陳 花,王建武,王建軍,王富剛

(1.榆林學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院,陜西 榆林 719000； 2.榆林學(xué)院能源工程學(xué)院,陜西 榆林 719000)

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外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

陳 花1,王建武1,王建軍2,王富剛1

(1.榆林學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院,陜西 榆林 719000； 2.榆林學(xué)院能源工程學(xué)院,陜西 榆林 719000)

本研究以沙打旺(Astragalusadsurgens)種子為材料，硝普鈉(sodium nitroprusside，SNP)為外源NO供體，測(cè)定不同濃度(30、60、90、120、150、200、300 μmol·L-1)SNP處理鹽脅迫(0.3%)下沙打旺的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，以此探討NaCl脅迫下外源NO在沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中的生理調(diào)節(jié)功能。結(jié)果表明，沙打旺種子和幼苗經(jīng)SNP處理后，除300 μmol·L-1SNP處理對(duì)鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)起到一定的抑制作用外，其余SNP處理組均能不同程度地減緩鹽脅迫造成的損傷；60 μmol·L-1SNP能顯著降低鹽脅迫對(duì)沙打旺種子造成的傷害(P<0.05)，該處理下沙打旺種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長(zhǎng)較單鹽對(duì)照分別提高了54.5%、22.6%、58.2%、112.0%、43.7%，并且接近或略高于空白對(duì)照；120 μmol·L-1SNP明顯減輕了鹽對(duì)沙打旺幼苗的脅迫(P<0.05)，沙打旺幼苗葉片葉綠素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和過(guò)氧化物酶(POD)的活性分別較單鹽對(duì)照提高了208.91%、117.565%、40.24%和89.95%，丙二醛含量降低了32.55%。綜上所述，適宜濃度的外源NO能夠提高鹽脅迫下沙打旺種子的萌發(fā)，促進(jìn)幼苗葉綠素的合成，降低丙二醛含量，減少膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物，保護(hù)葉綠體膜的完整性，提高SOD、CAT和POD活性，抑制過(guò)氧化物和自由基的積累，加快幼苗生長(zhǎng)，從而緩解鹽脅迫對(duì)沙打旺幼苗的傷害。

