王振南，楊惠敏，周瑞蓮

（1．草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州730020；2．魯東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺264025）

全球約有9．5億hm2的鹽漬化土地，而中國約有1億hm2［1］。土壤鹽漬化可通過離子失衡和嚴(yán)重的生理干旱而持久地影響作物生長［2－3］，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了重大影響。小麥（Triticum aestivum）是世界上總產(chǎn)量第二的糧食作物，其產(chǎn)量和品質(zhì)的穩(wěn)定是全球“糧食安全”和“食物安全”的重要保證。但是，有很大一部分小麥的種植區(qū)分布在鹽漬化土壤區(qū)，因此，其產(chǎn)量和質(zhì)量受到土壤鹽漬化的極大影響［4］，嚴(yán)重威脅到“糧食安全”和“食物安全”。如何保證小麥在鹽漬化土壤中的正常生長、維持其產(chǎn)量和質(zhì)量的穩(wěn)定引起了人們廣泛關(guān)注，因而小麥抗鹽性的相關(guān)研究成為熱點(diǎn)之一。研究發(fā)現(xiàn)，小麥抗鹽的主要機(jī)制在于：隨鹽含量的增加，小麥葉片的角質(zhì)層蠟質(zhì)含量、肉質(zhì)化程度、相對含水量和干物質(zhì)的積累速率都呈增加趨勢，從而使葉片具有較高的保水能力［5］；同時，清除自由基的相關(guān)酶活性增加，使質(zhì)膜的穩(wěn)定性增加［5－6］；另外，對鹽離子的特異性吸收和轉(zhuǎn)移［7］，也使小麥具有一定的抗鹽性。

小麥抗鹽性機(jī)制的闡明為在實(shí)踐中改善小麥抗性提供了理論基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)，對植物施用外源鈣［8］、對小麥幼苗施用外源甜菜堿［9］和水楊酸［10］、對水稻（Oryza sativa）施用 H2O2和 NO［11］等都能在一定程度上增加植物的抗鹽性。Fedina等［12］用H2O2處理大麥（Hordeum vulgare）幼苗后使其抗鹽性增強(qiáng)；de Azevedo Neto等［13］用 H2O2前處理玉米（Zea mays）后，誘導(dǎo)了玉米適應(yīng)鹽脅迫。這些研究給小麥抗鹽性改善的研究提供了思路。本研究用H2O2進(jìn)行前處理，然后觀測NaCl處理后小麥幼苗的生長和相關(guān)生理變化，探討H2O2對小麥幼苗抗鹽性的影響。

1 材料與方法

1．1 材料培養(yǎng)與處理 選取籽粒飽滿、均勻一致的春 小 麥 煙 農(nóng) 5286（T．a(chǎn)estivum cv．Yannong 5286）和冬小麥永良12（T．a(chǎn)estivumcv．Yongliang 12）的種子置于培養(yǎng)皿泡種萌發(fā)，待大部分種子露白后選取大小一致、飽滿且露白的種子置于浸濕的濾紙上，套袋培養(yǎng)。在小麥根扎入濾紙、芽長4～5cm時，將濾紙轉(zhuǎn)移到白瓷盤中撐起的紗網(wǎng)上，加入含H2O2或NaCl的培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)。培養(yǎng)和處理在人工氣候箱內(nèi)完成，箱內(nèi)溫度25℃／18℃（日／夜），空氣相對濕度70%，光照強(qiáng)度22 000lx。

以不含瓊脂的 MS培養(yǎng)基［12－14］為基礎(chǔ)培養(yǎng)液（對照），設(shè)5種處理：僅添加5和100μmol·L－1的H2O2（H5和H100），添 加5和1 0 0 μmol·L－1的H2O2＋1．2%NaCl（H5＋Na和 H100＋Na），以及僅1．2%的NaCl添加（Na）。其中，H5＋Na和 H100＋Na處理為H2O2處理2d后，繼續(xù)以1．2%NaCl處理。在處理第5天時取樣測定。

