水对盐胁迫下种子引发的缓解效应

刘贺，李焰焰，聂传朋*，江绪文

（1.福建农林大学 园艺学院，福建 福州 350002；2.武夷学院 茶与食品学院，福建 武夷山 354300；3.青岛农业大学 农学院，山东 青岛 266109）

由于不合理灌溉、过度施肥以及环境污染等原因，致使土地次生盐渍程度加重，盐渍土地面积也呈现逐年扩大的趋势。土壤的可溶性盐分过多，会抑制植物的生长。且盐渍土的分布十分广泛，严重影响作物产量的增加[1]。土壤盐碱化一方面会改变土壤的理化性状，使植物生活环境和营养条件变劣；另一方面土壤溶液浓度过高，会抑制植物的正常吸水，严重会造成烧苗，盐分单一还会造成单盐毒害，导致作物正常的吸收和代谢机能受损[2]。

因此，研究如何提高盐胁迫下种子发芽率，出苗整齐度和幼苗活力具有重要应用价值。水引发的方式通过控制浸种时间防止因吸胀速度过快或浸种时间过久而造成种子损伤，导致细胞内物质大量流失,从而保证种子正常的生长发育,提高种子活力[3]。通过控制供水条件，使种子定量吸水，可以促使其萌发而不引起吸胀损伤[4]。

将以鲁麦21 和济南17 两个小麦品种为例，以水作为引发剂对小麦种子进行引发处理，通过对幼苗的形态和生理指标进行测定与分析，探索在哪种引发处理条件下小麦有更好的抵抗盐胁迫的能力，为后期相关应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

以鲁麦21、济南17 这两个小麦品种为实验材料，千粒质量分别为37.97、36.19 g,低温冷库中干燥贮藏。

1.2 实验方法

采取二因素随机区组实验设计：设置两个影响因素，二因素随机组合，成为6 个处理。设1 个不加任何处理的对照试验(CK)，共7 个处理。处理后的小麦种子进行培养，通过对生长了8 d 的小麦幼苗进行生长指标的分析处理，选出生长最好的处理组合，再设对照试验，进行生理指标的测定。

发芽指标测定：参照ISTA 的方法，略加改动。

形态指标测定：在萌发第8 天，从各重复中随机选取10 株幼苗，测定苗长、根长、幼苗鲜重和幼苗干重。

生理指标测定：采用叶绿素仪法测得叶片中的叶绿素含量，采用浸泡法测定叶片内电导率，采用硫代巴比妥酸法测量叶片内丙二醛含量，采用氮蓝四唑光化还原法测定叶片内超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用愈创木酚法进行测定叶片内过氧化物酶(POD)活性测定。

1.3 统计分析方法

各处理间的多重比较采用DPS 软件（2005.12.26/版本）LSD 法进行数据分析处理。通过对形态指标进行分析，选出每个品种表现最为优良的处理组合。对其进行生理指标测定。以未进行引发处理的种子为对照处理，比较在有引发处理与未有引发处理之间生理指标的差异。

2 结果与分析

设置引发时间和保湿时间这两个影响因素，采用随机区组的实验设计组成不同的处理组，以100 mmol/L 的NaCl 溶液来模拟盐胁迫,对生长一定时间的小麦幼苗进行生长指标的测定，表1 即为水引发处理种子后幼苗的多项生长指标，对其进行分析，选出的最优处理组再与对照组进行多项生理指标的比较。

表1 水引发处理种子后幼苗的生长指标Tab.1 Growth indexes of seedlings after water priming treatment

2.1 水引发对于盐胁迫下小麦种子萌发的影响

通过对盐胁迫下生长8 d 的小麦幼苗形态指标进行测定与分析，发现经过水引发处理后的小麦种子，除个别处理外，水引发处理的种子其发芽势可以达到75%以上，发芽率可达到85%以上，根长、苗长、根苗的鲜质量、干质量均大于对照组。由此可见，经水引发处理的小麦种子的多项生长指标都优于未加引发的小麦种子。通过对生长指标的处理及数据分析，鲁麦21 和济南17 这两个小麦品种均在浸种10 min，保湿12 h 时，其发芽势，发芽率，根苗的干重鲜重等生长指标综合来看较其他处理组最优，即这两个小麦品种在浸种10 min，保湿12 h 时为最优的处理组合。并对这两个品种的最优处理设置对照试验，进行在有引发条件下和在无引发条件下幼苗的多项生理指标的测定与分析。

