摘要：［目的］鹽脅迫是抑制高粱種子萌發(fā)的重要非生物脅迫因子之一，種子引發(fā)可以有效促進(jìn)高粱種子在鹽脅迫下的萌發(fā)，然而種子引發(fā)的最佳水勢(shì)條件及其對(duì)萌發(fā)期生理調(diào)節(jié)的效應(yīng)卻少有研究。［方法］本試驗(yàn)以PEG-6000 模擬不同的引發(fā)水勢(shì)，在25 ℃下配置0（P1）、-0. 3（P2）、-0. 6（P3）、-0. 9（P4）和-1. 2 MPa（P5）共5 個(gè)水勢(shì)梯度，研究鹽脅迫下（200 mmol·L-1 NaCl）引發(fā)高粱種子的萌發(fā)特征，采用主成分分析法鑒選最優(yōu)種子引發(fā)水勢(shì)條件，并探究其生理調(diào)控作用。［結(jié)果］鹽脅迫下，P3 引發(fā)的高粱種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)、根干重、根鮮重、胚芽干重、胚芽鮮重均高于其它處理，且主成分分析綜合因子得分最高，為最佳引發(fā)水勢(shì)條件。與未引發(fā)種子相比，P3 引發(fā)的高粱種子胚芽?jī)?nèi)相對(duì)含水量顯著提升，相對(duì)電導(dǎo)率呈下降趨勢(shì)，胚芽?jī)?nèi)K+/Na+和Ca2+/Na+顯著上升（Plt;0. 05）。同時(shí)，P3 引發(fā)維持了鹽脅迫下高粱種子萌發(fā)過(guò)程中線粒體結(jié)構(gòu)的相對(duì)完整性，且線粒體內(nèi)抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）活性均有顯著升高，表明P3 引發(fā)增強(qiáng)了鹽脅迫下胚芽?jī)?nèi)線粒體的抗氧化能力。［結(jié)論］-0. 6 Mpa（P3）是鹽脅迫下促進(jìn)高粱種子萌發(fā)的最佳引發(fā)水勢(shì)，可以有效減少鹽脅迫引起的細(xì)胞膜損傷，保持了高粱種子胚芽線粒體結(jié)構(gòu)的完整性，并提升了線粒體內(nèi)抗氧化酶的活性，從而促進(jìn)高粱種子耐鹽萌發(fā)。

關(guān)鍵詞：高粱； 種子引發(fā)； 萌發(fā)； 水勢(shì)； 鹽脅迫； 抗氧化代謝

中圖分類號(hào)：S514 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-8151（2024）03-0049-10

在鹽漬等邊際土地條件下，不易保苗是影響高粱（Sorghum bicolor （L.） Moench）生產(chǎn)的難點(diǎn)之一，而種子萌發(fā)階段對(duì)高粱幼苗的初期建成和最終產(chǎn)量的形成都有很大的影響［1］。研究表明，高粱種子萌發(fā)階段對(duì)鹽脅迫最為敏感［2］，高濃度的鹽分離子會(huì)降低種子周圍環(huán)境的滲透勢(shì)，從而抑制種子的吸水和胚胎的生長(zhǎng)。此外，離子毒性還會(huì)破壞大分子物質(zhì)，影響萌發(fā)過(guò)程中的正常生理代謝［3］。大量研究表明，鹽脅迫會(huì)顯著降低高粱種子活力，抑制萌發(fā)和幼苗早期生長(zhǎng)［4-6］。因此，需要盡快提出促進(jìn)種子在鹽漬條件下萌發(fā)的有效方法，這對(duì)鹽堿地作物生產(chǎn)尤為重要。

