不同玉米自交系萌芽期對鹽脅迫的生理響應

摘要：分析了不同濃度鹽脅迫條件下3個玉米（Zea mays L.）品種發芽情況以及萌芽期相對含水量、相對電導率、游離脯氨酸、丙二醛及可溶性蛋白含量的變化。結果表明，隨著NaCl濃度的升高，玉米種子的發芽勢顯著下降，不同品種的下降幅度不同。不同濃度鹽脅迫下玉米的發芽率變化規律明顯，但不同品種間差異不顯著。隨著鹽處理濃度的升高，玉米胚中相對含水量明顯下降，而相對電導率、游離脯氨酸含量、丙二醛和可溶性蛋白含量均增加。

關鍵詞：玉米（Zea mays L.）；鹽脅迫；萌芽期；發芽勢；生理指標

中圖分類號：Q142；Q947；X835 文獻標識碼：A 文章編號：0439—8114（2012）19—4214—03

玉米（Zea mays L.）是世界上重要的糧食和飼料作物，但在鹽堿地上卻很難高產，其中鹽脅迫是最主要的限制因子[1]。玉米屬于C4植物，少量鈉的存在對其生長有一定積極的意義，過量的鈉會產生毒害作用[2]。所以玉米對鹽很敏感，其極限鹽度是1.02‰NaCl，每超過極限鹽度0.6‰NaCl單位，產量降低12%[3]。因此研究玉米在鹽脅迫下的農藝性狀表現，建立玉米耐鹽篩選的技術指標體系，對于耐鹽機理以及分子育種研究有重要意義[4]。近年來，國內外學者在玉米的耐鹽性方面做了大量工作，研究了植物耐鹽性的生理生化機制，并探討了其遺傳規律[3—5]，但對萌芽期的研究相對較少。此次試驗重點研究了萌芽期玉米對鹽脅迫的生理響應，為篩選耐鹽品種提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料

浚單20、冀玉12、邯豐13等3種常見市售玉米品種。

1.2 方法

選取飽滿無殘缺的玉米種子每品種各600 粒，用0.1%的HgCl2溶液消毒5 min，再用無菌水沖洗，然后將種子置于組培專用托盤中，分別加入不同濃度NaCl溶液（T1：50 mmol/L，T2： 100 mmol/L，T3：150 mmol/L，T4：200 mmol/L），置于25 ℃恒溫培養箱中，每天用相應的處理溶液沖洗材料[6]。以3 d后發芽數為發芽勢，7 d后發芽數為發芽率[7]。相對含水量、相對電導率、游離脯氨酸、丙二醛（MDA）及可溶性蛋白含量的測定參考王麗燕等[6]和湯華等[1]的方法。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對3種玉米種子萌發的影響

鹽脅迫對玉米種子發芽的影響如表1和表2所示。由表1可知，經過不同濃度的鹽處理后，各品種的發芽勢均受到明顯的抑制，且隨著鹽濃度的升高發芽勢迅速降低。當NaCl濃度達到150 mmol/L時所有種子均未發芽，說明高濃度鹽對種子萌發抑制效應很強。而冀玉12在NaCl濃度達到100 mmol/L時發芽勢為0，說明其耐鹽脅迫性能較差。方差分析表明，3個品種的發芽勢在部分不同鹽度間差異顯著。

由表2可知，當鹽脅迫到第七天時，3個品種在不同鹽濃度下均有種子萌發，且隨著NaCl濃度的升高發芽率降低。方差分析表明，3個品種在低濃度（50 mmol/L）鹽處理與對照組間差異不顯著，在高濃度（大于100 mmol/L）鹽處理與對照組的差異達顯著水平。說明低鹽分對這3個品種的種子萌發影響不大，高濃度鹽分對這3個品種的種子萌發影響顯著。

2.2 鹽脅迫下各品種玉米生理指標的變化

2.2.1 相對含水量的變化 由圖1可知，鹽脅迫濃度為50 mmol/L、100 mmol/L時，各玉米種子相對含水量的下降幅度較小；而當鹽脅迫濃度增高到150、200 mmol/L時，其相對含水量的下降值驟然增大，說明高濃度鹽對玉米胚的滲透脅迫作用加強，且濃度越高傷害越大，很有可能造成細胞失水。同時，可以觀察到相同鹽濃度脅迫下，浚單20的相對含水量略大于邯豐13，邯豐13略大于冀玉12。即相同鹽脅迫下不同品種間相對含水量存在差異。

2.2.2 相對電導率變化 由圖2可知，不同玉米品種隨鹽濃度增加其相對電導率變化趨勢一致，但在不同鹽濃度下邯豐13的電導率值一直明顯低于浚單20和冀玉12，說明受鹽脅迫時邯豐13品種能相對較好地維持細胞膜的完整性，由此判斷此品種的耐鹽性高于其他2個供試品種。