2.2 水引发对小麦生理指标的影响

2.2.1 水引发对叶绿素含量影响

叶绿素是植物叶片进行光合作用必不可少的色素。自身不太稳定，在逆境情况下容易分解，使得植物光合受阻，进而影响植物的生长发育。研究表明，在盐胁迫下，植物叶绿素含量会明显降低[9]。通过试验，发现在有引发的条件下，小麦幼苗叶片的叶绿素含量相对无引发条件时明显偏高。通过图1 也可看出，在0.05 水平上，这两个品种的处理组在叶绿素含量上都显著高于对照组。

图1 水引发对叶绿素含量影响Fig.1 The effect of water initiation on chlorophyll content

2.2.2 水引发对相对电导率的影响

相对电导率可以很好地反映植物膜系统的受损状况。植物在受到伤害或者处于逆境的情况下，膜蛋白受伤，细胞膜破裂，因而胞质的物质外渗使得相对电导率增大[10]。通过对有无引发条件的幼苗叶片处理，测定加热前后的电导率，计算出相对电导率值，我们可以发现，进行了引发处理的小麦其相对电导率较小。参考图2，在0.05 水平上，两个品种的处理组均显著低于对照组。表明水引发能降低相对电导率值。

图2 水引发对相对电导率的影响Fig.2 The effect of water initiation on relative conductivity

2.2.3 水引发对丙二醛含量的影响

在生物体内，由于组织细胞的新陈代谢或外界因素影响产生活性极强的自由基，易发生过氧化反应，产生的产物丙二醛具有细胞毒性，会导致细胞膜的结构和功能发生改变，对细胞造成严重的伤害。在盐胁迫的条件下，植物组织就容易产生过氧化产物丙二醛，可以通过测得丙二醛含量来推测植物遭受逆境伤害的程度，其含量越高，则受伤害程度就越大[11]。通过对不同处理下小麦幼苗丙二醛含量的测定，通过数据分析制成图3，处理组显著低于对照组，即经过引发处理后的小麦幼苗中丙二醛的含量较低，水引发处理后均降低这两个品种小麦幼苗中的丙二醛含量。经过引发处理后的小麦有更好的抗盐能力。

图3 水引发对丙二醛含量的影响Fig.3 The effect of water initiation on the content of malondialdehyde

2.2.4 水引发对保护酶含量的影响

POD、SOD 和CAT 是植物抗氧化系统中的主要酶，其活性水平能反映植物受外界逆境影响的程。SOD 能催化超氧阴离子转化为H2O2和O2的反应，是生物体内清除自由基的首要物质，CAT 和POD 是清除H2O2的酶，三者通过协同作用维持植物体内的自由基含量保持稳态水平，防止由于自由基引起的植物生理生化上的改变。植株在遭受盐胁迫时，体内产生一系列有毒物质，此时植株体内的保护酶活性升高以清除有毒物质，如过氧化氢、超氧阴离子自由基等，从而减轻逆境对于植物的影响。这两种试验材料在水引发的条件下，体内的POD 活性均显著升高，但上升程度有所不同，济南17 体内POD 活性上升幅度较鲁麦21 高，SOD 活性相较于对照组也均显著升高，鲁麦21 活性上升幅度高于济南17 (图4,图5)。因此，水引发条件下可以提高小麦幼苗中SOD 活性和POD 活性，帮助幼苗清除有毒物质，抵抗逆境胁迫。

