劉賀，李焰焰，聶傳朋*，江緒文

（1.福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院，福建 福州 350002；2.武夷學(xué)院 茶與食品學(xué)院，福建 武夷山 354300；3.青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山東 青島 266109）

由于不合理灌溉、過度施肥以及環(huán)境污染等原因，致使土地次生鹽漬程度加重，鹽漬土地面積也呈現(xiàn)逐年擴(kuò)大的趨勢。土壤的可溶性鹽分過多，會(huì)抑制植物的生長。且鹽漬土的分布十分廣泛，嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量的增加[1]。土壤鹽堿化一方面會(huì)改變土壤的理化性狀，使植物生活環(huán)境和營養(yǎng)條件變劣；另一方面土壤溶液濃度過高，會(huì)抑制植物的正常吸水，嚴(yán)重會(huì)造成燒苗，鹽分單一還會(huì)造成單鹽毒害，導(dǎo)致作物正常的吸收和代謝機(jī)能受損[2]。

因此，研究如何提高鹽脅迫下種子發(fā)芽率，出苗整齊度和幼苗活力具有重要應(yīng)用價(jià)值。水引發(fā)的方式通過控制浸種時(shí)間防止因吸脹速度過快或浸種時(shí)間過久而造成種子損傷，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)大量流失,從而保證種子正常的生長發(fā)育,提高種子活力[3]。通過控制供水條件，使種子定量吸水，可以促使其萌發(fā)而不引起吸脹損傷[4]。

將以魯麥21 和濟(jì)南17 兩個(gè)小麥品種為例，以水作為引發(fā)劑對小麥種子進(jìn)行引發(fā)處理，通過對幼苗的形態(tài)和生理指標(biāo)進(jìn)行測定與分析，探索在哪種引發(fā)處理?xiàng)l件下小麥有更好的抵抗鹽脅迫的能力，為后期相關(guān)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

以魯麥21、濟(jì)南17 這兩個(gè)小麥品種為實(shí)驗(yàn)材料，千粒質(zhì)量分別為37.97、36.19 g,低溫冷庫中干燥貯藏。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

采取二因素隨機(jī)區(qū)組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：設(shè)置兩個(gè)影響因素，二因素隨機(jī)組合，成為6 個(gè)處理。設(shè)1 個(gè)不加任何處理的對照試驗(yàn)(CK)，共7 個(gè)處理。處理后的小麥種子進(jìn)行培養(yǎng)，通過對生長了8 d 的小麥幼苗進(jìn)行生長指標(biāo)的分析處理，選出生長最好的處理組合，再設(shè)對照試驗(yàn)，進(jìn)行生理指標(biāo)的測定。

發(fā)芽指標(biāo)測定：參照ISTA 的方法，略加改動(dòng)。

形態(tài)指標(biāo)測定：在萌發(fā)第8 天，從各重復(fù)中隨機(jī)選取10 株幼苗，測定苗長、根長、幼苗鮮重和幼苗干重。

生理指標(biāo)測定：采用葉綠素儀法測得葉片中的葉綠素含量，采用浸泡法測定葉片內(nèi)電導(dǎo)率，采用硫代巴比妥酸法測量葉片內(nèi)丙二醛含量，采用氮藍(lán)四唑光化還原法測定葉片內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用愈創(chuàng)木酚法進(jìn)行測定葉片內(nèi)過氧化物酶(POD)活性測定。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

各處理間的多重比較采用DPS 軟件（2005.12.26/版本）LSD 法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。通過對形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行分析，選出每個(gè)品種表現(xiàn)最為優(yōu)良的處理組合。對其進(jìn)行生理指標(biāo)測定。以未進(jìn)行引發(fā)處理的種子為對照處理，比較在有引發(fā)處理與未有引發(fā)處理之間生理指標(biāo)的差異。