1．2 指標(biāo)測定 小麥幼苗株高用直尺法測定，葉片相 對 電 導(dǎo) 率 （Relative Electrical Conductivity，REC）用煮沸法［15］測定，葉片丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量用硫代巴比妥酸氧化比色法［16］測定，葉片脯氨酸（Proline）含量用磺基水楊酸法［17］測定，葉片可溶性糖（Water Soluble Sugar，WSS）含量用蒽酮法［18］測定，葉片過氧化物酶（Peroxidase，POD）活性用愈創(chuàng)木酚法［19］測定，葉片過氧化氫酶（Catalase，CAT）活性用過氧化氫－碘量法測定［20］，葉片超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）活性用氮藍(lán)四唑光還原法測定［21］。

1．3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 所有指標(biāo)測定均重復(fù)3次，所有數(shù)據(jù)均用 Microsoft Excel錄入并制圖。用SPSS 11．5軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，比較處理間差異的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同處理對小麥幼苗株高的影響 在H2O2和NaCl處理下，小麥幼苗的生長均受到抑制，但春小麥和冬小麥間存在差異（圖1）。與對照相比，所有處理（除H5外）下的春小麥株高均顯著降低，且1．2%NaCl處理（H5＋Na、H100＋Na和Na）間株高無顯著差異。與對照相比，所有的處理下冬小麥株高均降低，而且Na處理最小，高濃度H2O2處理（H100和 H100＋Na）下低于低濃度H2O2處理（H5和 H5＋Na）。

2．2 不同處理對小麥幼苗葉片丙二醛含量和相對電導(dǎo)率的影響 在NaCl處理下，小麥幼苗葉片丙二醛含量增加，但有H2O2前處理的增加程度較?。▓D2）。與對照相比，所有處理下葉片丙二醛含量均增加，但H5＋Na和H100＋Na處理葉片丙二醛含量低于Na處理；高濃度H2O2處理（H100和H100＋Na）葉片丙二醛含量高于低濃度處理（H5和H5＋Na）。對于春小麥而言，H100＋Na與Na處理下丙二醛含量相差不大，而對冬小麥而言，Na處理葉片丙二醛含量高于H100Na處理。

圖1 處理5d時小麥幼苗株高Fig．1 Wheat seedlings height after 5－day treatment

在NaCl處理下，葉片相對電導(dǎo)率增加，但有H2O2前處理的增加程度較?。▓D2）。與對照相比，所有的處理（除H100外）下春小麥葉片相對電導(dǎo)率明顯增加；H5＋Na和H100＋Na處理葉片相對電導(dǎo)率低于Na處理。H2O2和NaCl處理冬小麥葉片相對電導(dǎo)率變化與春小麥類似，但H2O2的保護(hù)作用更明顯：與對照相比，有 H2O2處理（H5、H100、H5＋Na和H100＋Na）的葉片相對電導(dǎo)率變化不大，遠(yuǎn)低于Na處理。

2．3 不同處理對小麥幼苗葉片脯氨酸和可溶性糖含量的影響 H2O2和NaCl處理小麥幼苗葉片脯氨酸含量增加，但春小麥和冬小麥間存在差異（圖3）。與對照相比，H5和H100下春小麥葉片脯氨酸無明顯變化，而H5＋Na、H100＋Na和Na處理葉片脯氨酸含量大幅度增加；H5＋Na處理葉片脯氨酸含量較Na處理高，而H100＋Na較Na處理低。而在冬小麥中，H2O2和NaCl處理均導(dǎo)致葉片脯氨酸含量增加，Na處理最高，而且高濃度H2O2處理（H100和H100＋Na）處理葉片脯氨酸含量高于低濃度H2O2處理（H5和H5＋Na）。

圖2 處理5d時小麥幼苗葉片丙二醛含量和相對電導(dǎo)率Fig．2 Leaf malondialdehyde（MDA）content and relative electrical conductivity（REC）of wheat seedlings after 5－day treatment

H2O2和NaCl處理葉片可溶性糖含量增加，但春小麥和冬小麥間存在差異（圖3）。與對照相比，所有處理（除H5外）的春小麥葉片可溶性糖含量均增加；H5＋Na和H100＋Na下葉片可溶性糖含量高于Na處理。對于冬小麥而言，所有處理的葉片可溶性糖含量均增加，而且高濃度H2O2處理（H100和H100＋Na）葉片可溶性糖含量高于低濃度H2O2處理（H5和H5＋Na）下，H100＋Na處理最高。

