張海燕　史紅梅　楊彬　周福平　張桂香

摘 要：以高粱晉中405、晉輻1號(hào)為材料，研究了不同濃度水楊酸（SA）溶液（0，0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1）浸種對(duì)高粱種子萌發(fā)、根系發(fā)育、幼苗生長(zhǎng)對(duì)低溫脅迫的反應(yīng)。結(jié)果表明，用0.5 mmol·L-1濃度的SA溶液處理試材，緩解或降低了低溫脅迫對(duì)試材的危害，對(duì)試材的種子萌發(fā)、根系發(fā)育、幼苗生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用，但是濃度太低或太高則會(huì)抑制種子的萌發(fā)，降低芽和根的長(zhǎng)度和質(zhì)量，也會(huì)導(dǎo)致幼苗的萎蔫或苗鮮重下降。

關(guān)鍵詞：外源物；水楊酸；高粱；耐冷性

中圖分類號(hào)：S514 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.05.005

Abstract： In this paper， using sorghum Jinzhong 405 and Jinfu 1 as materials， the effects of different concentrations of salicylic acid （SA） solution on improving sorghum seed germination， root development， seedling growth that stressed by low temperature was investigated. The sorghum seeds was treated with series of SA （0， 0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1）.The results showed that 0.5 mmol·L-1 concentration of SA solution could alleviate or reduce the harm of low temperature stress to the sorghum seeds， which had obvious promoting effect on seed germination， root development， seedling growth； in co-respondence， more or less than 0.5 mmol·L-1 concentration of SA will inhibit the seeds， reducing the length and weight of shoot and root， and could also cause seedling wilting or seedling fresh weight decreased.

key words： xenobiotics；salicylic acid；sorghum；cold-tolerance

水楊酸（Salicylic acid， SA）是廣泛存在于植物體內(nèi)的一種小分子酚類物質(zhì)，起著獨(dú)特的生理作用。研究表明，SA可提高植物的抗逆性[1-2]，促進(jìn)幼苗的健康生長(zhǎng)[3]。SA還能提高低溫條件下玉米、茄子的抗寒性[4-5]。研究還表明，低溫脅迫下，用一定濃度的SA 浸種處理冬小麥的種子，可顯著促進(jìn)種子的萌發(fā)[6]。SA作為重要的提高植物抗逆性的外源激素類物質(zhì)，目前已廣泛應(yīng)用于植物抗逆性研究[7]。

低溫脅迫是高粱生長(zhǎng)過程中常見的災(zāi)害，同時(shí)也是限制高粱地理分布及生物產(chǎn)量的主要逆境之一。高粱是喜溫作物，研究表明，高粱的芽期和苗期是對(duì)光溫最敏感的時(shí)期[8]，低溫會(huì)造成種子在土壤中“粉種”或霉?fàn)€[9]，形成田間缺苗斷壟，影響高粱生產(chǎn)。低溫脅迫對(duì)高粱幼苗葉片MDA含量、Pro含量、SOD和POD活性的影響研究表明，低溫脅迫后高粱幼苗MDA含量、SOD活性、POD活性、Pro含量發(fā)生了變化[10-11]，這些內(nèi)原物的變化直接導(dǎo)致了試材對(duì)低溫脅迫的不同反應(yīng)。鑒于以上研究，筆者認(rèn)為一些外源物的干擾也可能對(duì)高粱萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)起到一定作用，因此，本試驗(yàn)選擇外源物SA作為試劑，研究不同濃度SA處理對(duì)種子萌發(fā)、根系發(fā)育和幼苗生長(zhǎng)的影響。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2014年在山西省農(nóng)科院高粱所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供試品種為晉中405和晉輻1號(hào)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 高粱室內(nèi)芽期鑒定 將不同高粱品種的種子分別用0（對(duì)照），0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1的SA溶液浸飽24 h，用蒸餾水沖洗3 次后備用。

選取處理好的健康飽滿的種子，置于鋪有3層濾紙、加有20 mL蒸餾水的培養(yǎng)皿中，每皿100 粒，每個(gè)品種重復(fù)3次。先于22 ℃條件下培養(yǎng)1 d， 再置于2 ℃的智能光照培養(yǎng)箱內(nèi)低溫脅迫培養(yǎng)48 h，最后置于22 ℃下，逐日記錄發(fā)芽數(shù)（以芽長(zhǎng)超過種子長(zhǎng)度的一半為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)），3 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)、7 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