2 結(jié)果與分析

設(shè)置引發(fā)時(shí)間和保濕時(shí)間這兩個(gè)影響因素，采用隨機(jī)區(qū)組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)組成不同的處理組，以100 mmol/L 的NaCl 溶液來模擬鹽脅迫,對生長一定時(shí)間的小麥幼苗進(jìn)行生長指標(biāo)的測定，表1 即為水引發(fā)處理種子后幼苗的多項(xiàng)生長指標(biāo)，對其進(jìn)行分析，選出的最優(yōu)處理組再與對照組進(jìn)行多項(xiàng)生理指標(biāo)的比較。

表1 水引發(fā)處理種子后幼苗的生長指標(biāo)Tab.1 Growth indexes of seedlings after water priming treatment

2.1 水引發(fā)對于鹽脅迫下小麥種子萌發(fā)的影響

通過對鹽脅迫下生長8 d 的小麥幼苗形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行測定與分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過水引發(fā)處理后的小麥種子，除個(gè)別處理外，水引發(fā)處理的種子其發(fā)芽勢可以達(dá)到75%以上，發(fā)芽率可達(dá)到85%以上，根長、苗長、根苗的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均大于對照組。由此可見，經(jīng)水引發(fā)處理的小麥種子的多項(xiàng)生長指標(biāo)都優(yōu)于未加引發(fā)的小麥種子。通過對生長指標(biāo)的處理及數(shù)據(jù)分析，魯麥21 和濟(jì)南17 這兩個(gè)小麥品種均在浸種10 min，保濕12 h 時(shí)，其發(fā)芽勢，發(fā)芽率，根苗的干重鮮重等生長指標(biāo)綜合來看較其他處理組最優(yōu)，即這兩個(gè)小麥品種在浸種10 min，保濕12 h 時(shí)為最優(yōu)的處理組合。并對這兩個(gè)品種的最優(yōu)處理設(shè)置對照試驗(yàn)，進(jìn)行在有引發(fā)條件下和在無引發(fā)條件下幼苗的多項(xiàng)生理指標(biāo)的測定與分析。

2.2 水引發(fā)對小麥生理指標(biāo)的影響

2.2.1 水引發(fā)對葉綠素含量影響

葉綠素是植物葉片進(jìn)行光合作用必不可少的色素。自身不太穩(wěn)定，在逆境情況下容易分解，使得植物光合受阻，進(jìn)而影響植物的生長發(fā)育。研究表明，在鹽脅迫下，植物葉綠素含量會(huì)明顯降低[9]。通過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在有引發(fā)的條件下，小麥幼苗葉片的葉綠素含量相對無引發(fā)條件時(shí)明顯偏高。通過圖1 也可看出，在0.05 水平上，這兩個(gè)品種的處理組在葉綠素含量上都顯著高于對照組。

圖1 水引發(fā)對葉綠素含量影響Fig.1 The effect of water initiation on chlorophyll content

2.2.2 水引發(fā)對相對電導(dǎo)率的影響

相對電導(dǎo)率可以很好地反映植物膜系統(tǒng)的受損狀況。植物在受到傷害或者處于逆境的情況下，膜蛋白受傷，細(xì)胞膜破裂，因而胞質(zhì)的物質(zhì)外滲使得相對電導(dǎo)率增大[10]。通過對有無引發(fā)條件的幼苗葉片處理，測定加熱前后的電導(dǎo)率，計(jì)算出相對電導(dǎo)率值，我們可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行了引發(fā)處理的小麥其相對電導(dǎo)率較小。參考圖2，在0.05 水平上，兩個(gè)品種的處理組均顯著低于對照組。表明水引發(fā)能降低相對電導(dǎo)率值。

圖2 水引發(fā)對相對電導(dǎo)率的影響Fig.2 The effect of water initiation on relative conductivity

