盐胁迫下外源褪黑素浸种对西瓜种子萌发及幼苗生理特性的影响

耿书德 吴燕 高青海

摘要 以西瓜品种“早佳8424”种子和幼苗为试材，研究盐胁迫条件下，外源褪黑素（MT）浸种处理对西瓜种子萌发、西瓜幼苗生长、光合速率、根系活力、MDA含量和相对电导率等的影响。结果表明，与对照相比，盐胁迫处理降低了西瓜种子萌发，外源25 μmol /L褪黑素浸种处理西瓜种子发芽率和发芽势分别达74.2%和60.7%。盐胁迫下，外源褪黑素浸种处理显著提高西瓜幼苗根系活力和净光合速率，进而促进了西瓜幼苗的生长，壮苗指数为0.13，为对照处理的86.7%。盐胁迫处理下，外源褪黑素还有效降低西瓜幼苗叶片相对电导率和MDA含量，高浓度褪黑素缓解效果不明显。

关键词 西瓜;盐胁迫;褪黑素;种子萌发;幼苗生理特性

中图分类号 S 651文献标识码 A文章编号 0517-6611（2022）02-0052-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.02.015

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Exogenous Melatonin on Seed Germination and Physiological Characteristics of Watermelon Seedlings under Salt Stress

GENG Shu-de1，WU Yan2，GAO Qing-hai2 （1.Shandong Linyi Natural Resources Bureau，Linyi，Shandong251500;2.Anhui Science and Technology University，Fengyang，Anhui233000）

Abstract The seeds and seedlings of watermelon variety “Zaojia8424” were used as materials to study the effects of exogenous melatonin （MT） on seed germination，seedling growth，photosynthetic rate，root activity，MDA content and relative conductivity of watermelon under salt stress.The results showed that the germination rate and germination potential of watermelon seeds treated with exogenous 25 μmol/L melatonin were 74.2% and 60.7% respectively.Under salt stress，exogenous melatonin treatment significantly increased root activity and net photosynthetic rate of watermelon seedlings，and then promoted the growth of watermelon seedlings，the index was 0.13，which reached 86.7% of the control treatment.Exogenous melatonin also decreased the relative conductivity and MDA content of watermelon seedling leaves under salt stress，but the effect of high concentration melatonin was not obvious.

Key words Watermelon;Salt stress;Melatonin;Seed germination;Physiological characteristics of seedling

基金項目 安徽省科技厅重大项目（202003b06020029）。

作者简介 耿书德（1977—），男，山东临邑人，农艺师，从事植物生理及栽培技术研究与推广。*通信作者，副教授，从事植物生理及栽培技术研究与推广。

收稿日期 2021-05-26

西瓜（Citrullus lanatus）属于葫芦科西瓜属作物，是重要的水果型蔬菜，在世界大多数国家均有栽培，我国栽培面积超过120万hm2。在生产中西瓜忌连作，不耐盐碱[1]，盐胁迫也是引起西瓜连作障碍的重要因子，是影响植物生长发育的重要胁迫因子之一。近年来随着不合理灌溉和化肥大量使用，土壤盐渍化现象日益加剧[2]。研究表明，盐胁迫不仅影响小麦等作物种子萌发[3-4]，而且还抑制作物生长，降低作物的产量和品质[5]。

褪黑素（melatonin，MT）是一类重要的吲哚类化合物，广泛存在于动植物体内[6]。研究表明，褪黑素主要是通过清除由盐胁迫形成的活性氧而维持细胞膜的完整性和促进黄瓜种子萌发[7]，低浓度的褪黑素处理促进棉花种子萌发，高浓度褪黑素处理抑制棉花种子萌发[8]。

外源褪黑素还可以通过提高作物抗氧化酶活性降低膜质过氧化，缓解盐胁迫对作物生长的影响[9]。目前针对外源物质褪黑素在多种作物上研究表明，其具有较好的生理调节作用，褪黑素是否可以提高盐胁迫下西瓜种子萌发和幼苗耐盐性目前尚不清楚。为此，笔者以西瓜为材料，通过浸种处理西瓜种子，研究外源物质褪黑素对西瓜耐盐性的影响，旨在为西瓜生产应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 西瓜品种为“早佳8424”，种子购买于合肥丰乐种业股份有限公司。

