亞精胺對鹽脅迫下雜交桑種子萌發(fā)的影響

周象?！〗獝劬铡∩w翠霞　王照紅　婁齊年　趙東曉

摘要：以雜交桑桂優(yōu)12號品種為材料，研究100 mmol/L NaCl脅迫下，0、0.5、1.0、1.5 mmol/L亞精胺（spermidine， Spd）對雜交桑種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)的影響。結(jié)果表明，100 mmol/L NaCl脅迫下，雜交桑種子的萌發(fā)受到顯著抑制，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均顯著降低。添加適宜濃度的Spd可有效緩解NaCl脅迫對雜交桑種子萌發(fā)的抑制，提高發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù);但濃度過高，反而加重NaCl脅迫的抑制作用，進一步降低雜交桑種子的各項萌發(fā)指標。綜合來看，添加1.0 mmol/L Spd對促進鹽脅迫下雜交桑種子萌發(fā)的效果最佳。

關鍵詞：雜交桑;亞精胺;種子萌發(fā);鹽脅迫

中圖分類號：S888.2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2020）05-0121-04

Abstract The hybrid mulberry cultivar Guiyou 12 was used as material and the effects of （spermidine， Spd） with different concentrations （0， 0.5， 1.0 and 1.5 mmol/L） on its germination rate， germination vigor and germination index were studied under 100 mmol/L NaCl stress. The results showed that under 100 mmol/L NaCl stress， the germination of hybrid mulberry seeds was inhibited significantly with the germination rate， germination vigor and germination index decreased significantly. The addition of Spd at optimal concentration could effectively reduce the inhibition of NaCl stress to the germination of hybrid mulberry seeds. Low concentration of Spd could promote the germination of hybrid mulberry seeds， while high concentration of Spd could inhibit the germination. The effect of 1.0 mmol/L Spd was the best under this experiment conditions.

Keywords Hybrid mulberry; Spermidine; Seed germination; Salt stress

土壤的鹽漬化是農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中面臨的一類重要的非生物脅迫，嚴重威脅植物的生長，造成作物減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)[1]。種子萌發(fā)時期是植物對環(huán)境最敏感的時期，種子發(fā)芽是植物在鹽漬化環(huán)境中生存的前提。種子的發(fā)芽能力決定了植物在鹽漬化土壤中的分布范圍[2]。因此，種子在鹽脅迫下的發(fā)芽情況是評價植物耐鹽性的重要指標之一。桑樹是家蠶唯一的天然食物，同時含有豐富的生物活性物質(zhì)，是蠶桑產(chǎn)業(yè)的支柱。桑樹具有較強的抗逆能力，因此也是土壤和環(huán)境修復和改良的重要生態(tài)樹種。雜交桑具有生長快、長勢旺、產(chǎn)葉量大、耐剪伐、適宜機械化收割、適口性好等優(yōu)點，可實現(xiàn)種子直播建園，一年內(nèi)多次收獲，既可喂蠶，又是牲畜飼料的理想原料，是有效利用和修復鹽堿地生態(tài)環(huán)境的優(yōu)良樹種[3]。提高雜交桑種子在鹽漬化土壤的發(fā)芽能力，是實現(xiàn)桑樹鹽堿地種植的重要前提。

亞精胺（spermidine， Spd）是一種在植物體內(nèi)廣泛存的，具有高生物活性的低分子量脂肪族含氮堿，是一種重要的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)。研究表明，Spd 可直接作為脅迫滲透調(diào)節(jié)保護物質(zhì)或信號分子，在植物遭受非生物脅迫時，促進植物構(gòu)建和地域抗逆性[4]。因此，Spd可顯著提高植物對鹽、干旱、低溫、重金屬等非生物脅迫的耐受性[5-8]。但是Spd 是否可以增強雜交桑種子在鹽脅迫下的萌發(fā)還未見報道。本研究調(diào)查了不同濃度Spd對NaCl脅迫下雜交桑種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等萌發(fā)指標，以探求Spd是否可以增強NaCl脅迫下雜交桑種子的發(fā)芽能力，為鹽堿地雜交桑種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用雜交桑品種為桂優(yōu)12號，種子購自廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)技術推廣總站。

