外源赤霉素對鹽脅迫下甜玉米幼苗生理性狀的影響

(華南農業大學農學院， 廣東 廣州 510642)

植物在生長的過程中往往會遭遇不良的環境條件，植物的逆境脅迫可歸為溫度脅迫、水分脅迫和礦物質脅迫3大類，鹽脅迫是礦物質脅迫的一種。土壤鹽漬化是一個全球性的資源與生態問題，據不完全統計，全世界有約10億hm2鹽堿地[1]，由于不當的灌溉方式，目前還有大面積潛在的次生鹽漬化土壤。鹽堿地改良較為困難，目前，種植耐鹽作物是開發利用鹽堿地的有效途徑之一[2]。研究表明：施加外源物質如多胺、ABA、水楊酸、Ca2+、NO和糖類物質等有利于提高作物耐鹽性[3]。國外對耐鹽植物的研究較早，20世紀60年代美國聯邦農業部成立了國家鹽堿地實驗室，建立了草本、蔬菜、糧食和果樹等的相對耐鹽性數據庫。近年來，我國針對鹽脅迫對番茄、茄子、白菜、菜豆、海水稻、等的種子萌發和生理生化特性都有大量的研究[4-8]，可見鹽脅迫作為一種十分常見的逆境環境，嚴重影響著作物的生長，故探究其耐鹽機理有重要意義。

玉米是繼小麥和水稻之后世界第三大栽培作物，既是重要的糧食作物又是重要的飼料植物，國內外對于玉米逆境生長環境下有大量研究，Berenice等發現，在酸性和鋁脅迫下利用抗壞血酸(ASA)作為引發劑處理玉米種子，能促進玉米根和芽的生長[9]；Abdel等發現，在堿性條件下用硅對玉米種子引發處理，能有效提高玉米植株的耐堿性[10]。在國內研究領域，張紅等發現，玉米是鹽敏感作物，當鹽濃度較高時，玉米生長受抑，代謝活動減弱，甚至會導致嚴重減產和作物死亡，故研究玉米耐鹽機理對于培育耐鹽品種、提高玉米耐鹽性有重要意義[11]。在高鹽脅迫施用一定濃度水楊酸(SA)和脫落酸(ABA)處理能顯著增加玉米幼苗的過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及過氧化物酶(POD)活性[12]；適當濃度外源NO可緩解NaCl對種子萌發和幼苗生理性狀造成的脅迫效應[13]；外源硝普鈉(NO的外源供體SNP)和2,4-表油菜素內酯(EBR)/水楊酸(SA)2種外源物組合浸種后,促進了鹽脅迫(150 mmol·L-1NaCl溶液)下玉米種子的萌發[14]；適當濃度外源硅對玉米幼苗的根冠比有顯著促進作用[15]；適量的Ca2+(4 mmol·L-1)供應能有效促進玉米生長,抑制葉綠素含量降低,降低細胞膜透性,提高玉米葉片和根系中的SOD和POD活性[16]；聚乙二醇具有明顯提高玉米種子發芽率的作用,赤霉素能夠促進植株的生長,提高玉米出苗速度[17]，上述研究證明，赤霉素具有促進玉米植株快速生長的作用。但是與不同濃度赤霉素對于甜玉米在鹽脅迫環境下玉米苗生理特性的影響相關的研究至今鮮有報導。

本實驗在前人的研究基礎上，通過設置鹽脅迫條件下不同濃度的赤霉素處理，探究不同濃度赤霉素對鹽脅迫條件下甜玉米幼苗鮮重、葉綠素含量、CAT及SOD酶活性的影響，為甜玉米抗逆研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗材料為華寶甜8號甜玉米雜交種，赤霉素購自MYM biological technology company limited，SOD試劑盒購自南京建成生物工程研究所，其余試劑均為國產分析純。

