水楊酸對華北落葉松種子萌發及幼苗生理特性的影響

范曉龍，陶 莉，馬國強，衛書平

(1 山西林業職業技術學院，山西 太原 030009；2 山西林業調查規劃院，山西 太原 030012)

在華北落葉松幼苗培育過程中發現，種子發芽率低和成苗率低的現象普遍存在，其中種子未經過任何處理是導致發芽率低的直接原因，而種子發芽后恰逢夏季高溫，幼苗的生長常常因高溫脅迫而大量死亡，這是造成成苗率低的直接原因。為破解華北落葉松育苗培育中存在的上述問題，研究者提出采用水楊酸(Salicylic acid,SA)處理華北落葉松種子以提高種子的發芽率，同時采用外施水楊酸的方式來提高幼苗的抗逆性，以促進成苗率的提高。

水楊酸是植物體內重要的活性物質，20世紀60年代發現其對植物生長具有重要的調節作用[1]，90年代又發現其是植物抗逆脅迫的信號分子[2]。當前眾多研究證明，SA主要的生理作用是提高植物的抗逆性和延緩果實成熟。由于水楊酸具有提高植物抗逆性的重要作用，因此水楊酸常常作為提高植物幼苗抗逆性的重要活性物質而應用于多種植物的育苗工作中。向華等[3]在水稻的研究中發現，高濃度(0.1～0.2 mmol/L)的水楊酸處理會對水稻種子萌發產生抑制作用，而低濃度(0.005～0.05 mmol/L)的水楊酸處理能夠促進種子萌發并提高抗逆性；朱利君等[4]在對紅花的研究中發現，隨著水楊酸濃度的增加，紅花種子的發芽率呈升高趨勢，其中水楊酸濃度在0.1～0.5 mmol/L時可以較好地促進胚根和胚芽生長，并且幼苗的抗逆性有所增強；張鳳銀等[5]對藜豆的研究顯示，水楊酸濃度為1.5 mmol/L時對提高幼苗的抗逆性效果最佳；段輝國等[6]研究了水楊酸對NaCl脅迫下黃瓜種子活性的影響，結果表明，水楊酸濃度為0.5 mmol/L時種子發芽率、發芽勢最高，水楊酸濃度為0.75 mmol/L時對降低幼苗MDA含量及細胞膜電導率的效果最佳；袁超等[7]研究發現，水楊酸可以有效緩解低溫和鹽脅迫對棉花的傷害；韓志平等[8]研究認為，水楊酸濃度在 1.00 mmol/L以下可以較好地提高西瓜種子發芽率和促進幼苗生長，并能增強幼苗的抗逆性。

以上研究均證明，在植物育苗中施用水楊酸可以較好地提高幼苗的抗逆性，但是對于不同植物水楊酸的適宜濃度存在差異，而且目前尚未見到關于水楊酸在華北落葉松育苗中應用的相關報道。為此，詳細研究不同濃度水楊酸處理對華北落葉松種子發芽、幼苗生長和幼苗植株內保護酶活性的影響，以期為水楊酸在華北落葉松育苗中的應用及提高育苗質量提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試華北落葉松種子采自山西省東山實驗林場種子園，2012-09采于20年生母樹上，種子經過風選，剔除雜質、空粒和癟粒并適當干燥后貯存于玻璃瓶中。2013-03挑選充實飽滿的種子進行種子生活力測定，測定結果顯示種子生活力為97%。

1.2 方 法

1.2.1 種子消毒 用50 g/L高錳酸鉀浸種2 h，取出用蒸餾水清洗3遍后分別進行水楊酸浸種處理和外施處理。

1.2.2 水楊酸浸種處理 用濃度分別為0.1，0.5和1.0 mmol/L的水楊酸，于室溫下浸種12 h，以蒸餾水浸種為對照(CK)。浸種后將種子用蒸餾水沖洗干凈，播入處理好的發芽皿(13 cm×15 cm)中，每皿100粒。將發芽皿逐個標記，分2組放入SPX-G微電腦控制光照培養箱中培養。其中1組發芽皿在25 ℃條件下恒溫培養，第4天開始每天測定1次種子發芽率，在試驗的第12天測定胚根長、胚芽長的變化情況，用以確定水楊酸對幼苗生長的影響；另1組共9皿，發芽溫度分別設置為25，30和35 ℃，于第12天終止發芽試驗，測定幼苗POD、SOD活性及MDA、可溶性糖含量的變化，每個處理重復3次。