1.2.2 高粱室內(nèi)苗期鑒定 各材料挑選100粒飽滿的種子，種于鋪有2 cm沙子的培養(yǎng)盒內(nèi)，播種深度為2 cm，置于溫度為22 ℃的光照培養(yǎng)箱中，在展開三片葉時(shí)，分別用0 （對(duì)照），0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1的SA溶液進(jìn)行葉面噴施，使植株均勻布滿SA，對(duì)照噴施蒸餾水，每個(gè)處理重復(fù)3次。然后置于2 ℃的智能光照培養(yǎng)箱內(nèi)，低溫脅迫培養(yǎng)48 h，取出后置于適溫環(huán)境中，8 d后統(tǒng)計(jì)胚芽鞘長(zhǎng)、主胚根長(zhǎng)、苗高、苗鮮重和幼苗存活率。

1.3 測(cè)試指標(biāo)

（1）發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的測(cè)定。發(fā)芽勢(shì)為3 d后所有萌發(fā)的種子數(shù)占總數(shù)的百分比。發(fā)芽率為8 d后所有萌發(fā)的種子數(shù)占總數(shù)的百分比。

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑（Gt/Dt）

其中：Gt表示不同時(shí)間的發(fā)芽數(shù)；Dt表示相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

（2）主胚根長(zhǎng)、胚芽鞘長(zhǎng)的測(cè)定。拔起完整幼苗，清水沖洗干凈，用毫米刻度尺測(cè)量各材料胚芽鞘長(zhǎng)、主胚根長(zhǎng)。

（3）幼苗存活率、苗高、苗鮮質(zhì)量的測(cè)定。計(jì)算試材幼苗存活和萎蔫死亡的數(shù)量，計(jì)算幼苗存活率；自地表至葉頂部測(cè)出苗高；用電子天平（感量0.001 g）稱出苗鮮質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA對(duì)低溫脅迫下種子萌發(fā)的影響

衡量高粱種子萌發(fā)的主要指標(biāo)為發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。從圖1、圖2、圖3可以看出，0 mmol·L-1（對(duì)照）處理材料，在試驗(yàn)條件的低溫脅迫（2 ℃）下，2個(gè)供試高粱品種的種子的萌發(fā)都受到不同程度的抑制，表現(xiàn)為發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)處于較低水平，用0.25，0.5，0.75，1，1.25 mmol·L-1的SA溶液進(jìn)行處理后，試材的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)有明顯變化，其中濃度為0.5 mmol·L-1的SA溶液對(duì)冷害緩解作用最好，此時(shí)晉中405的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別高于對(duì)照10%，45%和22.6%，晉輻1號(hào)的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別高于對(duì)照21%，9%和5.3%。

2.2 SA對(duì)低溫脅迫下根系生長(zhǎng)的影響

用不同濃度SA處理試材并進(jìn)行低溫脅迫后，測(cè)定了胚芽鞘長(zhǎng)和主胚根長(zhǎng)。從圖4、圖5可以看出，不同濃度SA處理對(duì)試材的根系發(fā)育有一定影響，其中濃度為0.5 mmol·L-1的SA溶液對(duì)根系發(fā)育作用最好，晉中405的胚芽鞘長(zhǎng)和主胚根長(zhǎng)分別高于對(duì)照0.2 cm和0.1 cm，晉輻1號(hào)的胚芽鞘長(zhǎng)和主胚根長(zhǎng)分別高于對(duì)照3.0 cm和2.7 cm。

2.3 SA對(duì)低溫脅迫下幼苗生長(zhǎng)的影響

低溫脅迫后幼苗的表現(xiàn)，是衡量試材耐冷強(qiáng)弱的重要指標(biāo)之一。不同濃度SA處理試材并進(jìn)行低溫脅迫后，測(cè)定了不同品種的苗高、苗鮮質(zhì)量和幼苗存活率。從圖6、圖7、圖8可以看出，經(jīng)SA不同濃度處理后，苗高、苗鮮質(zhì)量和幼苗存活率的表現(xiàn)均以0.5 mmol·L-1的濃度處理后表現(xiàn)最好，尤其苗鮮質(zhì)量的增加最多。 晉中405的苗高、苗鮮質(zhì)量和幼苗存活率分別高于對(duì)照2 cm、0.067 g、16%，晉輻1號(hào)的苗高、苗鮮質(zhì)量和幼苗存活率分別高于對(duì)照1 cm、0.066 g和22%。

