褪黑素引發(fā)處理提高朝天椒種子萌發(fā)及幼苗耐鹽性的生理機(jī)制

魏茜雅， 林欣琪， 梁臘梅， 秦中維， 李映志

(廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)學(xué)院，廣東湛江524088)

辣椒(CapsicumannuumL.)起源于南美洲，是一年生或有限多年生蔬菜作物，屬淺根系植物，根系吸水能力較弱[1]。中國(guó)各地均有種植。近年來(lái)中國(guó)辣椒種植面積穩(wěn)定在2.10×106hm2以上，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值高達(dá)2.5×1011元，已成為中國(guó)種植面積最大、消費(fèi)量最大、加工方式最多的蔬菜[2]。但近年來(lái)，在對(duì)山東、遼寧、江蘇、四川的實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，溫室大棚栽培條件下，土壤表面均有大面積白色鹽霜出現(xiàn)，有的甚至出現(xiàn)塊狀紫紅色膠狀物，土壤鹽化板結(jié)，作物長(zhǎng)勢(shì)差，甚至絕產(chǎn)，其中以山東、江蘇兩省設(shè)施栽培的土壤鹽漬化程度最為嚴(yán)重[3]。因此，生產(chǎn)上對(duì)耐鹽辣椒品種或耐鹽栽培措施的需求十分迫切。

近年來(lái)，種子引發(fā)技術(shù)在很多農(nóng)作物和園藝作物中得到廣泛研究和應(yīng)用，該技術(shù)不僅可以提高種子的萌發(fā)速度，還能提高幼苗對(duì)干旱、重金屬離子和鹽脅迫等的抗逆性[4]。在辣椒種子引發(fā)處理上，吳凌云等[5]通過(guò)蛭石和硝酸鉀(KNO3)對(duì)辣椒種子進(jìn)行引發(fā)，發(fā)現(xiàn)蛭石和KNO3引發(fā)都可以提高辣椒種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)；白占兵等[6]發(fā)現(xiàn)，適量的赤霉素(GA3)可以促進(jìn)辣椒種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)；Ahmed等發(fā)現(xiàn)水楊酸能有效緩解鹽脅迫對(duì)甜椒生理和形態(tài)特征的抑制作用[7]。

褪黑素(Melatonin，MT)為色氨酸吲哚類(lèi)衍生物，具有很強(qiáng)的抗氧化作用，能促進(jìn)植物側(cè)根的生長(zhǎng)并延緩葉片衰老[8-9]。褪黑素也被用于農(nóng)作物的種子引發(fā)處理，如減輕干旱脅迫對(duì)生菜幼苗生長(zhǎng)的影響[10]；促進(jìn)老化燕麥種子的萌發(fā)[11]；提高紫花苜蓿的耐鹽能力[12]；降低鹽分脅迫對(duì)棉花種子的影響[13]等。然而，使用褪黑素對(duì)辣椒種子進(jìn)行引發(fā)處理的研究還鮮見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)利用不同濃度的褪黑素對(duì)朝天椒種子進(jìn)行引發(fā)處理，分析其對(duì)鹽脅迫下朝天椒種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響及引發(fā)后種子和幼苗生理指標(biāo)變化，探究褪黑素引發(fā)處理的作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 供試材料及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試朝天椒品種為茂蔬360。

將均勻飽滿(mǎn)的朝天椒種子分別浸在濃度為0 μmol/L(T0)、1 μmol/L(T1)、5 μmol/L(T5)、25 μmol/L(T25)、50 μmol/L(T50)、75 μmol/L(T75)、100 μmol/L(T100)、125 μmol/L(T125)、150 μmol/L(T150)和200 μmol/L(T200)的10 ml褪黑素溶液中，在室溫、黑暗條件下引發(fā)12 h，隨后濾出種子，用蒸餾水沖洗干凈，于25 ℃的暗室中自然風(fēng)干至原始含水量。以未引發(fā)處理的種子為對(duì)照(CK)，取上述不同濃度褪黑素引發(fā)處理和CK的朝天椒種子各1～2 g，分3次重復(fù)，進(jìn)行種子生理指標(biāo)的測(cè)定。