1.2.3 水楊酸外施處理 將消好毒的種子用蒸餾水浸種12 h后播入發芽皿中，培養12 d，取胚根長度一致的幼苗進行外施處理，用濃度分別為0.1，0.5和1.0 mmol/L 的水楊酸噴施幼苗根部，以其表面充分濕潤而不滴水為度，待根部干燥后繼續噴施，保持水楊酸在根部連續作用12 h，對照噴施蒸餾水，然后測定幼苗POD、SOD活性及MDA和可溶性糖含量的變化，每個處理重復3次。

1.2.4 測定指標及方法 胚根長與胚芽長使用直尺測定，每重復測定20株幼苗取其平均數；POD活性采用愈創木酚比色法[9]測定，SOD活性采用NBT還原法[10]測定，MDA含量采用硫代巴比妥酸法[11]測定,可溶性糖含量采用蒽酮法[11]測定。

1.3 數據處理

采用DPS 7.05對試驗數據進行處理，應用單因素試驗方差分析和Duncan’s多重比較法檢驗各處理之間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 水楊酸浸種對華北落葉松種子發芽率的影響

0.1，0.5和1.0 mmol/L SA浸種對華北落葉松種子發芽率的影響如圖1所示。

圖1 華北落葉松種子經不同濃度水楊酸處理后發芽率的動態變化

由圖1可知，華北落葉松種子從第4天開始發芽，不同處理種子發芽率不同，其中對照發芽率最低，僅為2.33%，1.0 mmol/L水楊酸處理發芽率最高，達到8.67%；在發芽4～7 d，0.1和1.0 mmol/L水楊酸處理的發芽率比較相近，高于對照和0.5 mmol/L處理；發芽8～9 d， 3個水楊酸處理之間無顯著差異(P>0.05)，但均顯著高于對照(P<0.05)；發芽10～12 d，發芽率呈現出隨著水楊酸濃度增加而降低的變化趨勢，其中0.1 mmol/L水楊酸處理的發芽率為87.22%，顯著高于對照(54.02%)和1.0 mmol/L(67.12%)處理(P<0.05)，0.5 mmol/L處理發芽率為75.34%，顯著高于對照(P<0.05)，但與1.0 mmol/L 處理之間無顯著差異(P>0.05)。從華北落葉松種子發芽率的變化上來看，水楊酸處理濃度為0.1～0.5 mmol/L時對提高種子發芽率效果較好。

2.2 水楊酸浸種對華北落葉松幼苗生長的影響

由表1可以看出，發芽12 d時，華北落葉松胚根長以0.1 mmol/L水楊酸處理最高，達到了48.11 mm，顯著高于對照(P<0.05)和其他處理；1.0 mmol/L處理的胚根長僅較對照提高1.40 mm，兩者之間無顯著差異(P>0.05)。胚芽長也以0.1 mmol/L水楊酸處理最高，較對照提高了84.67%，顯著高于對照(P<0.05)和其他處理；0.5與1.0 mmol/L處理之間無顯著差異(P>0.05)；0.5 mmol/L處理胚芽長較對照提高16.22%，但與對照之間無顯著差異(P>0.05)。綜合分析認為，0.1～0.5 mmol/L的水楊酸處理對促進華北落葉松幼苗生長效果較好。

