蛭石引发对盐胁迫下番茄种子萌发、幼苗生长及生理特性的影响

杨若鹏， 李爷福， 李 杰

(1.红河学院生命科学与技术学院，云南蒙自 661199； 2.云南省高校农作物优质高效栽培与安全控制重点实验室，云南蒙自 661199)

番茄(LycopersiconesculentumMill)是茄科番茄属一年生或多年生草本植物，株高0.6～2.0 m。番茄的起源中心是南美洲的安第斯山地带，目前在全球普遍种植，而且种植面积逐年增加。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试番茄(LycopersiconesculentumMill)品种为福宝、东方红，购买于云南省红河州蒙自市种子咨询服务部，蛭石由红河学院校内实习基地提供。

1.2 试验设计

1.2.1 种子消毒 用10%次氯酸钠溶液在大烧杯中浸泡挑选出的饱满番茄种子进行消毒，消毒后用自来水冲洗3遍。

1.2.2 种子引发 在开始试验前进行预备试验，以确定引发各物质的比例，按体积比(蛭石 ∶蒸馏水 ∶种子=1.5 ∶1 ∶1)拌匀后于15 ℃、无光照条件下引发1 d，记作T处理，没有引发的番茄种子作为对照(CK)。

1.2.3 回干 蛭石引发处理之后用相应的细筛将种子筛出，在鼓风干燥箱中，于(25±2)℃干燥至未引发时种子中的含水量。

1.2.4 种子发芽及盐胁迫设计 将引发、未引发的种子在光照培养箱内发芽，恒定温度设为26 ℃，每天光—暗周期为 12 h—12 h，光照度为4 000 lx。将引发的种子(T)和未引发的种子(CK)在加有双层滤纸消毒的培养皿(直径120 mm)内发芽，每个处理3个重复，每个重复设150粒种子，分别用0、100、200 mmol/ L NaCl溶液保持发芽盒内湿度恒定。待90%以上种子露白后移栽至装有复合基质的穴盘内，复合基质由草炭、蛭石、珍珠岩按体积比3 ∶1 ∶1组成。在江河学院温室大棚内栽培，每次浇水时用相应浓度的NaCl溶液进行胁迫处理。

1.3 指标测定与方法

本试验中的相应计算公式如下：

发芽率=第7天供试种子的发芽数/供试种子数×100%；

发芽势=第2天供试种子的发芽数/供试种子数×100%；

发芽指数(GI)=∑Gt/Dt(Gt指在td的发芽数，Dt指发芽时间)。

SOD活性的测定用氮蓝四唑(NBT)法，以抑制NBT光化还原的50%为1个酶活单位(U)[13]；POD活性的测定用愈创木法，以1 min内D470 nm变化0.01为1个过氧化物酶活性单位(U)[13]；植物体内游离脯氨酸的含量用磺基水杨酸法测定[13]；用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[13]；用考马斯亮蓝 G-250 法测定可溶性蛋白质含量[13]；CAT活性用紫外-可见分光光度法测定，以1 min内D240 nm减少0.1的酶量为1个酶活单位(U)[14]；用硫代巴比妥酸(TBA)法测定丙二醛含量[14]。

1.4 数据处理

试验得到的数据采用SPSS软件进行方差分析，并对平均数进行Duncan’s多重比较.

2 结果与分析

2.1 番茄种子萌发特性的变化

由表1可知，引发处理的番茄种子和未引发处理的番茄种子的各项指标均随着NaCl浓度的升高而显著降低，说明番茄种子的萌发在受到NaCl胁迫后受阻，而且随着胁迫浓度的升高，迫害更加明显。但是经蛭石引发处理的番茄种子的各指标与未引发处理(CK)相比有显著提高，表明在一定程度上引发后缓解了NaCl的胁迫。福宝番茄的发芽势、发芽指数、活力指数等高于东方红番茄，但差异不明显。所以可以看出，通过蛭石引发处理可以显著改善番茄种子在盐碱胁迫逆境中的生长状况，提高其发芽率及出苗速度。