將三層濾紙無(wú)褶皺的鋪墊在玻璃培養(yǎng)皿中，并用100 mmol/L 鹽液(NaCl溶液)完全浸濕濾紙。取經(jīng)不同濃度褪黑素引發(fā)處理后的朝天椒種子和未引發(fā)處理的朝天椒種子，間距均勻擺放在培養(yǎng)皿中，每皿放置60粒種子，每處理3次重復(fù)。于溫度為25 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每天補(bǔ)充處理液，保證濾紙濕潤(rùn)。以胚根長(zhǎng)到與種子等長(zhǎng)及以上，且胚芽長(zhǎng)到種子長(zhǎng)度一半以上為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)[14]。每天記錄發(fā)芽種子數(shù)，第12 d結(jié)束萌發(fā)試驗(yàn)。萌發(fā)結(jié)束后每個(gè)處理取中等長(zhǎng)勢(shì)的幼苗3株，測(cè)量胚根、胚芽長(zhǎng)度。

用蒸餾水將鹽液(100 mmol/L)脅迫下發(fā)芽的種子沖洗干凈，挑選每個(gè)處理中萌發(fā)的種子播至含NaCl(100 mmol/L)的基質(zhì)中，置于人工氣候箱內(nèi)生長(zhǎng)。人工氣候箱設(shè)置溫度為25 ℃，光照周期為12 h光照/12 h黑暗, 光照度為7 600 lx，相對(duì)濕度為60%。每2 d澆灌一次鹽液(100 mmol/L NaCl)，處理7 d后，將朝天椒幼苗的根系用去離子水清洗干凈后吸干表面水分，取各處理中等長(zhǎng)勢(shì)的幼苗5株，重復(fù)3次，稱(chēng)得地上部鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量及植株鮮質(zhì)量(地上部鮮質(zhì)量+根鮮質(zhì)量)，測(cè)量株高、根長(zhǎng)和植株全長(zhǎng)(株高+根長(zhǎng))[15]。進(jìn)一步將上述鮮樣置于105 ℃烘箱中殺青15 min, 再在80 ℃下干燥至恒質(zhì)量后，測(cè)定植株干質(zhì)量(地上部干質(zhì)量+根干質(zhì)量)[16]。各處理稱(chēng)取鮮質(zhì)量1～2 g幼苗葉片，重復(fù)3次，進(jìn)行生理指標(biāo)測(cè)定。

1.2 指標(biāo)測(cè)定及萌發(fā)能力綜合評(píng)價(jià)方法

1.2.1 種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)的算法 根據(jù)《國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程》及相關(guān)文獻(xiàn)計(jì)算下列指標(biāo)[17-21]：

發(fā)芽勢(shì)(GP)=種子發(fā)芽達(dá)日高峰時(shí)的累計(jì)發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽率(GR)=發(fā)芽結(jié)束后發(fā)芽種子數(shù)量/供試種子數(shù)×100%；

式中，i為發(fā)芽天數(shù)，Gi為第i天的發(fā)芽數(shù)。

活力指數(shù)=GI×S

式中，GI表示發(fā)芽指數(shù)；S為第12 d朝天椒幼苗根的長(zhǎng)度。

1.2.2 種子萌發(fā)能力綜合評(píng)價(jià) 用下式計(jì)算某一指標(biāo)的隸屬函數(shù)值：

Y=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中，Y表示該指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，X表示該指標(biāo)的測(cè)定值，Xmax和Xmin分別表示不同處理下該指標(biāo)的最大值和最小值[15]。