表1 不同濃度水楊酸對華北落葉松幼苗生長的影響

2.3 水楊酸浸種和外施對華北落葉松幼苗POD和SOD活性的影響

2.3.1 水楊酸浸種 由表2可知，經浸種處理后，華北落葉松幼苗體內的POD和SOD活性均隨處理溫度的升高而降低，且在同一培養溫度下，2種保護酶活性均隨著水楊酸濃度的增加呈現降低趨勢。對POD活性來說，在發芽溫度為25～30 ℃時，除0.1 mmol/L水楊酸處理的POD活性高于對照外，0.5和1.0 mmol/L水楊酸處理的POD活性均低于對照；35 ℃時，3個水楊酸處理的POD活性均顯著高于對照(P<0.05)，其中以0.1 mmol/L水楊酸處理的提高幅度最大，達到了174.42%，1.0 mmol/L處理提高幅度最小，僅為90.70%。SOD活性的變化規律與POD相似，在培養溫度為25，30，35 ℃時，0.1 mmol/L水楊酸處理的SOD活性分別較對照提高26.30%，86.98%和109.82%，而0.5 mmol/L水楊酸處理的SOD活性僅在35 ℃條件下較對照提高58.93%。表明水楊酸處理可以提高高溫環境下華北落葉松幼苗體內2種保護酶的活性，其中以濃度為0.1～0.5 mmol/L時提高效果較好。

表2 水楊酸浸種對不同培養溫度下華北落葉松幼苗POD和SOD活性的影響

2.3.2 水楊酸外施 由表3可知，在外施水楊酸條件下，0.1和1.0 mmol/L處理華北落葉松幼苗的POD活性在培養溫度為30 ℃時達到最高，且35 ℃條件下的POD活性較25 ℃時高。外施水楊酸對華北落葉松幼苗POD活性的影響與浸種有所不同，在25和30 ℃條件下，外施水楊酸處理的POD活性均顯著高于對照(P<0.05)，而在35 ℃時，0.1和0.5 mmol/L處理的POD活性也顯著高于對照(P<0.05)；同時，在3個處理溫度下，均以0.1 mmol/L水楊酸處理的POD活性最高，分別較對照提高 2.44，2.17和0.57倍。在25和30 ℃條件下，0.1與0.5 mmol/L水楊酸處理之間SOD活性無顯著差異(P>0.05)，但均顯著高于對照(P<0.01)；1.0 mmol/L水楊酸處理在25 ℃條件下與對照相比無顯著差異(P>0.05)，但在35 ℃條件下所有水楊酸處理的SOD活性均顯著高于(P<0.05)對照；在3個不同的溫度處理下，均以0.1 mmol/L水楊酸處理的SOD活性最高，0.5 mmol/L處理次之。綜合分析認為，外施水楊酸濃度在0.1～0.5 mmol/L時，可以顯著提高華北落葉松幼苗體內的POD和SOD活性。

表3 外施水楊酸對不同培養溫度下華北落葉松幼苗POD和SOD活性的影響

2.4 水楊酸浸種和外施對華北落葉松幼苗MDA含量的影響

由表4可知，在各濃度水楊酸浸種條件下，華北落葉松幼苗體內的MDA含量均隨著培養溫度的升高而呈增加趨勢；而在同一培養溫度下，MDA含量均隨著水楊酸處理濃度的增加而呈逐漸降低趨勢。方差分析結果表明，在25 ℃條件下，0.5和1.0 mmol/L水楊酸處理的MDA含量顯著低于對照(P<0.05)；在30和35 ℃條件下，所有水楊酸處理的MDA含量均顯著低于對照(P<0.05)，表明水楊酸可以較好地提高華北落葉松幼苗的抗熱性。由表4還可知，外施水楊酸處理幼苗體內的MDA含量同樣表現為隨著溫度升高而升高的變化趨勢，并且各溫度下均以0.1 mmol/L水楊酸處理的MDA含量最高。方差分析結果表明，3個外施水楊酸處理在各培養溫度下的MDA含量均顯著低于對照(P<0.05)，表明外施水楊酸同樣可以顯著降低(P<0.05)華北落葉松幼苗體內的MDA含量，對防止膜脂過氧化具有良好的效果。

