胁迫对不同种源构树种子萌发及幼苗生长的影响

王爱霞+方炎明

摘要：选择浙江、江苏连云港、福建3个不同种源的构树（Broussonetia papyrifera）种子为试验材料，分析不同浓度盐分胁迫下构树种子的发芽率、发芽指数、活力指数，比较光照、黑暗条件下3个种源构树种子的萌发差异，同时研究了构树种子幼苗的生理特征。研究结果表明，除浙江种源不萌发外，光照对江苏连云港、福建种源构树种子萌发有明显的促进作用，但对胚根生长有限制作用；低浓度盐碱处理能促进构树种子萌发，发芽率升高；而高盐处理则抑制构树种子萌发，发芽率、发芽指数、活力指数下降，且构树种子的发芽率、发芽指数、活力指数因种源不同而有差异，江苏连云港种源最高，福建种源次之，浙江种源不萌发；在盐分胁迫下，构树种子幼苗的SOD活性呈先降后升趋势；MDA含量随处理浓度的升高而增加；构树种子幼苗的可溶性蛋白含量和游离脯氨酸含量均呈上升趋势，盐浓度为75 mmol/L时，含量达到最高，在100 mmol/L时可溶性蛋白含量下降，而游离脯氨酸含量没有明显变化。综合分析，连云港构树种子在盐处理条件下发芽率较高，抗逆性较强，可作为改善盐碱地的绿化树种。

关键词：构树；盐分胁迫；萌发；生理特征；种源地

中图分类号： Q945.78文献标志码：

文章编号：1002-1302（2016）08-0257-05

氧生物细胞中普遍存在的一种金属酶，可防御活性氧或其他过氧化物自由基对细胞膜系统的伤害，以减轻逆境胁迫对植物细胞的伤害。从图4可以看出，在不同浓度的盐胁迫下，构树种子幼苗SOD活性的变化趋势是先下降后升高，在低浓度盐胁迫作用下，构树种子幼苗SOD活性突然下降，低于对照，随着盐浓度的升高，SOD活性缓慢上升。

2.4.2NaCl胁迫对构树幼苗MDA含量的影响

MDA是膜质过氧化的重要产物，能交联脂类、核酸、糖类及蛋白质，破坏膜结构，导致细胞质膜损伤，电解质渗漏严重。MDA可作为植物在逆境条件下发生膜质过氧化作用强弱的指标，它的积累会对膜系统造成不同程度的损害。

在盐处理条件下，构树种子幼苗MDA含量发生明显变化（图5），随着盐处理浓度的增加，MDA含量逐渐升高，在100 mmol/L时，增幅最大，达到最高，表明盐处理浓度与其体内MDA含量呈正相关关系。

2.4.3NaCl胁迫对构树幼苗可溶性蛋白含量的影响

盐胁迫作用下，植物体内蛋白质动态平衡被打破，体内可溶性蛋白积累，使细胞渗透势下降，从而细胞可以从外界吸收水分保持其膨压，使体内各种代谢过程正常进行。在不同浓度的盐处理条件下，构树种子幼苗的可溶性蛋白含量呈先上升后下降趋势，在75 mmol/L时达到最高，在100 mmol/L 时下降，但高于对照（图6）。

2.4.4NaCl胁迫对构树幼苗游离脯氨酸含量的影响

游离脯氨酸含量的变化在一定程度上反映植物受胁迫的程度以及抵抗逆境的能力。在不同盐浓度处理下，构树幼苗游离脯氨酸含量呈升高趋势，而在100 mmol/L时，含量略有下降，但变化不明显（图7）。

3讨论与结论

3.1种子萌发与光照的关系

种子萌发是受多种内、外因素影响的复杂过程，浙江种源构树种子不萌发可能是内外因素共同作用的结果。不同植物种子的萌发对光照具有不同的要求。部分种子的萌发严格需要光照。许多植物的种子无论在光照下还是在暗中都萌发很好，或者在暗中萌发较在光下的好[11]。本研究結果，除浙江种源的构树种子外，其他2个种源构树种子无论在光照或暗中都能萌发，萌发时的发芽率在光照下有显著提高，说明光照对连云港、福建种源种子萌发有明显的促进作用，但是对胚根的生长却表现抑制生长。光对种子萌发的影响通过光敏素起作用，光敏素存在2种形式红光吸收型、远红光吸收型[7]，喜光性种子要求远红光吸收水平高。上述3个种源构树种子萌发对光的需求表现不同，这是植物长期适应环境的结果。3个种源来源于亚热带地区，可能由于长期所处的生境日照强度和时间有差异，导致Pfr/Pr的值不同，从而影响种子萌芽对光照反应不一。

3.2盐胁迫与种子萌发的关系

盐胁迫对种子萌发影响的研究已有许多报道，种子耐盐性因种源不同有一定的差异。盐胁迫对盐生植物和非盐生植物来说，都造成种子发芽率下降，发芽时间推迟和延长[12]。低浓度的盐胁迫对连云港、福建种源构树种子的萌发有促进作用，与相关报道所说多数植物种子虽在蒸馏水中萌发最好[13]但低浓度盐溶液却表现为对种子萌发的增效作用[14]是相符合的。这可能与低盐促进细胞膜渗透调节作用有关，也可能与微量的无机离子（Na+）激活了某些酶有关，相关机制有待深入研究。盐胁迫下种子的活力指数呈下降趋势，胚根生长严重受阻，这可能和细胞内激素调节有关。构树种子最大的萌发率出现在无盐溶液的对照中。类似的情况出现在许多植物中，大多数的盐生植物在非盐渍条件下萌发要比在盐渍条件下的好[15]。