進(jìn)一步計(jì)算各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值均值得到不同處理下種子萌發(fā)能力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.2.3 生理指標(biāo)的測(cè)定方法 可溶性糖(SS)含量的測(cè)定采用蒽酮比色法[22]；丙二醛(MDA)含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸比色法[22]；抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)活性采用Nakano法測(cè)定[23]；可溶性蛋白(SP)含量采用考馬斯亮藍(lán)G-520法測(cè)定[22]；過(guò)氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[24]、脯氨酸(Pro)含量采用茚三酮法測(cè)定[25]、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸收法測(cè)定[26]、過(guò)氧化氫(H2O2)含量采用硫酸鈦比色法測(cè)定[27]；超氧化物歧化酶(SOD)活性使用黃嘌呤氧化酶-NBT法測(cè)定[28]；超氧陰離子(O2·-)含量采用羥胺氧化法測(cè)定[29]；抗壞血酸(AsA)含量和脫氫抗壞血酸(DHA)含量測(cè)定采用分光光度法[30]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2019 軟件和 SPSS 24.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和繪圖。使用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)鹽脅迫下朝天椒種子萌發(fā)的影響

在100 mmol/L 鹽脅迫下，不同濃度褪黑素引發(fā)處理后的朝天椒種子的萌發(fā)情況如圖 1 所示。由圖1可知，褪黑素溶液濃度低于100μmol/L時(shí)，隨褪黑素引發(fā)濃度的增加，朝天椒種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)總體都呈增加趨勢(shì)；但隨著褪黑素濃度的進(jìn)一步增加，各發(fā)芽指標(biāo)都呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。與未引發(fā)處理的種子相比，100 μmol/L褪黑素溶液引發(fā)處理的朝天椒種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別增加了33.84%、120.27%、108.13%和312.71%，差異顯著。這表明鹽脅迫下，適宜濃度的褪黑素引發(fā)處理能顯著增強(qiáng)朝天椒種子的萌發(fā)能力，本試驗(yàn)條件下最適的褪黑素引發(fā)濃度為100 μmol/L。

2.2 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)鹽脅迫下朝天椒幼苗植株全長(zhǎng)、根長(zhǎng)、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的影響

100 mmol/L鹽脅迫下，不同濃度褪黑素引發(fā)處理后的朝天椒幼苗的植株全長(zhǎng)、根長(zhǎng)、株高和根長(zhǎng)/株高比值情況如圖 2 所示。由圖2可知，褪黑素溶液濃度低于100μmol/L時(shí)，隨褪黑素引發(fā)濃度的增加，朝天椒幼苗的植株全長(zhǎng)、根長(zhǎng)和株高總體都呈增加趨勢(shì)；但隨著褪黑素濃度的進(jìn)一步增加，各指標(biāo)都呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。與未引發(fā)處理相比，100 μmol/L褪黑素溶液引發(fā)處理的朝天椒幼苗植株全長(zhǎng)、根長(zhǎng)和株高分別增加了96.20%、96.48%和95.87%，差異顯著；但根長(zhǎng)/株高值在褪黑素濃度25 μmol/L 時(shí)為最大值，比未引發(fā)處理對(duì)照增加了38.21%，但差異不顯著。

柱形圖上不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。T0、T1、T5、T25、T50、T75、T100、T125、T150、T200表示褪黑素引發(fā)處理濃度分別為0 μmol/L、1 μmol/L、5 μmol/L、25 μmol/L、50 μmol/L、75 μmol/L、100 μmol/L、125 μmol/L、150 μmol/L、200 μmol/L的處理，CK為未引發(fā)處理對(duì)照。圖1 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)鹽脅迫下朝天椒種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響Fig.1 Effects of different melatonin-soaked concentrations on germination potential, germination percentage, germination index and vitality index of pepper under salt stress