2.5 水楊酸浸種和外施對華北落葉松幼苗可溶性糖含量的影響

由表5可知，在水楊酸浸種處理條件下，華北落葉松幼苗體內的可溶性糖含量均高于對照，但是不同濃度水楊酸處理的可溶性糖含量存在差異。從試驗結果來看，0.5 mmol/L處理的可溶性糖含量最高，與對照相比差異顯著，0.1 mmol/L的可溶性糖含量僅次于0.5 mmol/L處理，且2個處理之間無顯著差異；1.0 mmol/L處理的可溶性糖含量高于對照，但與對照之間無顯著差異，表明水楊酸浸種濃度為0.1～0.5 mmol/L時，其可以顯著提高華北落葉松幼苗體內的可溶性糖含量，而水楊酸濃度達到1.0 mmol/L時促進效果不再顯著。

外施水楊酸處理對華北落葉松幼苗體內可溶性糖含量的影響規律與浸種處理相似，但是外施水楊酸處理幼苗體內的可溶性糖含量高于水楊酸浸種處理。同時，在25和30 ℃條件下，0.1和0.5 mmol/L 處理的可溶性糖含量均顯著高于對照，0.1與1.0 mmol/L處理之間可溶性糖含量無顯著差異，1.0 mmol/L處理與對照之間無顯著差異；35 ℃時，0.1和0.5 mmol/L處理的可溶性糖含量顯著高于對照和1.0 mmol/L處理。綜合分析認為，無論外施還是浸種處理，水楊酸濃度仍以0.1～0.5 mmol/L為宜。

表4 浸種和外施水楊酸對華北落葉松幼苗MDA含量的影響

表5 浸種和外施水楊酸對華北落葉松幼苗可溶性糖含量的影響

3 結論與討論

華北落葉松經水楊酸浸種處理后，種子的發芽率發生明顯的變化，其中低濃度的水楊酸處理可以促進發芽率的提高，這種現象與其在水稻[3]、紅花[4]、棉花[7]、玉米[12]、高羊茅[13]、黑麥草[14]等植物上的研究結果相似。從本試驗的研究結果來看，提高華北落葉松種子發芽率的最佳水楊酸處理濃度為0.1 mmol/L，該濃度下種子發芽率與對照相比提高了33.20%。水楊酸可以促進華北落葉松胚根和胚芽的生長，以水楊酸濃度為0.1～0.5 mmol/L時效果較佳，其中0.1 mmol/L處理的胚根長度較對照增加83.91%，這與低濃度水楊酸促進油松[15]根系生長的結論相似，表明低濃度的水楊酸處理可以促進華北落葉松胚根的生長。

POD和SOD是植物體內2種重要的保護酶，其活性大小與植物抗逆性的強弱有直接關系[16]。通常認為，POD和SOD的活性越高，植物的抗逆性越強[17]。本試驗發現，華北落葉松種子經0.1～0.5 mmol/L水楊酸浸種后，其幼苗在高溫脅迫下POD、SOD活性均顯著高于對照，表現出了較強的抗高溫能力。同時，本試驗結果表明，在外施0.1～0.5 mmol/L水楊酸條件下，華北落葉松幼苗體內的POD和SOD活性也均高于對照，可見外施SA對其耐高溫能力具有良好的促進作用，該結果與在國槐[18]上的相關研究結果相似。

MDA是膜脂過氧化作用的產物之一，其含量高低可以作為判斷植物抗逆性強弱的重要指標[19]。本試驗結果表明，無論是水楊酸浸種還是外施水楊酸處理，在30～35 ℃條件下，華北落葉松幼苗體內的MDA含量均顯著低于對照，表明水楊酸處理對提高華北落葉松幼苗的抗高溫能力具有良好作用?？扇苄蕴呛扛叩鸵彩欠从持参锟剐詮娙醯囊豁椫匾笜?，本試驗結果證明，0.1～0.5 mmol/L水楊酸浸種或外施均可以顯著提高華北落葉松幼苗體內的可溶性糖含量。綜合分析認為，無論是浸種還是外施，0.1～0.5 mmol/L水楊酸對華北落葉松幼苗生理效應的改善效果較好。因此，在華北落葉松育苗實踐中，可用0.1～0.5 mmol/L水楊酸浸種或噴根，以提高發芽率和幼苗的抗性。

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