張玉娟， 郭 睿， 張兆恒， 張 巖， 馬暉玲， 董文科

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心， 甘肅 蘭州 730070)

隨著社會(huì)的發(fā)展、城市化進(jìn)程的推進(jìn)，草坪作為人類生活環(huán)境與現(xiàn)代文明的重要組成部分，具有易養(yǎng)護(hù)、耐踐踏、可大面積種植用于運(yùn)動(dòng)、娛樂等其他地被花卉、喬灌木植物所不具備的優(yōu)點(diǎn)[1-3]，在我國(guó)發(fā)展迅速。草地早熟禾(Poapratensis)是一種根莖疏叢型禾草，具有強(qiáng)壯的地下根系可快速形成致密的草皮，并且質(zhì)地纖細(xì)柔嫩、草姿優(yōu)美，耐寒、耐旱[4]，分布范圍廣[5]，已成為城市草坪建植中主要使用的冷季型草坪草之一[6]，廣泛應(yīng)用于功能草坪建植以及生態(tài)環(huán)境治理。土壤鹽漬化是植物主要的非生物脅迫因素之一。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，全球五分之一的耕地和近半數(shù)的灌溉土地均受到不同程度的鹽害威脅[7-8]。僅在我國(guó)鹽漬化土壤面積就高達(dá)3 460萬(wàn)hm2[9]，尤其在北方地區(qū)土地中，氯化物鹽的含量較高，鹽分的累積導(dǎo)致植物代謝過(guò)程損傷、光合作用效率降低[10]，嚴(yán)重影響草坪草的生長(zhǎng)發(fā)育，制約北方草坪的建植和綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[11]。

冷等離子種子播前處理技術(shù)是由俄羅斯科學(xué)家發(fā)明的一項(xiàng)低風(fēng)險(xiǎn)、低投入、可批量重復(fù)的種子處理新技術(shù)[12]，主要由離子、電子、自由基等活性粒子及可見光、紫外線等組成[13]，在特定壓強(qiáng)下通過(guò)不同的放電方式使種子的生物大分子能量由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，進(jìn)而對(duì)種子產(chǎn)生積極的生物學(xué)效應(yīng)[14]。研究指出經(jīng)過(guò)冷等離子處理的種子可提高作物產(chǎn)量[15]、種子發(fā)芽率[16]、增強(qiáng)植物抗逆性[17-18]。同時(shí)，冷等離子體處理技術(shù)相較于其他處理技術(shù)具有無(wú)污染和廢棄物等特點(diǎn)，已在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用并取得良好效果。為此，本試驗(yàn)利用冷等離子體處理技術(shù)對(duì)草地早熟禾‘午夜’種子進(jìn)行播前處理，測(cè)定不同鹽脅迫下萌發(fā)后草地早熟禾幼苗的相關(guān)生長(zhǎng)和生理指標(biāo)，分析不同冷等離子體處理功率后對(duì)草地早熟禾抗鹽性的影響，旨在為鹽漬土草坪建植提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)也為提高禾本科作物耐鹽性提供了新思路。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與種子處理

以草地早熟禾‘午夜’種子為試驗(yàn)材料，種子由北京克勞沃草業(yè)有限公司提供。利用冷等離子體表面改性處理儀(HD-1B型，常州新區(qū)世泰等離子體技術(shù)開發(fā)有限公司)對(duì)‘午夜’種子進(jìn)行改性處理，分別設(shè)置低功率(10 W)、中功率(80 W)和高功率(120 W)三種不同處理強(qiáng)度，處理時(shí)間為10 min，氣壓為40 Pa，使用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，反應(yīng)室要求抽真空。以未經(jīng)冷等離子體處理的種子作為對(duì)照(CK)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1幼苗的培養(yǎng) 選擇籽粒飽滿、大小均勻的冷等離子體處理后的種子，經(jīng)20%的NaClO消毒后均勻的播種在含有無(wú)雜質(zhì)細(xì)沙的育苗缽(直徑10 cm，深15 cm)中，放置在人工培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，每天光照16 h，光照強(qiáng)度為5 000 lx，晝夜溫度為(25±1)℃，相對(duì)濕度為60%～70%，出苗1 cm后，每周澆灌一次Hoagland’s營(yíng)養(yǎng)液。待草地早熟禾幼苗長(zhǎng)至10 cm時(shí)，間苗至每缽40株，進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

