SNP浸種對NaCl脅迫下桑樹種子萌發的影響

聶玉霞　董亞茹　張艷波　趙東曉　耿兵　孫景詩　王照紅

摘要：為探明硝普鈉（SNP）對桑樹種子耐鹽能力的影響，以雜交桑種子為試材，研究不同時間和不同濃度SNP浸種對NaCl脅迫下桑樹種子萌發和幼苗生長的影響。結果表明，SNP濃度0.1 mmol/L浸種24 h處理對鹽脅迫緩解效果最好，高濃度SNP浸種反而抑制桑樹種子萌發和幼苗生長。

關鍵詞：桑樹;NaCl脅迫;硝普鈉;種子萌發

中圖分類號：S888.2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2020）03-0038-04

Abstract To illustrate the effect of sodium nitroprusside （SNP） on salt tolerance of mulberry seeds， different soaking time and concentrations of SNP on seed germination and seedling growth of hybrid mulberry under NaCl stress were studied. The results showed that the best effect on relieving salt stress was obtained with seeds soaked in 0.1 mmol/L SNP for 24 h， and the seed germination and seedling growth of mulberry were inhibited when seeds were soaked in SNP with high concentration.

Keywords Mulberry; NaCl stress; Sodium nitroprusside; Seed germination

NO（nitric oxide，NO）是植物體內一種關鍵的信號分子，廣泛參與調節植物生長發育（種子萌發[1]、幼苗生長[1，2]等）、光形態建成及逆境適應（鹽堿[3]、干旱[4]、冷害[5，6]、銅脅迫[7]等）等多種生理過程的信號轉導。NO供體硝普鈉（SNP）已廣泛用于開發多種NO生物調節功能。已有研究證明SNP作為信號化合物具有保護性和毒性雙重作用，這取決于其濃度和實驗體系[8，9]。低濃度的NO能夠保護植物抵御活性氧的傷害，提高植物對逆境的適應性，而較高濃度的NO會因其本身自由基性質對植株細胞產生毒害，抑制植物生長發育。

土壤鹽堿化是影響植物生產和分布的主要因素之一。據不完全統計，我國鹽堿地面積高達9 913×104 hm2，約占國土面積的33%左右，并且以每年100×104～150×104 hm2的速度不斷增大。桑樹（Morus alba L.）屬桑科桑屬落葉喬木或灌木，具有一定的耐鹽堿能力，其在鹽堿地綠化及防沙治沙、改良土質等方面的用途被逐漸發掘。因此，研究如何更好地提高桑樹抗鹽堿能力，對發展鹽堿地區蠶桑產業、合理開發利用鹽堿化土地具有重要意義，也為發揮桑樹在生態效益、經濟效益、社會效益上的優勢提供理論支持[10]。

本試驗以桑樹種子為材料，用NaCl模擬鹽害環境，研究外源NO供體SNP浸種對NaCl脅迫下桑樹種子萌發的影響，以探究NO對提高桑苗抗鹽能力的作用，為桑樹在鹽堿地區的推廣種植提供理論依據與技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試種子為雜交桑組合8036×農14，由山東省蠶業研究所選育。

1.2 方法

試驗于2019年5月在山東省蠶業研究所生理生化實驗室進行。據前期試驗確定NaCl處理濃度為0.5%。選取健壯飽滿、大小一致的桑樹種子，用75%乙醇消毒3 min，蒸餾水沖洗5～6次，25℃下用濃度分別為0.01、0.1、0.5、1.0 mmol/L SNP浸種24 h和48 h，以蒸餾水浸種為對照（CK），浸種結束后將種子用無菌濾紙瀝干水備用。

每個培養皿（Ф=90 mm）鋪兩層浸濕無菌濾紙，放置30粒種子，實施處理。各處理為：①蒸餾水浸種，濾紙用蒸餾水浸濕（CK）;②蒸餾水浸種，濾紙用0.5% NaCl溶液浸濕（NaCl）;③0.01 mmol/L SNP浸種，濾紙用0.5% NaCl溶液浸濕（T1）;④0.1 mmol/L SNP浸種，濾紙用0.5% NaCl溶液浸濕（T2）;⑤0.5 mmol/L SNP浸種，濾紙用0.5% NaCl溶液浸濕（T3）;⑥1.0 mmol/L SNP浸種，濾紙用0.5% NaCl溶液浸濕（T4）。

為保持鹽濃度穩定，每隔2 d更換1次濾紙。在光/暗周期14h/10h、溫度25℃的人工智能氣候箱中培養，每天記錄種子發芽數（突破種皮的胚軸長度達到種子自身長度時視為種子發芽）。第7 d統計發芽勢，第10 d統計發芽率。14 d后，每個重復隨機選取20株幼苗，采用精度0.1 mm游標卡尺測其幼苗株高、根長。

發芽率（GP）=n/N（n為第10 d的種子發芽數，N為供試種子總數）;

發芽勢（GE）=n7/N （n7為第7 d的種子發芽數，N為供試種子數）;

苗高：從根莖相接處到葉片尖部的長度（cm）; 根長：最長根的長度（cm）。

1.3 數據統計分析

所有數據均用Microsoft Excel統計并制圖。用SPSS 20.0軟件對不同處理的種子發芽率、發芽勢、幼苗根長和苗高等各項指標進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同時間和濃度SNP浸種對NaCl脅迫下桑樹種子發芽率的影響