1.2 试验设计

选择大小一致无病虫害的西瓜种子，将精选西瓜种子在28 ℃条件下浸种24 h，中间换水6次，浸种处理分别为0、5、25、125 μmol/L MT溶液，对照用蒸馏水浸种。种子萌发试验采用发芽盒纸床法，20 cm×30 cm发芽盒中垫入2层滤纸，把50粒西瓜种子整齐地摆放在滤纸上，然后缓缓加入150 mmol/L NaCl 溶液10 mL，对照处理加入蒸馏水，使滤纸充分润湿，加盖。每处理重复3次。然后将发芽盒放置在人工气候箱中，温度控制在28 ℃条件下催芽。每24 h更换滤纸并进行盐胁迫处理。

待种子发芽后开始统计发芽率。将发芽的种子播种于装有基质的50孔穴盘中，然后继续在人工气候箱中培养。培养过程中，每3 d澆灌一次150 mmol/L NaCl溶液，对照浇灌蒸馏水。在20 d时取样测定西瓜幼苗的生理指标，各生理指标重复测定3次。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 发芽率和发芽势。在28 ℃条件下催芽的西瓜种子第3天开始统计发芽率，第6天统计发芽势。计算公式：

发芽率=发芽种子数种子总数×100%

发芽势=规定天数发芽种子数种子总数×100%

1.3.2 西瓜植株鲜重。将处理20 d的西瓜幼苗用清水洗净，植株表面的水分用纸巾吸干，尽量避免损坏根系与叶片，称量西瓜整株鲜重，每个处理取5株，重复4次，取平均值。

1.3.3 西瓜叶片叶绿素含量和光合速率。

在盐胁迫处理第19天时，利用手持式叶绿素仪（SPAD502-plus），选择西瓜幼苗同一叶位叶片进行测量，每个叶片测量5次，取平均值;净光合速率采用光合仪（CIRAS-II）进行测定，测定时温度、光照强度控制在同一水平，选择西瓜幼苗同一叶位的叶片，测量5株苗取平均值。

1.3.4 叶片相对电导率和MDA含量。

在盐胁迫处理第20天时，进行西瓜幼苗叶片相对电导率和丙二醛（MDA）含量测定，具体试验步骤参照高俊凤[10]的方法。

1.4 数据处理 采用Excel 2010和SPSS 19.0软件对试验数据进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫下外源褪黑素对西瓜种子发芽率和发芽势的影响

由图1和图2可知，与对照相比，盐胁迫处理显著降低了西瓜种子发芽率和发芽势，对西瓜种子的萌发产生了不利影响。外源褪黑素浸种处理可以提高西瓜种子萌发，发芽较为整齐，尤其是外源25 μmol/L褪黑素浸种处理的西瓜种子，在盐胁迫下发芽率和发芽势分别达74.2%和60.7%，而盐胁迫处理的仅为60.4%和48.3%。高浓度的褪黑素浸种处理效果不显著。说明盐胁迫下，一定浓度的外源褪黑素浸种处理促进西瓜种子萌发。

2.2 盐胁迫下外源褪黑素对西瓜幼苗鲜重的影响

由图3和图4可知，与对照相比，盐胁迫处理显著降低了西瓜幼苗地上部鲜重和根系鲜重，抑制了西瓜幼苗的生长。外源褪黑素浸种处理可以促进西瓜幼苗生长，尤其是外源25 μmol/L褪黑素浸种处理的西瓜，在盐胁迫下西瓜幼苗地上部鲜重和根系鲜重分别为2.8和0.4 g/株，分别为对照处理的80.0%和88.9%，而盐胁迫处理的西瓜幼苗地上部鲜重和根系鲜重仅为1.80和0.34 g/株。低浓度和高浓度的褪黑素浸种处理效果不如25 μmol/L褪黑素浸种处理明显。说明盐胁迫下，一定浓度的外源褪黑素浸种处理促进西瓜幼苗生长。