1.2.2鹽脅迫處理 待草地早熟禾幼苗長(zhǎng)至10 cm時(shí)進(jìn)行不同NaCl鹽濃度(0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5 mol·L-1)的脅迫處理，在脅迫期間用蒸餾水補(bǔ)充散失的水分，保證鹽濃度恒定。鹽脅迫7天后測(cè)量幼苗生長(zhǎng)狀況指標(biāo)，并取樣測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)。試驗(yàn)設(shè)置每6缽為一盆，每3盆為一個(gè)重復(fù)，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)量 隨機(jī)從各處理中取3株幼苗測(cè)量草地早熟禾地上自然高度為苗長(zhǎng)，用蒸餾水將根系沖洗干凈后測(cè)量根基部到根尖的長(zhǎng)度為根長(zhǎng)。

1.3.2生理指標(biāo)的測(cè)定 將相同處理下的幼苗用剪刀從根基部剪下后混合均勻，取0.2 g葉片測(cè)定其生理指標(biāo)。葉綠素含量采用丙酮法[19]測(cè)定；MDA含量采用硫代巴比妥酸法[20]測(cè)定；Pro含量采用磺基水楊酸提取法[21]測(cè)定；可溶性糖含量采用蒽酮法[22]測(cè)定；可溶性蛋白采用考馬斯亮藍(lán)染色法[23]測(cè)定。SOD活性采用氮藍(lán)四唑顯色法測(cè)定[24]；POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[25]；CAT活性采用紫外比色法測(cè)定[26]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素ANOVA對(duì)多組樣本進(jìn)行分析處理，Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性方差分析；采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行繪圖與數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷等離子體處理對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾幼苗生長(zhǎng)的影響

如圖1所示，冷等離子體處理對(duì)草地早熟禾在鹽脅迫下的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，但不同的處理功率間存在差異。無(wú)NaCl脅迫時(shí)，經(jīng)冷等離子體處理后的苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)均高于CK。隨著NaCl濃度的上升，苗長(zhǎng)在其濃度為0～0.1 mol·L-1和0.3 mol·L-1時(shí)經(jīng)80 W和120 W功率處理后的值顯著高于CK和10 W(P<0.05)，且苗長(zhǎng)在NaCl濃度為0.4 mol·L-1時(shí)80 W的處理功率效果最好，120 W功率處理后的效果與80 W處理間差異顯著(P<0.05)且低于10 W。經(jīng)120 W功率處理后的根長(zhǎng)在NaCl濃度為0～0.5 mol·L-1時(shí)與CK和10 W處理間差異顯著(P<0.05)，經(jīng)80 W處理后的根長(zhǎng)在NaCl濃度0～0.2 mol·L-1時(shí)與10 W處理功率間差異不顯著，但與CK之間差異顯著(P<0.05)，且與CK相比，同一NaCl濃度下的根長(zhǎng)隨著處理功率的加強(qiáng)呈上升趨勢(shì)。

圖1 冷等離子體處理對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾幼苗生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effects of cold plasma treatment on the growth of Poa pratensis seedlings under salt stress注：不同大寫字母表示同一鹽濃度下不同處理功率之間差異顯著(P<0.05)；不同小寫字母表示同一處理功率下不同鹽濃度之間差異顯著(P<0.05)。下同Note:Different capital letters indicate significant differences between the different power of treatments at the same salt concentration at the 0.05 level;different lowercase letters indicate significant differences between different salt concentrations at the same treatment power at the 0.05 level. The same as below

2.2 冷等離子體處理對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾幼苗生理特性的影響

2.2.1對(duì)葉綠素含量的影響 由圖2可知，不同冷等離子體處理功率對(duì)草地早熟禾在鹽脅迫下葉綠素含量的影響存在一定的差異。無(wú)NaCl脅迫時(shí)，120W的處理功率對(duì)葉綠素的含量有所降低，是對(duì)照的98.4%，但其余各功率處理均提高了葉綠素含量。在NaCl脅迫下，經(jīng)過(guò)冷等離子體處理后的葉綠素含量均高于CK，其中在0.3 mol·L-1和0.5 mol·L-1的NaCl濃度下三個(gè)功率處理后的葉綠素含量均與CK差異顯著(P<0.05)，而在NaCl濃度為0.1～0.2 mol·L-1和0.4 mol·L-1時(shí)經(jīng)120 W功率處理的葉綠素含量與CK差異不顯著。此外，NaCl濃度為0～0.5 mol·L-1時(shí)經(jīng)80 W功率處理后的葉綠素含量與CK，10 W和120 W處理后的差異顯著(P<0.05)。

