一氧化氮和鎂對(duì)NaCl脅迫下棉花幼苗生長的影響

武志斌

摘要 為探討一氧化氮和鎂對(duì)NaCl脅迫下棉花幼苗生長的影響，以魯21為試驗(yàn)材料，以適宜濃度的NaCl模擬鹽脅迫條件，用一氧化氮供體SNP（硝普納）和MgSO4溶液浸種，研究了不同濃度一氧化氮（0.05、0.10、0.20 mmol/L）和鎂（20、60、80 mg/L）復(fù)配浸種處理對(duì)NaCl脅迫條件下棉花幼苗生長的影響，以期篩選出能緩解鹽脅迫對(duì)棉花幼苗生長產(chǎn)生抑制作用的最佳濃度組合。通過觀察種子發(fā)芽情況，測定幼苗的SOD活性、POD活性、根系活力、葉綠素含量、脯氨酸、葉片電導(dǎo)率、丙二醛含量等相關(guān)指標(biāo)。結(jié)果表明，一氧化氮和鎂復(fù)配浸種對(duì)棉花幼苗的耐鹽性有顯著影響，可顯著提高NaCl脅迫條件下幼苗根系活力、POD活性、葉綠素含量、脯氨酸含量及SOD活性，能顯著降低幼苗葉片的電導(dǎo)率及MDA含量，其中0.1 mmol/L的SNP和60 mg/L的MgSO4復(fù)配浸種處理對(duì)提高鹽脅迫下棉花幼苗的生長勢效果最好。

關(guān)鍵詞 棉花;鹽脅迫;一氧化氮;鎂;幼苗生長

中圖分類號(hào) S562文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）08-0054-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.08.014

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Nitric Oxide and Magnesium on Cotton Seedling Growth under NaCl Stress

WU Zhi-bin （Xinxiang Soil and Fertilizer Workstation， Xinxiang， Henan 453003）

Abstract In order to explore the effects of nitric oxide and magnesium on the growth of cotton seedlings under NaCl stress， Lu 21 was used as experimental material， and the seeds were soaked with SNP （nitroprusside） and MgSO4 solution with appropriate concentration of NaCl.The effects of different concentrations of SNP（0.05， 0.10， 0.20 mmol/L） and Mg （20， 60， 80 mg/L） were studied， so as to screen out the best concentration combination which can alleviate the inhibition effect of salt stress on the growth of cotton seedlings.By observing the germination of seeds， the SOD activity， POD activity， root activity， chlorophyll， proline， leaf conductivity， malondialdehyde content and other related indicators of the seedlings were determined.The results showed that the combined soaking of nitric oxide and magnesium had a significant effect on the salt tolerance of cotton seedlings.For example， the root activity， POD activity， chlorophyll， proline content and SOD activity of seedlings under salt and NaCl stress could be significantly improved.To reduce the electrical conductivity and MDA content of the leaves of the seedlings， the combination of 0.1 mmol/L SNP and 60 mg/L MgSO4 in combination for seed soaking was the best way to improve the growth vigor of cotton seedlings under salt stress.