硝普鈉；沙打旺；萌發(fā)特性；幼苗生長(zhǎng)；抗氧化酶；葉綠素含量；丙二醛

土壤鹽漬化已成為全世界極其重要的農(nóng)業(yè)與環(huán)境問(wèn)題[1]。在中國(guó)鹽漬化土壤所占比例極高[2]。高濃度的鹽會(huì)對(duì)植物造成高滲透脅迫，導(dǎo)致植物代謝緩慢，進(jìn)而影響植物的產(chǎn)量。鹽害已成為阻礙牧草生長(zhǎng)的重要逆境因子之一，利用和培育抗鹽牧草被認(rèn)為是緩解土壤鹽漬化的一條重要途徑[3]。沙打旺(Astragalusadsurgens)屬豆科多年生草本植物。種植沙打旺不僅可以改良土壤，還可以減少風(fēng)沙危害、保護(hù)果林、防止水土流失。因此，沙打旺成為了中國(guó)北方地區(qū)尤其是地處毛烏素沙漠的陜北榆林地區(qū)肥力土壤、水土保持及快速綠化荒山的先鋒草種[4]，但陜北地處干旱和半干旱地區(qū)，灌溉及降水的缺乏加劇了土壤的鹽漬化程度，因此鹽脅迫已成為影響其生長(zhǎng)發(fā)育的主要限制因子之一。NO作為一種重要的信號(hào)分子，廣泛參與植物多種代謝反應(yīng)，諸如種子萌發(fā)、植株生長(zhǎng)發(fā)育以及高等植物對(duì)逆境脅迫的反應(yīng)。研究表明，適宜濃度的外源NO對(duì)植物抗性有明顯的提高作用。近年來(lái)，硝普鈉(SNP)作為外源NO供體在提高種子萌發(fā)和幼苗生理特性方面的研究不在少數(shù)，對(duì)玉米(Zeamays)[5]、小麥(Triticumaestivum)[6]、燕麥(Avenasativa)[7-8]、辣椒(Capsicumannuum)[9]、黃瓜(Cucumissativus)[10]、桔梗(Platycodongrandiflorus)[11]、板藍(lán)根(Isatistinctoria)[12]、紫花苜蓿(Medicagosativa)[13]、沙蔥(Alliummongolicum)[14]、早熟禾(Poaannua)[15]、蒺藜苜蓿(M.truncatula)[16]等物種都有涉及。樊懷福等[17]研究了鹽脅迫下外源NO對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)外源NO可以顯著緩解鹽脅迫對(duì)黃瓜生長(zhǎng)造成的不利影響；孫立榮等[18]研究了外源NO對(duì)鹽脅迫下黑麥草(Loliumperenne)幼苗生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)鹽脅迫對(duì)黑麥草幼苗生長(zhǎng)所造成的抑制作用經(jīng)外施不同濃度的SNP后得到了緩減，這種緩減程度與外施SNP濃度和NaCl脅迫程度有關(guān)；潘龍和谷文英[19]研究SNP浸種對(duì)紫花苜蓿種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)SNP可以緩解鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)和酶活性的影響。但是，外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)發(fā)育方面的影響還未見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究通過(guò)外源NO供體SNP處理鹽脅迫下的沙打旺種子和幼苗，探討外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)和幼苗生理代謝的影響，以期為外源NO提高植物耐鹽性提供理論依據(jù)和指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料沙打旺種子來(lái)自陜西省榆林市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，于2014年10月上旬采收自榆林市榆陽(yáng)區(qū)古塔鄉(xiāng)杭莊村(109°15′ E， 37°36′ N,海拔 1 100 m)，千粒重為1.7 g。NO供源為硝普納[Na2Fe(CN)5NO·2H2O]，北京化工廠生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子萌發(fā)試驗(yàn)及其測(cè)定方法 選取籽粒飽滿、大小均一的沙打旺種子，用1%的次氯酸鈉消毒5 min，蒸餾水沖洗至無(wú)味后浸種24 h，將浸種催芽后的種子播于墊有雙層濾紙的培養(yǎng)皿(直徑為9 cm)中，每皿播50粒種子。處理1：設(shè)置不添加NaCl(空白對(duì)照，CK1)和添加濃度為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%的NaCl溶液，共6個(gè)鹽脅迫處理，每皿添加4 mL NaCl溶液使濾紙飽和，每個(gè)處理3次重復(fù)。處理2：分別用蒸餾水(單鹽對(duì)照，CK2)、30、60、90、120、150、200、300 μmol·L-1SNP溶液浸種48 h后，根據(jù)處理1試驗(yàn)篩選到的沙打旺種子各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)均受到抑制的NaCl脅迫臨界閾值為0.3%，對(duì)上述處理組均用0.3% NaCl處理，放入GZ-025型全自動(dòng)光照培養(yǎng)箱中萌發(fā)，溫度設(shè)定為(20±2) ℃，光照12 h，黑暗12 h，光照強(qiáng)度15 000 lx。

培養(yǎng)7 d后，以胚根突破種皮2 mm為標(biāo)準(zhǔn)，逐日統(tǒng)計(jì)種子萌發(fā)，并按照如下公式計(jì)算發(fā)芽率(GP)[20]、發(fā)芽勢(shì)(GE)[21]、發(fā)芽指數(shù)(GI)[22]和活力指數(shù)(VI)[23]：

GP=n/N，

式中:n為第7天時(shí)的種子發(fā)芽數(shù)，N為供試種子總數(shù)；

GE=n4/N，

式中:n4為第4天的種子發(fā)芽數(shù)，N為供試種子總數(shù)；

GI=∑(Gt/Dt)，

式中:Gt為第t天的種子發(fā)芽數(shù)，Dt為對(duì)應(yīng)Gt的發(fā)芽天數(shù)；

VI=幼苗長(zhǎng)度×發(fā)芽率。

萌發(fā)試驗(yàn)結(jié)束后，從每個(gè)處理的3個(gè)重復(fù)中選取長(zhǎng)勢(shì)相近的15株幼苗，用精度為0.1 mm 的游標(biāo)卡尺分別測(cè)定胚根長(zhǎng)，對(duì)于生長(zhǎng)歪曲的幼苗，可以先用細(xì)繩測(cè)量其胚根長(zhǎng)，再用游標(biāo)卡尺間接測(cè)量，最終求取15株幼苗胚根長(zhǎng)度的平均數(shù)，即為每個(gè)處理的平均胚根長(zhǎng)。

