脅迫對不同種源構樹種子萌發及幼苗生長的影響

王愛霞+方炎明

摘要：選擇浙江、江蘇連云港、福建3個不同種源的構樹（Broussonetia papyrifera）種子為試驗材料，分析不同濃度鹽分脅迫下構樹種子的發芽率、發芽指數、活力指數，比較光照、黑暗條件下3個種源構樹種子的萌發差異，同時研究了構樹種子幼苗的生理特征。研究結果表明，除浙江種源不萌發外，光照對江蘇連云港、福建種源構樹種子萌發有明顯的促進作用，但對胚根生長有限制作用；低濃度鹽堿處理能促進構樹種子萌發，發芽率升高；而高鹽處理則抑制構樹種子萌發，發芽率、發芽指數、活力指數下降，且構樹種子的發芽率、發芽指數、活力指數因種源不同而有差異，江蘇連云港種源最高，福建種源次之，浙江種源不萌發；在鹽分脅迫下，構樹種子幼苗的SOD活性呈先降后升趨勢；MDA含量隨處理濃度的升高而增加；構樹種子幼苗的可溶性蛋白含量和游離脯氨酸含量均呈上升趨勢，鹽濃度為75 mmol/L時，含量達到最高，在100 mmol/L時可溶性蛋白含量下降，而游離脯氨酸含量沒有明顯變化。綜合分析，連云港構樹種子在鹽處理條件下發芽率較高，抗逆性較強，可作為改善鹽堿地的綠化樹種。

關鍵詞：構樹；鹽分脅迫；萌發；生理特征；種源地

中圖分類號： Q945.78文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2016）08-0257-05

氧生物細胞中普遍存在的一種金屬酶，可防御活性氧或其他過氧化物自由基對細胞膜系統的傷害，以減輕逆境脅迫對植物細胞的傷害。從圖4可以看出，在不同濃度的鹽脅迫下，構樹種子幼苗SOD活性的變化趨勢是先下降后升高，在低濃度鹽脅迫作用下，構樹種子幼苗SOD活性突然下降，低于對照，隨著鹽濃度的升高，SOD活性緩慢上升。

2.4.2NaCl脅迫對構樹幼苗MDA含量的影響

MDA是膜質過氧化的重要產物，能交聯脂類、核酸、糖類及蛋白質，破壞膜結構，導致細胞質膜損傷，電解質滲漏嚴重。MDA可作為植物在逆境條件下發生膜質過氧化作用強弱的指標，它的積累會對膜系統造成不同程度的損害。

在鹽處理條件下，構樹種子幼苗MDA含量發生明顯變化（圖5），隨著鹽處理濃度的增加，MDA含量逐漸升高，在100 mmol/L時，增幅最大，達到最高，表明鹽處理濃度與其體內MDA含量呈正相關關系。

2.4.3NaCl脅迫對構樹幼苗可溶性蛋白含量的影響

鹽脅迫作用下，植物體內蛋白質動態平衡被打破，體內可溶性蛋白積累，使細胞滲透勢下降，從而細胞可以從外界吸收水分保持其膨壓，使體內各種代謝過程正常進行。在不同濃度的鹽處理條件下，構樹種子幼苗的可溶性蛋白含量呈先上升后下降趨勢，在75 mmol/L時達到最高，在100 mmol/L 時下降，但高于對照（圖6）。

2.4.4NaCl脅迫對構樹幼苗游離脯氨酸含量的影響

游離脯氨酸含量的變化在一定程度上反映植物受脅迫的程度以及抵抗逆境的能力。在不同鹽濃度處理下，構樹幼苗游離脯氨酸含量呈升高趨勢，而在100 mmol/L時，含量略有下降，但變化不明顯（圖7）。

3討論與結論

3.1種子萌發與光照的關系

種子萌發是受多種內、外因素影響的復雜過程，浙江種源構樹種子不萌發可能是內外因素共同作用的結果。不同植物種子的萌發對光照具有不同的要求。部分種子的萌發嚴格需要光照。許多植物的種子無論在光照下還是在暗中都萌發很好，或者在暗中萌發較在光下的好[11]。本研究結果，除浙江種源的構樹種子外，其他2個種源構樹種子無論在光照或暗中都能萌發，萌發時的發芽率在光照下有顯著提高，說明光照對連云港、福建種源種子萌發有明顯的促進作用，但是對胚根的生長卻表現抑制生長。光對種子萌發的影響通過光敏素起作用，光敏素存在2種形式紅光吸收型、遠紅光吸收型[7]，喜光性種子要求遠紅光吸收水平高。上述3個種源構樹種子萌發對光的需求表現不同，這是植物長期適應環境的結果。3個種源來源于亞熱帶地區，可能由于長期所處的生境日照強度和時間有差異，導致Pfr/Pr的值不同，從而影響種子萌芽對光照反應不一。

3.2鹽脅迫與種子萌發的關系

鹽脅迫對種子萌發影響的研究已有許多報道，種子耐鹽性因種源不同有一定的差異。鹽脅迫對鹽生植物和非鹽生植物來說，都造成種子發芽率下降，發芽時間推遲和延長[12]。低濃度的鹽脅迫對連云港、福建種源構樹種子的萌發有促進作用，與相關報道所說多數植物種子雖在蒸餾水中萌發最好[13]但低濃度鹽溶液卻表現為對種子萌發的增效作用[14]是相符合的。這可能與低鹽促進細胞膜滲透調節作用有關，也可能與微量的無機離子（Na+）激活了某些酶有關，相關機制有待深入研究。鹽脅迫下種子的活力指數呈下降趨勢，胚根生長嚴重受阻，這可能和細胞內激素調節有關。構樹種子最大的萌發率出現在無鹽溶液的對照中。類似的情況出現在許多植物中，大多數的鹽生植物在非鹽漬條件下萌發要比在鹽漬條件下的好[15]。

