張小微，王玉萍

(1.甘肅農業(yè)大學生命科學技術學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農業(yè)大學園藝學院，甘肅 蘭州 730070)

茄子(Solanummelongena)是茄科一年生草本植物，是一種主要的果菜類蔬菜作物，廣泛種植于全國各地[1-3].茄子作為需水較多的蔬菜作物，探討干旱脅迫下茄子生理指標的變化與抗旱機理，對于干旱氣候條件下茄子抗旱栽培和大面積推廣具有重要意義.

聚乙二醇-6000(PEG-6000)是一種具有較強親水性的大分子聚合物，常被用作植物滲透調節(jié)劑來模擬干旱逆境[4].在PEG的滲透脅迫下，植物通過體內光合機制、滲透調節(jié)物質以及抗氧化酶活性等一系列變化來增強抗旱能力，以抵御各種生物和非生物脅迫[5].

水楊酸(salicylic acid，SA)廣泛的存在于高等植物中，當植物受外界不良環(huán)境影響時，植物體會產生的一種內源信號調節(jié)小分子，該小分子化合物為酚類化合物，在誘導植物的抗逆性的生理代謝過程中發(fā)揮著重要作用[6].近年來，有關水楊酸提高植物抗旱性的研究較多.SA能夠顯著提高植物對干旱非生物逆境脅迫的抗性，在緩解植物逆境脅迫和提高作物產量方面應用前景非常廣闊[7].研究發(fā)現(xiàn)，SA能提高甜瓜幼苗的抗旱性，主要原因在于SA可降低干旱脅迫下幼苗的MDA含量，緩解氧化損傷[8].關于水楊酸緩解蔬菜逆境脅迫方面的研究已有較多報道，但外源水楊酸對干旱脅迫下茄子的種子萌發(fā)和幼苗生長的影響以及能否降低干旱脅迫所造成的傷害程度，國內還未見報道.本試驗研究了不同濃度水楊酸對PEG-6000脅迫下茄子種子萌發(fā)和幼苗部分形態(tài)生理指標的作用效果，旨在探索水楊酸能否增強茄子抗旱能力，為水楊酸作為抗旱劑的開發(fā)及茄子的節(jié)水栽培提供參考.

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料：2個長茄品種‘紫陽’長茄(A)和‘紫紅’長茄(B)和2個圓茄品種‘快圓’茄(C)和‘黑茄王’(D)的新鮮種子.水楊酸和PEG-6000購自天津化學試劑公司，含量≥99.5%，分析純(AR)試劑.

種子處理：選取籽粒飽滿、大小一致的茄子種子，分成5份，每份150粒，置于55～60 ℃的熱水中浸泡10 min，然后將種子分別用蒸餾水(CK)、0.5、1.0、1.5和2.0 mmol/L的SA浸種48 h，再用蒸餾水沖洗3次，室溫下晾干備用.

種子萌發(fā)：將處理過的種子分別置于墊有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿50粒種子，并加8 mL 30%的PEG-6000[9]，置于人工氣候培養(yǎng)箱中催芽，溫度設為28 ℃/15 ℃(16 h/8 h)，3次重復.嚴格按照國家農作物種子檢驗規(guī)程[10]進行，每日定時詳細統(tǒng)計種子發(fā)芽情況，用稱重法補充蒸餾水，直到第14天.

幼苗培養(yǎng)：將上述獲得的茄子幼苗移至裝有干凈蛭石和珍珠巖(體積比為3∶1)的塑料營養(yǎng)缽中，每隔3 a澆適量含30% PEG-6000的1/2 Hoagland(pH 6.5)營養(yǎng)液，于人工氣候室中進行培養(yǎng).培養(yǎng)條件為：光照12 h，26 ℃，光強為(600±15)μmol/(m2·s)白色熒光燈，黑暗12 h，18 ℃，相對濕度為75%.培養(yǎng)至3片真葉展開時，測定相關指標.

1.2 測定指標與方法

1.2.1 種子活力指標測定

發(fā)芽率(%)=規(guī)定發(fā)芽率測定天數(shù)內正常發(fā)芽的種子粒數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢=7 d正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)

式中，Gt為在時間t日內的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽天數(shù)，α-淀粉酶相對活性的測定參照李合生[11]的方法.

