馬太光+李海平+郭秀霞+張瑞騰+李靈芝+周可杰

摘要：以西葫蘆（Cucurbita pepo）農園1號種子為材料，研究腐殖酸浸種對NaCl脅迫下西葫蘆下胚軸和根的生長及抗氧化系統(tǒng)的影響。結果發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的高活性腐殖酸稀釋液浸種能緩解NaCl脅迫對西葫蘆下胚軸和根的抑制作用，其中以450倍的稀釋液處理效果最佳。高活性腐殖酸稀釋液處理顯著提高NaCl脅迫下西葫蘆種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數、活力指數、鮮質量、根長、下胚軸長、一級側根數及下胚軸與根中超氧化物酶、過氧化物酶活性，并降低下胚軸與根中丙二醛含量。結果表明，高活性腐殖酸能緩解 NaCl 脅迫對西葫蘆下胚軸和根生長的抑制作用，增強西葫蘆種子的抗鹽性。

關鍵詞：腐殖酸；西葫蘆（Cucurbita pepo）；種子；NaCl；脅迫；抗氧化酶；萌發(fā)

中圖分類號： S642.601 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）09-0189-03

近年來我國設施蔬菜生產發(fā)展迅速，設施內長期不合理地施用化學肥料和過量地噴施農藥，造成土壤鹽澤化程度不斷加重，肥力下降，病蟲害發(fā)生嚴重，導致蔬菜產量品質逐漸下降，嚴重制約了設施蔬菜栽培的可持續(xù)發(fā)展[1]。西葫蘆為我國主要的設施瓜類蔬菜，而鹽害嚴重影響西葫蘆的產量和品質。因此，研究解決設施土壤鹽澤化、提高西葫蘆抗鹽害栽培技術措施已成為普遍關注的生產問題[2]。

腐殖酸是自然界中廣泛存在的有機高分子物質，它具有活化作用，不僅能增加植物體內氧化酶活性及代謝活動，還能改善土壤結構性質，最終提高根系吸收水分及養(yǎng)分的能力[3-5]。郭偉等研究表明，腐殖酸浸種可有效緩解鹽堿脅迫對小麥的影響[6]。但目前還沒有關于腐殖酸對鹽脅迫下西葫蘆種子萌發(fā)影響的報道，因此本試驗通過腐殖酸浸種，在NaCl脅迫條件下測定西葫蘆種子萌發(fā)及根和下胚軸生長的變化，研究腐殖酸浸種對NaCl脅迫條件下西葫蘆根和下胚軸抗氧化系統(tǒng)的影響，以期為揭示西葫蘆耐鹽脅迫機理和提高西葫蘆抗鹽脅迫途徑提供理論參考，此外也為尋求提高鹽堿地區(qū)西葫蘆的生產提供理論依據和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以西葫蘆（Cucurbita pepo）農園1號為試驗材料；NaCl純度>99%，由Life Science Products & Services公司生產）；高活性腐殖酸液劑由江蘇新沂市蘇蒙肥業(yè)有限公司提供。

1.2 試驗設計

試驗設置6個處理，具體為：（1）不用高活性腐殖酸液劑浸種不加NaCl，設為CK；（2）不用高活性腐殖酸液劑浸種加NaCl，設為T1；（3）腐殖酸50+NaCl（稀釋50倍高活性腐殖酸液體浸種加NaCl），設為T2；（4）腐殖酸250+NaCl（稀釋250倍高活性腐殖酸液體浸種加NaCl），設為T3；（5）腐殖酸450+NaCl（稀釋450倍高活性腐殖酸液體浸種加NaCl），設為T4；（6）腐殖酸650+NaCl（稀釋650倍高活性腐殖酸液體浸種加NaCl），設為T5。

