外源水楊酸對龍爪稷種子萌發、幼苗生長及抗旱性的影響

卓瑪 雷坤 祿亞洲

摘要：以西藏察隅龍爪稷為試驗材料，分別用0.01、0.10、0.15、0.30、0.50 mmol/L外源水楊酸預處理龍爪稷種子，通過測定龍爪稷根長、苗高、鮮質量、發芽率、葉綠素含量、可溶性蛋白、脯氨酸含量和丙二醛含量，比較不同濃度水楊酸對龍爪稷種子生長及抗旱性的影響。結果表明：龍爪稷根長、苗高、鮮質量和發芽率均隨水楊酸濃度的增高呈先增加后降低的趨勢，均高于對照，其中根長在水楊酸濃度為0.15 mmol/L時達到最大，苗高、鮮質量和發芽率在水楊酸濃度為0.30 mmol/L時達到最大，但是與0.15 mmol/L水楊酸處理差異不顯著;蛋白質含量隨水楊酸濃度的增加而逐漸增加，蛋白質含量在0.30 mmol/L水楊酸處理時達到最大，且0.15 mmol/L水楊酸處理與對照相比差異極顯著; 015 mmol/L水楊酸處理中可溶性糖含量最高，顯著高于對照組;葉綠素含量分析表明，葉綠素a、b含量分別在水楊酸濃度為0.30、0.15 mmol/L時達到最大，且該濃度水楊酸處理下的葉綠素a含量與0.15 mmol/L水楊酸處理無顯著差異;除0.50 mmol/L水楊酸處理的丙二醛含量與對照無顯著差異外，其他處理均顯著低于對照;0.10 mmol/L水楊酸處理的脯氨酸含量最高，0.15 mmol/L水楊酸處理次之。綜上所述，適宜濃度的水楊酸能促進龍爪稷種子的萌發，增強龍爪稷的抗逆性，且以0.15 mmol/L水楊酸處理效果最佳。

關鍵詞：龍爪稷;萌發;幼苗生長;生理生化特性;抗旱性;水楊酸;抗逆性

中圖分類號：S516.01?? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2020）20-0101-04

水楊酸（salicylic acid，SA）是一種普遍存在于高等植物體內的酚類化合物，在植物的生長發育、抗逆境脅迫等方面發揮著重要作用[1-3]。大量研究表明，適宜濃度的水楊酸不僅能促進植物的生長發育和維持細胞膜系統的穩定性，還能提高植物對各種生物與非生物脅迫的抗逆能力[4-8]。

龍爪稷是一種熱帶耐旱谷類作物，分布在海拔2 500 m以下的暖濕地帶，具有補中益氣和治療腸胃疾病之功效。龍爪稷是非洲人和印度人的一種主要食物，在我國西藏主要以糌粑、釀酒為主，深受藏民族的喜愛。目前，對龍爪稷的研究主要集中在其營養成分、重金屬含量、土壤改良等方面，但外源水楊酸對龍爪稷生長的影響鮮見報道[9-11]。本研究檢測不同濃度外源水楊酸對龍爪稷種子生長生理特性的影響，旨在提高龍爪稷的抗逆境能力，為龍爪稷的栽培生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為龍爪稷，2017年9月于西藏察隅縣下察隅鎮采集龍爪稷種子。

1.2 試驗方法

人工挑選大小一致、顆粒飽滿的龍爪稷種子，分別用0.01、0.10、0.15、0.30、0.50 mmol/L水楊酸浸泡24 h后，無菌水沖洗3次，分別接種于MS固體培養基上，每個培養皿接種30粒種子，每組3個重復，對照組用無菌水處理，然后置于25 ℃光照培養箱中培養。以胚芽長度等于種子長度作為發芽標準，以連續3 d不再有種子發芽作為發芽結束期，每天統計發芽種子數并計算發芽率。

1.3 測定指標

龍爪稷種子著床后3 d測定根長、苗高和鮮質量，6 d時測定生理生化指標，每組3次重復，取平均值。蛋白質含量采用考馬斯亮藍G250染色法測定[12]，采用乙醇-丙酮混合法測定葉綠素含量[13]，丙二醛含量測定采用硫代巴比妥酸法[14]，脯氨酸含量采用茚三酮顯色法測定[15]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[15]。

1.4 數據分析

采用Graph Pad.Prism 5.02進行數據處理與作圖，用SPSS 10.0進行差異顯著性分析（α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同濃度水楊酸對龍爪稷發芽率的影響

