郭曉麗

摘要：通過水培及15 g/L NaCl脅迫處理，分別對不同高粱材料ZJK2、河農(nóng)16和BT×623的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、種子活力指數(shù)以及苗期過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性進(jìn)行測定，探討鹽脅迫下不同高粱材料生理指標(biāo)的變化，進(jìn)而篩選出耐鹽能力較強(qiáng)的品種。結(jié)果表明，鹽脅迫條件下，不同高粱材料的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、種子活力指數(shù)均受到不同程度影響；苗期的過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶活性均出現(xiàn)不同程度的升高。綜合各項(xiàng)指標(biāo)分析得出3個材料中ZJK2耐鹽性最好，河農(nóng)16次之，BT×623最弱。

關(guān)鍵詞：高粱；鹽脅迫；生理指標(biāo)

中圖分類號：Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）06-1260-03

土壤鹽堿化已經(jīng)成為一個全球性的問題，到目前為止，世界上約20%的耕地和約50%的灌溉地已經(jīng)受到鹽堿化的嚴(yán)重影響，并且每年鹽堿化和次鹽堿化的程度和廣度都在不斷加重，對作物的產(chǎn)量和質(zhì)量已經(jīng)造成嚴(yán)重的威脅[1]。為彌補(bǔ)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的不足，解除鹽堿土壤對糧食生產(chǎn)的限制，國內(nèi)外農(nóng)業(yè)科技工作者進(jìn)行了深入的研究，形成了一種全新研究領(lǐng)域，并使得一種新型農(nóng)業(yè)——鹽堿農(nóng)業(yè)興起[2]。 這一領(lǐng)域包括農(nóng)作物耐鹽種質(zhì)資源的篩選、評價與創(chuàng)新[3]。在我國人口不斷增加、耕地面積日趨減少和淡水資源儲備不足的情況下，開發(fā)利用耐鹽植物資源、培育耐鹽作物、有效控制和利用鹽堿土，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境等有重要意義。高粱在我國栽培歷史悠久，在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位，研究不同高粱材料對鹽脅迫的生理反應(yīng)，有助于揭示植物適應(yīng)鹽堿生境的生理機(jī)制，同時選取耐鹽的高粱材料，對鹽堿化土地的開發(fā)和利用具有深遠(yuǎn)的社會意義。

目前對不同作物耐鹽品種的選取，在小麥、水稻等作物上研究較多，對高粱而言，采用萌發(fā)期和苗期相結(jié)合并通過測定抗氧化酶的方法來判定其耐鹽性研究相對較少。因此，通過水培及15 g/L NaCl溶液脅迫處理，在萌發(fā)期測定不同高粱材料發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、種子活力指數(shù)，在幼苗期測定過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性等綜合生理指標(biāo)，探討鹽脅迫下高粱生理狀態(tài)的變化，進(jìn)而分析不同高粱材料抗鹽能力的強(qiáng)弱，以期為今后高粱品種的選育及利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

3個供試高粱材料ZJK2、BT×623和河農(nóng)16種子由中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育研究所提供。

1.2 方法

挑選飽滿的高粱種子，每個品種為200粒。0.1%氯化汞消毒10 min。其中的100粒放于去離子水中作為對照，另外的100粒放于鋪有3層濾紙的培養(yǎng)皿中加15 g/L NaCl溶液處理。將高粱置于25 ℃的溫箱中并及時補(bǔ)充溶液，每處理3次重復(fù)。記錄每個材料對照組和試驗(yàn)組每天的發(fā)芽情況，直到不再新增發(fā)芽數(shù)。最后剪其幼葉稱其鮮重。根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算其發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、種子活力指數(shù)[4]。

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt（Gt為相應(yīng)時間內(nèi)的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相應(yīng)的的發(fā)芽時間）

種子活力指數(shù)=S×∑Gt/Dt（S為幼苗的平均鮮重，Gt為相應(yīng)時間內(nèi)的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽時間）

發(fā)芽勢=（規(guī)定時間內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%

另取各個材料高粱種子100粒（30粒作為對照），水洗，浸種催芽，將長勢一致的種子移栽于紗網(wǎng)上并置于25 ℃的恒溫光照培養(yǎng)箱中，定期補(bǔ)充所蒸發(fā)的水分，光照時間14 h/d，光照度3 000 lx。待長到三葉一心時，用15 g/L NaCl溶液處理5 h，每處理3次重復(fù)，分別取不同材料對照和處理的葉片，進(jìn)行過氧化物酶、過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性的測定[5]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2003對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下不同高粱材料的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和種子活力指數(shù)

