外源水楊酸對龍爪稷種子萌發(fā)、幼苗生長及抗旱性的影響

卓瑪 雷坤 祿亞洲

摘要：以西藏察隅龍爪稷為試驗(yàn)材料，分別用0.01、0.10、0.15、0.30、0.50 mmol/L外源水楊酸預(yù)處理龍爪稷種子，通過測定龍爪稷根長、苗高、鮮質(zhì)量、發(fā)芽率、葉綠素含量、可溶性蛋白、脯氨酸含量和丙二醛含量，比較不同濃度水楊酸對龍爪稷種子生長及抗旱性的影響。結(jié)果表明：龍爪稷根長、苗高、鮮質(zhì)量和發(fā)芽率均隨水楊酸濃度的增高呈先增加后降低的趨勢，均高于對照，其中根長在水楊酸濃度為0.15 mmol/L時達(dá)到最大，苗高、鮮質(zhì)量和發(fā)芽率在水楊酸濃度為0.30 mmol/L時達(dá)到最大，但是與0.15 mmol/L水楊酸處理差異不顯著;蛋白質(zhì)含量隨水楊酸濃度的增加而逐漸增加，蛋白質(zhì)含量在0.30 mmol/L水楊酸處理時達(dá)到最大，且0.15 mmol/L水楊酸處理與對照相比差異極顯著; 015 mmol/L水楊酸處理中可溶性糖含量最高，顯著高于對照組;葉綠素含量分析表明，葉綠素a、b含量分別在水楊酸濃度為0.30、0.15 mmol/L時達(dá)到最大，且該濃度水楊酸處理下的葉綠素a含量與0.15 mmol/L水楊酸處理無顯著差異;除0.50 mmol/L水楊酸處理的丙二醛含量與對照無顯著差異外，其他處理均顯著低于對照;0.10 mmol/L水楊酸處理的脯氨酸含量最高，0.15 mmol/L水楊酸處理次之。綜上所述，適宜濃度的水楊酸能促進(jìn)龍爪稷種子的萌發(fā)，增強(qiáng)龍爪稷的抗逆性，且以0.15 mmol/L水楊酸處理效果最佳。

關(guān)鍵詞：龍爪稷;萌發(fā);幼苗生長;生理生化特性;抗旱性;水楊酸;抗逆性

中圖分類號：S516.01?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號：1002-1302（2020）20-0101-04

水楊酸（salicylic acid，SA）是一種普遍存在于高等植物體內(nèi)的酚類化合物，在植物的生長發(fā)育、抗逆境脅迫等方面發(fā)揮著重要作用[1-3]。大量研究表明，適宜濃度的水楊酸不僅能促進(jìn)植物的生長發(fā)育和維持細(xì)胞膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還能提高植物對各種生物與非生物脅迫的抗逆能力[4-8]。

龍爪稷是一種熱帶耐旱谷類作物，分布在海拔2 500 m以下的暖濕地帶，具有補(bǔ)中益氣和治療腸胃疾病之功效。龍爪稷是非洲人和印度人的一種主要食物，在我國西藏主要以糌粑、釀酒為主，深受藏民族的喜愛。目前，對龍爪稷的研究主要集中在其營養(yǎng)成分、重金屬含量、土壤改良等方面，但外源水楊酸對龍爪稷生長的影響鮮見報(bào)道[9-11]。本研究檢測不同濃度外源水楊酸對龍爪稷種子生長生理特性的影響，旨在提高龍爪稷的抗逆境能力，為龍爪稷的栽培生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為龍爪稷，2017年9月于西藏察隅縣下察隅鎮(zhèn)采集龍爪稷種子。

1.2 試驗(yàn)方法

人工挑選大小一致、顆粒飽滿的龍爪稷種子，分別用0.01、0.10、0.15、0.30、0.50 mmol/L水楊酸浸泡24 h后，無菌水沖洗3次，分別接種于MS固體培養(yǎng)基上，每個培養(yǎng)皿接種30粒種子，每組3個重復(fù)，對照組用無菌水處理，然后置于25 ℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。以胚芽長度等于種子長度作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，以連續(xù)3 d不再有種子發(fā)芽作為發(fā)芽結(jié)束期，每天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù)并計(jì)算發(fā)芽率。

1.3 測定指標(biāo)