柱形圖上不同字母表示差異顯著(P<0.05)。T0、T1、T5、T25、T50、T75、T100、T125、T150、T200及CK見(jiàn)圖1注。圖2 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)鹽脅迫下朝天椒幼苗植株全長(zhǎng)、根長(zhǎng)、株高和根長(zhǎng)/株高比值的影響Fig.2 Effects of different melatonin-soaked concentrations on plant height(PH), root length(RL), PH+RL and RL/(PH+RL) of pepper seedlings under salt stress

100 mmol/L鹽脅迫下，不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)朝天椒植株鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量、地上鮮質(zhì)量和植株干質(zhì)量的影響如圖3所示。由圖3可知，隨著褪黑素引發(fā)液濃度的增加，植株鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量、地上鮮質(zhì)量和植株干質(zhì)量呈拋物線(xiàn)變化趨勢(shì)。褪黑素濃度為100 μmol/L 時(shí)，植株鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量、地上鮮質(zhì)量和植株干質(zhì)量達(dá)到最大值，分別比未引發(fā)處理對(duì)照增加了48.61%、102.57%、52.99%和180.00%，差異顯著。

柱形圖上不同字母表示差異顯著(P<0.05)。T0、T1、T5、T25、T50、T75、T100、T125、T150、T200及CK見(jiàn)圖1注。圖3 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)鹽脅迫下朝天椒植株鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量、地上部分鮮質(zhì)量和植株干質(zhì)量的影響Fig.3 Effects of different melatonin-soaked concentrations on plant fresh weight, root fresh weight, shoot fresh weight and plant dry weight of pepper under salt stress

2.3 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)鹽脅迫下朝天椒種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)效果的綜合評(píng)價(jià)

采用隸屬函數(shù)計(jì)算綜合指標(biāo)可以清晰判斷不同濃度的褪黑素引發(fā)處理對(duì)朝天椒種子萌發(fā)及幼苗抗鹽性的作用大小[31]。由表1可知，在鹽脅迫下，隸屬函數(shù)綜合分析結(jié)果顯示T100>T125>T75>T50>T150>T25>T5>T0>T1>T200>CK。T100處理的綜合得分值最高，即褪黑素濃度為100 μmol/L時(shí)引發(fā)的效果最好。

表1 鹽脅迫下不同濃度褪黑素引發(fā)處理后朝天椒各測(cè)定指標(biāo)的隸屬函數(shù)值

2.4 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)朝天椒種子生理的影響

2.4.1 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)朝天椒種子丙二醛和ROS含量的影響 如圖4所示，不同濃度褪黑素引發(fā)處理后的朝天椒種子的丙二醛和過(guò)氧化氫含量隨著褪黑素濃度的增加呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢(shì)，褪黑素濃度為100 μmol/L時(shí)，引發(fā)后種子的丙二醛和過(guò)氧化氫含量達(dá)最小值，分別比未引發(fā)處理對(duì)照降低了74.26%、67.16%，差異顯著；引發(fā)處理后的朝天椒種子的超氧陰離子含量與未引發(fā)處理對(duì)照相比無(wú)顯著性差異。

柱形圖上不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。T0、T1、T5、T25、T50、T75、T100、T125、T150、T200及CK見(jiàn)圖1注。圖4 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)朝天椒種子MDA、過(guò)氧化氫和超氧陰離子含量的影響Fig.4 Effects of different melatonin-soaked concentrations on the contents of malondialdehyde (MDA), hydrogen peroxide and superoxide anion in pepper seeds

2.4.2 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)朝天椒種子可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)和脯氨酸(Pro)含量的影響 如圖5所示，當(dāng)褪黑素濃度低于100μmol/L時(shí)，隨著褪黑素濃度的增加，朝天椒種子的SS、SP和Pro含量總體上呈增加趨勢(shì)。濃度為100 μmol/L時(shí)，朝天椒種子的SS、SP和Pro含量達(dá)到最大值，分別比未引發(fā)處理對(duì)照增加51.88%、157.54%和28.72%，差異顯著。但隨著褪黑素濃度的進(jìn)一步增加，朝天椒種子的SS、SP和Pro含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