表1 蛭石引发对NaCl胁迫下番茄种子萌发特性的影响

注：T为蛭石引发种子处理，CK为非蛭石引发处理；同一品种不同处理间标有不同小写字母表示差异达5%水平。下表同。

2.2 番茄幼苗生长情况的变化

由表2可知，随着NaCl浓度的增加，番茄幼苗长势均逐渐减弱，其各项指标都有显著的降低，尤其在NaCl浓度为200 mmol/L时，幼苗的生长基本被抑制。但是经过蛭石引发后的番茄幼苗根系长、株高、鲜质量、干质量等大都显著高于未引发的。但在200 mmol/L NaCl浓度处理下，两者的根长、幼苗鲜质量、干质量无显著差异。以上结果表明，通过蛭石引发处理可以从一定程度上改善番茄幼苗应对不良环境的能力，可以显著提升番茄幼苗对NaCl胁迫的抵抗能力。

2.3 番茄幼苗保护性酶活性的变化

由表3可知，在没有NaCl胁迫时，蛭石引发处理和未引发处理的CAT活性和丙二醛含量无显著差异。随着NaCl浓度升高，两者的CAT活性和MDA含量均随之升高(在0～100 mmol/L NaCl浓度范围内)，但是引发处理的CAT活性和MDA含量均显著低于未处理的CAT活性和MDA含量。产生CAT的速率及MDA含量可以体现植物体在受到逆境胁迫时膜脂的过氧化程度。上述结果表明，经过蛭石引发后可以有效地缓解番茄幼苗膜脂化的程度，有效抵制了NaCl胁迫对细胞膜的伤害，提升了番茄种子的耐盐性。

由表3还可以看出，番茄幼苗叶片中的超氧化物歧化酶活性均随NaCl胁迫浓度的增大而显著提升，当NaCl浓度达到200 mmol/L时又降低，在NaCl浓度为100 mmol/L时，活性达到最大值。在0～200 mmol/L NaCl浓度下，引发处理的番茄幼苗叶片SOD活性均显著高于相应对照。随着NaCl浓度的增加，引发处理和未引发处理番茄叶片POD活性均逐渐增大，幼苗叶片POD活性在200 mmol/L NaCl处理后开始降低，在0～200 mmol/L NaCl浓度下，引发处理的叶片POD活性均显著高于相应对照。结果表明，通过引发处理可以显著提高番茄幼苗各保护酶的活性，使其在受盐碱的胁迫时能更好地消除对自身不利的因素，从而体现出较强长势。

表2 蛭石引发对NaCl胁迫下番茄幼苗生长的影响

表3 蛭石引发对NaCl胁迫下番茄幼苗保护性酶活性的影响

注：SOD、POD活性与MDA含量均是对于鲜质量而言的。

2.4 番茄幼苗渗透调节物质的变化

由表4可知，在没有NaCl胁迫时，番茄幼苗叶片中的游离脯氨酸含量及可溶性糖含量无显著差异，而番茄幼苗叶片中的可溶性蛋白质含量在经蛭石引发处理后有显著提高。游离脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白质3种渗透调节物的含量在NaCl浓度增大时都显著升高(仅NaCl浓度为100 mmol/L时游离脯氨酸含量升高不显著)。当NaCl浓度在 200 mmol/L 时可溶性蛋白质含量又显著低于100 mmol/L NaCl处理，且蛭石引发处理过的番茄幼苗叶片中3种渗透调节物含量均显著高于相应未引发的。由上述结果可得出，经过蛭石引发能够显著提高番茄幼苗叶片内的渗透调节物质含量，使得细胞内形成较低的水势，提高幼苗细胞在高浓度的盐碱环境中的吸水能力，有效地维持细胞内水分平衡，减轻了盐害，从而提高了耐盐性。

