高 玲

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東青島 266109)

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鹽脅迫對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)和保護(hù)酶活力的影響

高 玲

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東青島 266109)

[目的]探究鹽脅迫對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)及保護(hù)酶活力的影響。[方法]用80 mmol/L NaCl溶液處理小麥種子，研究鹽脅迫對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)及保護(hù)酶活力的影響。[結(jié)果]隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，鹽脅迫組小麥幼苗根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)和組織含水量均低于對(duì)照組。鹽脅迫組小麥葉片中葉綠素含量和可溶性蛋白含量均高于對(duì)照組。鹽脅迫組過(guò)氧化氫酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、過(guò)氧化物酶(POD)、脂氧合酶(LOX)的活力大多高于對(duì)照組。[結(jié)論]該研究可為生產(chǎn)中小麥栽培技術(shù)的改進(jìn)提供理論依據(jù)。

鹽脅迫；小麥；幼苗生長(zhǎng)；保護(hù)酶活力

土地鹽漬化是限制農(nóng)作物生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量最嚴(yán)重的非生物脅迫之一。在鹽脅迫下，由于外界滲透壓較低，植物吸收水分困難，細(xì)胞會(huì)發(fā)生水分虧缺現(xiàn)象。植物為了避免這種傷害，會(huì)主動(dòng)積累一些可溶性物質(zhì)，降低細(xì)胞的滲透勢(shì)，從而使水分順利進(jìn)入植物體內(nèi)，保證植物正常生理活動(dòng)的進(jìn)行[1]。

在鹽脅迫下，一些鹽生植物能夠通過(guò)改變其自身的代謝途徑而適應(yīng)高鹽度的生存環(huán)境。鹽分能增加質(zhì)膜的透性，同時(shí)在鹽脅迫下植物體會(huì)產(chǎn)生大量的自由基，從而引起膜質(zhì)的過(guò)氧化，最終導(dǎo)致膜系統(tǒng)的破壞[2-4]。人們對(duì)鹽分脅迫下植物體內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究，并已確定它是由一些能清除活性氧的酶系統(tǒng)和抗氧化物質(zhì)組成，如超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和抗壞血酸(ASA)等[5-8]，它們協(xié)同作用共同抵抗鹽分脅迫誘導(dǎo)的氧化傷害，而單一的抗氧化酶則不足以防御這種氧化脅迫[9]。

小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要的糧食作物之一，種子萌發(fā)后幼苗的生長(zhǎng)狀況直接影響到小麥產(chǎn)量[10]。筆者研究特定氯化鈉(NaCl)濃度下小麥種子萌發(fā)及萌發(fā)后幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中保護(hù)酶活力的變化，探討以NaCl為代表的鹽脅迫影響小麥種子萌發(fā)的生理生化機(jī)理，旨在為生產(chǎn)中小麥栽培技術(shù)的改進(jìn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 選用飽滿(mǎn)的小麥種子作為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)方法 先用70%乙醇浸泡種子5 min，然后用蒸餾水沖洗5遍，再浸泡8～10 h。在鋪有3層吸水紙的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，從第2天開(kāi)始添加80 mmol/L的 NaCl溶液，在26 ℃下培養(yǎng)12 d。在此期間，維持NaCl溶液濃度不變，并保持培養(yǎng)皿干凈和吸水紙濕潤(rùn)。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，在處理第4天、第6天、第8天、第10天、第12天取樣進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定指標(biāo)包括根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、葉綠素含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、CAT活力、POD活力、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活力、脂氧合酶(LOX)活力等[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)小麥根長(zhǎng)的影響 從圖1可以看出，對(duì)照組小麥根長(zhǎng)比鹽脅迫組增長(zhǎng)快，第8天根長(zhǎng)已達(dá)第12天根長(zhǎng)的93.5%，第12天鹽脅迫組根長(zhǎng)為對(duì)照組的97.1%。這說(shuō)明鹽脅迫對(duì)根長(zhǎng)的影響關(guān)鍵在于鹽脅迫處理的前期，隨著時(shí)間的推移，小麥幼苗植株對(duì)鹽脅迫適應(yīng)后根長(zhǎng)接近對(duì)照組。