圖2 冷等離子體處理對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾幼苗葉綠素 含量的影響Fig.2 Effect of cold plasma treatment on chlorophyll content of Poa pratensis seedlings under salt stress

2.2.2對(duì)可溶性糖含量的影響 如圖3所示，在同一鹽脅迫下，經(jīng)冷等離子體處理后草地早熟禾可溶性糖的含量均顯著高于CK(P<0.05)。同一處理功率后的可溶性糖含量在各鹽濃度下存在差異，在NaCl脅迫濃度為0～0.1 mol·L-1時(shí)，120 W的處理效果最佳，且在0.1 mol·L-1時(shí)達(dá)到最大，但隨著NaCl濃度的增加該功率處理下的可溶性糖含量逐漸降低，在0.5 mol·L-1時(shí)低于10 W處理后的含量。反之，經(jīng)80 W的功率處理后的可溶性糖含量在NaCl濃度為0.2～0.5 mol·L-1時(shí)高于10 W和120 W處理，且在NaCl濃度為0.3～0.5 mol·L-1時(shí)顯著高于其他三組處理(P<0.05)。

圖3 冷等離子體處理對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾幼苗可溶性糖 含量的影響Fig.3 Effect of cold plasma treatment on soluble sugar content of Poa pratensis seedlings under salt stress

2.2.3對(duì)可溶性蛋白含量的影響 如圖4所示，冷等離子體處理對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾的可溶性蛋白具有顯著影響，整體表現(xiàn)為隨著鹽濃度的增加可溶性蛋白呈先上升后下降的趨勢(shì)，但變化趨勢(shì)又因鹽濃度的差異而不盡相同。未經(jīng)冷等離子體處理的可溶性蛋白含量在鹽濃度為0～0.1 mol·L-1時(shí)呈上升趨勢(shì)并在0.1 mol·L-1時(shí)達(dá)到最大，且高于10 W功率處理后的含量。經(jīng)冷等離子體處理后，在無(wú)鹽脅迫時(shí)80 W和120 W功率處理后的含量顯著高于CK和10 W處理(P<0.05)；有鹽脅迫時(shí)，當(dāng)NaCl濃度為0.2～0.5 mol·L-1時(shí)經(jīng)冷等離子體處理后的可溶性蛋白含量均顯著高于CK(P<0.05)，且無(wú)論有無(wú)鹽脅迫均以120 W處理后的效果最佳。

圖4 冷等離子體處理對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾幼苗 可溶性蛋白含量的影響Fig.4 Effect of cold plasma treatment on soluble protein content of Poa pratensis seedlings under salt stress

2.2.4對(duì)丙二醛(MDA)含量的影響 由圖5可知，各冷等離子體處理功率下的MDA含量隨鹽脅迫濃度的增加呈持續(xù)上升的趨勢(shì)，但增幅因處理功率的不同而存在差異。當(dāng)鹽脅迫濃度為0～0.1 mol·L-1時(shí)，經(jīng)冷等離子體處理的含量與未經(jīng)冷等離子體處理的CK差異不顯著。但當(dāng)NaCl濃度上升至0.2～0.4 mol·L-1時(shí)，經(jīng)冷等離子體處理后的MDA含量顯著低于CK(P<0.05)，且經(jīng)80 W功率處理后的MDA含量最低。當(dāng)NaCl濃度為0.5 mol·L-1時(shí)，CK與10 W處理后的MDA含量差異不顯著，但顯著高于80 W和120 W功率處理后含量(P<0.05)且CK的含量分別是它們的1.23和1.22倍。

圖5 冷等離子體處理對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾 幼苗丙二醛含量的影響Fig.5 Effect of cold plasma treatment on MDA content of Poa pratensis seedlings under salt stress