挑選飽滿且大小一致的西葫蘆種子，用0.1%高錳酸鉀消毒15 min，用去離子水反復沖洗干凈，吸水紙吸干后分別用高活性腐殖酸溶液（50、250、450、650倍）和去離子水浸種8 h[（26±1） ℃]，然后置于墊入2層無菌濾紙培養(yǎng)皿中發(fā)芽，每皿25粒種子，重復3次。每個培養(yǎng)皿加8 mL 200 mmol/L NaCl溶液（CK加入等量去離子水）使濾紙濕潤傾斜時皿底無溶液匯聚。將培養(yǎng)皿放入人工氣候培養(yǎng)箱內避光培養(yǎng)[（26±1） ℃]。試驗過程中隔天輪換添加1～2 mL去離子水和NaCl溶液，保持各處理NaCl溶液濃度基本維持不變。從第2天起統(tǒng)計發(fā)芽種子數，以胚根長為種子長度的1/2作為萌發(fā)標志[7]，腐敗種子及時挑出，第7天停止發(fā)芽試驗。計算發(fā)芽率、發(fā)芽指數、活力指數，測定超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量。

1.3 測定項目及方法

發(fā)芽率（GP）=第7天發(fā)芽種子數/供試種子數×100%；

發(fā)芽指數（GI）=∑（Gt/Dt）（Gt指時間t內的發(fā)芽數，Dt指對應的發(fā)芽天數）；

活力指數（VI）=GI×S（GI為發(fā)芽指數，S為第7天測定的幼苗鮮質量）；

從每個處理隨機選取10株幼苗，用直尺測量根長、下胚軸長，用分析天平稱取幼苗的鮮質量；然后用硫代巴比妥酸法[8]測定西葫蘆下胚軸和根內MDA的含量，用μmol/g表示；利用紫外分光光度計進行抗氧化酶活性的測定，用氮藍四唑（NBT）還原法[8]測定SOD活性，以U/（g·min）表示；用愈創(chuàng)木酚方法[8]測定POD活性，以ΔD470 nm/（g·min）表示。

采用SAS和Microsoft Office Excel 2013軟件對試驗結果進行方差分析和制圖。

2 結果與分析

2.1 腐殖酸處理對NaCl脅迫下西葫蘆種子萌發(fā)的影響

在NaCl脅迫處理下，西葫蘆種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數、活力指數、一級側根數和幼苗鮮質量均顯著低于CK（P<0.05），說明NaCl脅迫抑制西葫蘆種子的萌發(fā)。用450倍高活性腐殖酸稀釋液處理，發(fā)芽率、發(fā)芽指數、活力指數、一級側根數和幼苗鮮質量均達到最大，與T1差異顯著；然而用50倍高活性腐殖酸稀釋液處理卻加重抑制（表1、圖1、圖2）。結果表明，適宜濃度的高活性腐殖酸稀釋液處理可以促進NaCl脅迫下西葫蘆種子的萌發(fā)。

2.2 腐殖酸處理對NaCl脅迫下西葫蘆下胚軸和根長的影響

NaCl脅迫下西葫蘆幼苗下胚軸和根長度與CK相比顯著降低，用適宜濃度高活性腐殖酸稀釋液處理后有效緩解了NaCl脅迫對西葫蘆下胚軸和根生長的抑制。在本試驗中，以450倍高活性腐殖酸處理效果最好，下胚軸、根長分別比T1增加了1.51、1.85 cm，差異顯著（表1）。

2.3 腐殖酸處理對NaCl脅迫下西葫蘆下胚軸與根中MDA含量的影響

NaCl脅迫下西葫蘆下胚軸與根中的 MDA含量均比CK顯著增加，而用高活性腐殖酸稀釋液浸種則使其升高幅度降低，并隨著高活性腐殖酸稀釋倍數的增大其含量呈先下降再升高的趨勢，與T1處理相比，用450倍高活性腐殖酸稀釋液處理 MDA 在下胚軸與根中的含量分別降低了39.10%和43.60%，效果最佳（圖3、圖4）。

2.4 腐殖酸處理對NaCl脅迫下西葫蘆下胚軸與根中SOD活性的影響

與CK相比，T1顯著抑制了西葫蘆下胚軸和根中SOD的活性。NaCl脅迫下，用450倍高活性腐殖酸稀釋液處理，西葫蘆下胚軸、根中SOD活性分別比T1處理增加了35.05%、55.30%，效果顯著（圖5、圖6）。