1.2.2 幼苗處理試驗(yàn)及其測(cè)定方法 種子發(fā)芽待兩片子葉展開(kāi)時(shí)，移至裝有干凈沙土的花盆中，出苗后用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液定期澆灌。待株高達(dá)10 cm時(shí)，每天用SNP溶液進(jìn)行葉面噴施60 mL，SNP溶液設(shè)0、30、60、90、120、150、200和300 μmol·L-18個(gè)濃度處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，同時(shí)每隔3 d各處理組澆灌0.3% NaCl溶液 50 mL，空白對(duì)照為CK1，單鹽對(duì)照為CK2。

于開(kāi)始處理后第10天，在每個(gè)處理組采集足夠數(shù)量的沙打旺幼苗上葉片，去除葉片表面污物和葉脈，用液氮速凍后保存在-80 ℃冰箱中，進(jìn)行各指標(biāo)的測(cè)定。葉綠素含量測(cè)定采用丙酮乙醇混合液法[24]，丙二醛(MDA)含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸(TBA)法[24]，超氧化物歧化酶(SOD)活性測(cè)定采用NBT光化還原法[25]，過(guò)氧化物酶(POD)活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定；過(guò)氧化氫酶(CAT)活性測(cè)定采用紫外分光光度法[26]。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和制圖，結(jié)果均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，對(duì)不同SNP濃度下的種子萌發(fā)指標(biāo)和幼苗生長(zhǎng)等生理指標(biāo)用SPSS19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，用SSR法檢驗(yàn)差異顯著性(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)的影響

經(jīng)不同濃度NaCl處理，沙打旺種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根長(zhǎng)均呈下降趨勢(shì)，且隨NaCl濃度不斷增加，下降幅度越明顯(表1)。與空白對(duì)照CK1相比， 0.1%NaCl處理下，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根長(zhǎng)分別下降了4.7%、2.7%、12.8%、6.1%和15.8%，其中，發(fā)芽率和胚根長(zhǎng)達(dá)到了顯著水平(P<0.05)；0.3% NaCl處理下，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和胚根長(zhǎng)分別下降了34.5%、16.9%、38.5%、54.2%和29.5%，差異均顯著(P<0.05)；當(dāng)NaCl濃度達(dá)到0.5%時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)降低百分率除發(fā)芽率達(dá)到44.7%外，其余均超過(guò)60%，可見(jiàn)一定濃度的NaCl處理抑制了種子的萌發(fā)，低濃度抑制作用小，高濃度抑制作用大。另外，在相同濃度的NaCl處理下，發(fā)芽勢(shì)與發(fā)芽率相比，發(fā)芽勢(shì)受到的抑制更為嚴(yán)重。

表1 NaCl對(duì)沙打旺種子萌發(fā)的影響Table 1 Effects of NaCl on seed germination of Astragalus adsurgens

注：同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference among the treatments at the 0.05 level. similarly for the following tables.

表2 外源NO對(duì)0.3%鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)的影響Table 2 Effects of exogenous nitric oxide on seed germination of Astragalus adsurgens under 0.3% NaCl stress

0.3% NaCl處理下，種子萌發(fā)的各項(xiàng)指標(biāo)均受到了抑制，在此基礎(chǔ)上施加不同濃度的SNP，可以不同程度地緩解鹽對(duì)種子萌發(fā)的迫害，且隨SNP濃度的增大，種子的抗鹽性呈先上升后下降趨勢(shì)(表2)。與單鹽對(duì)照CK2相比，SNP濃度為60 μmol·L-1時(shí)，種子抗鹽性最強(qiáng)，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長(zhǎng)分別提高了54.49%、22.64%、58.18%、112.53%和43.69%，并接近或略高于空白對(duì)照CK1；大于60 μmol·L-1時(shí)，各項(xiàng)萌發(fā)指標(biāo)的增長(zhǎng)百分率下降，種子抗鹽性的提高幅度逐漸降低；當(dāng)達(dá)到300 μmol·L-1時(shí)，種子受到的鹽迫害程度最大，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長(zhǎng)分別降低了28.02%、11.17%、28.72%、28.63%、39.81%，均達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。因此，在0.3%的NaCl處理下，60 μmol·L-1的SNP為促進(jìn)沙打旺種子萌發(fā)的最適鹽脅迫緩解濃度。

2.2 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素是光合色素，直接反映光合作用強(qiáng)度，其含量的多少反映了鹽脅迫下植物光合作用所受的損害程度[27]。