2．4 不同處理對小麥幼苗葉片過氧化物酶、過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性的影響

在H2O2和NaCl處理下，小麥幼苗葉片過氧化物酶活性均提高（圖4）。與對照相比，所有的處理下葉片過氧化物酶活性均提高，高濃度H2O2處理（H100和H100＋Na）高于低濃度 H2O2處理（H5和 H5＋Na），而且H100＋Na處理最高。但是，各處理下過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性變化無明顯規(guī)律（圖4）。

3 討論

鹽堿地土壤溶液中離子濃度偏高、比例失衡往往造成植物吸水困難、吸收的個別種類離子過多，導(dǎo)致植物體內(nèi)滲透勢變化，不利于植物生理生化過程的正常進(jìn)行，最終抑制植物的生長［2，22］。因此，1．2%NaCl處理下春小麥和冬小麥幼苗的生長受到明顯抑制。此外，H2O2處理也對小麥幼苗的生長有抑制作用，尤其高濃度H2O2處理下抑制作用明顯。但重要的是，本研究發(fā)現(xiàn)H2O2前處理能減輕NaCl脅迫對小麥幼苗生長的抑制，尤其低濃度H2O2減輕作用明顯。這與Fedina等［12］和de Azevedo Neto等［13］的結(jié)論一致，適度H2O2處理能增強(qiáng)植物的抗鹽性和適應(yīng)性。

圖3 處理5d時小麥幼苗葉片脯氨酸和可溶性糖含量Fig．3 Contents of leaf proline and water soluble sugar（WSS）of wheat seedlings after 5－day treatment

圖4 處理5d時小麥幼苗葉片過氧化物酶、過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性Fig．4 Activities of leaf peroxidase（POD），catalase（CAT）and superoxide dismutase（SOD）of wheat seedlings after 5－day treatment

為了抵抗離子失衡和生理干旱造成的傷害，植物通過調(diào)整細(xì)胞滲透勢來維持水分的吸收［23－25］，保證細(xì)胞功能的正常發(fā)揮。因此，1．2%NaCl處理下的春小麥和冬小麥幼苗葉片脯氨酸和可溶性糖含量增加，有利于細(xì)胞滲透勢的維持。本研究還發(fā)現(xiàn)，H2O2前處理可以提高NaCl脅迫下小麥幼苗的滲透調(diào)節(jié)能力，尤其高濃度H2O2前處理能明顯提高葉片可溶性糖含量。此外，為了發(fā)揮正常的細(xì)胞功能，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整性的維持也必不可少，因此，在干旱和鹽脅迫下，雖然細(xì)胞膜脂過氧化加?。?6］，但抗氧化酶等活性的增加及其協(xié)同作用能有效減輕脅迫的傷害［27－28］。本研究發(fā)現(xiàn)，1．2%NaCl處理導(dǎo)致小麥幼苗葉片丙二醛含量和相對電導(dǎo)率增加，表明小麥?zhǔn)艿矫{迫后，細(xì)胞膜破壞增加，細(xì)胞內(nèi)容物滲漏增多。雖然H2O2處理下葉片丙二醛含量和相對電導(dǎo)率也增加，但作為前處理，能減輕NaCl脅迫對細(xì)胞膜的破壞。本研究還發(fā)現(xiàn)，1．2%NaCl脅迫下葉片過氧化物酶活性增加，且高濃度H2O2前處理下增加幅度更大，提高了細(xì)胞抗氧化能力。

許多研究表明，H2O2前處理可提高不同植物的抗旱性［14］、抗冷性［29］和抗鹽性［12］等。本研究中，H2O2前處理后小麥幼苗的抗鹽性有一定的改善，這為實(shí)踐中改善小麥抗鹽性、增強(qiáng)其在鹽堿地的適應(yīng)能力提供了一定的理論基礎(chǔ)。另外，H2O2前處理后春小麥和冬小麥幼苗對NaCl脅迫的響應(yīng)和表現(xiàn)不同，可能與不同小麥品種的耐鹽性［30］及其對H2O2的敏感性不同有關(guān)，相關(guān)機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

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