龍爪稷種子著床后3 d測定根長、苗高和鮮質(zhì)量，6 d時測定生理生化指標(biāo)，每組3次重復(fù)，取平均值。蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)G250染色法測定[12]，采用乙醇-丙酮混合法測定葉綠素含量[13]，丙二醛含量測定采用硫代巴比妥酸法[14]，脯氨酸含量采用茚三酮顯色法測定[15]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[15]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Graph Pad.Prism 5.02進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與作圖，用SPSS 10.0進(jìn)行差異顯著性分析（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度水楊酸對龍爪稷發(fā)芽率的影響

種子萌發(fā)率對植物的生長發(fā)育具有重要意義。由圖1可知，不同濃度水楊酸處理對龍爪稷種子發(fā)芽率的影響不同，隨著水楊酸濃度的增加，種子發(fā)芽率呈先增高后降低的趨勢，當(dāng)水楊酸濃度為 0.30 mmol/L 時，發(fā)芽率最高，但是與0.15 mmol/L水楊酸處理無顯著差異;當(dāng)水楊酸濃度為 0.50 mmol/L 時，發(fā)芽率與對照組相比無顯著差異。由此可知，當(dāng)水楊酸濃度為0.01～0.30 mmol/L時，對龍爪稷種子發(fā)芽率有一定的促進(jìn)作用，當(dāng)水楊酸濃度大于或等于0.50 mmol/L時對龍爪稷種子無明顯促進(jìn)作用，甚至出現(xiàn)抑制作用。

2.2 不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗生長的影響

經(jīng)不同濃度水楊酸處理后，龍爪稷根長、苗高和鮮質(zhì)量均呈先增高后降低的趨勢且均高于對照組（表1）。根長的最佳水楊酸處理濃度是 0.15 mmol/L，比對照提高73.13%，而苗高和鮮質(zhì)量的最佳處理濃度是0.30 mmol/L，與對照相比分別提高了51.70%和77.47%，均與對照差異極顯著（P<0.01），但0.15 mmol/L和0.3 mmol/L水楊酸處理后的根長、苗高和鮮質(zhì)量無顯著差異。以上結(jié)果表明，適當(dāng)濃度水楊酸預(yù)處理能提高龍爪稷幼苗的根長、苗高和鮮質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)幼苗的生長發(fā)育。

2.3 不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉片蛋白質(zhì)和可溶性糖含量的影響

不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉片的蛋白質(zhì)和可溶性糖含量產(chǎn)生了不同影響（圖2）。如圖2-A所示，蛋白質(zhì)含量隨水楊酸濃度的增加呈逐漸增加的趨勢，且均顯著高于對照組，當(dāng)水楊酸濃度為 0.30 mmol/L 時，幼苗葉片中蛋白質(zhì)含量最高，為2292 μg/g，比對照組提高了55.82%，差異極顯著（P<0.01）。圖2-B為不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉片可溶性糖含量的影響，結(jié)果表明可溶性糖含量隨水楊酸濃度增加呈先增高后降低的趨勢，當(dāng)水楊酸濃度為0.15 mmol/L時，可溶性糖含量最高，為0.25 mmol/g，與對照組相比提高了57.72%，差異極顯著（P<0.01）?？扇苄蕴呛偷鞍踪|(zhì)含量在維持細(xì)胞滲透勢中發(fā)揮了重要作用，高含量蛋白質(zhì)和可溶性糖有助于增強(qiáng)植物的抗?jié)B透脅迫能力，以上結(jié)果表明，適當(dāng)濃度水楊酸能提高龍爪稷幼苗可溶性糖和蛋白質(zhì)含量，進(jìn)而增強(qiáng)龍爪稷幼苗的抗?jié)B透脅迫能力。

2.4 不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉片葉綠素含量的影響

不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉綠素含量產(chǎn)生了不同的影響（圖3）。如圖3所示，葉綠素a、b和總量隨水楊酸濃度的增加均呈先增加后降低的趨勢，當(dāng)水楊酸濃度為0.30 mmol/L時，葉綠素a含量最高，與對照相比提高了51.52%（圖3-A）;而當(dāng)水楊酸濃度為0.15 mmol/L時，葉綠素b含量最高，為4.07 mg/g（圖3-B）;葉綠素總量在 0.30 mmol/L 水楊酸處理時含量最高，為9.27 mg/g（圖3-C），均與對照差異極顯著（P<0.01），但015 mmol/L水楊酸處理組與0.30 mmol/L水楊酸處理組間均無顯著差異。研究表明，葉綠素是植物光合作用的重要催化劑，葉綠素含量反映了植物生長發(fā)育狀況、代謝水平和營養(yǎng)條件。綜上所述，適當(dāng)濃度水楊酸能提高龍爪稷幼苗葉綠素含量，進(jìn)而促進(jìn)植物的光合作用和營養(yǎng)富集。