經(jīng)SNP處理后的鹽脅迫下的沙打旺幼苗葉綠素含量均高于單鹽對(duì)照(CK2)，低于空白對(duì)照(CK1)(圖1)。與空白對(duì)照相比，單鹽脅迫處理10 d后，沙打旺幼苗葉綠素含量顯著下降了67.43%(P<0.05)。這表明0.3% NaCl 處理顯著抑制了沙打旺幼苗葉綠素的合成。經(jīng)SNP處理后，隨SNP濃度的增加，葉綠素含量呈先上升后下降的趨勢(shì)。與單鹽對(duì)照相比，SNP濃度為120 μmol·L-1時(shí)葉綠素顯著提高了208.91%(P<0.05)；超過(guò)150 μmol·L-1時(shí)，葉綠素含量呈下降趨勢(shì)；達(dá)到300 μmol·L-1時(shí)，葉綠素含量高于單鹽對(duì)照44.24%，但差異不顯著(P>0.05)。說(shuō)明SNP對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗葉綠素含量下降有一定的緩解作用，并且在適宜的范圍下緩解作用較為明顯。

2.3 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗丙二醛含量的影響

丙二醛(MDA)是膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物，其含量的多少表示膜損傷程度的大小[27]。丙二醛含量的變化與葉綠素含量變化相反(圖2)。經(jīng)SNP處理后的鹽脅迫下的沙打旺幼苗丙二醛含量均低于單鹽對(duì)照(CK2)高于空白對(duì)照(CK1)。與空白對(duì)照相比，單鹽脅迫處理10d后，沙打旺幼苗MDA的含量顯著上升了62.54% (P<0.05)。與單鹽對(duì)照相比，90和120 μmol·L-1SNP處理下的MDA含量最低，分別下降了30.95%、32.55%，均達(dá)到了顯著水平(P<0.05)；當(dāng)SNP濃度高于120 μmol·L-1時(shí)，MDA含量隨SNP濃度升高而升高；當(dāng)達(dá)到300 μmol·L-1時(shí)，MDA含量?jī)H上升了6.33%，差異不顯著(P>0.05)。由此說(shuō)明,只有適宜濃度的SNP溶液可降低鹽脅迫對(duì)沙打旺幼苗造成的氧化損傷。

圖1 外源NO對(duì)0.3%鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片葉綠素的影響Fig. 1 Effects of exogenous nitric oxide (NO) on the content of chlorophyll in leaves of Astragalus adsurgens seedlings under 0.3% NaCl stress

注：CK1，空白對(duì)照；CK2，單鹽對(duì)照。不同小寫(xiě)字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。下圖同。

Note: CK1, control; CK2, 0.3 NaCl without SNP; Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05). similary for the following figures.

圖2 外源NO對(duì)0.3%鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片MDA含量的影響Fig. 2 Effects of exogenous NO on the content of malondialdehyde (MDA) in leaves of Astragalus adsurgens seedlings under 0.3% NaCl stress

2.4 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗超氧化物歧化酶活性的影響

逆境打破了植物體內(nèi)活性氧代謝系統(tǒng)的平衡，SOD可通過(guò)歧化反應(yīng)清除O2-，形成-OH和H2O2[27]。

與空白對(duì)照(CK1)相比，單鹽脅迫(CK2)處理10 d后，沙打旺幼苗SOD活性顯著下降了50.52%(P<0.05)(圖3)。隨SNP濃度增加，SOD活性呈先上升后下降趨勢(shì)，除300 μmol·L-1SNP處理組低于單鹽對(duì)照組外，其余處理組均高于單鹽對(duì)照組、低于空白對(duì)照組。SNP濃度在120、150 μmol·L-1時(shí)，SOD活性與單鹽對(duì)照相比，增長(zhǎng)幅度較大，分別為117.56%、98.04%，均達(dá)到顯著水平(P<0.05)；高于150 μmol·L-1時(shí)，SOD活性呈下降趨勢(shì)； 300 μmol·L-1時(shí)，SOD活性較單鹽對(duì)照組下降了5.72%，差異不顯著(P>0.05)。說(shuō)明適宜濃度的SNP處理有利于提高鹽脅迫下沙打旺幼苗SOD活性，當(dāng)濃度較高時(shí)，可抑制SOD活性。