1.2.2 幼苗生長指標的測定 株高測定：用直尺測量植株莖最高部位距土面的高度.

葉面積測定：用方格紙計算法測量第3片真葉展開葉面積.

葉綠素含量測定：參照李合生[11]的方法.

干質量測定：挖取整個植株并洗干凈，分為地上和地下兩部分，置于105 ℃的烘箱中殺青1 h后轉于55 ℃恒溫下烘干48 h，待冷卻后稱其質量.

1.2.3 幼苗葉片生理指標的測定 丙二醛(MDA)含量的測定采用硫代巴比妥酸比色法；超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定采用NBT光還原法；過氧化物酶(POD)活性的測定采用愈創(chuàng)木酚氧化法；過氧化氫酶(CAT)活性的測定采用紫外吸收法；脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸法；可溶性糖含量的測定采用硫酸-蒽酮法.以上均參照《植物生理學實驗指導》[12]進行.

1.3 數(shù)據分析與處理

試驗中各數(shù)據均以平均數(shù)±標準差表示.數(shù)據應用Excel 2003和SPSS 19.0軟件進行統(tǒng)計分析.采用單因素(One-way ANOVA)和Duncan法進行差異顯著性分析(α=0.05).

2 結果與分析

2.1 SA浸種對干旱脅迫下茄子種子活力的影響

種子活力的強弱是界定種子抗逆性的關鍵指標之一.SA浸種對PEG-6000脅迫下不同茄子品種的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和α-淀粉酶相對活

性影響顯著(表1).1.0 mmol/L SA浸種后，PEG-6000脅迫下4個茄子品種種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和α-淀粉酶相對活性顯著高于對照，并達最大值；其次，在SA濃度為0.5 mmol/L時，PEG-6000脅迫下的茄子種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和α-淀粉酶相對活性較高；當SA濃度為2.0 mmol/L時，茄子種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和α-淀粉酶相對活性均顯著低于對照.同時，由表1可以看出，PEG-6000脅迫下的長茄類種子比圓茄類種子對SA的敏感性稍強.由此可見，低濃度的SA浸種，對PEG-6000脅迫下的茄子種子萌發(fā)有促進作用，濃度過高反而抑制種子萌發(fā)，其中1.0 mmol/L的SA浸種對干旱脅迫下茄子種子萌發(fā)促進作用最顯著.

2.2 SA浸種對干旱脅迫下茄子幼苗生長的影響

不同濃度的SA浸種對PEG-6000脅迫下茄子幼苗的生長影響顯著(表2).與對照相比，0.5～1.5 mmol/L的SA處理可以明顯提高4個茄子品種幼苗的株高、葉面積、葉綠素含量、地上部分干重和地下部分干重.其中在SA濃度為1.0 mmol/L時，效果最佳，在SA濃度為0.5 mmol/L時，效果次之.當SA濃度為2.0 mmol/L時，4個茄子品種幼苗的株高、葉面積、葉綠素含量、地上部分干重和地下部分干重均低于對照.同時，從表2中可以看出，長茄類品種的幼苗生長情況較圓茄類好.由此可見，低濃度的SA浸種，對PEG-6000脅迫下的茄子幼苗的生長具有促進作用，濃度過高反而抑制幼苗生長，1.0 mmol/L SA浸種對干旱脅迫下茄子幼苗生長促進作用效果最佳.

表1 SA浸種對PEG-6000脅迫下茄子種子活力的影響

同列不同小寫字母表示不同SA濃度間差異顯著(P<0.05).

The different small letters in the same column indicate significant differences at 5% level.

表2 SA浸種對PEG-6000脅迫下茄子幼苗生長的影響

同列不同字母表示不同SA濃度間差異顯著(P<0.05).

The different small letters in the same column indicate significant differences at the 5% level.