在本試驗中種子萌發鹽耐受能力并不能完全等同于種子真實的萌發鹽脅迫耐受能力，因為自然條件下，由于多種因素的綜合影響，種子萌發鹽耐受能力要比在實驗室研究結果高得多，甚至有可能高出幾倍[16]。對3個種源構樹種子的耐鹽性對比研究表明，只有連云港構樹種子在鹽漬化生境中生長較好，可作為改善鹽堿地的綠化樹種。

3.3構樹幼苗對NaCl 脅迫的響應

3.3.1鹽脅迫與SOD活性、MDA含量的關系

在鹽脅迫作用下，植物體內會產生活性氧，導致氧化損傷?；钚匝踉谥参矬w內存在的時間取決于其抗氧保護體系的活力，存在時間越長傷害越重。SOD是植物體內抗氧保護體系的酶促保護系統中一種重要的金屬酶，可清除植物體內的O2。植物在逆境條件下出現的傷害或植物對逆境的不同抵抗力往往與體內保護酶活性有關。而在這些細胞保護酶中，以SOD最為重要。SOD活性的下降與植物體的衰老呈正相關，而SOD活性的增加是對逆境的一種適應。連云港構樹種子幼苗在25 mmol/L時，幼苗體內SOD活性下降，其含量低于對照組，這與活性氧的清除系統有關；隨著鹽濃度的升高，SOD活性增加，較高保護酶活性可有效減輕膜的損害，緩解鹽害，這也是耐鹽變異體具有一定耐鹽性的重要指標。

植物在鹽脅迫下所受的傷害中，脂質過氧化作用是一個重要的方面，而其最終產物就是MDA[16-17]，MDA通過影響細胞質膜透性及膜蛋白而影響細胞對離子的吸收和積累及活性氧代謝系統的平衡，最終對細胞造成損傷甚至導致死亡。構樹種子幼苗在鹽脅迫下，MDA含量隨鹽濃度的增大而增加。隨著濃度的升高，由于活性氧的作用，加劇了膜脂過氧化而使得MDA含量升高，說明鹽脅迫條件下，植物受到不同程度的傷害，這也可能與其他生理反應參與了膜損傷過程有關。

3.3.2鹽脅迫與可溶性蛋白含量的關系

可溶性蛋白與調節植物細胞的滲透勢有關，高含量的可溶性蛋白可幫助維持植物細胞較低的滲透勢，抵抗水分脅迫帶來的傷害[8]。相關研究表明，抗鹽性強的植物種類或品種含有較高的可溶性蛋白[18]。

本試驗中隨著鹽濃度的增加，可溶性蛋白含量總體呈先上升后下降變化趨勢。構樹種子不同鹽處理濃度間表現出一定的差異，在中低鹽脅迫下構樹種子幼苗可以通過生理代謝的調整合成大量的蛋白質，一方面用于滲透調節，一方面用于合成某些保護性酶類及逆境蛋白；但在高鹽條件下，由于構樹種子、幼苗體內離子的大量積累造成離子毒害破壞了體內的微環境，擾亂了原有的蛋白質代謝平衡，甚至超過生理調節能力導致蛋白降解。因此，蛋白質含量的變化是植物對鹽脅迫的生理響應，是自我調節的表現，同時也是受害的表現。

3.3.3鹽脅迫與游離脯氨酸含量的關系

土壤中鹽分過多，使土壤水勢降低，植物吸水困難，從而造成細胞缺水，生長受到抑制。植物通過主動增加細胞內溶質降低細胞滲透勢，故能從環境中繼續吸收水分，這個過程就是滲透調節作用。用于滲透調節的溶質主要是無機離子和水溶性小分子有機物質。本試驗結果表明，連云港構樹幼苗脯氨酸含量在NaCl脅迫下均顯著增加?？梢奛aCl脅迫下脯氨酸是構樹主要的滲透調節物質。通常認為脯氨酸在植物細胞適應脅迫過程中起到了重要作用。

3.4結論

（1）種子萌發試驗表明，除浙江種源外，光照對連云港、福建種源構樹種子的萌發有明顯的促進作用，但對胚根生長有限制作用。

（2）低濃度鹽處理能促進構樹種子萌發、發芽率升高，而高鹽處理則抑制構樹種子萌發，發芽率、發芽指數、活力指數下降。構樹種子的發芽率、發芽指數、活力指數因種源的不同而有差異，連云港種源萌發率最高，福建次之，浙江種源不萌發。

（3）在鹽分脅迫下，構樹種子幼苗的SOD活性呈先降后升趨勢；MDA含量隨處理濃度的升高而增加。構樹種子幼苗的可溶性蛋白含量和游離脯氨酸含量均呈上升趨勢，在75 mmol/L時，含量達到最高，在100 mmol/L時可溶性蛋白含量下降，而游離脯氨酸含量沒有明顯變化。

（4）在鹽分脅迫下，種子萌發指標和生理生化指標可以作為構樹耐鹽性的可靠指標，通過對這些指標的綜合分析，連云港構樹種子在鹽處理條件下發芽率較高，抗逆性較強，可作為改善鹽堿地的綠化樹種。

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