由圖1可以看出，與對照相比，0.5% NaCl處理后，桑樹種子的發芽率顯著降低，降幅分別為34.85%（24 h）和43.84%（48 h），說明0.5% NaCl處理顯著抑制桑樹種子的萌發率。與單獨NaCl處理相比，不同時間SNP浸種后，桑樹種子的發芽率隨著SNP濃度的增加均呈先升高后降低趨勢。兩種浸種時間下，桑樹種子發芽率均在SNP濃度0.1 mmol/L時達到最大值，分別為5999%和48.89%，顯著高于NaCl脅迫處理，且浸種24 h處理效果高于48 h。高濃度SNP （1.0 mmol/L）處理，無論是浸種24 h還是48 h其對NaCl脅迫下桑樹種子萌發均沒有明顯緩解作用。

2.2 不同時間和濃度SNP浸種對NaCl脅迫下桑樹種子發芽勢的影響

由圖2可以看出，與對照相比，0.5% NaCl處理后，桑樹種子的發芽勢顯著降低，兩種浸種時間下降幅分別為47.17%（24 h）和56.95%（48 h），說明0.5% NaCl處理顯著抑制桑樹種子的發芽勢。與單獨NaCl處理相比，不同時間SNP浸種后，桑樹種子的發芽勢隨SNP濃度的增加均呈先升高后降低趨勢。兩種浸種時間下，桑樹種子發芽勢均在SNP濃度0.1 mmol/L時達到最大值，分別為42.89%（24 h）和32.22%（48 h），顯著高于NaCl處理值（31.11%和24.44%）。高濃度SNP（1.0 mmol/L）處理兩種浸種時間對NaCl脅迫下的桑樹種子發芽勢均有顯著抑制作用。

2.3 不同時間和濃度SNP浸種對NaCl脅迫下桑苗苗高的影響

由圖3可以看出，與對照相比，0.5% NaCl處理后，桑苗苗高顯著降低，降幅分別為35.45%（24 h）和36.52%（48 h），說明0.5% NaCl處理顯著抑制桑苗生長。與單獨NaCl處理相比，不同時間SNP浸種后，桑苗苗高隨SNP濃度增加均呈先升高后降低趨勢。兩種浸種時間下，桑苗苗高均在SNP濃度0.1 mmol/L時達到最大值，分別為1.61 cm和1.41 cm，顯著高于NaCl處理值（122 cm和1.19 cm）。且SNP浸種24 h對苗高的促進作用明顯高于48 h處理。高濃度SNP（1.0 mmol/L）處理兩種浸種時間下的桑苗苗高均受到顯著抑制。

2.4 不同時間和濃度SNP浸種對NaCl脅迫下桑苗根長的影響

由圖4可以看出，與對照相比，0.5% NaCl處理后，桑苗根長顯著降低，降幅分別為48.43%（24 h）和50.86.40%（48 h），說明0.5% NaCl處理顯著抑制桑苗根的生長。與單獨NaCl處理相比，不同時間SNP浸種后，桑苗根長隨SNP濃度增加均呈先升高后降低趨勢。浸種24 h下，桑苗根長在SNP濃度0.1 mmol/L時達到最大值，為1.62 cm，顯著高于NaCl處理值1.31 cm;而浸種48 h下桑苗根長在SNP濃度0.01 mmol/L時達到最大值，且緩解效果不如浸種24 h的明顯。高濃度SNP（1.0 mmol/L）處理兩種浸種時間下的桑苗根長均受到顯著抑制。

3 討論與結論

種子萌發是決定植物繁殖的重要因素[11]。因此，植物種子的耐鹽性是篩選耐鹽植物的重要依據之一。NO是一種活性氮化合物，也是植物中具有多種生物功能的信號分子。它可以提高種子在高鹽脅迫下的通透性，促進種子萌發，提高種子的發芽率[12，13]。王旺田等[14]研究表明0.1 mmol/L SNP浸種24 h后高粱種子的發芽率和發芽勢比鹽脅迫下顯著升高。本研究中，0.1 mmol/L[JP] SNP浸種處理對NaCl脅迫下桑樹種子的萌發有明顯的促進作用，其中浸種24 h比浸種48 h的效果更佳，可顯著提高桑樹種子的發芽勢和發芽率。而高濃度（1.0 mmol/L）SNP浸種對桑樹種子萌發有明顯的抑制作用，這與趙曉菊等[15]的研究結果一致。

種子萌發過程中，幼苗的胚根和胚芽生長狀況是反映幼苗生長的重要指標。植物在幼苗生長時期對鹽分的反應非常敏感，這是由于NaCl脅迫會引起植物代謝的一些變化，從而導致植物受傷害甚至死亡[16]。NO可以調節植物的生長發育過程并參與脅迫反應，在非生物逆境適應機制中起著非常重要的作用[17，18]。鐘雪梅等[18]研究發現100 mmol/L NaCl脅迫下，SNP黑暗浸種12 h后油菜幼苗生物量積累在SNP為200 μmol/L時達到最大值。本研究結果表明，0.5% NaCl脅迫處理下桑樹幼苗生長受到顯著抑制，而0.1 mmol/L SNP浸種對NaCl脅迫下的桑樹幼苗具有明顯的保護作用，能夠在一定程度上緩解NaCl脅迫對桑樹幼苗生長的抑制。這與前人研究的水飛薊[19]、苜蓿[20]等SNP處理能顯著緩解幼苗鹽脅迫結果一致。SNP濃度0.1 mmol/L時，其對NaCl脅迫下桑苗苗高和根長的緩解效果最佳，其中浸種24 h比浸種48 h處理的效果更好。

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