2.5腐殖酸處理對NaCl脅迫下西葫蘆下胚軸與根中POD活性的影響

NaCl處理顯著抑制了西葫蘆下胚軸和根中POD的活性，用450倍高活性腐殖酸稀釋液處理能夠顯著降低NaCl脅迫對西葫蘆下胚軸與根中POD 保護酶活性的抑制，并且其效果與以上其他指標類似，均以450倍緩解效果最好（圖7、圖8）。

3 討論

種子萌發(fā)是作物發(fā)育過程中的重要階段，對作物后期的生長發(fā)育和產量有直接的影響。種子萌動時鹽脅迫損壞細胞膜的結構和功能，導致種子生理代謝失調，萌發(fā)力下降[9]。本試驗結果表明，200 mmol/L NaCl 處理顯著抑制了西葫蘆種子的萌發(fā)，可能是由于200 mmol/L處理損壞了細胞質膜的完整性，導致細胞膜選擇通透性下降，細胞內外離子不平衡，水勢降低，造成種子幼芽吸水困難，影響了種子萌發(fā)和幼芽的生長，這與前人的研究結果一致[10-15]。孫小芳等也研究表明，種子在萌動是大量吸收Na+、Cl-，使種子萌發(fā)過程中受到滲透脅迫和離子毒害[16]。NaCl 脅迫下腐殖酸浸種處理顯著提高了西葫蘆種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數、活力指數，促進西葫蘆幼苗根、下胚軸的伸長。研究表明，NaCl脅迫下施用腐殖酸能夠激活小麥種子內α-淀粉酶活性，提高總可溶性糖、蔗糖和果糖含量，進而提高種子的發(fā)芽率[17-18]。因此推測腐殖酸浸種促進西葫蘆種子萌發(fā)可能與西葫蘆種子內α-淀粉酶活性和果糖含量變化有關，具體還需要進一步研究。

在鹽脅迫下對植物最顯著的變化就是生長受到抑制[19]。由于活性氧不易清除，使膜脂發(fā)生過氧化，導致膜系統(tǒng)受到傷害。SOD、POD是植物內源的活性氧清除劑屬保護酶系統(tǒng)，逆境中酶活性較高的才能有效地清除活性氧使之保持較低水平，防止膜過氧化，從而減少其對膜結構的破壞，增強植株對逆境的抵抗能力[20-22]。本試驗中NaCl處理顯著增加西葫蘆下胚軸與根中MDA的含量，表明西葫蘆幼芽受到氧化脅迫，導致細胞膜受損，這與前人的研究結果[23-24]相符。郭偉等研究表明，腐殖酸浸種處理可以增強了小麥幼苗和根系中過氧化物酶和超氧化物歧化酶活性，并促進了谷胱甘肽合成[6，25]。本研究結果表明，高活性腐殖酸液劑處理顯著降低了NaCl誘發(fā)的氧化脅迫，其緩解作用與提高抗氧化酶活性有密切的聯(lián)系，這與郭偉等的研究結果基本相符。

綜上所述，用450倍高活性腐殖酸液劑處理可提高NaCl脅迫下西葫蘆種子的發(fā)芽能力，并可提高西葫蘆幼苗抗氧化酶活性，降低氧自由基的積累，降低MDA含量，使膜脂氧化程度下降，從而提高NaCl脅迫下西葫蘆幼苗細胞膜選擇透性。因此，在鹽漬地帶可以通過播前對種子用腐殖酸浸種處理，以提高西葫蘆的出苗率，增加幼苗的抗鹽能力。但此類研究起步較晚，還需要對其影響其他生理代謝機制方面作深入探究。

參考文獻：

[1]劉志媛，朱祝軍，錢亞榕，等. 等滲Ca（NO3）2和NaCl對番茄幼苗生長的影響[J]. 園藝學報，2001，28（1）：31-35.

[2]李海云，王秀峰，邢禹賢. 設施土壤鹽分積累及防治措施研究進展[J]. 山東農業(yè)大學學報：自然科學版，2001，32（4）：535-538.

[3]牛育華，李仲謹，郝明德，等. 腐殖酸的研究進展[J]. 安徽農業(yè)科學，2008，36（11）：4638-4639，4651.

