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(1.綿陽東辰國際學(xué)校高中部，　四川 綿陽 621000；2.綿陽師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，　四川 綿陽 621000)

毛竹(Ph.Edulis(Carr.)H.de Lehaie)是禾本科(Gramineae)竹亞科(Bambusoideae)剛竹屬(PhyllostachysSieb.et Zucc.)植物，廣泛分布于北緯46°以南地區(qū)，是我國栽培面積最大、經(jīng)濟(jì)價值高的竹類資源[1-3]。長期以來，毛竹林的培育主要采用傳統(tǒng)的母竹移植法，該造林方式存在運輸不方便、造林成本高、成活率低、萌筍少、成林慢以及苗木來源緊缺等諸多缺陷[4]。而竹類植物開花結(jié)實習(xí)性獨特，終其一生只開一次花，且在種子發(fā)育成熟后隨即死亡[5]。同時，竹類植物不僅自然結(jié)實率低，而且種子質(zhì)量差、壽命短、萌發(fā)率低[3,5]。因此，研究毛竹種子的萌發(fā)特性對毛竹種質(zhì)資源的分子遺傳改良、竹林快速培育以及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

隨著全球環(huán)境不斷惡化，土壤鹽堿化已成為全球共同面臨的環(huán)境問題。據(jù)統(tǒng)計，世界土壤鹽堿化已高達(dá)約9.5億hm2，而我國約為0.95億hm2，占全球比例的10%[6]。植物種子在萌發(fā)時期，其抵抗力弱，對鹽脅迫極為敏感[6]；而鹽脅迫將影響植物種子萌發(fā)和幼苗生長發(fā)育，甚至影響植株的生理和形態(tài)建成[7-9]。超聲波是一種能被植物吸收，可增強細(xì)胞活力，加速細(xì)胞分裂，促使植物生長加快的能量[10]。近年來，超聲波技術(shù)廣泛應(yīng)用于植物的研究中。研究表明，超聲波處理可影響植物種子萌發(fā)和幼苗生長[11-14]。目前，關(guān)于毛竹種子萌發(fā)的研究主要集中在溫度、光照、水分、輻射、重金屬脅迫等因素對其影響方面[1,4,15-17]。為此，本試驗研究鹽脅迫下不同時間的超聲波處理對毛竹種子萌發(fā)和幼苗早期生長的影響，為解決鹽堿化地區(qū)的竹林培育提供參考。

1　材料與方法

1.1　材　料

毛竹(Ph.Edulis(Carr.)H.de Lehaie)種子購自于云南昆明，選取籽粒飽滿、大小均一的種子作為試材。試驗于2017年10月在西南科技大學(xué)的“四川省生物質(zhì)資源利用與改性工程技術(shù)研究中心”重點實驗室進(jìn)行。超聲波清洗器(KQ-218)購置于昆山市超聲儀器有限公司。

1.2　方　法

1.2.1種子處理

試驗設(shè)置4個處理，每個處理3次重復(fù)，每次重復(fù)100粒種子。超聲波處理時，用紗布將種子包好，置于超聲波清洗器內(nèi)槽中，并注入適量的含有100 mmol/L氯化鈉的蒸餾水。處理頻率40 kHz，功率100 W，時間分別為0(對照)，5，15，25 min。處理完畢后，自然晾干備用。

1.2.2發(fā)芽試驗

將內(nèi)置2層濾紙的培養(yǎng)皿進(jìn)行滅菌，而后烘干。將處理好的種子排放于無菌的培養(yǎng)皿中，用移液槍加入10 mL含有100 mmol/L氯化鈉的無菌蒸餾水。萌發(fā)試驗置于25 ℃恒溫光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行，光照/黑暗時間為12 h/12 h依次交替，光照強度為2 000 lx。

表2鹽脅迫下超聲波對毛竹幼苗生長的影響

處理(min)總生物量(g)根部生物量(g)地上部分生物量(g)根冠比0(ck)2．5800±0．0856d0．6633±0．0306d1．9167±0．0551d0．346152．8268±0．0433c0．7340±0．0123c2．0928±0．0310c0．3507153．5904±0．0213a0．9012±0．0101a2．6892±0．0111a0．3351253．1247±0．0369b0．8283±0．0155b2．2965±0．0213b0．3607