2.2.5對(duì)游離脯氨酸(Pro)含量的影響 如圖6所示，隨鹽脅迫濃度的增加，經(jīng)120 W功率處理后的Pro含量呈持續(xù)上升趨勢(shì)，而其他各功率處理下的Pro含量均呈先上升后下降的趨勢(shì)。其中，CK和10 W功率處理下的Pro含量在NaCl濃度為0.3 mol·L-1時(shí)達(dá)到最大且顯著高于120 W功率處理后的含量(P<0.05)，分別是其1.18和1.20倍；80 W處理下的Pro含量在NaCl濃度為0.4 mol·L-1時(shí)達(dá)到最大，較無(wú)鹽脅迫時(shí)增加了2.3倍，在整個(gè)脅迫過(guò)程中80 W處理后的含量均顯著高于其他三個(gè)處理(P<0.05)。

圖6 冷等離子體處理對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾幼苗 游離脯氨酸含量的影響Fig.6 Effect of cold plasma treatment on Pro content of Poa pratensis seedlings under salt stress

2.2.6對(duì)抗氧化酶(SOD,POD和CAT)活性的影響 如圖7所示，冷等離子體處理對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾抗氧化酶活性具有顯著影響。

隨鹽脅迫濃度的增加，草地早熟禾幼苗SOD活性呈先上升后下降的趨勢(shì)。無(wú)鹽脅迫時(shí)，經(jīng)80 W和120 W功率處理后的SOD活性高于CK但差異不顯著；鹽脅迫濃度為0.1 mol·L-1時(shí)80 W處理下的SOD活性上升幅度較大并顯著高于其他處理(P<0.05)，在NaCl濃度為0.2～0.4 mol·L-1時(shí)仍維持在較高水平；同樣，經(jīng)120 W處理后的SOD活性雖低于80 W處理后的活性，但在鹽濃度為0.2～0.5 mol·L-1時(shí)120 W和80 W功率處理后的SOD活性均顯著高于10 W和CK(P<0.05)。

隨鹽脅迫濃度的增加，不同冷等離子體處理后的POD活性整體呈先上升后下降的趨勢(shì)，但各處理功率下差異較大。無(wú)鹽脅迫時(shí)，CK和10 W功率處理后的草地早熟禾幼苗POD含量顯著高于80 W和120 W處理后的含量(P<0.05)。隨著NaCl濃度的上升，80 W和120 W功率處理后的含量在0.3 mol·L-1時(shí)達(dá)到最大值，分別是無(wú)鹽脅迫時(shí)的1.23和1.20倍。在NaCl濃度為0.4～0.5 mol·L-1時(shí)80 W和120 W處理后的POD含量仍顯著高于CK和10 W處理(P<0.05)。

隨鹽脅迫濃度的增加，未經(jīng)冷等離子體處理的草地早熟禾幼苗CAT活性呈持續(xù)下降趨勢(shì)，而經(jīng)處理的呈先上升后下降的趨勢(shì)。無(wú)鹽脅迫時(shí)，CK的CAT活性顯著高于經(jīng)冷等離子體處理后的活性(P<0.05)；鹽脅迫濃度為0.1 mol·L-1時(shí)，經(jīng)10 W和80 W功率處理后的CAT活性上升達(dá)到最大且顯著高于CK(P<0.05)；NaCl濃度為0.2～0.4 mol·L-1時(shí)，經(jīng)冷等離子體處理的CAT活性均顯著高于CK(P<0.05)，并且經(jīng)120 W處理后的CAT活性在NaCl濃度為0.3 mol·L-1時(shí)顯著提高達(dá)到最大，此后隨鹽濃度的增加雖有所降低但降幅和其他處理功率相比較為平緩。

2.3 冷等離子體處理對(duì)草地早熟禾幼苗抗鹽能力影響的綜合評(píng)價(jià)

2.3.1相關(guān)性分析 如表1所示，對(duì)冷等離子體處理后不同鹽濃度脅迫下的10個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性結(jié)果表明：不同處理下草地早熟禾的Pro與根長(zhǎng)、可溶性糖、可溶性蛋白、SOD和POD之間的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平，但與苗長(zhǎng)、葉綠素和CAT呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與MDA呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；MDA與苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、SOD,POD和CAT之間呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；其余各指標(biāo)間均呈顯著正相關(guān)(P<0.05)或極顯著正相關(guān)(P<0.01)。因此，經(jīng)不同冷等離子體處理下的草地早熟禾幼苗表現(xiàn)出的抗鹽能力與各指標(biāo)間相互牽制、共同協(xié)調(diào)的作用緊密相關(guān)。