2.2.3 脯氨酸含量變化 當植物受到逆境脅迫時，其體內的游離脯氨酸含量都會增加。由圖3可知，在低濃度（50 mmol/L）鹽脅迫下，3個玉米品種表現相似，游離脯氨酸含量小幅增加，當NaCl濃度大于50 mmol/L時，玉米胚中游離脯氨酸含量明顯增加，且3個品種出現了較明顯的差異，其中浚單20和邯豐13兩個品種游離脯氨酸含量增加快于冀玉12，在以后的鹽脅迫中兩品種表現相似，一直高于冀玉12，由此表明浚單20和邯豐13的耐鹽性能優于冀玉12。

2.2.4 丙二醛（MDA）含量的變化 從圖4可以觀察到隨著鹽脅迫濃度的增加玉米胚芽中MDA含量逐漸上升，且隨著鹽濃度的增加MDA含量的增幅也隨之增加。另外，當鹽濃度為50 mmol/L時3個品種的MDA含量與對照組相似，且3個品種的含量基本相同，這說明低濃度脅迫對萌芽期玉米胚中MDA含量的影響不大，也即對質膜系統幾乎沒有過氧化傷害。進一步對數據進行分析，鹽脅迫濃度超過100 mmol/L以后，3個品種的MDA含量出現明顯差異，冀玉12的MDA含量明顯高于另外兩種，而浚單20又略高于邯豐13，這說明冀玉12的組織保護能力最弱，邯豐13的最好。

2.2.5 可溶性蛋白含量的變化 由圖5可以看出，隨著鹽脅迫濃度的增加浚單20和邯豐13兩個品種的蛋白質含量明顯高于冀玉12，由此表明浚單20和邯豐13的耐鹽性優于冀玉12。低濃度鹽脅迫下，玉米種子可溶性蛋白含量增加并不明顯，隨著鹽脅迫濃度的增大其蛋白質含量明顯增加。說明玉米可以通過合成某些蛋白質來抵御逆境脅迫，隨脅迫程度增大其可溶性蛋白含量逐漸增多。但不同玉米品種的反應不同，此項生理指標表明浚單20和邯豐13的抗鹽脅迫能力高于冀玉12。

3 小結

對玉米種子萌發的研究表明，隨著NaCl濃度的升高，玉米種子的發芽勢顯著下降，但不同品種的下降幅度不同，可能是由于品種間的差異造成的。而不同品種間的發芽率變化規律也較明顯，但不易區分玉米品種耐鹽能力的高低，這與湯華等[1]的研究結果相似。有研究表明低濃度鹽對堿蓬種子萌發有促進作用，隨著NaCl脅迫濃度的增加，對種子萌發又呈現出抑制作用[7]，結果發現，低濃度的NaCl對玉米種子萌發的影響不大。

由于鹽漬土壤中鹽分含量較高，土壤溶液水勢低，造成根系吸水困難，從而對植物產生傷害[4]。此次試驗結果也顯示隨著鹽脅迫濃度的增大，玉米胚的相對含水量明顯下降，冀玉12相對含水量最低。MDA是膜脂過氧化最終分解產物，其含量可以反映植物遭受鹽脅迫傷害的程度，MDA積累越多表明組織的保護能力越弱[5]。結果顯示隨著鹽脅迫濃度的增加各品種的MDA積累均增加，但冀玉12增加量最大。隨著鹽脅迫濃度的增大，3個品種玉米胚中相對電導率、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量明顯增加。綜上所述，說明冀玉12的抗鹽性能最差，不適宜鹽地種植。

參考文獻：

[1] 湯 華，柳曉磊.鹽脅迫下玉米苗期農藝性狀和脯氨酸含量變化的研究[J].中國農學通報，2007，23（3）：244—249.

[2] 王廣印，周秀梅，張建偉，等.不同黃瓜品種種子萌發期的耐鹽性研究[J].植物遺傳資源學報，2004，5（3）：299—303.

[3] 張 紅，董樹亭.玉米對鹽脅迫的生理響應及抗鹽策略研究進展[J].玉米科學，2011，19（1）：64—69.

[4] HAJLAOUI H，AYEB N E，GARREC J P，et al. Differential effects of salt stress on osmotic adjustment and solutes allocation on the basis of root and leaf tissue senescence of two silage maize （Zea mays L.） varieties[J]. Industrial Crops and Products，2010，31：122—130.

[5] HAMDIA M A E，SHADDAD M A K，DOAA M M.Mechanisms of salt tolerance and interactive effects of Azospirillum brasilense inoculation on maize cultivars grown under salt stress conditions[J]. Plant Growth Regulation，2004，44（2）：165—174.

[6] 王麗燕，趙可夫.玉米幼苗對鹽脅迫的生理響應[J].作物學報，2005，31（2）：264—266.

[7] 段德玉，劉小京，馮鳳蓮，等.不同鹽分脅迫對鹽地堿蓬種子萌發的效應[J].中國農學通報，2003，19（6）：168—172.