2.3 盐胁迫下外源褪黑素对西瓜幼苗壮苗指数和根系活力的影响

由图5和图6可知，与对照相比，盐胁迫处理显著降低了西瓜幼苗壮苗指数和根系活力，影响西瓜成苗和幼苗的生长。外源褪黑素浸种处理可以促进西瓜幼苗生长，尤其是外源25 μmol/L褪黑素浸种处理的西瓜，在盐胁迫下西瓜幼苗壮苗指数和根系活力分别为0.13和40.2 μg/（g·h），分别为对照处理的86.7%和90.3%，而盐胁迫处理的西瓜幼苗壮苗指数仅为0.08。低浓度和高浓度的褪黑素浸种处理效果不如25 μmol/L褪黑素浸种处理明显。说明盐胁迫下一定浓度的外源褪黑素浸种处理促进西瓜幼苗生长。

2.4 盐胁迫下外源褪黑素对西瓜幼苗叶绿素含量和光合速率的影响

光合作用是植物重要的代谢活动。由图7和图8可知，与对照相比，盐胁迫处理显著降低了西瓜幼苗净光合速率，对叶绿素含量影响不大。外源褪黑素浸种处理可以提高盐胁迫下西瓜幼苗叶片净光合速率，尤其是外源25 μmol/L褪黑素浸种处理的西瓜幼苗，在盐胁迫下西瓜幼苗净光合速率为12.4 μmol/（m2·s），为对照处理的86.1%，而盐胁迫处理的西瓜幼苗净光合速率仅为8.6 μmol/（m2·s）。低浓度和高浓度的褪黑素浸种处理效果不明显。说明盐胁迫下一定浓度的外源褪黑素浸种处理提高西瓜幼苗光合能力。

2.5 盐胁迫下外源褪黑素对西瓜幼苗叶片相对电导率和MDA含量的影响

由图9和图10可知，与对照处理相比，盐胁迫处理下西瓜幼苗叶片MDA含量和相对电导率显著升高;外源褪黑素浸种处理可显著降低西瓜幼苗MDA含量和相对电导率，不同浓度外源褪黑素浸种处理效果有所差异，其中25 μmol/L褪黑素处理缓解效果较好，西瓜幼苗MDA含量和相对电导率分别为2.3 nmol/g和26.3%，比盐胁迫处理西瓜幼苗叶片MDA含量和相对电导率分别降低了20.7%和13.8%。说明盐胁迫处理下，外源褪黑素浸种处理可以缓解西瓜幼苗叶片细胞膜受损程度。

3 结论与讨论

陈莉等[11]研究表明，盐胁迫抑制了棉花种子发芽率、发芽势、胚根长，种子萌发后的生物量均明显下降，外加低浓度褪黑素有利于促进棉花种子萌发，高浓度的褪黑素处理效果不明显。该研究结果表明，盐胁迫处理降低了西瓜种子发芽率和发芽势，外源25 μmol/L褪黑素处理可以缓解盐胁迫对西瓜种子萌发的影响，提高西瓜种子发芽率和发芽势。低浓度的外源褪黑素也具有缓解盐胁迫下黄瓜种子萌发的生理功能[7]。外源褪黑素主要是通过维持细胞膜的完整性和减少电解质渗漏来缓解低温对番茄幼苗造成伤害[12-13]，该研究结果表明，盐胁迫下西瓜幼苗叶片相对电导率和MDA含量显著增加，外源褪黑素浸种处理可以显著降低盐胁迫对西瓜幼苗细胞膜的危害。

盐胁迫下，香椿幼苗的生长受到显著抑制，叶绿素含量和净光合速率显著降低，外源褪黑素处理增强香椿对营养元素的吸收，提高光合作用效率，从而提高香椿幼苗对盐胁迫的抗性[14]。该研究结果表明，盐胁迫处理降低了西瓜幼苗根系活力和净光合速率，叶绿素含量差异不大。外源褪黑素浸种处理不仅提高西瓜幼苗根系活力，同时也显著提高西瓜幼苗净光合速率，促进盐胁迫下西瓜幼苗生长。高浓度褪黑素浸种处理缓解盐胁迫效果不明显。

參考文献

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