2.5 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片過(guò)氧化氫酶活性的影響

逆境脅迫造成了植物體內(nèi)積累了大量的活性氧成分，過(guò)氧化氫酶(CAT)是主要清除H2O2的酶類[27]。各處理組間CAT活性變化較為平緩(圖4)。沙打旺幼苗經(jīng)單鹽脅迫處理10 d后，較空白對(duì)照(CK1)顯著下降了24.16%(P<0.05)。隨SNP濃度的升高，CAT活性與單鹽對(duì)照(CK2)相比均有不同程度的升高，在30～120 μmol·L-1SNP處理下，CAT活性分別提高了12.74%、25.63%、28.95%、40.24%，差異均顯著(P<0.05)，其中120 μmol·L-1SNP處理組提高幅度最大；SNP濃度高于120 μmol·L-1時(shí)，CAT活性呈下降趨勢(shì)，但仍高于單鹽對(duì)照。說(shuō)明SNP對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗CAT活性有提升作用，并且120 μmol·L-1是其最適濃度值。

2.6 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片過(guò)氧化物酶活性的影響

逆境下，植物體內(nèi)活性氧代謝系統(tǒng)失衡，過(guò)氧化物酶(POD)是植物體內(nèi)清除-OH的主要酶類[27]。單鹽脅迫處理10 d后，沙打旺幼苗POD活性較空白對(duì)照(CK1)顯著下降了37.82%(P<0.05)(圖5)。隨SNP濃度的增加，POD的活性呈先增后減趨勢(shì)。其中，120 μmol·L-1SNP處理組POD活性最大，較單鹽對(duì)照顯著上升了89.95%；SNP濃度高于120μmol·L-1時(shí)，POD活性開(kāi)始下降，但均高于單鹽對(duì)照；達(dá)到300 μmol·L-1時(shí)，與單鹽對(duì)照相比，只提高了4.92%，差異不顯著(P>0.05)。說(shuō)明SNP濃度在一定條件下對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗的POD酶活性具有提高作用，濃度過(guò)高可能會(huì)在一定程度上抑制POD酶活性。

圖3 外源NO對(duì)0.3%鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片SOD活性的影響Fig. 3 Effect of exogenous NO on the activity of superoxide dismutase (SOD) in leaves of Astragalus adsurgens seedlings under 0.3% NaCl stress

圖5 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片POD活性的影響Fig. 5 Effect of exogenous NO on the activity of peroxidase (POD) in leaves of Astragalus adsurgens seedlings under NaCl stress

3 討論

3.1 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺種子萌發(fā)的影響

鹽分對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生影響主要是通過(guò)離子效應(yīng)和滲透效應(yīng)兩條途徑，離子效應(yīng)的主要影響機(jī)理是離子毒害作用，Na+等離子滲入細(xì)胞后使原生質(zhì)凝集和葉綠素被破壞，蛋白質(zhì)水解加強(qiáng)，最終導(dǎo)致氨基酸轉(zhuǎn)化成了丁二胺、戊二胺等，引起細(xì)胞中毒死亡；滲透效應(yīng)的主要影響機(jī)理是高鹽環(huán)境導(dǎo)致植物細(xì)胞大量失水造成生理干旱[28-29]。本研究表明，0.3%NaCl脅迫對(duì)沙打旺種子萌發(fā)起了一定的抑制作用，當(dāng)NaCl濃度增加到0.5%時(shí)嚴(yán)重地抑制了種子的萌發(fā)。

現(xiàn)今，NO在植物學(xué)方面的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展并且達(dá)成了較為廣泛的共識(shí)，不僅可以提高植物的耐鹽性，在植物的抗寒和抗旱方面也有一定的作用，但主要集中在抗鹽性方面。SNP是一種常用的外源NO供體。雍山玉[9]認(rèn)為，0.1～0.7 mmol·L-1的SNP處理可提高鹽脅迫下的辣椒種子萌發(fā)，其中SNP濃度為0.1、0.3 mmol·L-1時(shí)促進(jìn)效果相對(duì)較好。王春林等[10]研究表明，適宜濃度的SNP可以明顯提高鹽脅迫下白皮黃瓜種子的萌發(fā)，其中以0.10 mmol·L-1的SNP對(duì)鹽害的緩解效果較好。本研究表明，30～200 μmol·L-1SNP處理能緩解鹽脅迫對(duì)沙打旺種子萌發(fā)的影響，而300 μmol·L-1高濃度SNP預(yù)處理后種子的各項(xiàng)萌發(fā)指標(biāo)反而低于單鹽對(duì)照。說(shuō)明適宜濃度SNP可以緩解鹽脅迫對(duì)沙打旺種子萌發(fā)的影響，提高鹽脅迫下種子的抗鹽性，其中以60 μmol·L-1的SNP對(duì)鹽害的緩解效果最好，濃度過(guò)高對(duì)種子萌發(fā)起到抑制作用。