1.2 方法

選取飽滿的種子，用75%乙醇消毒5 min，用無菌蒸餾水沖洗5次。直徑90 mm的培養(yǎng)皿中鋪兩層濾紙，高溫高壓滅菌后烘干。將消毒后的種子均勻地放置在培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿40粒種子。Spd粉末購自Sigma公司，分別用無菌去離子水（CK）和無菌的100 mmol·L-1 NaCl溶液配制成0、0.5、1.0、1.5 mmol·L-1的溶液。將不同濃度的溶液小心加入到鋪有種子的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿10 mL，每個處理設置3個平行。將培養(yǎng)皿放置于光照培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)條件為光照12 h/d，溫度為25℃。以胚根突破種皮2 mm為發(fā)芽標準，每天9∶00統(tǒng)計種子的發(fā)芽情況，連續(xù)統(tǒng)計12天。各項發(fā)芽指標按照如下公式計算：

發(fā)芽勢（%） = （5 d正常萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100;

發(fā)芽率（%）=（12 d正常萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100;

發(fā)芽指數(shù)（Gi）=Σ（Gt/Dt）。式中，Gt為萌發(fā)種子數(shù);Dt 為相應萌發(fā)天數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用 Microsoft Excel 2007軟件系統(tǒng)對試驗數(shù)據(jù)進行處理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 Spd對NaCl脅迫下雜交桑種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知，添加Spd可以促進雜交桑種子的萌發(fā)，發(fā)芽率隨Spd濃度的升高先升高后降低，均以1.0 mmol·L-1 Spd處理的發(fā)芽率最高。NaCl脅迫顯著降低了雜交桑種子的發(fā)芽率，在未添加Spd條件下，NaCl脅迫處理的發(fā)芽率相比清水對照下降22.22%。添加Spd可以緩解NaCl脅迫對雜交桑種子萌發(fā)的抑制，提高發(fā)芽率，在100 mmol·L-1 NaCl脅迫下，0.5、1.0 mmol·L-1 Spd處理的發(fā)芽率分別比未添加的高11.90%、15.48%。但Spd濃度過高則會加重NaCl脅迫對雜交桑種子萌發(fā)的抑制，1.5 mmol·L-1 Spd處理下發(fā)芽率相比未添加Spd處理下降了7.14%。

2.2 Spd對NaCl脅迫下雜交桑種子發(fā)芽勢的影響

由圖2可以看出，隨Spd濃度的增加，雜交桑種子的發(fā)芽勢先升高后降低，1.0 mmol·L-1時發(fā)芽勢最高。NaCl脅迫顯著降低了雜交桑種子的發(fā)芽勢，與清水對照相比，未添加Spd處理的發(fā)芽勢下降了57.78%。添加Spd則可以明顯提高NaCl脅迫下雜交桑種子的發(fā)芽勢，隨濃度升高，發(fā)芽勢逐漸升高，至1.0 mmol·L-1時最高，之后下降，與未添加Spd處理相比下降10.53%。

2.3 Spd對NaCl脅迫下雜交桑種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖3可以看出，雜交桑種子的發(fā)芽指數(shù)隨Spd濃度的升高先升高后降低，1.0 mmol·L-1時最高。添加Spd有效緩解了NaCl脅迫對雜交桑種子發(fā)芽指數(shù)的抑制，濃度越高，發(fā)芽指數(shù)越高，1.0 mmol·L-1時達到最高，與未添加Spd處理相比發(fā)芽指數(shù)提高了42.36%;之后下降，1.5 mmol·L-1 Spd發(fā)芽指數(shù)相比未添加Spd下降1.10%，加重了NaCl脅迫對種子萌發(fā)的抑制。