图4 水引发对POD 活性的影响Fig.4 The effect of water initiation on POD activity

图5 水引发对SOD 活性的影响Fig.5 The effect of water initiation on SOD activity

3 讨论

通过对相同品种的小麦种子进行不同条件下的引发处理，探究出在有引发的条件下小麦种子拥有更高的发芽率，生长势与抵抗逆境的能力，通过对各处理之间进行多重比较，可以选出使得该品种生长达到较佳的引发处理组合，鲁麦21 与济南17 在水引发10 min，保湿12 h 时的处理效果最好。

通过对小麦幼苗形态指标，生理指标的测定与分析，发现对照组的处理在多项生长指标中表现均较差，盐胁迫的环境下显著地抑制小麦的萌发与生长。而通过水引发处理后，可以使得小麦幼苗受盐胁迫的症状缓解，且鲁麦21 和济南17 在水引发10 min，保湿12 h 时多项指标的差异都较为显著,不同品种在相同的引发处理条件下有不同的处理效果，同一品种在不同的处理条件下表现也不同。则使得每个品种抗逆性达到最强的水引发条件也是不同的。此外，水引发处理还可不同程度的影响小麦的生理指标，通过对几项生理指标进行测定分析，我们发现，在水引发的条件下，能降低小麦的相对电导率，丙二醛含量，提高叶绿素含量和保护酶的活性。这表明水引发处理能修复因盐胁迫而损伤的细胞膜，增加膜结构的完整性，降低细胞质物质的渗漏，增强了消除有害物质的能力，可一定程度上提高种子的抗性[12]。增加种子的活力。

对于水引发技术，前人也做了很多相关的研究，并且探究出水引发在多方面上的应用与影响。罗先洋[13]通过探究水引发对于猕猴桃种子萌发和幼苗生长的影响，发现水引发不仅可以显著提高不同品种猕猴桃种子的发芽指数和活力指数，还能显著缩短其平均的发芽时间。可在不同程度上增加幼苗的根和苗的干重，提高幼苗抵抗低温，干旱胁迫的能力。孟衡玲等[15]以PEG-6000、CaCl2、GA3、水4 种不同引发剂分别处理板蓝根种子，在干旱胁迫条件下研究板蓝根种子发芽特性以及幼苗的生长状况。发现在干旱胁迫下，进行过引发处理的均能不同程度地缓解种子所受到的干旱胁迫的影响，从而提高板蓝根种子的发芽率和发芽势。且发现在18 h 水引发处理下效果最好。罗金梅[16]做了有关豇豆种子水引发的研究，结果表明，豇豆种子通过水引发，可打破休眠，新收获的豇豆种子，在20 ℃下水引发12 h 就能够缩短其休眠时间，满足生产需求。结合这些研究，我们也可以发现，水引发技术确实可以提高种子活力，打破种子休眠，减轻逆境环境对植株的影响。本实验对水引发技术进行深入研究，探讨那种处理条件下的水引发更为有效，结果表明，对于不同的小麦品种来说，都有属于自己的最适处理条件。

4 结论

水引发处理的作用主要是三方面：能有效地修复种子的内部系统；能打破种子的休眠缩短休眠时间；能提高种子的活力。通过设置对照，并进行小麦幼苗的多项生长指标及生理指标数据分析处理，鲁麦21和济南17 这两个小麦品种均在浸种10 min，保湿12 h 是综合生长指标能达到最优，且在该处理下的小麦幼苗较对照组而言，有较高的叶绿素含量、SOD 活性、POD 活性，有较低的相对电导率和丙二醛含量。由数据可知，水引发处理可以使小麦盐胁迫的症状缓解，增强了消除有害物质的能力，提高小麦种子活力。本论文通过对相同品种的小麦种子进行不同条件下的引发处理，探究出有引发的条件下小麦种子拥有更高的发芽率，生长势及较好的保护酶活性等，从而反映出水引发能增强小麦抵抗逆境的能力，通过对各处理之间进行多重比较，可以选出使得该品种生长达到较佳的引发处理组合，通过本实验，我们可以找到使得某一个品种生长达到最好的处理组合。同时，我们还可以推广到生产上，将这项技术应用于其他品种，通过对种子进行不同梯度的处理实验，找出最适的处理组合，从而提高种子的应用价值。