種子引發(fā)是指對(duì)種子進(jìn)行特定的水化處理，激活種子內(nèi)的若干代謝事件，然后再緩慢回干至種子初始含水量的一種播前預(yù)處理技術(shù)［7］。種子引發(fā)技術(shù)可以有效促進(jìn)種子的萌發(fā)［8］，特別是在逆境條件下更為明顯，如老化種子［9］，冷脅迫［10］，鹽脅迫［2］等。Chen 和Arora［8］認(rèn)為種子引發(fā)啟動(dòng)的脅迫耐受性主要通過(guò)預(yù)激活與萌發(fā)相關(guān)的活動(dòng)（headstartof germination）或脅迫記憶（stress imprint）。從第一種策略來(lái)看，其本質(zhì)接近啟動(dòng)種子真實(shí)的萌發(fā)狀態(tài)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)在萌發(fā)過(guò)程中表達(dá)的基因/蛋白在種子引發(fā)過(guò)程中也表現(xiàn)出類似的變化模式。同時(shí)，種子引發(fā)可以誘導(dǎo)早期萌發(fā)時(shí)的主要代謝過(guò)程中的一些生理變化（諸如呼吸和能量代謝等）［10-12］。有研究表明種子引發(fā)提高了線粒體的活性及其超微結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性［9，13］，而能量供應(yīng)的維持是種子萌發(fā)過(guò)程中不可避免的關(guān)鍵因素。第二種策略是一種對(duì)種子的預(yù)先脅迫處理，雖然種子引發(fā)與后續(xù)脅迫的時(shí)間間隔較短，但是由于脅迫記憶所誘導(dǎo)的抗性分子機(jī)制卻能持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間［14］。脅迫記憶會(huì)通過(guò)某些特定生理過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)，有研究表明，抗氧化系統(tǒng)的關(guān)鍵酶如超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）等，會(huì)隨著引發(fā)時(shí)間或者引發(fā)劑的濃度增加而提高［15］。綜合2 種策略，可以發(fā)現(xiàn)都與水/水勢(shì)有關(guān)，預(yù)激活的過(guò)程必有水參與，由于引發(fā)水勢(shì)變化產(chǎn)生的類似逆境效果可以激發(fā)脅迫記憶。

很多引發(fā)劑被證明可以有效促進(jìn)逆境條件下的種子萌發(fā)過(guò)程，然而不可忽略的是各種引發(fā)劑亦包含了潛在的有效信號(hào)調(diào)節(jié)物質(zhì)（如水楊酸、Ca2+等）［2，10］，這樣很可能夸大甚至倍增了種子引發(fā)的作用。而水引發(fā)與種子萌發(fā)初期生理過(guò)程重合，由水引發(fā)激活的原初能量代謝信號(hào)及其進(jìn)一步調(diào)控種子生長(zhǎng)的生理過(guò)程仍未有更好的理解。盡管不同引發(fā)水勢(shì)的效果存在差異［16］，但不同作物種子萌發(fā)的吸水策略也不盡相同。因此，不同作物的引發(fā)水勢(shì)條件也可能存在差別。高粱是世界五大谷物作物之一，是重要的糧食作物及釀造原料，也是鹽堿地種植的先鋒作物，揭示鹽脅迫下有效促進(jìn)高粱萌發(fā)的引發(fā)水勢(shì)條件及其機(jī)理具有較強(qiáng)的理論和實(shí)踐意義。由于水勢(shì)、引發(fā)時(shí)間和植物種類等因素都會(huì)影響引發(fā)的效果，因此選擇和優(yōu)化最佳高粱種子引發(fā)條件是獲得最佳引發(fā)效果的關(guān)鍵［17］。本研究旨在探索鹽脅迫下不同引發(fā)水勢(shì)對(duì)高粱種子萌發(fā)的影響；明確鹽脅迫下促進(jìn)高粱種子萌發(fā)的最佳水勢(shì)引發(fā)條件；揭示鹽脅迫下最佳水勢(shì)引發(fā)促進(jìn)高粱萌發(fā)的生理調(diào)控途徑。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)于農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東北地區(qū)作物栽培科學(xué)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)材料為高粱品種吉雜124，由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物資源研究所提供。