2.4.3 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)朝天椒種子POD和CAT活性的影響 如圖6所示，不同濃度褪黑素引發(fā)處理后，隨著引發(fā)液濃度的增加，朝天椒種子的POD和CAT活性呈拋物線(xiàn)變化趨勢(shì)。褪黑素濃度為100 μmol/L時(shí)，引發(fā)處理后種子的POD和CAT活性為最大值，分別比未引發(fā)處理對(duì)照增加了185.57%和53.23%，差異顯著。

2.4.4 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)朝天椒種子APX活性及AsA、DHA含量和AsA/DHA值的影響 如圖7所示，不同濃度褪黑素引發(fā)處理后的朝天椒種子的APX活性及AsA、DHA含量和AsA/DHA值隨著褪黑素濃度的增加總體上呈拋物線(xiàn)變化趨勢(shì)，濃度為100 μmol/L時(shí)，引發(fā)處理后種子的APX活性及AsA、DHA含量和AsA/DHA值達(dá)最大值，分別比未引發(fā)處理種子增加了27.57%、1 377.00%、41.19%和880.37%，差異顯著。

2.5 褪黑素種子引發(fā)處理對(duì)朝天椒鹽脅迫下幼苗生理的影響

2.5.1 褪黑素種子引發(fā)處理對(duì)朝天椒鹽脅迫下幼苗丙二醛和ROS含量的影響 如圖8所示，在100 mmol/L鹽脅迫下，經(jīng)不同濃度褪黑素引發(fā)處理后幼苗丙二醛含量在75 μmol/L時(shí)含量達(dá)最小值，比未引發(fā)處理對(duì)照降低了37.54%，差異顯著；過(guò)氧化氫和超氧陰離子含量在100 μmol/L時(shí)含量達(dá)最小值，分別比未引發(fā)處理對(duì)照降低了58.65%和42.00%，差異顯著。

柱形圖上不同字母表示差異顯著(P<0.05)。T0、T1、T5、T25、T50、T75、T100、T125、T150、T200及CK見(jiàn)圖1注。圖5 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)朝天椒種子可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量的影響Fig.5 Effects of different melatonin-soaked concentrations on soluble sugar, soluble protein and proline contents of pepper seeds

柱形圖上不同字母表示差異顯著(P<0.05)。T0、T1、T5、T25、T50、T75、T100、T125、T150、T200及CK見(jiàn)圖1注。圖6 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)朝天椒種子POD和CAT活性的影響Fig.6 Effects of different melatonin-soaked concentrations on peroxidase (POD) and catalase (CAT) activities of pepper seeds

柱形圖上不同字母表示差異顯著(P<0.05)。T0、T1、T5、T25、T50、T75、T100、T125、T150、T200及CK見(jiàn)圖1注。圖7 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)朝天椒種子APX活性及AsA、DHA含量和AsA/DHA值的影響Fig.7 Effects of different melatonin-soaked concentrations on ascorbate peroxidase (APX) activity, ascorbic acid (AsA) content, dehydroascorbic acid (DHA) content and AsA/DHA value of pepper seeds

2.5.2 褪黑素種子引發(fā)處理對(duì)朝天椒鹽脅迫下幼苗可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量的影響 如圖9所示，在100 mmol/L鹽脅迫下，經(jīng)不同濃度褪黑素引發(fā)處理后幼苗的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量隨著褪黑素溶液濃度的增大呈先增大后下降的趨勢(shì)，并在100 μmol/L時(shí)達(dá)到最大值，分別比未引發(fā)處理對(duì)照增加了38.89%、384.61%和37.46%，差異顯著。