Key words Cotton;Salt stress;Nitric oxide;Magnesium;Seedling growth

棉花是較耐鹽堿的作物，其耐鹽能力因生育階段而不同。有研究表明，種子萌發(fā)和幼苗生長階段是棉花耐鹽能力較弱的時(shí)期，因此也是對(duì)棉花品種進(jìn)行耐鹽性篩選的關(guān)鍵時(shí)期[1-3]。鎂是植物葉綠素的重要組成成分之一，植物一旦缺鎂，會(huì)破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致基粒數(shù)、類囊體數(shù)下降[4]。鎂是植物體內(nèi)多種酶的活化劑，鹽脅迫下Mg2+吸收量減少，會(huì)對(duì)植物的生長發(fā)育產(chǎn)生極為不利的影響[5]。一氧化氮不僅介導(dǎo)了植物防御相關(guān)基因的表達(dá)、細(xì)胞程序性死亡、脫落酸誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉 [6]，還參與了種子萌發(fā)、脅迫響應(yīng)、成熟和衰老等生理過程，特別是提高植物抗逆性的作用引起了人們的關(guān)注[7-10]。許多研究者已經(jīng)意識(shí)到外源一氧化氮在提高植物耐鹽性中的作用，并且其調(diào)節(jié)作用與外源一氧化氮的濃度相關(guān)。硝普鈉作為常用的外源一氧化氮供體同樣可以發(fā)揮相似的作用。但關(guān)于Mg2+與SNP復(fù)配浸種對(duì)干旱、老化、低溫、鹽漬化等逆境脅迫下棉花幼苗生長的影響，目前國內(nèi)外鮮見相關(guān)報(bào)道。鑒于此，筆者以魯21為材料，通過對(duì)棉花萌發(fā)后相關(guān)生理指標(biāo)的測定分析，探討了不同濃度組合的MgSO4和SNP復(fù)配浸種對(duì)鹽脅迫條件下棉花幼苗生長的影響，為深入探究如何緩解鹽脅迫對(duì)棉花幼苗生長的抑制作用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 供試材料的棉花品種為魯21，由河南科技學(xué)院遺傳育種實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)方法 采用發(fā)芽盒模擬鹽漬土（150 mmol/L NaCl溶液）培養(yǎng)法。試驗(yàn)采取兩因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。SNP為A因素，設(shè)3個(gè)不同濃度：0.05 mmol/L（A1處理），0.10 mmol/L （A2處理），0.20 mmol/L （A3處理）;MgSO4 為B因素，設(shè)3個(gè)不同濃度：20 mg/L （B1處理），60 mg/L （B2處理），80 mg/L （B3處理）。以蒸餾水為對(duì)照，記為CK，共10個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。

取適量經(jīng)硫酸脫絨后的棉花種子置于各濃度的SNP溶液和MgSO4復(fù)配液中浸泡24 h，種植于以適宜濃度的氯化鈉溶液模擬NaCl脅迫條件的發(fā)芽盒（12 cm×12 cm ×5 cm）中，每個(gè)發(fā)芽盒60粒種子，置于人工氣候培養(yǎng)室內(nèi)，在白天30 ℃、夜間26 ℃、12 h光照條件下培養(yǎng)。每天記錄種子發(fā)芽數(shù)，按蒸發(fā)量定時(shí)補(bǔ)水。在種子萌發(fā)12 d時(shí)測定幼苗的葉綠素含量、根系活力、脯氨酸、POD活性、SOD活性、丙二醛和電導(dǎo)率等相關(guān)生理指標(biāo)。

1.3 相關(guān)指標(biāo)的測定方法

采用電導(dǎo)率儀測量電導(dǎo)率[11];采用愈創(chuàng)木酚比色法測定過氧化物酶（POD）活性[12];采用TTC法測定根系活力[12];采用酸性茚三酮顯色法測定脯氨酸含量[12];采用硫代巴比妥酸比色法測定丙二醛含量[12];采用NBT光還原法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性[12];采用乙醇丙酮浸提法測定葉綠素含量[13]。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法 采用SPSS Statistics 21.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)NaCl脅迫下棉花種子萌發(fā)的影響

從表1可以看出，外源一氧化氮和鎂復(fù)配處理能提高NaCl脅迫下棉花種子的萌發(fā)，但其影響程度因濃度而不同。其中，0.10 mmol/L SNP和60 mg/L 鎂處理棉花種子的發(fā)芽率最高，其次是0.05 mmol/L SNP和20 mg/L鎂復(fù)配處理，但二者差異不顯著。以0.10 mmol/L SNP和60 mg/L 鎂復(fù)配浸種后棉花種子的發(fā)芽勢最高，其次是0.05 mmol/L SNP和20 mg/L鎂復(fù)配浸種處理，二者差異不顯著。以0.10 mmol/L SNP和60 mg/L 鎂復(fù)配浸種處理后的棉花種子的發(fā)芽指數(shù)最大，其次是0.05 mmol/L SNP和60 mg/L鎂復(fù)配浸種處理后的棉花種子的發(fā)芽指數(shù)，二者差異顯著。

2.2 不同處理對(duì)NaCl脅迫下棉花幼苗生理指標(biāo)的影響

從表2可以看出，與對(duì)照相比，SNP和鎂復(fù)配浸種處理不同程度地提高了棉花幼苗的葉綠素含量、根系活力及脯氨酸含量，其中以0.10 mmol/L SNP和60 mg/L 鎂復(fù)配浸種處理的葉綠素含量最高，與其他處理間差異顯著，其次為0.1 mmol/L SNP與20 mg/L 鎂處理。0.10 mmol/L SNP和60 mg/L 鎂復(fù)配浸種處理的幼苗根系活力最高，其次為0.10 mmol/L SNP與80 mg/L 鎂復(fù)配浸種處理，效果較好，但二者之間差異不顯著。脯氨酸含量以0.1 mmol/L SNP和60 mg/L 鎂復(fù)配浸種后含量最高，其次是0.10 mmol/L SNP和20 mg/L 鎂復(fù)配浸種，但二者差異不大。