1. 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于室內(nèi)進(jìn)行，采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。挑取籽粒飽滿、大小一致的高粱種子，5%NaClO溶液消毒5 min，將種子沖洗干凈，吸干種子表面水分。設(shè)5 個(gè)引發(fā)處理（表1），即水勢(shì)分別為0（P1）、? 0. 3（P2）、? 0. 6（P3）、? 0. 9（P4）和? 1. 2（P5）MPa 的PEG-6000 溶液，將種子放入不同水勢(shì)的PEG 溶液中引發(fā)，引發(fā)時(shí)間分別為8、12、16、20、24 h。種液比為1∶5，引發(fā)后將種子洗凈，放到通風(fēng)處回干至初始含水量（13%，w/w）。以無(wú)鹽脅迫未引發(fā)的種子為對(duì)照（CK）、鹽脅迫下未引發(fā)的種子為處理S。發(fā)芽和生長(zhǎng)參數(shù)在培養(yǎng)第5 d 測(cè)定，其余測(cè)定指標(biāo)含水量、膜透性、離子含量和線粒體抗氧化酶活性均在最佳引發(fā)水勢(shì)處理下的時(shí)間進(jìn)行測(cè)定。

1. 3 測(cè)定指標(biāo)與方法

將種子置于鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，加入8 mL200 mmol·L-1 NaCl 溶液，每個(gè)處理設(shè)置3 次重復(fù)，在溫度25 ℃、濕度70% 的黑暗培養(yǎng)箱中培養(yǎng)5 d。每天記錄發(fā)芽種子數(shù)，以胚根長(zhǎng)大于2 mm 為標(biāo)準(zhǔn)，至第5 d 測(cè)量幼苗的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重、芽鮮重、根干重、芽干重。發(fā)芽率（GR）、發(fā)芽勢(shì)（GP）、發(fā)芽指數(shù)（GI）、活力指數(shù)（VI）通過(guò)以下公式計(jì)算：

以上參數(shù)的相對(duì)值為處理值除以對(duì)照值。t 為處理天數(shù)。

1. 3. 1 高粱組織含水量及膜透性的測(cè)定。

隨機(jī)選取5 個(gè)長(zhǎng)勢(shì)均勻的胚芽和胚根組織，切下其胚芽和胚根稱重（FW）并記錄，隨后迅速將組織浸沒(méi)在蒸餾水中浸泡24 h。用濾紙擦掉組織表面水分并稱重（TW）， 將組織放在85 °C 烘箱內(nèi)干燥24 h 并稱重（DW）。相對(duì)含水量（RWC）由以下公式計(jì)算：將5 個(gè)胚芽和根鮮組織切下并用蒸餾水多次清洗其表面，以去除多余電解質(zhì)。25 ℃恒溫浸泡24 h，使用電導(dǎo)率儀測(cè)量溶液的電導(dǎo)率值（EC1），最后將樣品沸水20 min，測(cè)量電導(dǎo)率（EC2）。電解質(zhì)滲透率（EL）計(jì)算公式如下：1. 3. 2 高粱組織內(nèi)離子含量的測(cè)定。

將組織樣品烘干，研磨成粉末，取0. 1 g 樣品在320 ℃ 消化爐中消化30 min，其間加入2 次30%H2O2 溶液至消化液透明澄清，待冷卻后定容至100 mL，在火焰光度計(jì)上測(cè)定Na+、K+、Ca2+的含量，重復(fù)3 次。

1. 3. 3 高粱組織線粒體超微結(jié)構(gòu)

將新鮮胚芽組織樣品浸泡于4% 戊二醛固定液。經(jīng)過(guò)脫水、包埋、染色處理后，用透射電鏡（日立H-7500）在10 000 倍范圍內(nèi)觀察樣品切片，并拍攝其細(xì)胞及線粒體照片。

1. 3. 4 高粱組織線粒體的提取與純化

將新鮮胚芽組織樣品加入由50 mmol·L-1 磷酸鹽緩沖液（pH 7. 5）、0. 3 mol/L甘露醇、0. 5%（w/v）牛血清白蛋白（BSA）、0. 5%（w/v）聚乙烯吡咯烷酮-40、0. 2 mmol·L-1EDTA-2Na 和20 mmol·L-1半胱氨酸組成的緩沖劑后研磨成勻漿。用離心機(jī)將勻漿在2000 g 條件下離心10 min，吸取上清液，重復(fù)2 次。再將上清液在12 000 g 條件下離心15 min，使沉淀物懸浮在緩沖劑中，重復(fù)2 次。使用線粒體粗提取液進(jìn)行酶活性的測(cè)定。