表4 蛭石引发对NaCl胁迫下番茄幼苗渗透调节物质的影响

注：游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质均为鲜质量含量。

3 讨论

3.1 蛭石引发对NaCl胁迫下番茄种子萌发和幼苗生长的影响

盐胁迫对种子萌发的抑制，是由土壤中水势降低造成的[15]。盐胁迫下，如果种子外界水分浓度过高，会导致吸水困难，细胞膜透性增大，细胞内溶质外渗而阻碍了种子的萌发[16]。本试验结果表明，通过蛭石引发可以提高番茄种子在NaCl胁迫下的发芽能力和幼苗生长指标。本试验中番茄的4个萌发特性及4个幼苗生长指标都随着NaCl浓度的升高而显著降低，而蛭石引发处理后各指标均有显著提高。因此可以看出，引发可以大大提高NaCl胁迫下番茄种子的出苗率，可以有效缓解NaCl胁迫对种子萌发及幼苗生长的影响，从而提高种子的出苗率[17-18]。

3.2 蛭石引发对NaCl胁迫下番茄种子幼苗保护酶活性的影响

植物在受到外界盐胁迫等逆境时，其体内会产生活性氧簇(ROS)，使得膜脂过氧化作用在细胞内发生，而作为植物体细胞膜脂过氧化的主要产物MDA，在植物体受到外界盐碱等逆境时，其含量会升高，而作为清除细胞内ROS的保护酶，SOD、POD、CAT活性也会随着ROS的增加而升高。在本试验中，与非盐胁迫相比，100 mmol/L NaCl下番茄叶片中的SOD、POD和CAT活性升高，但是经过蛭石引发处理后，MDA含量升高程度有所减缓，主要可能是蛭石引发处理后提高了番茄幼苗叶片细胞膜的稳定性和完整性，从而减少了MDA的产生。当NaCl浓度达到200 mmol/L时，番茄叶片中的SOD、POD、CAT活性又有所下降，可能是由于高浓度的盐环境抑制了番茄的生长，这与张士功等研究水杨酸对小麦种子萌发和幼苗生长过程中盐害的缓解作用相一致[19]。

3.3 蛭石引发对NaCl胁迫下番茄种子幼苗渗透调节作用的影响

当植物体生长在盐碱等逆境中时，植物体根系周围土壤内会形成高浓度的环境，所以导致外界渗透势降低，造成植物体吸水困难的生理现象。此时植物自身的渗透调节尤为重要，而作为渗透调节指标的可溶性蛋白质、游离脯氨酸和可溶性糖就起着重要作用[22-23]。有关研究表明，盐胁迫下有关外源多胺能通过抑制淀粉酶和蛋白酶的活性，提高可溶性糖和蛋白质的量，从而影响生长[24]。可溶性蛋白质含量的提高增加了细胞功能性蛋白的含量和渗透势，有利于提高植物的抗逆性[10]。在本试验中，番茄幼苗叶片中的渗透调节物含量在NaCl浓度增加时显著升高，而蛭石引发处理过后也显著提高了渗透调节物质含量。其结果与前人的研究结果一致，可溶性糖等作为细胞调节物质和细胞的渗透势密切相关，可溶性糖含量提高，增加了细胞的渗透势，提高了植物的抗逆性[25]。经引发的番茄幼苗叶片中的可溶性蛋白质、游离脯氨酸和可溶性糖含量与未处理番茄幼苗叶片相比均有显著提高，尤其在100 mmol/L NaCl胁迫时最显著，表明蛭石引发提高了NaCl胁迫下番茄幼苗的渗透调节作用，使番茄幼苗更正常地生长。

4 结论

综上所述，2个品种番茄种子在受到NaCl胁迫时，萌发特性、保护酶活性、渗透调节物质含量通过蛭石引发处理时均表现出显著优势，使得植株生长更具耐盐性，说明蛭石引发显著增强了番茄种子及幼苗对盐环境的抗性。蛭石引发显著提高CAT、SOD、POD保护酶活性与可溶性蛋白质、可溶性糖、游离脯氨酸含量，而MDA含量显著降低可维持细胞的稳定性，提高番茄种子的萌发率及促进幼苗的生长。2个不同品种间的相同处理间表现也存在一定的差异性，从试验结果来看，福宝品种的耐盐性比东方红强，且效果在100 mmol/L NaCl模拟胁迫时最明显。因此可以得出，在盐碱地区2个品种的选择上，推荐种植福宝。

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