在本试验中种子萌发盐耐受能力并不能完全等同于种子真实的萌发盐胁迫耐受能力，因为自然条件下，由于多种因素的综合影响，种子萌发盐耐受能力要比在实验室研究结果高得多，甚至有可能高出几倍[16]。对3个种源构树种子的耐盐性对比研究表明，只有连云港构树种子在盐渍化生境中生长较好，可作为改善盐碱地的绿化树种。

3.3构树幼苗对NaCl 胁迫的响应

3.3.1盐胁迫与SOD活性、MDA含量的关系

在盐胁迫作用下，植物体内会产生活性氧，导致氧化损伤。活性氧在植物体内存在的时间取决于其抗氧保护体系的活力，存在时间越长伤害越重。SOD是植物体内抗氧保护体系的酶促保护系统中一种重要的金属酶，可清除植物体内的O2。植物在逆境条件下出现的伤害或植物对逆境的不同抵抗力往往与体内保护酶活性有关。而在这些细胞保护酶中，以SOD最为重要。SOD活性的下降与植物体的衰老呈正相关，而SOD活性的增加是对逆境的一种适应。连云港构树种子幼苗在25 mmol/L时，幼苗体内SOD活性下降，其含量低于对照组，这与活性氧的清除系统有关；随着盐浓度的升高，SOD活性增加，较高保护酶活性可有效减轻膜的损害，缓解盐害，这也是耐盐变异体具有一定耐盐性的重要指标。

植物在盐胁迫下所受的伤害中，脂质过氧化作用是一个重要的方面，而其最终产物就是MDA[16-17]，MDA通过影响细胞质膜透性及膜蛋白而影响细胞对离子的吸收和积累及活性氧代谢系统的平衡，最终对细胞造成损伤甚至导致死亡。构树种子幼苗在盐胁迫下，MDA含量随盐浓度的增大而增加。随着浓度的升高，由于活性氧的作用，加剧了膜脂过氧化而使得MDA含量升高，说明盐胁迫条件下，植物受到不同程度的伤害，这也可能与其他生理反应参与了膜损伤过程有关。

3.3.2盐胁迫与可溶性蛋白含量的关系

可溶性蛋白与调节植物细胞的渗透势有关，高含量的可溶性蛋白可帮助维持植物细胞较低的渗透势，抵抗水分胁迫带来的伤害[8]。相关研究表明，抗盐性强的植物种类或品种含有较高的可溶性蛋白[18]。

本试验中随着盐浓度的增加，可溶性蛋白含量总体呈先上升后下降变化趋势。构树种子不同盐处理浓度间表现出一定的差异，在中低盐胁迫下构树种子幼苗可以通过生理代谢的调整合成大量的蛋白质，一方面用于渗透调节，一方面用于合成某些保护性酶类及逆境蛋白；但在高盐条件下，由于构树种子、幼苗体内离子的大量积累造成离子毒害破壞了体内的微环境，扰乱了原有的蛋白质代谢平衡，甚至超过生理调节能力导致蛋白降解。因此，蛋白质含量的变化是植物对盐胁迫的生理响应，是自我调节的表现，同时也是受害的表现。

3.3.3盐胁迫与游离脯氨酸含量的关系

土壤中盐分过多，使土壤水势降低，植物吸水困难，从而造成细胞缺水，生长受到抑制。植物通过主动增加细胞内溶质降低细胞渗透势，故能从环境中继续吸收水分，这个过程就是渗透调节作用。用于渗透调节的溶质主要是无机离子和水溶性小分子有机物质。本试验结果表明，连云港构树幼苗脯氨酸含量在NaCl胁迫下均显著增加。可见NaCl胁迫下脯氨酸是构树主要的渗透调节物质。通常认为脯氨酸在植物细胞适应胁迫过程中起到了重要作用。

3.4结论

（1）种子萌发试验表明，除浙江种源外，光照对连云港、福建种源构树种子的萌发有明显的促进作用，但对胚根生长有限制作用。

（2）低浓度盐处理能促进构树种子萌发、发芽率升高，而高盐处理则抑制构树种子萌发，发芽率、发芽指数、活力指数下降。构树种子的发芽率、发芽指数、活力指数因种源的不同而有差异，连云港种源萌发率最高，福建次之，浙江种源不萌发。

（3）在盐分胁迫下，构树种子幼苗的SOD活性呈先降后升趋势；MDA含量随处理浓度的升高而增加。构树种子幼苗的可溶性蛋白含量和游离脯氨酸含量均呈上升趋势，在75 mmol/L时，含量达到最高，在100 mmol/L时可溶性蛋白含量下降，而游离脯氨酸含量没有明显变化。

（4）在盐分胁迫下，种子萌发指标和生理生化指标可以作为构树耐盐性的可靠指标，通过对这些指标的综合分析，连云港构树种子在盐处理条件下发芽率较高，抗逆性较强，可作为改善盐碱地的绿化树种。

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