1. 3. 5 高粱組織線粒體抗氧化酶系統(tǒng)的測(cè)定

將0. 2 g 新鮮胚芽組織樣品加入pH 為7. 8 的50 mmol·L-1磷酸鉀緩沖液充分研磨。研磨后的提取液轉(zhuǎn)入離心管中，粗提取液在4 ℃的離心機(jī)內(nèi)以24 200 g 離心1 min。取上清液進(jìn)行測(cè)定，超氧化物歧化酶（SOD）測(cè)定參照Beyer［18］的方法，過(guò)氧化物酶（POD）測(cè)定參照Fielding［19］的方法、過(guò)氧化氫酶（CAT）測(cè)定參照Aebi［20］的方法、抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）測(cè)定參照Amako［21］的方法。

1. 4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2019 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，使用Ori?gin 2018 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用SPSS 18. 0 軟件進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA）和主成分分析（PCA），不同字母表示有顯著性差異（Plt;0. 05）。

2 結(jié)果與分析

2. 1 最佳引發(fā)水勢(shì)的篩選

2. 1. 1 鹽脅迫下不同水勢(shì)引發(fā)后高粱種子發(fā)芽指標(biāo)

如圖1A，S 處理與CK 處理相比發(fā)芽率顯著下降了20. 23%；在鹽脅迫下，P2 引發(fā)處理的高粱種子發(fā)芽率最高，其次為P3。P2 的發(fā)芽率為87. 67%，與P3 相比升高6. 49%，且與其它處理相比有顯著性差異；S 處理與CK 處理相比發(fā)芽勢(shì)顯著下降了30. 49%；5 種引發(fā)處理的發(fā)芽勢(shì)變化趨勢(shì)與發(fā)芽率一致。發(fā)芽勢(shì)最高的處理為P3，其次是P2，P3 比發(fā)芽勢(shì)最低的P5 升高了27. 28%，與其它處理呈顯著差異（圖1B）；圖1C 所示，S 處理與CK 處理相比發(fā)芽指數(shù)顯著下降了29. 59%；引發(fā)處理中發(fā)芽指數(shù)最高的處理為P3，與其它引發(fā)處理呈顯著性差異。P3 的發(fā)芽指數(shù)分別比P1、P2、P4 和P5 高出17. 91%、14. 96%、5. 85% 和39. 6%；S 處理與CK處理相比活力指數(shù)顯著下降75. 21%；引發(fā)處理中活力指數(shù)最高的為P3，其次為P2，都顯著高于其它處理。與活力指數(shù)最低的P5 相比，分別升高了54. 50% 和35. 04%（圖1D）。

2. 1. 2 鹽脅迫下在不同水勢(shì)引發(fā)后高粱種子萌發(fā)性狀

鹽脅迫下不同引發(fā)處理的芽長(zhǎng)如圖2A，其中P3 的芽長(zhǎng)表現(xiàn)最優(yōu)，其次為P4，P3 比表現(xiàn)最差的P5處理顯著提升67. 08%；芽鮮重和芽干重在5 種引發(fā)處理中都是P3 最高，且P5 處理為最低，P3 與P5 相比，芽鮮重和芽干重分別顯著提高87. 89% 和58. 67%（圖2B～2C）。根長(zhǎng)最長(zhǎng)的處理為P3 處理，其次為P4 處理，分別與其它處理差異顯著，與P1、P2 和P5 相比，P3 顯著高出28. 53%、21. 41%、53. 60%（圖2D）。根鮮重和根干重表現(xiàn)最佳的為P3 處理，與表現(xiàn)最差的P5 相比，分別高出117. 68%和37. 43%（圖2E～2F）；如圖2G 所示，NaCl 脅迫抑制了高粱種子根和胚芽的伸長(zhǎng)，當(dāng)種子萌發(fā)至48 h時(shí)，S 處理的根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)度明顯小于CK，而在引發(fā)處理后，鹽脅迫下的種子在根和胚芽的伸長(zhǎng)方面均有不同程度的顯著提升。當(dāng)種子萌發(fā)至72 h 時(shí)，各個(gè)處理之間的差異更加明顯，其中P3 在根和胚芽的長(zhǎng)度最大，其次為P2。