1.2.3指標(biāo)測定

每天觀察統(tǒng)計種子的萌發(fā)數(shù)，第7天計算毛竹種子的發(fā)芽勢，第10天計算發(fā)芽率、相對發(fā)芽率[1,4]。發(fā)芽結(jié)束后，將每個處理的樣品混合，隨機(jī)選取5株幼苗，并測量幼苗地上部分、地下部分的鮮重、根長。同時，參照黃業(yè)偉[18]的方法，測定植株的SOD活性、POD活性、丙二醛含量等生理生化指標(biāo)。

1.2.4數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行統(tǒng)計、處理、分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　鹽脅迫下超聲波對毛竹種子萌發(fā)特性的影響

種子發(fā)芽率的高低可反映出種子生命活力的大小，而相對發(fā)芽率則可看出不同脅迫處理下，植物種子的萌發(fā)狀況。試驗結(jié)果表明，在鹽脅迫下，超聲波處理的毛竹種子發(fā)芽率都與對照有顯著差異(表1)。發(fā)芽率最低的是對照組，為37.33%；發(fā)芽率最高的是超聲波處理15 min，為52.33%；處理組的發(fā)芽率均顯著高于對照組，發(fā)芽率增幅在7%～15%之間。隨著超聲波處理時間的增加，種子的發(fā)芽率呈先上升后下降的趨勢。而在鹽脅迫下，超聲波處理的毛竹相對發(fā)芽率分別為對照組的1.187 5倍、1. 401 8倍及1.277 0倍。進(jìn)一步分析得知，毛竹種子的發(fā)芽勢也呈現(xiàn)類似的趨勢，即處理組的發(fā)芽勢均顯著高于對照組；對照組的發(fā)芽勢最低，為19.00%；超聲波處理15 min的發(fā)芽勢最高，為26.67%；隨著處理時間增加，發(fā)芽勢也是先上升后下降。這表明在鹽脅迫下，超聲波處理可有效緩解鹽害現(xiàn)象，促進(jìn)種子萌發(fā)；但隨著處理時間不斷增加到超過種子承受的閥值后，發(fā)芽將會受到抑制。

2.2　鹽脅迫下超聲波對毛竹幼苗生長的影響

鹽脅迫對植物的幼苗生長有著較大的抑制作用[18]。研究結(jié)果表明，鹽脅迫下，毛竹幼苗的生物量為2.580 0 g，其中根部為0.663 3 g，地上部分為1.916 7 g。超聲波處理后，幼苗的生物量均較對照組的高；最高是超聲波處理15 min，生物量為3.590 4 g，其中根部的為0.901 2 g，地上部分的為2.689 2 g。各處理均與對照組有顯著差異。植株的根冠比小于0.4，表明植株的生長受到一定的抑制[18]。本試驗結(jié)果表明，對照組和試驗組的根冠比均小于0.4，對照組為0.346 1；超聲波處理5、15、25 min的根冠比分別為0.350 7、0.335 1、0.360 7，其中處理5 min和處理25 min的根冠比要大于對照組，處理15 min的根冠比小于對照組。這表明鹽脅迫下，植株的生長和發(fā)育均受到鹽害的影響，只超聲波處理只可起到緩解鹽害的作用。

表1鹽脅迫下超聲波對毛竹種子萌發(fā)特性的影響

處理(min)發(fā)芽率(%)相對發(fā)芽率(%)發(fā)芽勢(%)0(ck)37．33±1．53d100．0019．00±1．00c544．33±0．58c118．7523．67±1．53b1552．33±0．58a140．1826．67±1．53a2547．67±0．58b127．7023．67±0．58b

注：同列不同小寫字母表示各水平之間差異顯著(p<0.05)，下同。

2.3　鹽脅迫下超聲波對毛竹幼苗期生理的影響

超氧化化物歧化酶、過氧化物酶的活性與植株抗氧化能力相關(guān)。這2種酶活性的高低一定程度上反映了植株抗性的能力。試驗結(jié)果(表3)表明，鹽脅迫下的超聲波處理，SOD的活性呈上升趨勢，酶的活性呈不同幅度的增加，其中最高的是超聲波處理25 min，為376.83 U/(g·min)。同時，與ck比較而言，試驗組SOD的活性均顯著性提高。而在鹽脅迫下，超聲波處理使得植株的POD活性均顯著高于ck，但隨著處理時間的增加，POD活性呈現(xiàn)下降的趨勢。

