘幼苗POD活性的變化

由表4可以看出，隨著NaCl脅迫強(qiáng)度的增加，沙棘幼苗POD活性表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)。10～40 mmol·L－1NaCl處理下幼苗POD活性與對(duì)照差異不顯著(P＞0.05)，50 ～100 mmol·L－1NaCl處理幼苗POD活性與對(duì)照呈極顯著差異(P＜0.01)，分別是對(duì)照的 3.18、4.41、5.01 倍。

10 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗 POD活性降低，與對(duì)照無(wú)顯著差異。20 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗POD活性顯著增加(P＜0.05)，是對(duì)照的1.81 倍。

表4 鹽堿脅迫對(duì)沙棘幼苗POD活性的影響

2.3.3 鹽堿脅迫下沙棘幼苗CAT活性的變化

由表4可以看出，隨著NaCl脅迫強(qiáng)度的增加，沙棘幼苗CAT活性表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)。10～50 mmol·L－1NaCl處理下幼苗 CAT 活性逐漸升高，50 mmol·L－1NaCl處理 CAT活性達(dá)到最大，是對(duì)照的4.63倍，與對(duì)照呈極顯著差異(P＜0.01)。75～100 mmol·L－1NaCl處理幼苗 CAT活性逐漸降低，分別是對(duì)照的3.71、2.21倍，且與對(duì)照呈顯著差異(P＜0.05)。

10 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗CAT活性極顯著增加(P＜0.01)，是對(duì)照的 2.80 倍;20 mmol·L－1NaHCO3處理幼苗CAT活性顯著降低(P＜0.05)，是對(duì)照的45%。

表5 鹽處理濃度對(duì)沙棘幼苗CAT活性的影響

3 結(jié)論與討論

我國(guó)土壤鹽堿化主要是土壤中Na+、Ca2+、Mg2+陽(yáng)離子及CO、HCO、C1－陰離子組成的鹽分過(guò)多而引起的。本研究結(jié)果表明，低濃度的NaCl(10～30 mmol·L－1)對(duì)沙棘的萌發(fā)沒(méi)有影響，40 ～100 mmol·L－1NaC1 和 10 ～20 mmol·L－1NaHCO3的種子萌發(fā)受到明顯抑制，125～200 mmol·L－1NaC1和30～200 mmol·L－1NaHCO3的種子表現(xiàn)死亡。表明沙棘種子能忍耐或抵抗一定程度的NaC1脅迫，但對(duì)NaHCO3較敏感。

鹽脅迫下植物細(xì)胞內(nèi)Na+、Cl－和其他離子如K+、Ca2+運(yùn)輸?shù)膭?dòng)態(tài)平衡被破壞，細(xì)胞內(nèi)過(guò)量Na+還可以破壞體內(nèi)活性氧，產(chǎn)生與清除系統(tǒng)之間的動(dòng)態(tài)平衡，啟動(dòng)膜脂過(guò)氧化或膜脂脫脂化作用，破壞膜脂和膜蛋白，從而影響膜結(jié)構(gòu)。植物組織在鹽脅迫下通過(guò)各種途徑產(chǎn)生活性氧［7］。由SOD，POD和CAT構(gòu)成的保護(hù)酶系統(tǒng)可清除體內(nèi)有害的活性氧，從而保護(hù)植物的膜系統(tǒng)，但植物體內(nèi)的活性氧自由基產(chǎn)生速度超過(guò)了植物清除活性氧的能力，便會(huì)引起細(xì)胞傷害，導(dǎo)致其活性明顯下降［8－12］。本研究中10～100 mmol·L－1NaCl脅迫下，沙棘幼苗內(nèi)源抗氧化酶SOD和CAT活性呈先增加后降低趨勢(shì)，說(shuō)明低濃度脅迫下(10 ～ 50 mmol·L－1NaCl或 10 mmol·L－1NaHCO3)，SOD、CAT對(duì)脅迫所產(chǎn)生的超氧陰離子自由基、H2O2具有有效清除作用，但在高濃度(75～100 mmol·L－1NaCl或 20 mmol·L－1NaHCO3)保護(hù)作用被抑制。試驗(yàn)結(jié)果顯示，POD活性則處于上升的趨勢(shì)，這表明在高濃度鹽堿脅迫下POD仍可以發(fā)揮對(duì)H2O2的清除作用，并可能是高濃度鹽堿脅迫下沙棘幼苗中一種主要的抗氧化酶。POD是植物體內(nèi)抗氧化酶系統(tǒng)的重要組成部分，它是清除超氧化物自由基的重要保護(hù)酶，使機(jī)體免受過(guò)氧化氫的毒害作用，其活性高低能反映植物受害的程度，活性較高的適應(yīng)性酶，能夠反映植物生長(zhǎng)發(fā)育的特性、體內(nèi)代謝狀況以及對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性。

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