2.2.3 水引發(fā)對丙二醛含量的影響

在生物體內(nèi)，由于組織細(xì)胞的新陳代謝或外界因素影響產(chǎn)生活性極強(qiáng)的自由基，易發(fā)生過氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的產(chǎn)物丙二醛具有細(xì)胞毒性，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，對細(xì)胞造成嚴(yán)重的傷害。在鹽脅迫的條件下，植物組織就容易產(chǎn)生過氧化產(chǎn)物丙二醛，可以通過測得丙二醛含量來推測植物遭受逆境傷害的程度，其含量越高，則受傷害程度就越大[11]。通過對不同處理下小麥幼苗丙二醛含量的測定，通過數(shù)據(jù)分析制成圖3，處理組顯著低于對照組，即經(jīng)過引發(fā)處理后的小麥幼苗中丙二醛的含量較低，水引發(fā)處理后均降低這兩個(gè)品種小麥幼苗中的丙二醛含量。經(jīng)過引發(fā)處理后的小麥有更好的抗鹽能力。

圖3 水引發(fā)對丙二醛含量的影響Fig.3 The effect of water initiation on the content of malondialdehyde

2.2.4 水引發(fā)對保護(hù)酶含量的影響

POD、SOD 和CAT 是植物抗氧化系統(tǒng)中的主要酶，其活性水平能反映植物受外界逆境影響的程。SOD 能催化超氧陰離子轉(zhuǎn)化為H2O2和O2的反應(yīng)，是生物體內(nèi)清除自由基的首要物質(zhì)，CAT 和POD 是清除H2O2的酶，三者通過協(xié)同作用維持植物體內(nèi)的自由基含量保持穩(wěn)態(tài)水平，防止由于自由基引起的植物生理生化上的改變。植株在遭受鹽脅迫時(shí)，體內(nèi)產(chǎn)生一系列有毒物質(zhì)，此時(shí)植株體內(nèi)的保護(hù)酶活性升高以清除有毒物質(zhì)，如過氧化氫、超氧陰離子自由基等，從而減輕逆境對于植物的影響。這兩種試驗(yàn)材料在水引發(fā)的條件下，體內(nèi)的POD 活性均顯著升高，但上升程度有所不同，濟(jì)南17 體內(nèi)POD 活性上升幅度較魯麥21 高，SOD 活性相較于對照組也均顯著升高，魯麥21 活性上升幅度高于濟(jì)南17 (圖4,圖5)。因此，水引發(fā)條件下可以提高小麥幼苗中SOD 活性和POD 活性，幫助幼苗清除有毒物質(zhì)，抵抗逆境脅迫。

圖4 水引發(fā)對POD 活性的影響Fig.4 The effect of water initiation on POD activity

圖5 水引發(fā)對SOD 活性的影響Fig.5 The effect of water initiation on SOD activity

3 討論

通過對相同品種的小麥種子進(jìn)行不同條件下的引發(fā)處理，探究出在有引發(fā)的條件下小麥種子擁有更高的發(fā)芽率，生長勢與抵抗逆境的能力，通過對各處理之間進(jìn)行多重比較，可以選出使得該品種生長達(dá)到較佳的引發(fā)處理組合，魯麥21 與濟(jì)南17 在水引發(fā)10 min，保濕12 h 時(shí)的處理效果最好。

通過對小麥幼苗形態(tài)指標(biāo)，生理指標(biāo)的測定與分析，發(fā)現(xiàn)對照組的處理在多項(xiàng)生長指標(biāo)中表現(xiàn)均較差，鹽脅迫的環(huán)境下顯著地抑制小麥的萌發(fā)與生長。而通過水引發(fā)處理后，可以使得小麥幼苗受鹽脅迫的癥狀緩解，且魯麥21 和濟(jì)南17 在水引發(fā)10 min，保濕12 h 時(shí)多項(xiàng)指標(biāo)的差異都較為顯著,不同品種在相同的引發(fā)處理?xiàng)l件下有不同的處理效果，同一品種在不同的處理?xiàng)l件下表現(xiàn)也不同。則使得每個(gè)品種抗逆性達(dá)到最強(qiáng)的水引發(fā)條件也是不同的。此外，水引發(fā)處理還可不同程度的影響小麥的生理指標(biāo)，通過對幾項(xiàng)生理指標(biāo)進(jìn)行測定分析，我們發(fā)現(xiàn)，在水引發(fā)的條件下，能降低小麥的相對電導(dǎo)率，丙二醛含量，提高葉綠素含量和保護(hù)酶的活性。這表明水引發(fā)處理能修復(fù)因鹽脅迫而損傷的細(xì)胞膜，增加膜結(jié)構(gòu)的完整性，降低細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)的滲漏，增強(qiáng)了消除有害物質(zhì)的能力，可一定程度上提高種子的抗性[12]。增加種子的活力。