3 結(jié)論與討論

種子的發(fā)芽勢(shì)是反映種子萌發(fā)整齊度和萌發(fā)速度的主要指標(biāo)，發(fā)芽率則可反映種子的生活力，試驗(yàn)中SA處理能顯著增強(qiáng)低溫脅迫后種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)高粱生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，可以加快和提高高粱田間的出苗速度和出苗率，為保全苗、穩(wěn)增產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，又可預(yù)防或減輕低溫對(duì)高粱種子和幼苗生長(zhǎng)的危害， 同時(shí)也對(duì)高粱的地理分布具有指導(dǎo)意義。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在低溫脅迫下，濃度為0.5 mmoL·L-1的SA溶液處理材料后能提高高粱種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、胚芽鞘和主胚根的長(zhǎng)度，對(duì)苗期的各項(xiàng)指標(biāo)也具有促進(jìn)作用。但是濃度太低或太高則會(huì)抑制種子的萌發(fā)，降低芽和根的長(zhǎng)度和質(zhì)量，也會(huì)出現(xiàn)幼苗的萎蔫或苗鮮重下降，最終影響高粱的生長(zhǎng)發(fā)育。

試驗(yàn)所用高粱材料晉中405是雜交種而晉輻1號(hào)是一個(gè)恢復(fù)系，屬于兩個(gè)不同的類型，但在試驗(yàn)中經(jīng)SA處理后各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)基本一致。因?yàn)樵囼?yàn)所用材料不多，所以不能說(shuō)明SA對(duì)不同類型高粱種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的作用是否完全一致。在今后的試驗(yàn)中，應(yīng)加大樣本數(shù)量和類型，這樣得出的結(jié)論會(huì)更符合實(shí)際情況，對(duì)生產(chǎn)也會(huì)有更積極的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬德華， 龐金安， 李淑菊，等. 溫度逆境鍛煉對(duì)高溫下黃瓜幼苗生理的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，1998，25（4）： 350-355.

[2]原永兵，劉成連，鞠志國(guó)，等. 水楊酸對(duì)蘋果葉片中H2O2 水平的調(diào)節(jié)及其機(jī)制[J]. 園藝學(xué)報(bào)，1997，24（3）：220-224.

[3]姜中珠，陳祥偉.水楊酸對(duì)灌木幼苗抗旱性的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2004，18（2）：166-169.

[4]黃麗華，黃曉偉，麥煥鈿. 水楊酸對(duì)玉米幼苗抗寒性的影響[J]. 作物雜志，2005（5）：16-18.

[5]耿廣東，程智慧，李建設(shè)，等.水楊酸對(duì)茄子幼苗抗寒性的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（6）：101-103.

[6]劉麗杰，陳旭，張東向，等.水楊酸和脫落酸對(duì)低溫下寒地冬小麥種子萌發(fā)的影響[J].種子，2016（8）：37-41.

[7]康國(guó)章，孫谷疇，王正詢.水楊酸在植物抗環(huán)境脅迫中的作用[J].廣西植物，2004，24（2）：178-183.

[8]TIRYAKI I， ANDREWS D J. Germination and seedling cold tolerance in sorghum： I. Evaluation of rapid screening methods[J]. Agronomy journal， 2001， 93（6）：1386-1391.

[9]張海燕，史紅梅，楊彬，等.高粱種子耐冷材料篩選鑒定與利用評(píng)價(jià)[J]. 種子，2016，35（3）： 65-67.

[10]史紅梅，張海燕，楊彬，等.低溫脅迫對(duì)高粱幼苗MDA含量、SOD和POD活性的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2015，31（18）：74-79.

[11]史紅梅，張桂香，張海燕，等. 低溫脅迫對(duì)高粱幼苗脯氨酸積累的影響[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（9）：945-947.