圖1 鹽脅迫對(duì)小麥根長(zhǎng)的影響Fig.1 Effect of salt stress on root length of wheat

2.2 鹽脅迫對(duì)小麥芽長(zhǎng)的影響 從圖2可以看出，對(duì)照組與鹽脅迫組小麥芽長(zhǎng)隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)，第8天對(duì)照組小麥芽長(zhǎng)已達(dá)第12天芽長(zhǎng)的96.7%，同一時(shí)期鹽脅迫組小麥芽長(zhǎng)僅為第12天芽長(zhǎng)的89.5%，第12天鹽脅迫組小麥芽長(zhǎng)為對(duì)照組芽長(zhǎng)的99.2%。這說(shuō)明鹽脅迫組的小麥芽長(zhǎng)初期生長(zhǎng)緩慢，但隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，小麥幼苗植株對(duì)逆境的適應(yīng)性增強(qiáng)，芽的生長(zhǎng)加快。

圖2 鹽脅迫對(duì)小麥芽長(zhǎng)的影響Fig.2 Effects of salt stress on bud length of wheat

2.3 鹽脅迫對(duì)小麥葉片組織含水量的影響 從圖3可以看出,對(duì)照組與鹽脅迫組小麥幼苗植株的組織含水量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。這是因?yàn)樵谏L(zhǎng)初期細(xì)胞分裂旺盛，細(xì)胞需要不斷地吸收水分，以利于分解酶類(lèi)分解種子中的養(yǎng)料供組織與器官生長(zhǎng)。生長(zhǎng)初期，物質(zhì)積累較少，組織含水量增大，當(dāng)小麥幼苗植株長(zhǎng)到一定階段時(shí)，通過(guò)光合作用產(chǎn)生一些干物質(zhì)，從而導(dǎo)致組織含水量下降，鹽脅迫組小麥幼苗植株的組織含水量普遍低于對(duì)照組。

2.4 鹽脅迫對(duì)小麥葉片葉綠素含量的影響 從圖4可以看出，鹽脅迫組小麥葉片的葉綠素含量明顯高于對(duì)照組，這是由于鹽脅迫下小麥植株體內(nèi)水分減少所致。

圖4 鹽脅迫對(duì)小麥葉片葉綠素含量的影響Fig.4 Effects of salt stress on chlorophyll content in wheat leaves

2.5 鹽脅迫對(duì)小麥葉片可溶性蛋白含量的影響 從圖5可以看出，對(duì)照組小麥葉片中可溶性蛋白含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低，但鹽脅迫組小麥植株的可溶性蛋白含量在第6天高于對(duì)照組16.4%，說(shuō)明鹽脅迫一定時(shí)間后小麥植株應(yīng)對(duì)脅迫的反應(yīng)之一是大量合成蛋白質(zhì)。

圖5 鹽脅迫對(duì)小麥葉片可溶性蛋白含量的影響Fig.5 Effects of salt stress on the soluble protein content in wheat leaves

2.6 鹽脅迫對(duì)小麥幼苗葉片保護(hù)酶活力的影響

2.6.1 鹽脅迫對(duì)小麥幼苗葉片CAT活力的影響。從圖6可以看出，鹽脅迫組小麥幼苗中CAT活力比對(duì)照組明顯升高，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，CAT活力的升高趨勢(shì)更加明顯。

圖6 鹽脅迫對(duì)小麥葉片CAT活力的影響Fig.6 Effects of salt stress on CAT activity in wheat leaves

2.6.2 鹽脅迫對(duì)小麥葉片PAL活力的影響。從圖7可以看出，對(duì)照組與鹽脅迫組PAL活力的變化趨勢(shì)基本一致，均隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。但是，鹽脅迫組PAL活力的下降不如對(duì)照組明顯，并在第7～8天達(dá)到最高值，且一直保持較高的活力。

圖7 鹽脅迫對(duì)小麥葉片PAL活力的影響Fig.7 Effect of salt stress on PAL activity in wheat leaves