2.3 SA浸種對干旱脅迫下茄子幼苗葉片MDA含量的影響

不同濃度SA處理后，茄子幼苗葉片的MDA含量變化顯著(圖1).隨著SA濃度的增加，4個品種的幼苗葉片MDA含量均表現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，SA濃度為1.0 mmol/L時，幼苗葉片的MDA含量最少，而當SA濃度為2.0 mmol/L時，幼苗葉片的MDA含量最高.由圖1可以看出，圓茄類幼苗葉片的MDA含量普遍高于長茄類幼苗.由此可見，低濃度的SA使茄子幼苗葉片MDA含量減少，緩解干旱脅迫，而高濃度的SA使幼苗葉片MDA含量積累，會加劇脅迫程度.

2.4 SA浸種對干旱脅迫下茄子幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

干旱脅迫下，低濃度的SA可以顯著提高茄子幼苗葉片的抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性(圖2).SA濃度為1.0 mmol/L時，茄子幼苗葉片的SOD、POD和CAT活性均顯著高于對照并達最大值.當SA濃度為2.0 mmol/L時，4個品種的茄子幼苗葉片的SOD、POD和CAT活性最低.同時也可以看出，圓茄類幼苗葉片的SOD、POD和CAT活性普遍低于長茄類.由此可見，適宜濃度(1.0 mmol/L)的SA浸種可以提高干旱脅迫下茄子幼苗葉片的SOD、POD和CAT活性，并達到較高水平，從而保證茄子幼苗在受干旱脅迫時，仍然能夠進行正常的生長發(fā)育.

圖1 SA浸種對PEG-6000脅迫下茄子幼苗葉片MDA含量的影響Figure 1 Effects of salicylic acid on seedling leaves MDA content of eggplant under PEG-6000 stress

2.5 SA浸種對干旱脅迫下茄子幼苗葉片脯氨酸含量的影響

SA能夠影響干旱脅迫下茄子幼苗葉片的脯氨酸含量(圖3).與對照相比，在SA的濃度為0.5～1.5 mmol/L時，4個茄子品種幼苗葉片的脯氨酸含量均表現(xiàn)出增加，并且當SA的濃度為1 mmol/L時，幼苗葉片的脯氨酸含量達到最高，其次是0.5 mmol/L的SA濃度下，幼苗葉片的脯氨酸含量較高.當SA的濃度為2.0 mmol/L時，茄子幼苗葉片脯氨酸含量最低.4個品種中，長茄類幼苗葉片的脯氨酸含量高于圓茄類.由此看出，低濃度的SA處理可以增加茄子幼苗葉片的脯氨酸含量，而高濃度具有抑制作用.

2.6 SA浸種對干旱脅迫下茄子幼苗葉片可溶性糖含量的影響

在干旱脅迫下，不同濃度的SA對茄子幼苗葉片的可溶性糖含量影響差異顯著(圖4).在4個品種中，隨著SA濃度的增加，茄子幼苗葉片的可溶性糖含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其中在SA濃度為1.0 mmol/L時，可溶性糖含量積累達到最大.在SA濃度為2.0 mmol/L時，可溶性糖含量為最小.同時，從圖4可以看出，長茄類品種幼苗葉片的可溶性糖含量高于圓茄類品種.由此看出，在PEG-6000脅迫下，低濃度的SA有利于茄子幼苗葉片的可溶性糖的積累，在SA濃度為1.0 mmol/L時，效果最佳，而高濃度的SA抑制茄子幼苗葉片可溶性糖的積累.

A.SOD活性；B.POD活性；C.CAT活性.不同字母表示不同濃度間差異顯著(P<0.05).A.SOD activity；B.POD activity；C.CAT activity.The different small letters indicate significant differences at the 5% level.圖2 SA浸種對PEG-6000脅迫下茄子幼苗葉片抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性的影響Figure 2 Effects of salicylic acid on seedling leaves antioxidant enzymes (SOD,POD,CAT) activities of eggplant under PEG-6000 stress

圖3 SA浸種對PEG-6000脅迫下茄子幼苗葉片脯氨酸含量的影響Figure 3 Effects of salicylic acid on seedling leaves proline content of eggplant under PEG-6000 stress

圖4 SA浸種對PEG-6000脅迫下茄子幼苗葉片可溶性糖含量的影響Figure 4 Effects of salicylic acid on seedling leaves soluble sugar content of eggplant under PEG-6000 stress