對于水引發(fā)技術(shù)，前人也做了很多相關(guān)的研究，并且探究出水引發(fā)在多方面上的應(yīng)用與影響。羅先洋[13]通過探究水引發(fā)對于獼猴桃種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，發(fā)現(xiàn)水引發(fā)不僅可以顯著提高不同品種獼猴桃種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，還能顯著縮短其平均的發(fā)芽時(shí)間?？稍诓煌潭壬显黾佑酌绲母兔绲母芍?，提高幼苗抵抗低溫，干旱脅迫的能力。孟衡玲等[15]以PEG-6000、CaCl2、GA3、水4 種不同引發(fā)劑分別處理板藍(lán)根種子，在干旱脅迫條件下研究板藍(lán)根種子發(fā)芽特性以及幼苗的生長狀況。發(fā)現(xiàn)在干旱脅迫下，進(jìn)行過引發(fā)處理的均能不同程度地緩解種子所受到的干旱脅迫的影響，從而提高板藍(lán)根種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢。且發(fā)現(xiàn)在18 h 水引發(fā)處理下效果最好。羅金梅[16]做了有關(guān)豇豆種子水引發(fā)的研究，結(jié)果表明，豇豆種子通過水引發(fā)，可打破休眠，新收獲的豇豆種子，在20 ℃下水引發(fā)12 h 就能夠縮短其休眠時(shí)間，滿足生產(chǎn)需求。結(jié)合這些研究，我們也可以發(fā)現(xiàn)，水引發(fā)技術(shù)確實(shí)可以提高種子活力，打破種子休眠，減輕逆境環(huán)境對植株的影響。本實(shí)驗(yàn)對水引發(fā)技術(shù)進(jìn)行深入研究，探討那種處理?xiàng)l件下的水引發(fā)更為有效，結(jié)果表明，對于不同的小麥品種來說，都有屬于自己的最適處理?xiàng)l件。

4 結(jié)論

水引發(fā)處理的作用主要是三方面：能有效地修復(fù)種子的內(nèi)部系統(tǒng)；能打破種子的休眠縮短休眠時(shí)間；能提高種子的活力。通過設(shè)置對照，并進(jìn)行小麥幼苗的多項(xiàng)生長指標(biāo)及生理指標(biāo)數(shù)據(jù)分析處理，魯麥21和濟(jì)南17 這兩個(gè)小麥品種均在浸種10 min，保濕12 h 是綜合生長指標(biāo)能達(dá)到最優(yōu)，且在該處理下的小麥幼苗較對照組而言，有較高的葉綠素含量、SOD 活性、POD 活性，有較低的相對電導(dǎo)率和丙二醛含量。由數(shù)據(jù)可知，水引發(fā)處理可以使小麥鹽脅迫的癥狀緩解，增強(qiáng)了消除有害物質(zhì)的能力，提高小麥種子活力。本論文通過對相同品種的小麥種子進(jìn)行不同條件下的引發(fā)處理，探究出有引發(fā)的條件下小麥種子擁有更高的發(fā)芽率，生長勢及較好的保護(hù)酶活性等，從而反映出水引發(fā)能增強(qiáng)小麥抵抗逆境的能力，通過對各處理之間進(jìn)行多重比較，可以選出使得該品種生長達(dá)到較佳的引發(fā)處理組合，通過本實(shí)驗(yàn)，我們可以找到使得某一個(gè)品種生長達(dá)到最好的處理組合。同時(shí)，我們還可以推廣到生產(chǎn)上，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于其他品種，通過對種子進(jìn)行不同梯度的處理實(shí)驗(yàn)，找出最適的處理組合，從而提高種子的應(yīng)用價(jià)值。