張鳳銀，陳禪友，胡志輝，許麗彬

（1.江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，武漢 430056；2.湖北省豆類(lèi)（蔬菜）植物工程技術(shù)研究中心，武漢 430056）

土壤鹽漬是影響植物生長(zhǎng)、限制作物生產(chǎn)力的主要非生物逆境因素之一[1-4]。隨著設(shè)施蔬菜業(yè)的發(fā)展，因設(shè)施內(nèi)地溫高、蒸發(fā)量大、無(wú)雨水淋溶的小氣候及栽培作物時(shí)施肥量大等特點(diǎn)，易引起土壤次生鹽漬[5]，已成為制約蔬菜高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、可持續(xù)發(fā)展的主要因素[6]。因此，長(zhǎng)期以來(lái)，植物耐鹽機(jī)理以及如何提高植物的耐鹽性、增加鹽脅迫下作物產(chǎn)量，一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前研究發(fā)現(xiàn)，添加外源物質(zhì)調(diào)控植物體抗氧化組分是解決非生物逆境脅迫對(duì)植物傷害行之有效的方法。水楊酸（Salicylic acid，SA）是植物體內(nèi)廣泛存在的一種簡(jiǎn)單的酚酸類(lèi)物質(zhì)，也是一種新的植物內(nèi)源激素。據(jù)報(bào)道，在菊花[7]、棉花[8]、生菜[9]、黃瓜[10]、番茄[11]、花椰菜[12]等植物上添加外源SA能提高其抗鹽性。

菜豆（Phaseolus vulgaris L.）又稱蕓豆（俗稱二季豆或四季豆），屬豆科菜豆屬植物，在我國(guó)栽培廣泛，屬重要出口農(nóng)產(chǎn)品。菜豆在種植過(guò)程中也經(jīng)常受到鹽脅迫，給生產(chǎn)帶來(lái)不同程度的損失。但到目前為止，鹽脅迫下菜豆生理特性研究及外源SA對(duì)鹽脅迫下菜豆種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響少見(jiàn)報(bào)道。為明確SA對(duì)菜豆耐鹽性影響的生理機(jī)制，本研究以菜豆種子為試驗(yàn)材料，在NaCl鹽脅迫下，分析不同濃度外源SA對(duì)菜豆種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)以及生理指標(biāo)的影響，探討SA對(duì)菜豆耐鹽性的影響，旨在為實(shí)際生產(chǎn)中緩解菜豆鹽害提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)在武漢市江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行。以紅花白莢的菜豆種子為試驗(yàn)材料（購(gòu)于武漢市大東門(mén)蔬菜種子市場(chǎng)）。SA，化學(xué)純，由上海國(guó)藥集團(tuán)生產(chǎn)。NaCl，分析純，含量≥99.5%，由北京化學(xué)試劑公司生產(chǎn)。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)8個(gè)處理：0 g·L-1NaCl+0 g·L-1SA（蒸餾水，記為CK1）；7 g·L-1NaCl+0 g·L-1SA（記為CK2）；7 g·L-1NaCl+0.25 g·L-1SA；7 g·L-1NaCl+0.5 g·L-1SA；7 g·L-1NaCl+1.0 g·L-1SA；7 g·L-1NaCl+1.5 g·L-1SA；7 g·L-1NaCl+2.0 g·L-1；7 g·L-1NaCl+2.5 g·L-1SA。

1.2.2 菜豆種子處理

菜豆種子經(jīng)粒選后，用0.1%高錳酸鉀溶液消毒10 min，蒸餾水漂洗3次，然后用蒸餾水浸種4 h。將浸種后的種子置入鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿100粒，沿培養(yǎng)皿的壁分別加入上述處理溶液，并保持濾紙濕潤(rùn)。處理后的種子在溫度25℃、濕度85%恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每天更換濾紙，并加入原處理溶液，保持濾紙濕潤(rùn)。每個(gè)處理重復(fù)3次。從培養(yǎng)次日開(kāi)始統(tǒng)計(jì)發(fā)芽種子數(shù)（以胚根長(zhǎng)為種子長(zhǎng)度的一半作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)）。發(fā)芽試驗(yàn)進(jìn)行7 d，測(cè)定并計(jì)算種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)（發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)）及幼苗的生長(zhǎng)（芽長(zhǎng)、主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)）和生理指標(biāo)（SOD活性、MDA含量）。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 種子萌發(fā)指標(biāo)