3 討論與結(jié)論

種子萌發(fā)期是植物個體發(fā)育最脆弱的重要時期。在逆境環(huán)境中，植物種子能否整齊、迅速、健壯地萌發(fā)，將直接影響植物后期的生長發(fā)育和作物產(chǎn)量。提高鹽脅迫種子的發(fā)芽指標，是鹽堿地改良的前提和基礎。在各項發(fā)芽指標中，發(fā)芽率代表種子的發(fā)芽能力，發(fā)芽勢反映種子的發(fā)芽速度，發(fā)芽指數(shù)反映種子發(fā)芽的整齊度。本研究結(jié)果表明，在 NaCl脅迫下，雜交桑種子的萌發(fā)受到明顯抑制，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均明顯降低;而添加Spd可以緩解NaCl脅迫對雜交桑種子萌發(fā)的抑制，隨添加濃度增加，逐漸提高種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)，均在1.0 mmol·L-1時達到最高;但高濃度Spd（1.5 mmol·L-1）處理反而加重了NaCl脅迫對雜交桑種子萌發(fā)的抑制，與未添加Spd處理相比，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)分別降低7.14%、10.53%、1.10%。表明，適宜濃度的Spd可以促進雜交桑種子的萌發(fā)，降低NaCl脅迫的影響，但高濃度Spd則限制雜交桑種子的發(fā)芽能力、發(fā)芽速度和整齊度，這與前人在苜蓿[9]、番茄[10]、紫蘇[11]和辣椒[12]中的研究結(jié)果一致。

Spd是一種植物生長調(diào)節(jié)劑，作為一種陽離子化合物，可通過與NaCl脅迫產(chǎn)生的陰離子相結(jié)合來緩解鹽脅迫對植物的鹽害。因此一定濃度的Spd可以促進NaCl脅迫下雜交桑種子萌發(fā)。而濃度超過一定閾值之后，高濃度的Spd也會抑制NaCl脅迫下雜交桑種子的萌發(fā)。綜合各項發(fā)芽指標，認為1.0 mmol·L-1 Spd對NaCl脅迫下雜交桑種子的萌發(fā)促進作用最顯著。

參 考 文 獻：

[1] Deinlein U， Stephan A B， Horie T， et al. Plant salt-tolerance mechanisms[J]. Trends Plant Science， 2014， 19（6）： 371-379.

[2] 王磊， 嚴成， 魏巖， 等. 溫度、鹽分和儲藏時間對多花檉柳種子萌發(fā)的影響[J]. 干旱區(qū)研究， 2008， 25（6）：797-801.

[3] 趙東曉， 李公存， 董亞茹， 等. 不同雜交桑品種桑葉活性物質(zhì)含量的測定及藥用品質(zhì)綜合評價[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學， 2019， 51（12）： 100-105 .

[4] Ding C， Shi G， Xu X， et al. Effect of exogenous spermidine on polyamine metabolism in water hyacinth leaves under mercury stress[J]. Plant Growth Regulation， 2010， 60（1）： 61-67.

[5] Parvin S， Lee O R， Sathiyaraj G， et al. Spermidine alleviatesthe growth of saline-stressed ginseng seedlings through antioxidative defense system[J]. Gene， 2014， 537（1）： 70-78.

[6] Yin Z P， Li S， Ren J， et al. Role of spermidine and spermine inalleviation of drought-induced oxidative stress and photosynthetic inhibition in Chinese dwarf cherry （Cerasus humilis） seedlings[J]. Plant Growth Regulation， 2014， 74（3）： 209-218.

[7] 張帆， 郁繼華， 頡建明， 等. 外源ALA和Spd對低溫弱光下辣椒幼苗光合作用及抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學， 2013， 46（11）： 2298-2306.

[8] 王紅霞， 胡金朝， 施國新， 等. 外源多胺對銅脅迫下水鱉葉片多胺代謝、抗氧化系統(tǒng)和礦質(zhì)營養(yǎng)元素的影響[J]. 生態(tài)學報， 2010， 30（10）： 2784-2792.

[9] 夏關雪瑩， 王冰， 屈琳俐， 等. 亞精胺浸種緩解鹽堿脅迫對苜蓿生長抑制的研究[J]. 中國草地學報， 2019， 41（5）： 17-23.

[10]胡曉輝， 鄒志榮， 楊振超. 亞精胺對鹽脅迫下番茄種子萌發(fā)的影響[J]. 北方園藝， 2009（7）： 1-3 .

[11]張春平， 何平， 喻澤莉， 等. 亞精胺對鹽脅迫下紫蘇種子萌發(fā)和幼苗生理特性的影響[J]. 中草藥， 2011， 42（7）： 1407-1412.

[12]姜秀梅， 秦勇， 郭光照， 等. 外源亞精胺對低溫脅迫下辣椒種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學， 2013， 50（12）： 2266-2273.