2. 1. 3 鹽脅迫下不同水勢(shì)引發(fā)處理的高粱種子萌發(fā)效果的主成分分析

采用主成分分析（PCA）評(píng)價(jià)不同種子引發(fā)條件對(duì)鹽脅迫下高粱萌發(fā)性狀的影響（圖3）。主成分Ⅰ的貢獻(xiàn)率達(dá)到84. 40%，主成分Ⅱ的貢獻(xiàn)率為12. 12%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到96. 51%，說(shuō)明2 個(gè)主成分可以代表大部分的變量。引發(fā)處理的綜合得分在PC1 軸上排序?yàn)镻3gt;P2gt;P4gt;P1gt;P5，根據(jù)左側(cè)的PC2 軸可得知另一主成分各處理得分排序。

各因子載荷矩陣（表2）表示了主成分Ⅰ和主成分Ⅱ與各指標(biāo)的相關(guān)性。對(duì)于主成分Ⅰ影響最大的主要指標(biāo)包括X3、X4、X5、X6、X8、X10，負(fù)荷量分別為0. 967、0. 996、0. 975、0. 962、0. 967、0. 989。對(duì)于主成分Ⅱ 影響最大的主要指標(biāo)包括X1、X2、X3，負(fù)荷量分別為0. 422、0. 857、0. 184。經(jīng)過(guò)分析，得出主成分Ⅰ 和主成分Ⅱ 的各因子得分系數(shù)（表3），推導(dǎo)出因子得分公式：

Y1=0. 309X1+0. 177X2+0. 333X3+0. 343X4+0. 336X5+0. 331X6+0. 325X7+0. 333X8+0. 300X9+0. 340X10

Y2=0. 308X1+0. 778X2+0. 167X3?0. 031X4?0. 138X5?0. 083X6?0. 278X7?0. 024X8?0. 325X9?0. 092X10

單一的某個(gè)成分不能評(píng)價(jià)鹽脅迫下水引發(fā)處理對(duì)高粱種子萌發(fā)的影響，綜合Y1 與Y2 得到最終因子得分函數(shù)：

Y=0. 84Y1+0. 12Y2

將各處理的指標(biāo)相對(duì)值代入綜合因子得分函數(shù)中，得到了綜合因子得分的排序（表4），由表4 可看出得分最高的最優(yōu)處理為P3 處理。

2. 2 鹽脅迫下最佳水勢(shì)引發(fā)后的高粱組織生理特性

2. 2. 1 鹽脅迫下最佳水勢(shì)引發(fā)后高粱組織相對(duì)含水量和電導(dǎo)率

由圖4 可知，與CK 處理相比，鹽脅迫下S 處理的相對(duì)含水量顯著降低12. 10%、相對(duì)電導(dǎo)率顯著提高93. 22%。P3 處理與S 處理相比，相對(duì)含水量顯著提升3. 78%，相對(duì)電導(dǎo)率顯著下降23. 48%。

2. 2. 2 鹽脅迫下最佳水勢(shì)引發(fā)后高粱組織離子平衡

由表5 可見(jiàn)，與CK 處理相比，鹽脅迫使S 處理的Na+含量顯著上升273. 74%、K+含量顯著上升26. 73%、Ca2+ 含量顯著下降77. 43%，K+/Na+ 含量顯著下降65. 46%，Ca2+/Na+ 含量顯著下降93. 48%。經(jīng)PEG 最佳濃度引發(fā)之后，P3 與S 相比，Na+ 含量下降39. 69%、K+ 含量上升9. 59%，但未達(dá)到顯著水平、Ca2+含量上升48. 65%，差異不顯著、K+/Na+含量顯著上升64. 52%，Ca2+/Na+含量上升133. 33%，未達(dá)到顯著水平。

2. 2. 3 鹽脅迫下最佳水勢(shì)引發(fā)后高粱組織線粒體超微結(jié)構(gòu)