圖7 冷等離子體處理對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾幼苗抗氧化酶活性的影響Fig.7 Effect of cold plasma treatment on antioxidant enzyme activity of Poa pratensis seedlings under salt stress

表1 不同處理下草地早熟禾幼苗各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis of various indexes of Poa pratensis seedlings under different treatments

2.3.2主成分分析 為綜合評(píng)價(jià)鹽脅迫下不同冷等離子體處理功率對(duì)草地早熟禾幼苗的影響，將10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析并提取特征值大于1和累積方差貢獻(xiàn)率大于80%的主成分。如表2所示，提取的2個(gè)主成分的特征值均大于1，分別為7.238和1.177；方差貢獻(xiàn)率分別為72.38%和11.775%，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到84.154%，因此，用這2個(gè)主成分可以反映原始變量的絕大部分信息并進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。決定第一主成分的主要是苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)、葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白及SOD，POD和CAT，決定第二主成分的有MDA和Pro，說(shuō)明冷等離子體處理對(duì)草地早熟禾幼苗鹽脅迫的調(diào)節(jié)主要是通過(guò)形態(tài)特征，光合作用，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶活性，其次是通過(guò)膜脂過(guò)氧化性來(lái)增強(qiáng)抗鹽能力。

表2 主成分分析方差解釋Table 2 Variance explanation of PCA

2.3.3綜合得分排名 用各指標(biāo)變量的主成分載荷(如表2所示)除以2個(gè)主成分相對(duì)應(yīng)特征值的算術(shù)平方根，得到2個(gè)主成分中每個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)即特征向量，將各指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后，以特征向量為權(quán)重乘以標(biāo)準(zhǔn)化后的值(X)，分別構(gòu)建2個(gè)主成分的函數(shù)表達(dá)式F1和F2計(jì)算各主成分得分，表達(dá)式如下：

F1=0.357X1+0.310X2+0.330X3+0.332X4+0.290X5-0.351X6-0.135X7+0.330X8+0.331X9+0.338X10；

F2=-0.110X1+0.124X2-0.161X3+0.150X4+0.117X5+0.211X6+0.833X7+0.327X8+0.238X9-0.088X10。

用每個(gè)主成分得分與對(duì)應(yīng)的累積貢獻(xiàn)率的乘積之和計(jì)算綜合得分F，即：

F=72.38%×F1+11.775%×F2。

如表3所示，草地早熟禾幼苗在不同功率冷等離子體處理下的綜合得分分別是-1.56452(CK),-0.30603(10 W),0.99832(80 W)和0.87223(120 W)。因此，冷等離子體處理后對(duì)草地早熟禾幼苗抗鹽能力影響的排名依次為：中功率(80 W)>高功率(120 W)>低功率(10 W)>CK。

表3 草地早熟禾幼苗在不同功率冷等離子體處理下的綜合得分及排序Table 3 The comprehensive score and ranking of Poa pratensis seedlings under different power cold plasma treatments

3 討論

近年來(lái)，冷等離子體種子處理技術(shù)正逐漸應(yīng)用在植物的誘變育種上[27]，一定劑量的冷等離子體對(duì)種子處理后可以對(duì)多種作物產(chǎn)生積極影響，比如，提高小麥(Triticumaestivum)的發(fā)芽率[28]，改善番茄(Solanumlycopersicum)的產(chǎn)量與品質(zhì)等[29]。研究表明，冷等離子體與種子表面互作時(shí)釋放的能量會(huì)改變種子的生化特征及物理形態(tài)[30]。Jiang等[28]用冷等離子體對(duì)小麥種子進(jìn)行處理后發(fā)現(xiàn)80 W的處理功率能夠顯著提高小麥苗期的株高和根長(zhǎng)。本研究同樣利用冷等離子體處理草地早熟禾‘午夜’種子，通過(guò)測(cè)定其萌發(fā)后幼苗的生長(zhǎng)指標(biāo)后發(fā)現(xiàn)無(wú)NaCl脅迫時(shí)經(jīng)80 W和120 W處理后的苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)均高于未經(jīng)處理的對(duì)照，說(shuō)明冷等離子體處理同樣對(duì)草地早熟禾的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，其可能原因是冷等離子體對(duì)種子的生化特征及形態(tài)的改變會(huì)對(duì)種子萌發(fā)初期的行為產(chǎn)生積極影響，進(jìn)而促進(jìn)植株的生長(zhǎng)。同時(shí)，研究表明，種子受冷等離子體的誘導(dǎo)刺激后，激活了種子生命力，加速其內(nèi)部酶和糖類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)植物積蓄后續(xù)生長(zhǎng)所需的能量，增強(qiáng)植物的抗逆性[31]。多數(shù)植物在種子萌發(fā)和生長(zhǎng)初期對(duì)外界脅迫最為敏感，所以常用植物生長(zhǎng)初期狀況來(lái)評(píng)價(jià)植物抗逆性[32]，本研究發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫下經(jīng)過(guò)冷等離子體處理的草地早熟禾幼苗的生長(zhǎng)優(yōu)于未經(jīng)處理的，因此冷等離子體對(duì)草地早熟禾種子的積極影響在一定程度上對(duì)其抗鹽性也有所提高。