3 討論

干旱脅迫影響種子細胞膜透性，抑制種子的萌發(fā)，嚴重時會導致種子代謝紊亂甚至死亡.SA通過傳遞內源信號使細胞膜保持正常的滲透壓，從而維持膜的結構與功能的完整來提高種子與幼苗在逆境下萌發(fā)與生長的能力[13].研究表明[14-15]，SA浸種處理可以有效緩解水分虧缺對夏枯草種子萌發(fā)及幼苗生長的抑制作用，提高種子發(fā)芽能力，促進幼苗生長.適宜的SA濃度能夠促進種子的萌發(fā)，提高幼苗的抗旱性.張利霞等[14]研究發(fā)現(xiàn)，較低濃度(0.5～2.0 mmol/L)的SA可以提高干旱脅迫下夏枯草的發(fā)芽率等萌發(fā)指標，隨著SA濃度升高其緩解效果也隨之增加，當SA濃度為2.0 mmol/L時效果最佳，而在較高濃度(3.0 mmol/L)SA處理下，SA的緩解作用則下降.本研究發(fā)現(xiàn)，較低濃度(0.5～1.5 mmol/L)的SA浸種可以提高PEG-6000脅迫下茄子種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和α-淀粉酶相對活性，并且1.0 mmol/L SA處理下達最大值，而在較高濃度(2.0 mmol/L)SA處理下，則具有抑制作用.表明適宜濃度的SA可以增加種子α-淀粉酶相對活性，提高種子質量促進種子萌發(fā).

植株的株高、葉面積、葉綠素含量、生物量(地上部分干質量、地下部分干質量)可以作為植物在逆境條件下的綜合反應.葉綠素通過參與植物光合作用來影響植物的生長發(fā)育，其含量也可反映植株遭受脅迫的程度[16].本研究中1.0 mmol/L SA處理明顯增加了葉綠素含量，促進植物的光合作用，從而有利于干旱條件下茄子幼苗的株高、葉面積以及生物量的增加.

MDA是膜脂過氧化的產物，其含量的高低可以作為細胞膜系受損傷程度的指標之一，也是衡量植物抗性強弱最直觀的反應指標.抗氧化酶活性的高低，是植物抗性強弱的重要體現(xiàn)[17].干旱脅迫下，植物細胞膜受到損傷，產生大量自由基，MDA含量升高，植物抗氧化保護酶SOD、POD和CAT活性增強，協(xié)同清除活性氧自由基，保護植物膜系統(tǒng)[17].干旱脅迫下，SA處理可增加相關抗氧化酶的活性，降低玉米根系的MDA含量[18].本研究發(fā)現(xiàn)，30% PEG-6000模擬干旱脅迫下，1.0 mmol/L SA浸種后，茄子幼苗的MDA含量較對照顯著降低，SOD、POD和CAT活性升高，表明在干旱條件下，適宜濃度的SA通過激活抗氧化物酶來清除干旱脅迫下產生的自由基，保護植物細胞膜免受干旱帶來的傷害，使其正常生長發(fā)育.

脯氨酸和可溶性糖在植物逆境脅迫中作為滲透調節(jié)劑對植物細胞起保護作用.干旱條件下，植物體內的脯氨酸含量增加，并且脯氨酸的含量與植物的抗旱性呈正相關[19].本研究結果表明，適宜濃度的SA浸種提高了干旱脅迫下茄子幼苗滲透調節(jié)物質(脯氨酸和可溶性糖)的含量，說明SA通過增加干旱脅迫下茄子幼苗的滲透調節(jié)物質來維持細胞內的水分，進而提高茄子幼苗的抗旱性，促進植物生長.

4 結論

1.0 mmol/L SA預處理茄子種子，能顯著提高干旱脅迫下種子活力，增強幼苗的抗氧化酶活性和滲透調節(jié)物質含量，降低膜脂過氧化產物MDA的積累，促進幼苗生長，增強其抗旱性；與圓茄類品種相比，長茄類品種表現(xiàn)出較強的抗旱性.