鹽脅迫破壞了高粱胚芽?jī)?nèi)線粒體完整性（圖5）。未受鹽脅迫（CK）時(shí)，線粒體結(jié)構(gòu)清晰、完整；鹽脅迫（S）下，線粒體完整性被破壞，大面積空泡化，線粒體膜缺失，嵴結(jié)構(gòu)被破壞。P1 和P5 處理后與CK 相比線粒體腫脹程度增加，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)降解和畸形等異?，F(xiàn)象；P2、P4 處理后與CK 相比略微腫脹，但結(jié)構(gòu)正常。經(jīng)最佳引發(fā)處理（P3）后，線粒體較CK 處理結(jié)構(gòu)相對(duì)完整，嵴呈現(xiàn)連續(xù)狀態(tài)。

2. 2. 4 鹽脅迫下最佳水勢(shì)引發(fā)后高粱組織線粒體抗氧化酶活性

圖6A 可見(jiàn)，S 處理與對(duì)照處理相比降低了26. 53%，在P3 處理后的種子胚芽線粒體內(nèi)的SOD 與S 處理相比提高19. 87%，均呈現(xiàn)顯著性差異。圖6B 可見(jiàn)，P3 處理后的種子胚芽線粒體內(nèi)的POD 活性與S 處理的種子胚芽相比顯著提高14. 84%。圖6C 可見(jiàn)，與CK 相比，S 處理下線粒體內(nèi)CAT 活性顯著下降43. 04%。與S 相比，經(jīng)過(guò)P3 處理的線粒體內(nèi)CAT 活性顯著提高了41. 96%。圖6D 可見(jiàn)，與CK 相比，S 處理線粒體內(nèi)APX 活性顯著下降了44. 68%。與S 相比，P3 處理的線粒體內(nèi)APX 活性顯著提高了50. 80%。

3 討論

高粱萌發(fā)期對(duì)鹽脅迫極為敏感［4］。本試驗(yàn)中，鹽脅迫顯著影響了高粱種子的萌發(fā)過(guò)程，表現(xiàn)為發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等發(fā)芽特征顯著降低，表明鹽脅迫降低了高粱種子活力，進(jìn)而抑制了種子萌發(fā)。鹽脅迫延遲和抑制種子萌發(fā)的原因是多方面的。 首先，鹽脅迫由于滲透和離子毒害破壞膜系統(tǒng)的影響，嚴(yán)重降低了種子的發(fā)芽率，限制了種子萌發(fā)過(guò)程。其次，鹽脅迫可能通過(guò)多種機(jī)制（如抑制能量代謝等）降低種子萌發(fā)過(guò)程中儲(chǔ)備動(dòng)員的效率［22］。然而，有報(bào)道稱以PEG 模擬不同水勢(shì)引發(fā)處理后，玉米種子在鹽脅迫下萌發(fā)的時(shí)間顯著縮短，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)顯著提高，說(shuō)明水引發(fā)提高了鹽脅迫下的玉米種子活力［23］。Chen 等［2］研究表明，鹽脅迫下不同介質(zhì)的引發(fā)劑都有促進(jìn)高粱種子萌發(fā)的效果（包括水引發(fā)），且不同濃度引發(fā)劑的引發(fā)效果存在顯著差異，說(shuō)明引發(fā)劑的作用濃度存在最佳范圍，可能是激活種子萌發(fā)早期的代謝過(guò)程需要特定介質(zhì)濃度或水勢(shì)條件。本研究中主成分分析結(jié)果也證明，鹽脅迫下不同水勢(shì)的種子引發(fā)效果存在顯著差異（圖3）。