2.5.3 褪黑素種子引發(fā)處理對(duì)朝天椒鹽脅迫下幼苗SOD、POD和CAT活性的影響 如圖10所示，在100 mmol/L鹽脅迫下，隨著褪黑素溶液濃度的增大，經(jīng)不同濃度褪黑素引發(fā)處理后的幼苗SOD、POD和CAT活性呈先增大后下降的趨勢(shì)，SOD和POD活性在100 μmol/L達(dá)最大值，分別比未引發(fā)處理對(duì)照增加了240.24%和398.59%，差異顯著；CAT活性在75 μmol/L達(dá)最大值，比未引發(fā)處理對(duì)照增加了275.60%，差異顯著。

2.5.4 褪黑素種子引發(fā)處理對(duì)朝天椒鹽脅迫下幼苗APX活性及AsA、DHA含量和AsA/DHA值的影響 如圖11所示，在100 mmol/L鹽脅迫下，褪黑素溶液濃度低于100μmol/L時(shí)，隨褪黑素引發(fā)處理濃度的增加，朝天椒幼苗的APX活性及AsA、DHA含量和AsA/DHA值都呈增加趨勢(shì)；但隨著褪黑素濃度的進(jìn)一步增加，各指標(biāo)都呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。與未引發(fā)處理對(duì)照相比，100 μmol/L褪黑素溶液引發(fā)處理的朝天椒幼苗的APX活性及AsA、DHA含量和AsA/DHA值分別增加了106.89%、618.35%、134.26%和206.78%，差異顯著。

柱形圖上不同字母表示差異顯著(P<0.05)。T0、T1、T5、T25、T50、T75、T100、T125、T150、T200及CK見(jiàn)圖1注。圖8 褪黑素種子引發(fā)處理對(duì)朝天椒鹽脅迫下幼苗MDA、過(guò)氧化氫和超氧陰離子含量的影響Fig.8 Effects of different melatonin-soaked concentrations on MDA, hydrogen peroxide and superoxide anion contents of pepper seedlings under salt stress

柱形圖上不同字母表示差異顯著(P<0.05)。T0、T1、T5、T25、T50、T75、T100、T125、T150、T200及CK見(jiàn)圖1注。圖9 褪黑素種子引發(fā)處理對(duì)朝天椒鹽脅迫下幼苗可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量的影響Fig.9 Effects of different melatonin-soaked concentrations on soluble sugar, soluble protein and proline contents of pepper seedlings under salt stress

柱形圖上不同字母表示差異顯著(P<0.05)。T0、T1、T5、T25、T50、T75、T100、T125、T150、T200及CK見(jiàn)圖1注。圖10 褪黑素種子引發(fā)處理對(duì)朝天椒鹽脅迫下幼苗SOD、POD和CAT活性的影響Fig.10 Effects of different melatonin-soaked concentrations on superoxide dismutase (SOD), POD and CAT activities of pepper seedlings under salt stress

柱形圖上不同字母表示差異顯著(P<0.05)。T0、T1、T5、T25、T50、T75、T100、T125、T150、T200及CK見(jiàn)圖1注。圖11 褪黑素種子引發(fā)處理對(duì)朝天椒鹽脅迫下幼苗APX活性及AsA、DHA含量和AsA/DHA值的影響Fig.11 Effects of different melatonin-soaked concentrations on APX activity, AsA content, DHA content and AsA/DHA value of pepper seedlings under salt stress