種子萌發(fā)第4天測(cè)定發(fā)芽勢(shì)，第7天測(cè)定發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。計(jì)算公式如下：

發(fā)芽勢(shì)（%）=第4天發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%；發(fā)芽率（%）=第7天發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%；發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt，式中，Gt為在t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)。

1.3.2 幼苗生理指標(biāo)

超氧化物歧化酶活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測(cè)定[13]；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法測(cè)定[13]。以上指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2003進(jìn)行整理，并用DPS 2000統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和多重比較，顯著性檢驗(yàn)采用鄧肯氏新復(fù)極差方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源SA對(duì)NaCl鹽脅迫下菜豆種子萌發(fā)的影響

由表1可知，CK2發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)與CK1相比存在顯著差異（P＜0.05），前者發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別較后者降低19%、16%和7%。因此，鹽脅迫延緩菜豆種子萌發(fā)速度、降低種子的萌發(fā)活力，抑制種子萌發(fā)。但在鹽脅迫下添加外源SA，菜豆種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)隨外源SA濃度的增加均呈先升高后下降的趨勢(shì)。其中以添加0.5 g·L-1SA處理效果最佳，其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別較CK2處理提高了21%、30%和11%。當(dāng)SA濃度超過(guò)2.0 g·L-1則加重鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用，SA濃度為2.5g·L-1時(shí)發(fā)芽率極低，僅為7%。

表1 不同濃度SA對(duì)NaCl鹽脅迫下菜豆種子萌發(fā)的影響Table1 Effects of different concentrations of SA on seed germination of kidney bean under NaCl stress

2.2 外源SA對(duì)NaCl鹽脅迫下菜豆幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2可知，CK1和CK2處理的菜豆幼苗側(cè)根數(shù)差異不顯著（P＞0.05），但經(jīng)過(guò)CK2處理的幼苗芽長(zhǎng)、主根長(zhǎng)顯著短于CK1處理（P＜0.05）。因此，鹽脅迫抑制菜豆幼苗生長(zhǎng)。在NaCl鹽脅迫下，隨添加外源SA濃度的增加，菜豆幼苗的芽長(zhǎng)、主根長(zhǎng)以及側(cè)根數(shù)均呈先增加后下降的趨勢(shì)。其中，0.5g·L-1SA緩解鹽脅迫效果最佳，不僅其菜豆幼苗芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)及側(cè)根數(shù)顯著高于CK2處理，而且芽長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)也顯著高于CK1處理。當(dāng)SA濃度超過(guò)1.5 g·L-1時(shí)，SA濃度越高，對(duì)幼苗生長(zhǎng)抑制越嚴(yán)重。

表2 不同濃度SA對(duì)NaCl鹽脅迫下菜豆幼苗生長(zhǎng)的影響Table2 Effects of different concentrations of SA on seedling growth of kidney bean under NaCl stress

2.3 不同濃度SA對(duì)NaCl鹽脅迫下菜豆幼苗SOD酶活性的影響

SOD是植物細(xì)胞膜的重要保護(hù)酶，通過(guò)清除超氧陰離子自由基，保護(hù)細(xì)胞膜的完整性。SOD活性常作為植物抗逆性的重要生理指標(biāo)之一。由表3可知，CK2處理幼苗SOD活性顯著低于CK1處理（P＜0.05），表明遭受鹽脅迫后，菜豆幼苗體內(nèi)SOD活性降低。在鹽脅迫下，隨添加外源SA濃度的增加，菜豆幼苗體內(nèi)SOD活性呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。其中添加0.25～1.5 g·L-1SA均能顯著提高SOD活性，且以0.5 g·L-1SA處理的菜豆幼苗SOD活性最高。因此，鹽脅迫降低菜豆幼苗SOD活性，適宜濃度SA處理能提高菜豆幼苗SOD活性，保護(hù)細(xì)胞膜完整。