[4]程 亮，張保林，王 杰，等. 腐殖酸肥料的研究進展[J]. 中國土壤與肥料，2011（5）：1-6.

[5]張 敏，胡兆平，李新柱，等. 腐殖酸肥料的研究進展及前景展望[J]. 磷肥與復肥，2014，29（1）：38-40.

[6]郭 偉，王慶祥. 腐殖酸浸種對鹽堿脅迫下小麥根系抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 腐殖酸，2012，29（2）：47-47.

[7]劉衛(wèi)萍，張志民，王士奎，等. 纖維寡聚酸對番茄種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J]. 北方園藝，2011（1）：49-51.

[8]高俊鳳. 植物生理學實驗指導[M]. 北京：高等教育出版社，2006：210-217.

[9]賀軍民，佘小平，張 鍵. 番茄種子吸濕-回干處理對鹽脅迫傷害的緩解效應[J]. 園藝學報，2000，27（2）：123-126.

[10]朱志華，胡榮海，宋景芝，等. 鹽脅迫對不同小麥品種種子萌發(fā)的影響[J]. 作物品種資源，1996（4）：25-29.

[11]丁順華，邱念偉，楊洪兵，等. 小麥耐鹽性生理指標的選擇[J]. 植物生理學通訊，2001，37（2）：98-102.

[12]盧靜君，李 強，多立安. 鹽脅迫對金牌美達麗和獵狗種子萌發(fā)的影響[J]. 植物研究，2002，22（3）：328-332.

[13]梁云媚，李 燕，多立安，等. 不同鹽分脅迫對苜蓿種子萌發(fā)的影響[J]. 草業(yè)科學，1998，15（6）：22-26.

[14]安守芹，于 卓，孔麗娟，等. 花棒等四種豆科植物種子萌發(fā)及苗期耐鹽性的研究[J]. 中國草地，1995（6）：29-32.

[15]吐爾遜娜依，高輝遠，安沙舟，等. 8種牧草耐鹽性綜合評價[J]. 中國草地，1995（1）：30-32，29.

[16]孫小芳，鄭青松，劉友良. 鹽脅迫下不同基因型棉花萌發(fā)生長和離子吸收特性[J]. 棉花學報，2001，13（3）：134-137.

[17]王廣印，韓世棟，趙一鵬，等. NaCl脅迫及Ca2+和GA3對南瓜屬3種蔬菜種子發(fā)芽的影響[J]. 植物資源與環(huán)境學報，2005，14（1）：26-30.

[18]郭 偉，于立河. 腐殖酸浸種對鹽脅迫下小麥萌發(fā)種子及幼苗生理特性的影響[J]. 麥類作物學報，2012，32（1）：90-96.

[19]郭 偉，于立河. 腐殖酸浸種對不同耐鹽性小麥品種幼苗碳氮代謝的影響[J]. 麥類作物學報，2013，33（2）：344-349.

[20]張恩平，張淑紅，司龍亭，等. NaCl脅迫對黃瓜幼苗子葉膜脂過氧化的影響[J]. 沈陽農業(yè)大學學報，2001，32（6）：446-448.

[21]Scandalios J G. Oxygen stress and superoxide dismutase[J]. Plant Physiology，1993，101（1）：7-12.

[22]Foyer C H，Descourvieres P，Kunert K J. Protection against oxygen radicals-an important defense-mechanism studied in transgenic plants[J]. Plant，Cell & Environment，1994，17（5）：507-523.

[23]王素平，郭世榮，李 璟，等. 鹽脅迫對黃瓜幼苗根系生長和水分利用的影響[J]. 應用生態(tài)學報，2006，17（10）：1883-1888.

[24]韓春梅，李春龍，賀陽冬，等. NaCl脅迫對萵筍種子萌發(fā)及幼苗根系生理生化指標的影響[J]. 長江蔬菜，2009（10）：21-23.

[25]郭 偉，王慶祥. 腐殖酸浸種對鹽堿脅迫下小麥幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響[J]. 應用生態(tài)學報，2011，22（10）：2539-2545.