2.5 不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉片丙二醛和脯氨酸含量的影響

丙二醛含量是植物細(xì)胞膜質(zhì)過氧化程度的體現(xiàn)，丙二醛含量越高，植物細(xì)胞膜質(zhì)過氧化程度越高，細(xì)胞膜則受到嚴(yán)重的傷害[16]。由圖4可知，龍爪稷經(jīng)不同濃度水楊酸處理后，其丙二醛含量隨水楊酸濃度的增加呈先降低后升高的趨勢（圖4-A），水楊酸濃度為0.01～0.30 mmol/L時，龍爪稷幼苗葉片丙二醛含量顯著低于對照組（P<0.01），但當(dāng)水楊酸濃度為0.50 mmol/L時，丙二醛含量最高，與對照相比無顯著差異。以上結(jié)果表明，適當(dāng)濃度水楊酸對龍爪稷幼苗丙二醛抑制效果較好。

水楊酸對龍爪稷幼苗葉片脯氨酸含量的影響與丙二醛含量相反，脯氨酸含量隨水楊酸濃度的增加呈先增高后減低的趨勢，水楊酸濃度為 0.10 mmol/L 時，脯氨酸含量最高，為126.80 μg/g（圖4-B），顯著高于對照組（P<0.01）。有研究表明，脯氨酸作為細(xì)胞質(zhì)內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物，在穩(wěn)定生物大分子結(jié)構(gòu)、解除氨毒等方面起重要作用[17]。綜上所述，適當(dāng)濃度水楊酸能增加龍爪稷幼苗脯氨酸含量來提高龍爪稷的抗逆境能力。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)研究了不同濃度水楊酸對龍爪稷種子

萌發(fā)及幼苗生長與生理特性的影響。種子萌發(fā)是植物生長發(fā)育的關(guān)鍵時期，因此種子萌發(fā)及幼苗生長情況常被作為植物抗逆性評價的重要指標(biāo)。大量研究結(jié)果表明，低濃度水楊酸能促進(jìn)種子萌發(fā)及幼苗生長[5，20，23-25]。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，低濃度水楊酸能顯著促進(jìn)龍爪稷種子的萌發(fā)，提高龍爪稷根長、苗高和鮮質(zhì)量，且0.15～0.30 mmol/L 水楊酸處理時效果最佳。大量研究結(jié)果表明，葉綠素含量決定了植物光合作用、富集營養(yǎng)物質(zhì)的能力;較高含量的可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和脯氨酸有助于降低植物滲透勢，進(jìn)而增強(qiáng)植物的抗逆境脅迫能力[17，26-27]。本研究結(jié)果表明，適當(dāng)濃度水楊酸能顯著提高龍爪稷幼苗葉綠素、蛋白質(zhì)、可溶性糖、脯氨酸含量，這與前人的研究結(jié)果一致。丙二醛含量分析結(jié)果表明，當(dāng)水楊酸濃度為001～0.30 mmol/L時，龍爪稷幼苗葉片丙二醛含量顯著低于對照組（P<0.01），說明低濃度水楊酸能較好地抑制丙二醛的生成。丙二醛是植物細(xì)胞膜質(zhì)過氧化程度的體現(xiàn)，丙二醛含量越高，植物細(xì)胞膜質(zhì)過氧化程度越高，則表明細(xì)胞膜受到了嚴(yán)重傷害[16]。綜上所述，適當(dāng)濃度水楊酸能增強(qiáng)龍爪稷抗逆境脅迫能力，且以0.15 mmol/L水楊酸處理效果最佳。

水楊酸作為一種重要的小分子酚類化合物，在調(diào)節(jié)植物代謝、緩解逆境脅迫、增強(qiáng)植物抗逆性等方面發(fā)揮著重要作用[1-3，18]，在玉米、小麥、青稞、油菜等多種植物中已得到廣泛證實(shí)[19-22]。本研究結(jié)果表明，適宜濃度的水楊酸能促進(jìn)龍爪稷種子的萌發(fā)，增強(qiáng)龍爪稷的抗逆性，因此水楊酸對龍爪稷的栽培種植具有重要的實(shí)踐價值。

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