種子萌發(fā)是植物生活史中的一個關(guān)鍵階段，也是進(jìn)行抗鹽生理研究的重要時期[6]。3個不同高粱材料在15 g/L NaCl溶液脅迫下其發(fā)芽狀態(tài)呈現(xiàn)不同的特征。由表1可知，發(fā)芽勢BT×623最高，且NaCl溶液培養(yǎng)的種子發(fā)芽勢可達(dá)97%，高出水培1個百分點(diǎn)，這可能是由于種子本身?xiàng)l件或者處理在某種程度上對種子有一定的促進(jìn)作用引起的；其次是河農(nóng)16；ZJK2的發(fā)芽勢最低，NaCl脅迫條件下僅為86%；從發(fā)芽指數(shù)來看，河農(nóng)16最高，脅迫條件下比BT×623高23.3；而從種子活力來看，雖然水培條件下ZJK2最低，但脅迫條件下卻比BT×623高0.26，說明ZJK2在高鹽條件下有較強(qiáng)的耐受能力。綜合以上分析可看出，3個不同高粱材料在萌發(fā)期表現(xiàn)出不同的特征，初步判斷其耐鹽性ZJK2最強(qiáng)，河農(nóng)16居中，BT×623最弱。

2.2 鹽脅迫下不同高粱材料的過氧化物酶活性

過氧化物酶是植物細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化的酶促防御系統(tǒng)的保護(hù)酶之一，它能催化過氧化氫及某些酚類的分解，有助于緩解因鹽漬而造成的超氧自由基和過氧化物對細(xì)胞膜的傷害。由圖1可知，在對照組中過氧化物酶活性ZJK2最低，河農(nóng)16居中，BT×623最高。經(jīng)鹽處理后3個高粱材料過氧化物酶的活性都有所提高，說明脅迫條件下高粱受到了不同程度的傷害，其中ZJK2的過氧化物酶活性增加最多，其他兩個材料的過氧化物酶活性增加相近。由此推測，3個高粱材料的耐鹽性ZJK2最強(qiáng)，河農(nóng)16和BT×623較弱。

2.3 鹽脅迫下不同高粱材料的過氧化氫酶活性

過氧化氫酶大量分布于動植物細(xì)胞內(nèi)，屬于活性氧清除劑，可分解機(jī)體代謝過程中產(chǎn)生的活性氧如過氧化氫、超氧自由基等。由圖2可看出，3個高粱材料與其對照組相比過氧化氫酶活性均有所上升，由各個材料對照組與處理組過氧化物酶活性的增加量可看出，ZJK2的過氧化氫酶活性在脅迫下增加幅度最為明顯，河農(nóng)16次之，BT×623增加相對較少，說明3個高粱材料對高鹽均有一定的耐受能力，其中ZJK2適應(yīng)能力最強(qiáng)，河農(nóng)16次之，BT×623耐鹽性較弱。

2.4 鹽脅迫下不同高粱材料超氧化物歧化酶活性

超氧化物歧化酶是需氧生物細(xì)胞中普遍存在的一種酶，其與過氧化氫酶、過氧化物酶等酶類共同作用以防御活性氧以及其他自由基對細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害，從而減輕逆境對植物細(xì)胞的傷害。由圖3可知，3個高粱材料在鹽脅迫后SOD活性均有不同幅度的升高，其中河農(nóng)16增加的幅度最大，ZJK2和BT×623升高幅度相差不大，由SOD活性可推測河農(nóng)16的耐鹽性較強(qiáng)，ZJK2和BT×623較弱。

3 討論

高粱為中度耐鹽作物，在我國具有豐富的種質(zhì)資源。對高梁種質(zhì)資源進(jìn)行耐鹽性評價，從中選出耐鹽種質(zhì)以供利用，對開發(fā)我國鹽堿地、擴(kuò)大高粱種植面積具有積極意義。高粱抗性主要表現(xiàn)為形態(tài)抗性、水分脅迫下的滲透調(diào)節(jié)和光合作用[7]。通過測定3種不同狀態(tài)下的單一指標(biāo)均無法全面判定高粱的抗逆性。因此，采用不同時期不同指標(biāo)的綜合測定，可全面把握不同高粱材料抗性的強(qiáng)弱，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供服務(wù)。

在眾多測定指標(biāo)中，通過萌發(fā)期鑒定耐鹽性可在相對短的時間內(nèi)對大量品種進(jìn)行評價，具有效率高、周期短、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，可用于多個高粱材料的耐鹽性初步鑒定[8]。同時結(jié)合苗期不同抗氧化酶類的測定，可綜合準(zhǔn)確地判斷高粱的耐鹽性強(qiáng)弱。研究通過鹽脅迫下不同高粱品種萌發(fā)期的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、種子活力指數(shù)的測定及在幼苗期鹽脅迫下植物體內(nèi)過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶活性的綜合測定，判斷3個高粱材料的耐鹽性ZJK2最高，河農(nóng)16次之，BT×623最弱。

秦嶺等[9]在研究不同高粱品種萌發(fā)期耐鹽能力時的耐鹽半致死濃度為20.8 g/L。張華文等[10]研究甜高粱種子萌發(fā)耐鹽濃度約為5.0 g/L，耐鹽半致死濃度約為10.7 g/L。此次試驗(yàn)采用15 g/L NaCl溶液脅迫時高粱的發(fā)芽勢普遍較高，由此可見不同高粱材料對鹽脅迫有很大的差異。如何對多個高粱材料作出綜合準(zhǔn)確的抗逆性判斷，仍需要進(jìn)行深入探討。

參考文獻(xiàn)：

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