3 討論

3.1 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)鹽脅迫下朝天椒種子萌發(fā)的影響

種子萌發(fā)不僅代表著植物生命的開(kāi)始，更是植物生活史耐鹽性最差的階段，其發(fā)芽率與植物耐鹽堿能力密切相關(guān)。本研究結(jié)果表明，100 μmol/L的褪黑素種子引發(fā)處理可最大程度促進(jìn)鹽脅迫下朝天椒種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)；較高濃度(150 μmol/L、200 μmol/L)的褪黑素引發(fā)處理則會(huì)對(duì)種子在鹽脅迫下的萌發(fā)產(chǎn)生不利影響，這與劉佳奇等[32]發(fā)現(xiàn)NaCl脅迫下，褪黑素種子引發(fā)處理能夠明顯促進(jìn)小麥種子萌發(fā)的結(jié)果一致。100 μmol/L的褪黑素種子引發(fā)處理促進(jìn)鹽脅迫下的朝天椒種子萌發(fā)的原因可能是褪黑素引發(fā)處理促進(jìn)了種子內(nèi)抗氧化酶(POD、CAT、APX)活性、SS、SP、Pro和抗壞血酸含量的升高，并降低了種子內(nèi)丙二醛和過(guò)氧化氫的含量，從而促進(jìn)了種子的活力，并為種子萌發(fā)提供了能量[33]。高濃度(150 μmol/L、200 μmol/L)褪黑素引發(fā)處理后，反而增加了種子丙二醛和ROS含量并降低了抗氧化酶活性，表明其導(dǎo)致了種子細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷，降低了種子的氧自由基清除能力。

3.2 不同濃度褪黑素引發(fā)處理對(duì)鹽脅迫下朝天椒幼苗生長(zhǎng)的影響

當(dāng)植物受到鹽脅迫時(shí)，植物細(xì)胞失水，細(xì)胞壁破裂，甚至死亡[13]。本研究結(jié)果表明，100 μmol/L褪黑素引發(fā)處理后，鹽脅迫下幼苗的植株全長(zhǎng)、根長(zhǎng)、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量顯著增加，說(shuō)明100 μmol/L褪黑素引發(fā)處理能夠促進(jìn)幼苗生物量的積累以及植株發(fā)育；25 μmol/L褪黑素引發(fā)處理后，鹽脅迫下幼苗的根長(zhǎng)/株高值顯著增加，說(shuō)明25μmol/L褪黑素引發(fā)處理能夠促進(jìn)幼苗根系的發(fā)育。與陳莉等[13]發(fā)現(xiàn)低濃度褪黑素引發(fā)處理棉花種子可以顯著提高幼苗生物量及胚根長(zhǎng)；與蔣航等[34]研究發(fā)現(xiàn)褪黑素可以抵抗砷的毒害提高水稻根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)的結(jié)果一致。

當(dāng)植物受到脅迫時(shí)，植物體內(nèi)氧代謝失調(diào)，導(dǎo)致各種膜結(jié)構(gòu)受到過(guò)量ROS的破壞，形成氧化脅迫[35-37]。本研究結(jié)果表明，100 μmol/L褪黑素引發(fā)處理后，鹽脅迫下幼苗的丙二醛和ROS含量顯著降低，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量和抗氧化酶(SOD和POD)的活性顯著增加；75～125 μmol/L褪黑素引發(fā)處理后CAT顯著增加，說(shuō)明75～125 μmol/L褪黑素引發(fā)處理能緩解鹽脅迫造成的細(xì)胞過(guò)氧化傷害，從而提高幼苗的耐鹽性。這與郭驚濤等[38]用褪黑素引發(fā)處理蘿卜種子來(lái)提高幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶活性去促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)和銀珊珊等[39]使用褪黑素引發(fā)處理黃瓜種子提高幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)并降低丙二醛和ROS含量來(lái)抵抗干旱脅迫的研究結(jié)果一致。AsA可以在APX作用下與 H2O2反應(yīng)生成 H2O，清除H2O2的毒性[40]。本研究結(jié)果表明，100 μmol/L褪黑素引發(fā)處理后，鹽脅迫下幼苗的APX活性及AsA、DHA 含量和AsA/DHA值都顯著增加，說(shuō)明100 μmol/L褪黑素引發(fā)處理能提高朝天椒幼苗中AsA的產(chǎn)生速率，提高AsA/DHA值，增強(qiáng)朝天椒幼苗抗鹽脅迫的能力。這與李富宏[41]發(fā)現(xiàn)噴施褪黑素能通過(guò)提高抗壞血酸過(guò)氧化物酶活性和抗壞血酸等含量提高幼苗耐鹽性研究結(jié)果一致。