葉綠素含量直接反映植物的光合作用能力，與植物健康狀況密切相關(guān)[33]。研究表明，冷等離子體處理對(duì)植物幼苗葉片生長(zhǎng)的促進(jìn)作用有利于植物對(duì)光能的吸收和光合色素的傳遞[34]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)80 W和120 W功率處理的草地早熟禾幼苗葉綠素的含量在鹽脅迫下明顯提高，其原因可能是草地早熟禾對(duì)光能的吸收和色素的傳遞提高了光合效率，光合效率產(chǎn)生的能量可在一定程度上應(yīng)答NaCl的脅迫[35]。同樣，李凱等[36]對(duì)冷等離子體處理后的番茄種子在亞高溫條件下的光合色素變化及光合作用能力進(jìn)行研究后也發(fā)現(xiàn)冷等離子體處理能夠提高植物在脅迫環(huán)境的光能利用效率，促進(jìn)植物在逆境下健康生長(zhǎng)?？扇苄蕴呛涂扇苄缘鞍着c植物的滲透調(diào)節(jié)能力有直接關(guān)系，是植物忍受不利環(huán)境的重要調(diào)節(jié)物質(zhì)[37-38]。研究指出，冷等離子體處理能夠改變細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和胞內(nèi)物質(zhì)，增加可溶性糖和可溶性蛋白等代謝物質(zhì)的含量進(jìn)而強(qiáng)化植物的生長(zhǎng)代謝功能[31,39]。本研究也發(fā)現(xiàn)冷等離子體處理可以顯著提高草地早熟禾幼苗在鹽脅迫濃度為0.2～0.5 mol·L-1下的可溶性糖和可溶性蛋白含量，其原因可能是由于冷等離子體處理對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和胞內(nèi)物質(zhì)的改變，有利于可溶性糖和可溶性蛋白等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在鹽脅迫時(shí)的積累，進(jìn)而平衡逆境下細(xì)胞內(nèi)外的滲透勢(shì)，維持細(xì)胞的膨壓平衡[40]。游離脯氨酸同樣作為植物體內(nèi)抵御逆境的重要有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，對(duì)生物大分子的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性起一定保護(hù)作用[41]。Mujahid等[42]的研究表明經(jīng)冷等離子體處理的葡萄(Vitisvinifera)芽通過(guò)提高游離脯氨酸含量保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)對(duì)抗自由基，并且增加的游離脯氨酸還作為信號(hào)分子誘導(dǎo)葡萄芽解除休眠。本研究結(jié)果顯示在鹽脅迫下經(jīng)中功率(80 W)處理后的Pro含量顯著上升，其含量的增加可能減少了細(xì)胞結(jié)構(gòu)受自由基的損害[42]，從而表現(xiàn)出植物抗逆性的增強(qiáng)。