丙二醛是脂質(zhì)過氧化的主要產(chǎn)物之一，其含量可間接表示膜受損傷的程度。鹽脅迫則可導(dǎo)致植株體內(nèi)丙二醛的累積，最終破壞膜系統(tǒng)，增加膜的通透性。本研究表明，在鹽脅迫下，超聲波處理均能降低植株丙二醛的含量。超聲波處理5、15、25 min后，丙二醛的含量分別為2.32、2.35、2.42μmol/g，均顯著低于ck的2.91μmol/g。但隨著超聲波處理的時間增加，植株的丙二醛含量逐漸上升。

3　討　論

表3鹽脅迫下超聲波對毛竹幼苗期生理的影響

處理(min)SOD活性[U/(g·min)]POD活性[U/(g·min)]丙二醛含量(μmol/g)0(ck)303．40±4．80c108．33±5．51d2．91±0．04a5360．95±2．08b162．20±3．27a2．32±0．08b15373．77±5．95a150．54±7．78b2．35±0．08b25376．83±7．15a130．30±7．14c2．42±0．03b

種子在植物生長的整個生活史中占有重要的地位，是植物生活周期中最關(guān)鍵的階段之一。相對于植物成年階段，植物種子在萌發(fā)時期抵抗力弱，對鹽脅迫極為敏感[6]。逆境脅迫將影響植物種子的萌發(fā)特性、幼苗生長，最終影響植株的生理和形態(tài)建成[7-9]。鹽脅迫對種子萌發(fā)的影響主要可分為滲透效應(yīng)與毒性效應(yīng)，滲透效應(yīng)使種子吸水下降從而影響種子發(fā)芽，而毒性效應(yīng)則對細(xì)胞質(zhì)膜產(chǎn)生毒害，干擾代謝從而影響種子萌發(fā)[19]。而超聲波是一種能被植物吸收，可增強細(xì)胞活力，加速細(xì)胞分裂，促使植物生長加快的能量，可有效緩解鹽害作用[10,20]。

本試驗結(jié)果表明，在鹽脅迫下，超聲波處理可以顯著提高毛竹種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，并促進(jìn)生物量的積累，提高抗逆能力。這和前人的研究結(jié)果相類似[11-14,20]，表明超聲波可以促進(jìn)植物的種實萌發(fā)。然而，隨著超聲波處理時間的不斷增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢等指標(biāo)逐漸下降，這可能是因為超過植物的承受范圍，細(xì)胞膜和各種代謝受到干擾，進(jìn)而逐漸引起胚的死亡[20-21]。同時，鹽脅迫會導(dǎo)致植物幼苗的生長受到抑制，引起MAD的急劇增加，而SOD、POD等酶系統(tǒng)會受到一定影響，造成代謝紊亂，影響種實的萌發(fā)和植株的形態(tài)建成。本試驗結(jié)果表明，在鹽脅迫下，超聲波處理可以提高毛竹幼苗的SOD、POD等酶的活性，降低MDA的含量，有效緩解毛竹幼苗的鹽害作用。說明超聲波處理有利于維持鹽脅迫下的細(xì)胞膜穩(wěn)定性，為種子萌發(fā)和幼苗的生長提供一個穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境[20]。

土壤鹽堿化已成為制約農(nóng)業(yè)、林業(yè)發(fā)展的重要因素之一。有效緩解鹽害對促進(jìn)農(nóng)、林業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。超聲波的作用效果和超聲波的頻率大小、功率高低、處理時間長短、處理環(huán)境的溫度等多種因素相關(guān)。但本試驗和大多數(shù)研究一樣，只考慮其中的某幾個因素。目前，超聲波的作用機(jī)理也尚不完全清楚，因此，要全面了解超聲波對植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，以及其超聲波的作用機(jī)理，還需要結(jié)合超聲波的頻率、功率、時間、溫度等指標(biāo)，并從生理生化、分子生物學(xué)等角度進(jìn)行全面的研究。

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