2.3 不同處理對(duì)NaCl脅迫下棉花保護(hù)性酶活性的影響

一氧化氮和鎂復(fù)配處理對(duì)NaCl脅迫下棉花幼苗生長時(shí)保護(hù)性酶SOD、POD活性的影響見表3。從表3可以看出，與對(duì)照相比，經(jīng)過SNP和Mg2+復(fù)配處理后的棉花幼苗POD與SOD活性均有所提高。其中以0.10 mmol/L SNP和60 mg/L MgSO4復(fù)配浸種后SOD酶活性最高;其次是0.10 mmol/L SNP和20 mg/L MgSO4的復(fù)配處理，但二者差異不顯著，與其他處理間差異不顯著。0.10 mmol/L SNP和60 mg/L MgSO4復(fù)配浸種處理的POD酶活性最高，與其他處理間差異顯著;其次是0.10 mmol/L SNP和20 mg/L MgSO4處理的復(fù)配處理。

2.4 不同處理對(duì)NaCl脅迫下棉花幼苗膜通透性指標(biāo)的影響

從表4可以看出，與對(duì)照相比，SNP和鎂復(fù)配處理后棉花幼苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率及丙二醛含量都有不同程度降低。其中0.05 mmol/L SNP和80 mg/L 鎂復(fù)配處理的相對(duì)電導(dǎo)率最低;其次是0.2 mmol/L SNP和60 mg/L 鎂復(fù)配處理，但二者之間沒有顯著差異，與其他處理間差異也不顯著。0.1 mmol/L SNP和60 mg/L 鎂復(fù)配浸種的丙二醛含量最低;其次是0.1 mmol/L SNP和80 mg/L 鎂復(fù)配處理，二者間同樣差異不顯著，與其他處理間也沒有顯著差異。

3 小結(jié)與討論

幼苗生長是植物的形態(tài)建成以及生長發(fā)育的基礎(chǔ)，也是植物忍受環(huán)境脅迫很重要的一個(gè)階段。鎂作為植物的必需礦質(zhì)元素，能夠影響植物根系的活力[14]。適量的鎂不僅能夠提高植物根系活力[15]，還能提高植物葉綠素的含量，促進(jìn)光合作用[16]，提高植物的抗逆性[17]。SNP能夠在一定程度

上緩解脅迫條件對(duì)棉花幼苗造成的傷害，這與陳靜等[18]研究的對(duì)棉花幼苗生理生長的調(diào)控結(jié)果相似。凌騰芳等[19]也發(fā)現(xiàn)外源一氧化氮可以提高水稻幼苗的耐鹽性。蔣明義等[20]證實(shí)了滲透脅迫下葉綠素的降解主要由活性氧的氧化損傷引起，而質(zhì)膜電解質(zhì)外滲的增加與脂質(zhì)過氧化速率呈顯著正相關(guān)。邵瑞鑫等[21]研究表明，干旱脅迫時(shí)添加SNP對(duì)小麥側(cè)根數(shù)量有明顯的促進(jìn)作用。POD、SOD作為棉株體內(nèi)膜脂過氧化酶防御系統(tǒng)的保護(hù)酶，可以清除植物體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧和過氧化物自由基，以防止超氧化自由基對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)產(chǎn)生的傷害，從而可以在一定程度上抵抗逆境條件[22]。該試驗(yàn)結(jié)果顯示，一氧化氮和鎂處理在一定濃度范圍內(nèi)提高了NaCl脅迫條件下棉花幼苗的脯氨酸含量、葉綠素含量、根系活力、POD及SOD活性，并且降低了葉片相對(duì)電導(dǎo)率及MDA含量，其中以0.1 mmol/L SNP和60 mg/L 鎂復(fù)配浸種處理對(duì)提高其耐鹽性效果最好。因此，外源一氧化氮和鎂復(fù)配浸種能明顯提高NaCl脅迫條件下棉花幼苗的生長勢，但該試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用還有待于大田試驗(yàn)的進(jìn)一步驗(yàn)證。

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