3.2 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙旺幼苗葉片葉綠素含量的影響

葉綠素被稱為天然色素，通過(guò)吸收光能，促進(jìn)植物的光合作用。本研究中，0.3%鹽脅迫下顯著地抑制了沙打旺幼苗葉綠素的合成，幼苗經(jīng)SNP(60～200 μmol·L-1)處理后，均可顯著提高葉綠素含量，其中120 μmol·L-1SNP作用效果最明顯，30和300 μmol·L-1SNP作用下的葉綠素含量差異不顯著，但均高于單鹽對(duì)照組，這與SNP對(duì)紫花苜蓿[19]、黃瓜[17]和辣椒[9]幼苗葉綠素含量的影響一致。說(shuō)明外源NO提高了鹽脅迫下幼苗的葉綠素含量，強(qiáng)化了幼苗的光合作用，從而提供了幼苗生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)了幼苗的抗鹽性。

3.3 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片丙二醛含量的影響

MDA是脂質(zhì)過(guò)氧化的最終分解產(chǎn)物之一，其含量反映了細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化程度及植物遭受迫害的強(qiáng)度[27]。本研究中，單鹽處理沙打旺幼苗，其葉片MDA的含量顯著升高，說(shuō)明鹽產(chǎn)生的過(guò)氧化物對(duì)膜脂的傷害較大，進(jìn)而會(huì)影響植物細(xì)胞膜的通透性，通透性的改變對(duì)離子的選擇運(yùn)輸和運(yùn)輸速度等產(chǎn)生影響，同時(shí)還造成膜內(nèi)有機(jī)質(zhì)的外滲，從而影響了細(xì)胞的代謝活動(dòng)[30]。經(jīng)SNP處理鹽脅迫下的沙打旺幼苗，與單鹽對(duì)照相比，MDA含量顯著下降，在120 μmol·L-1SNP時(shí)達(dá)到最低值，大于此濃度時(shí)MDA含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。表明SNP處理鹽脅迫下的沙打旺幼苗有效降低了葉片中MDA的含量，能緩減鹽脅迫造成的氧化損傷，從而中斷對(duì)細(xì)胞膜造成的傷害，這與孫立榮等[18]對(duì)黑麥苗、程麗萍等[31]對(duì)小麥的研究結(jié)果一致。而高濃度處理組300 μmol·L-1SNP作用下緩解效果不明顯，因此認(rèn)為外源NO提高沙打旺抗鹽性能的生理效應(yīng)與濃度密切相關(guān)。

3.4 外源NO對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片保護(hù)酶活性的影響

鹽脅迫下，植物體內(nèi)活性氧代謝失去平衡，體內(nèi)積累較多的活性氧，使SOD、CAT、POD等活性氧清除劑的結(jié)構(gòu)受到損害，含量降低，導(dǎo)致植物清除活性氧的能力下降[27,32]。本研究中，單鹽脅迫下沙打旺幼苗保護(hù)酶活性顯著降低，SNP處理可提高鹽脅迫下植物保護(hù)酶的活性。程麗萍等[31]研究SNP對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗葉片MDA、葉綠素及氧化酶的影響中，證實(shí)了SNP濃度為60 μmol·L-1時(shí)對(duì)小麥氧化酶的提高作用最顯著，本研究也表明SNP對(duì)鹽脅迫下的沙打旺幼苗葉片保護(hù)酶(SOD、CAT和POD)活性有提高作用。但二者的濃度是不相同的，在SNP濃度為120 μmol·L-1時(shí)對(duì)鹽脅迫下沙打旺幼苗葉片保護(hù)酶活性提高幅度較大，說(shuō)明SNP處理鹽脅迫下不同植物其最適濃度是不相同的；同時(shí)本研究中SNP對(duì)SOD和POD活性影響較大，對(duì)CAT活性影響較小。這與對(duì)辣椒[9]、小麥[6]、黑麥草[18]的研究結(jié)果一致。以上研究說(shuō)明SNP通過(guò)誘導(dǎo)抗氧化酶活性，消除體內(nèi)活性氧成分，降低MDA含量，進(jìn)而減輕了膜脂過(guò)氧化作用，保護(hù)蛋白質(zhì)及膜脂完整性，緩解鹽脅迫下造成的膜損傷，從提高了沙打旺幼苗的抗鹽性。Mata和Lamattina[33]的研究表明，可能由于NO作為氣體信號(hào)分子，通過(guò)誘導(dǎo)CAT等含血紅素鐵的酶類活性和抑制含非血紅素鐵的順烏頭酸酶類活性，參與了植物抗性生理反應(yīng)，但此類信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是怎樣的，還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