1.2 方 法

挑選性狀相似，成熟度一致的種子作為試驗材料，用次氯酸鈉溶液進行消毒，然后用清水沖洗干凈，再用濾紙吸干種子表面水分待用。

將種子播于土培花盆中，每盆15粒，每個處理組6盆，具體處理方式如表1所示。在溫室條件下正常培養至3葉期，之后按處理組別對各株幼苗葉面進行赤霉素的噴施。

噴施完成后的72 h按處理組別的鹽脅迫濃度對各株玉米幼苗進行日常澆灌，每次24 h。

表1 因素水平

處理鹽脅迫濃度/(mol·L-1)赤霉素濃度/(mg·L-1)T10.10T2050T30.150T40100T50.1100ck00

1.3 數據測定

1.3.1鮮重測定

在鹽脅迫處理開始的0 h，72 h分別測定幼苗鮮重，每個處理組隨機取6株，稱重，取平均值。

1.3.2葉綠素含量測定

在鹽脅迫處理開始的0 h，72 h使用SPAD-502 Plus葉綠素儀對幼苗進行葉綠素含量的測定，每盆隨機取6株，6次重復，結果取平均值。

1.3.3CAT和SOD酶活性測定

在鹽脅迫處理結束后，每盆大約取1 g葉片用于酶活性的測定，每個處理組6次重復。CAT酶活性使用紫外分光光度法測定，SOD酶活性按照所購試劑盒方法測定。

1.4 數據處理

使用IBM SPSS Statistics 20.0軟件進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 赤霉素對鹽脅迫條件下玉米幼苗鮮重、葉綠素含量的影響

從表2可以看出，在進行鹽脅迫培養及赤霉素處理之前，各個處理組的鮮重及葉綠素含量并沒有顯著差異。但在經過72 h的脅迫處理之后，在正常培養條件下，T 2和T 4的鮮重與ck無明顯差異；在鹽脅迫培養條件下，T 3的鮮重較T 1提高了22.3%，T 5的鮮重較T 1提高了27.4%。在葉綠素含量方面，在正常培養條件下，T 2和T 4的葉綠素含量與ck無明顯差異；在鹽脅迫培養條件下，T 3的葉綠素含量較T 1提高了6.9%且差異顯著(p<0.05),T 5的葉綠素含量較T 1提高了16.9%且差異顯著。

表2 赤霉素對鹽脅迫條件下玉米幼苗鮮重及葉綠素含量的影響

處理起始鮮重/g72h鮮重/g起始葉綠素含量72h葉綠素含量T11.783a2.995b34.85a32.917cT22.140a4.037a37.88a33.767bT31.787a3.662ab38.62a35.183bT42.025a3.662ab36.48a36.367abT52.165a3.817ab36.15a38.483ack1.747a3.837ab36.78a35.417ab

注：小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下同。

2.2 赤霉素對鹽脅迫條件下玉米幼苗CAT及SOD含量的影響

從表3可以看出，在經過72 h脅迫處理之后，不同處理組的CAT及SOD酶活性均出現了差異。在正常培養條件下，T 2較ck的CAT酶活性提高了102.3%，SOD酶活性提高了111.5%；T 4較ck的CAT酶活性提高了77%，SOD酶活性提高了273.6%。在鹽脅迫條件下，T 3較T 1的CAT酶活性提高了143.0%，SOD酶活性提高了401.6%；T 5較T 1的CAT酶活性提高了97.0%，SOD酶活性提高了325.9%。

表3 赤霉素對鹽脅迫條件下玉米幼苗CAT及SOD酶活性的影響

處理CAT酶活性/[U·(g·min)-1]SOD酶活性/(U·g-1)T10.114c0.779cT20.342a2.504abcT30.276ab3.908abT40.300ab4.424aT50.224abc3.318abcck0.169bc1.184bc

3 結論與討論

本研究表明，在正常情況下赤霉素葉面噴施對甜玉米幼苗的鮮重及葉綠素含量并沒有明顯的影響，但CAT和SOD酶活性在不同赤霉素濃度的處理組中都有了不同程度的提高，其中T 4的SOD酶活性最高，T 2的CAT酶活性最高。與孫剛等[17]的研究結果基本一致。在鹽脅迫條件下，T 1較ck的鮮重、葉綠素含量、CAT及SOD酶活性均降低，但不同濃度的赤霉素葉面噴施均使甜玉米幼苗的鮮重、葉綠素含量、CAT及SOD酶活性得到了恢復，其中T 5的葉綠素含量及鮮重均最高，T 3的CAT及SOD酶活性均最高。由此說明，赤霉素噴施對甜玉米幼苗所受的鹽脅迫傷害的確有一定的緩解作用。但就赤霉素在鹽脅迫條件下對甜玉米幼苗的哪些代謝途徑產生了怎樣的調控作用，在玉米后期生長階段是否有一樣的緩解作用等問題，今后仍需要進一步的研究。