2.4 不同濃度SA對(duì)NaCl鹽脅迫下菜豆幼苗MDA含量的影響

MDA是膜脂過(guò)氧化作用的最終產(chǎn)物，反映膜系統(tǒng)受傷害程度的重要標(biāo)志之一。由表3可知，CK2處理幼苗中MDA含量顯著高于CK1處理（P＜0.05），說(shuō)明經(jīng)過(guò)鹽脅迫后膜系統(tǒng)受到破壞。與CK2相比，通過(guò)添加0.25～0.5 g·L-1SA的處理能顯著降低菜豆幼苗的MDA含量，緩解鹽脅迫對(duì)膜的破壞，添加1.0～2.0 g·L-1SA對(duì)MDA含量無(wú)影響，而2.5 g·L-1SA反而顯著提高M(jìn)DA含量。

表3 不同濃度SA對(duì)NaCl鹽脅迫下菜豆幼苗SOD活性及MDA含量的影響Table3 Effects of different concentrations of SA on SOD activity and MDA content of kidney bean seedlings under NaCl stress

3 討論與結(jié)論

植物種子萌發(fā)和幼苗期是鹽脅迫最敏感的階段之一[14]。此階段若受到鹽脅迫，輕者會(huì)降低種子的發(fā)芽率，延遲出苗時(shí)間；重者則會(huì)導(dǎo)致種子不能發(fā)芽或幼苗死亡[15-18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在NaCl處理下菜豆種子萌發(fā)延緩，發(fā)芽率降低，幼苗主根、側(cè)根以及芽的生長(zhǎng)均受到明顯抑制。

鹽脅迫引起種子萌發(fā)和植物生長(zhǎng)抑制的原因主要為滲透脅迫引起植物細(xì)胞生理缺水，或細(xì)胞質(zhì)膜遭破壞，導(dǎo)致溶質(zhì)外滲，或離子毒害致細(xì)胞膜的選擇透性遭破壞，使細(xì)胞的生理功能遭到破壞[19]。在本試驗(yàn)中，菜豆幼苗的細(xì)胞膜保護(hù)酶SOD活性降低，而反映細(xì)胞膜受傷害程度的MDA含量增加，說(shuō)明菜豆受鹽脅迫后，其細(xì)胞膜遭到破壞。SOD是一種誘導(dǎo)酶，Kumara等發(fā)現(xiàn)用100 mmol·L-1NaCl處理能顯著提高非洲菊體內(nèi)的SOD活性[20]，王玉萍等報(bào)道用125 mmol·L-1NaCl處理也能顯著提高花椰菜幼苗SOD活性[12]，作者在預(yù)備試驗(yàn)中設(shè)置不同濃度NaCl處理菜豆，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)提高SOD活性的處理，說(shuō)明NaCl處理是否能提高SOD活性可能與植物種類(lèi)有關(guān)或者與NaCl處理濃度有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

本研究結(jié)果也表明，適宜濃度的SA能顯著提高菜豆幼苗抗氧化酶的活性，有效清除活性氧，緩解鹽脅迫導(dǎo)致的氧化傷害，從而提高菜豆種子的發(fā)芽力，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)。與報(bào)道[10,12]結(jié)果一致，SA對(duì)菜豆種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響與濃度有關(guān)，即低濃度時(shí)，緩解鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的抑制作用，高濃度時(shí)，則加重鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的抑制作用。在本研究中，0.25～0.5 g·L-1SA能緩解菜豆鹽脅迫作用，超過(guò)1.0 g·L-1SA則加重鹽脅迫作用。

菜豆在NaCl鹽脅迫下，種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)均受到抑制，添加SA能緩解鹽脅迫，且以0.5 g·L-1SA為佳。

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