鹽脅迫下的沙打旺種子萌發(fā)期施用外源NO能夠促進(jìn)其萌發(fā)，提高耐鹽性；幼苗期施用外源NO能夠提高幼苗葉綠素含量，降低MDA含量，減少膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物，保護(hù)葉綠體膜的完整性，促進(jìn)了沙打旺幼苗葉綠素的合成，提高SOD、CAT和POD活性，抑制過(guò)氧化物和自由基的積累，加快幼苗生長(zhǎng)，從而緩解鹽脅迫對(duì)沙打旺幼苗的傷害。

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(責(zé)任編輯 茍燕妮)

Effect of nitric oxide on seed germination and seedling growth ofAstragalusadsurgensunder NaCl stress

Chen Hua1, Wang Jian-wu1, Wang Jian-jun2, Wang Fu-gang1
(1.Department of Life Sciences of Yulin College, Yulin 719000, China;2.Department of Energy Engineering of Yulin College, Yulin 719000, China)

The aim of this study was to clarify the physiological regulatory function of exogenous nitric oxide (NO) duringAstragalusadsurgensseed germination and seedling growth.A.adsurgenswas treated with different concentrations of sodium nitroprusside SNP solution as an NO donor under 0.3% NaCl stress and physiological indexes of seed germination and seedling growth were tested. The results showed that under the NaCl stress condition, SNP promoted seed germination and relieved damage at the seedling stage, at concentrations up to 200 μmoL·L-1. However, at the higher concentration of 300 μmoL·L-1, SNP inhibited seed germination and seedling growth. Damage toA.adsurgensseeds caused by 0.3% NaCl stress was significantly alleviated in the presence of 60 μmol·L-1SNP. With SNP treatment under NaCl stress, the seed germination percentage, germination potential, germination index, vigour index, and radicle length were 22.6%, 54.5%, 58.20%, 112.00%, and 43.70%, respectively, as compared with controls subjected to NaCl stress without SNP treatment. These values were close to or slightly higher than those of untreated controls (without NaCl stress or SNP). Treatment with 120 μmol·L-1SNP significantly reduced the damage to theA.adsurgensseedlings under 0.3% NaCl stress. The chlorophyll content, superoxide dismutase, catalase, and peroxidase activities ofA.adsurgensseedling leaves increased by 208.91%, 117.57%, 40.24%, and 89.95%, respectively, while the concentration of malondialdehyde decreased by 32.55%. In conclusion, our experiments demonstrated that an appropriate concentration of exogenous NO could improve seed germination, promote the synthesis of chlorophyll by seedlings, reduce the malondialdehyde content, relieve lipid peroxidation and protect the integrity of the chloroplast membrane, increase superoxide dismutase, catalase, and peroxidase activities, inhibit the accumulation of free radicals and peroxides, and accelerate the growth of seedlings. These physiological processes lowered the harm toA.adsurgensseedlings under salt stress conditions.

sodium nitroprusside;Astragalusadsurgens; germination characteristics seedling growth; antioxidant enzymes; chlorophyll content; malondialdehyde

Wang Jian-wu E-mail:wjw19830801@163.com

2016-10-17 接受日期：2017-03-04

陜西省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(14JK1857)；榆林學(xué)院校內(nèi)科研項(xiàng)目(13YK41)

陳花(1979-)，女，山西神池人，講師，碩士，主要從事植物抗性生理研究。E-mail：510697622@qq.com

王建武(1983-)，男，山東滕州人，副教授，博士，主要從事植物抗逆研究。E-mail：wjw19830801@163.com

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