圖8 鹽脅迫對(duì)小麥葉片中過(guò)氧化物酶(POD)活力的影響Fig.8 Effect of salt stress on POD activity in wheat leaves

圖9 鹽脅迫對(duì)小麥葉片LOX活力的影響Fig.9 Effects of salt stress on LOX activity in wheat leaves

2.6.3 鹽脅迫對(duì)小麥葉片POD活力的影響。 從圖8可以看出，對(duì)照組和鹽脅迫組小麥葉片POD活力均隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，且后期鹽脅迫組POD活力高于對(duì)照組，說(shuō)明在不利外界條件下POD能夠快速有效地清除過(guò)氧化產(chǎn)物。2.6.4 鹽脅迫對(duì)小麥葉片LOX活力的影響。從圖9可以看出，鹽脅迫組小麥幼苗LOX活力明顯高于對(duì)照組。這說(shuō)明逆境條件引起LOX活力升高是植株應(yīng)對(duì)逆境的重要指標(biāo)之一。

3 討論與結(jié)論

小麥屬于非鹽生植物，當(dāng)其處于鹽漬環(huán)境中時(shí)，為了降低環(huán)境的傷害，小麥植株會(huì)通過(guò)快速吸收水分、大量增加有機(jī)物質(zhì)、快速增加細(xì)胞數(shù)量和體積等來(lái)避免鹽離子的傷害。

該試驗(yàn)結(jié)果表明，比較對(duì)照組與鹽脅迫組植株外在形態(tài)的變化，發(fā)現(xiàn)對(duì)照組小麥的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)均比鹽脅迫組長(zhǎng)，但第12天鹽脅迫組與對(duì)照組根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)接近，說(shuō)明鹽脅迫對(duì)小麥根長(zhǎng)的影響關(guān)鍵在于鹽脅迫處理的前期，隨著處理時(shí)間的推移，小麥植株對(duì)鹽脅迫適應(yīng)后，根長(zhǎng)接近對(duì)照組。

小麥幼苗初期鹽脅迫條件下葉片組織含水量增高的趨勢(shì)比對(duì)照組明顯。這與小麥幼苗的生長(zhǎng)需要相對(duì)應(yīng)，通過(guò)大量吸收水分來(lái)降低鹽脅迫造成的傷害。但是，隨著鹽脅迫的加劇，鹽脅迫組小麥葉片細(xì)胞膜滲透增大，含水量又逐漸低于對(duì)照組。

葉綠素含量和可溶性蛋白含量的變化趨勢(shì)與小麥幼苗葉片組織含水量的變化相反，鹽脅迫條件下小麥幼苗的葉綠素含量和可溶性蛋白含量比對(duì)照組高。

隨著鹽脅迫的進(jìn)行，對(duì)逆境脅迫敏感的幾種酶(POD、LOX、CAT)的活力逐漸增強(qiáng)，保護(hù)植物免受逆境的傷害。但是，在同樣的條件下鹽脅迫組與對(duì)照組PAL活力均較高，第12天鹽脅迫組PAL活力比對(duì)照組高19.6%。這說(shuō)明PAL在幼嫩組織中活力高且受環(huán)境條件的影響。

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Effects of Salt Stress on Seedling Growth and Activities of Protective Enzymes in Wheat Seedlings

GAO Ling

(College of Life Sciences, Qingdao Agricultural University, Qingdao, Shandong 266109)

[Objective] To study the effects of salt stress on seedling growth and activities of protective enzymes in wheat seedlings. [Method] Wheat seeds were treated with 80 mmol/L NaCl solution to study the effects of salt stress on seedling growth and activities of protective enzymes in wheat seedlings. [Result] With prolonging of treatment time, the root length, bud length and water content of wheat seedlings in salt stress group were all lower than that in control group. The chlorophyll content and soluble protein content in the leaves of wheat seedlings in salt stress group were higher than that in control group. The activities of CAT, PAL, POD, LOX in salt stress group were mostly higher than those in control group. [Conclusion] The research can provide theoretical basis for improving the cultivation technology of wheat in the production.

Salt stress;Wheat;Seedling growth;Activities of protective enzymes

S 501

A

0517-6611(2016)36-0013-03