植物受到鹽脅迫會(huì)發(fā)生脫水現(xiàn)象，從而影響體內(nèi)含水量，因此，相對(duì)含水量可作為衡量植物耐鹽性的生理指標(biāo)［24］。本研究中，鹽脅迫下高粱在萌發(fā)過(guò)程中胚芽的含水量有所下降，膜透性增大，電導(dǎo)率也相應(yīng)增大，說(shuō)明鹽脅迫已經(jīng)影響了高粱組織的水分平衡，細(xì)胞結(jié)構(gòu)受到損傷。王宇［ 25］研究發(fā)現(xiàn)，100 mmol·L-1 NaCl 脅迫下10% PEG 處理后的水稻幼苗葉片含水量高于未處理幼苗，說(shuō)明10%PEG 處理能夠提高植物的含水量，從而提高耐鹽性。在種子萌發(fā)過(guò)程中保持一定的滲透勢(shì)，為種子吸水過(guò)程提供一個(gè)良好的環(huán)境，可以防止由于種子吸水速度過(guò)快或缺水而引起細(xì)胞膜損傷，從而造成胞內(nèi)溶質(zhì)的外滲［26］。本研究發(fā)現(xiàn)，最佳水勢(shì)引發(fā)后的高粱胚芽?jī)?nèi)含水量增加，相對(duì)電導(dǎo)率下降，高粱組織的水分狀況在一定程度上能夠反映其生長(zhǎng)的代謝強(qiáng)度，并表現(xiàn)在高粱的萌發(fā)特征上（圖1），這也是最佳水勢(shì)引發(fā)促進(jìn)鹽脅迫下高粱萌發(fā)的重要原因。調(diào)節(jié)離子平衡是作物耐鹽的另一個(gè)重要原因，特別反映在種子引發(fā)使Na+含量降低，K+ 含量增加［27］。Shabala 和Pottosin［28］研究指出，植物在受到鹽脅迫時(shí)，細(xì)胞質(zhì)中保持較高的K+/Na+以維持離子平衡。本研究中，鹽脅迫使高粱組織中的Na+含量增加，最佳水勢(shì)引發(fā)使高粱組織中的Na+含量減少、K+含量增加，K+/Na+升高，從而有效調(diào)節(jié)了鹽脅迫下高粱組織的離子平衡，提高了耐鹽性。

線粒體是植物能量代謝的中心，為植物對(duì)脅迫的應(yīng)激反應(yīng)提供能量，因此線粒體的耐鹽性也很重要［29］。馬靜等［30］研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下烤煙葉片線粒體被膜會(huì)受到一定程度的損傷，內(nèi)部間隙逐漸增大，嵴數(shù)目減少，且發(fā)育較差。完整、健康的線粒體是細(xì)胞正常代謝的前提，鹽脅迫破壞了線粒體的結(jié)構(gòu)與功能，是使ATP 的供應(yīng)達(dá)不到代謝需求的主要原因［31］。本研究發(fā)現(xiàn)PEG 最佳濃度引發(fā)后，線粒體的完整性得到改善，鹽脅迫對(duì)植物的損傷也相對(duì)減弱（圖5）。Masondo 等［32］研究同樣表明，種子引發(fā)能促進(jìn)鹽脅迫下胚軸細(xì)胞內(nèi)的線粒體修復(fù)，使線粒體功能恢復(fù)正常。線粒體內(nèi)膜上的電子傳遞鏈?zhǔn)钱a(chǎn)生活性氧的主要部位，正常情況下活性氧的產(chǎn)生和清除是平衡的，但鹽脅迫下破壞了線粒體活性氧的產(chǎn)生和清除平衡，造成種子活性氧的積累從而導(dǎo)致氧化應(yīng)激［33-34］?；钚匝醯脑黾訒?huì)對(duì)細(xì)胞造成結(jié)構(gòu)性損傷，植物ROS清除系統(tǒng)在維持細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)方面起著至關(guān)重要的作用［35］。本試驗(yàn)中，最佳水勢(shì)引發(fā)之后的高粱胚軸線粒體的抗氧化酶活性均顯著高于未引發(fā)處理，說(shuō)明最佳水勢(shì)引發(fā)可以增強(qiáng)線粒體內(nèi)抗氧化酶的活性，從而保證線粒體結(jié)構(gòu)的完整性，進(jìn)而維持其功能的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

通過(guò)最佳水勢(shì)的篩選，發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下5 種引發(fā)水勢(shì)均能促進(jìn)高粱種子的萌發(fā)，其中?0. 6 Mpa 水勢(shì)引發(fā)效果最佳。最佳水勢(shì)引發(fā)提高了鹽脅迫下的高粱胚芽的含水量，降低了膜透性，維持了胚芽?jī)?nèi)的離子平衡，增強(qiáng)了線粒體內(nèi)抗氧化酶的活性，以及保持了線粒體結(jié)構(gòu)完整性，從而促進(jìn)了高粱種子的萌發(fā)。

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（編輯：郭玥微）

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