丙二醛(MDA)是植物細(xì)胞不飽和脂肪酸發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)的終產(chǎn)物[43]，反映逆境脅迫對(duì)植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化的傷害程度[44]。趙東曉等[45]的研究表明一定劑量的等離子體輻射能夠降低葉片質(zhì)膜相對(duì)透性和MDA含量，進(jìn)而增強(qiáng)胡麻(Linumusitatissimum)種子抵御NaCl的脅迫。本研究也同樣發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)冷等離子體處理后的幼苗MDA含量在0.2～0.5 mol·L-1的NaCl脅迫下與CK相比均有不同程度的下降，其原因可能是經(jīng)冷等離子體處理后的幼苗降低了膜脂過(guò)氧化過(guò)程中MDA的積累從而降低了植物在鹽脅迫時(shí)對(duì)細(xì)胞的損傷程度。SOD，POD和CAT等共同組成植物的抗氧化體系，在逆境脅迫下清除植物體內(nèi)過(guò)量的活性氧，維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性[46]。王佳琪等[47]在研究等離子體對(duì)擬南芥幼苗的抗氧化酶系統(tǒng)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)等離子體處理可以提高萌發(fā)后擬南芥(Arabidopsisthaliana)幼苗的抗氧化酶活性。研究指出，抗氧化酶活性的提高與冷等離子體觸發(fā)植物的瞬時(shí)氧化應(yīng)激有關(guān)[42]。本研究也發(fā)現(xiàn)在一定濃度鹽脅迫下經(jīng)冷等離子體處理后草地早熟禾幼苗中SOD，POD和CAT的活性均有不同程度的提高，其可能原因是氧化應(yīng)激反應(yīng)下抗氧化酶活性的提高維持了活性氧的動(dòng)態(tài)平衡，最終表現(xiàn)為植物對(duì)鹽脅迫的抗性增強(qiáng)[48]。

此外，本研究用主成分分析對(duì)不同功率冷等離子體處理后的草地早熟禾幼苗的抗鹽性進(jìn)行排名后發(fā)現(xiàn)經(jīng)中功率(80 W)處理的抗鹽能力優(yōu)于高功率(120 W)處理，其次為低功率(10 W)處理，但經(jīng)冷等離子體處理的抗鹽能力均高于未經(jīng)處理的對(duì)照CK，該結(jié)果表明冷等離子體的處理劑量對(duì)植物的抗鹽性有直接的影響。張雪等[49]的相關(guān)報(bào)道指出等離子體的處理效應(yīng)受處理劑量的直接影響，處理劑量的控制方式一般通過(guò)處理時(shí)間、處理功率和氣流量等。通過(guò)改變處理功率研究冷等離子體對(duì)植物影響的相關(guān)研究中，蔣佳峰等[28]在研究不同功率的冷等離子體對(duì)處理過(guò)的小麥種子發(fā)芽的影響時(shí)也得到80 W的處理功率可以顯著提高種子的發(fā)芽率和生物量。李愷等[36]在研究冷等離子體處理番茄種子對(duì)幼苗生長(zhǎng)和光能利用的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)75 W的處理功率最佳。因此，特定的冷等離子體處理功率可能因作物種類的不同處理效果也有所差異，但是Ling等[50]的研究指出多數(shù)作物在50～150 W的冷等離子體處理后即可提高發(fā)芽率，促進(jìn)萌發(fā)后植株生長(zhǎng)并提高抗逆性。而本試驗(yàn)中出現(xiàn)低功率(10 W)和高功率(120 W)的處理效果低于中功率(80 W)的原因可能是低功率處理對(duì)種子產(chǎn)生的能量躍遷沒有達(dá)到植株能夠抵御逆境脅迫的要求，高功率下被處理的種子受輻射強(qiáng)度大，導(dǎo)致植物部分組織和內(nèi)部大分子可能會(huì)受到損壞，因此在逆境下的生長(zhǎng)發(fā)育未能達(dá)到理想的效果[51]。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明冷等離子體種子處理技術(shù)可以緩解鹽脅迫對(duì)萌發(fā)后草地早熟禾苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)的影響，顯著降低幼苗葉片MDA含量的積累，提高葉綠素、游離脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量以及抗氧化酶(SOD，POD和CAT)活性。將鹽脅迫處理后的10個(gè)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，提取到的2個(gè)主成分特征值分別為7.238和1.177，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到84.154%。依據(jù)主成分分析結(jié)果計(jì)算冷等離子體處理對(duì)草地早熟禾幼苗抗鹽性的綜合得分，結(jié)果顯示經(jīng)過(guò)不同處理功率對(duì)草地早熟禾幼苗抗鹽能力的影響排名依次為：中功率(80 W)>高功率(120 W)>低功率(10 W)>CK。