種子萌發率對植物的生長發育具有重要意義。由圖1可知，不同濃度水楊酸處理對龍爪稷種子發芽率的影響不同，隨著水楊酸濃度的增加，種子發芽率呈先增高后降低的趨勢，當水楊酸濃度為 0.30 mmol/L 時，發芽率最高，但是與0.15 mmol/L水楊酸處理無顯著差異;當水楊酸濃度為 0.50 mmol/L 時，發芽率與對照組相比無顯著差異。由此可知，當水楊酸濃度為0.01～0.30 mmol/L時，對龍爪稷種子發芽率有一定的促進作用，當水楊酸濃度大于或等于0.50 mmol/L時對龍爪稷種子無明顯促進作用，甚至出現抑制作用。

2.2 不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗生長的影響

經不同濃度水楊酸處理后，龍爪稷根長、苗高和鮮質量均呈先增高后降低的趨勢且均高于對照組（表1）。根長的最佳水楊酸處理濃度是 0.15 mmol/L，比對照提高73.13%，而苗高和鮮質量的最佳處理濃度是0.30 mmol/L，與對照相比分別提高了51.70%和77.47%，均與對照差異極顯著（P<0.01），但0.15 mmol/L和0.3 mmol/L水楊酸處理后的根長、苗高和鮮質量無顯著差異。以上結果表明，適當濃度水楊酸預處理能提高龍爪稷幼苗的根長、苗高和鮮質量，進而促進幼苗的生長發育。

2.3 不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉片蛋白質和可溶性糖含量的影響

不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉片的蛋白質和可溶性糖含量產生了不同影響（圖2）。如圖2-A所示，蛋白質含量隨水楊酸濃度的增加呈逐漸增加的趨勢，且均顯著高于對照組，當水楊酸濃度為 0.30 mmol/L 時，幼苗葉片中蛋白質含量最高，為2292 μg/g，比對照組提高了55.82%，差異極顯著（P<0.01）。圖2-B為不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉片可溶性糖含量的影響，結果表明可溶性糖含量隨水楊酸濃度增加呈先增高后降低的趨勢，當水楊酸濃度為0.15 mmol/L時，可溶性糖含量最高，為0.25 mmol/g，與對照組相比提高了57.72%，差異極顯著（P<0.01）。可溶性糖和蛋白質含量在維持細胞滲透勢中發揮了重要作用，高含量蛋白質和可溶性糖有助于增強植物的抗滲透脅迫能力，以上結果表明，適當濃度水楊酸能提高龍爪稷幼苗可溶性糖和蛋白質含量，進而增強龍爪稷幼苗的抗滲透脅迫能力。

2.4 不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉片葉綠素含量的影響

不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉綠素含量產生了不同的影響（圖3）。如圖3所示，葉綠素a、b和總量隨水楊酸濃度的增加均呈先增加后降低的趨勢，當水楊酸濃度為0.30 mmol/L時，葉綠素a含量最高，與對照相比提高了51.52%（圖3-A）;而當水楊酸濃度為0.15 mmol/L時，葉綠素b含量最高，為4.07 mg/g（圖3-B）;葉綠素總量在 0.30 mmol/L 水楊酸處理時含量最高，為9.27 mg/g（圖3-C），均與對照差異極顯著（P<0.01），但015 mmol/L水楊酸處理組與0.30 mmol/L水楊酸處理組間均無顯著差異。研究表明，葉綠素是植物光合作用的重要催化劑，葉綠素含量反映了植物生長發育狀況、代謝水平和營養條件。綜上所述，適當濃度水楊酸能提高龍爪稷幼苗葉綠素含量，進而促進植物的光合作用和營養富集。

2.5 不同濃度水楊酸對龍爪稷幼苗葉片丙二醛和脯氨酸含量的影響

丙二醛含量是植物細胞膜質過氧化程度的體現，丙二醛含量越高，植物細胞膜質過氧化程度越高，細胞膜則受到嚴重的傷害[16]。由圖4可知，龍爪稷經不同濃度水楊酸處理后，其丙二醛含量隨水楊酸濃度的增加呈先降低后升高的趨勢（圖4-A），水楊酸濃度為0.01～0.30 mmol/L時，龍爪稷幼苗葉片丙二醛含量顯著低于對照組（P<0.01），但當水楊酸濃度為0.50 mmol/L時，丙二醛含量最高，與對照相比無顯著差異。以上結果表明，適當濃度水楊酸對龍爪稷幼苗丙二醛抑制效果較好。

水楊酸對龍爪稷幼苗葉片脯氨酸含量的影響與丙二醛含量相反，脯氨酸含量隨水楊酸濃度的增加呈先增高后減低的趨勢，水楊酸濃度為 0.10 mmol/L 時，脯氨酸含量最高，為126.80 μg/g（圖4-B），顯著高于對照組（P<0.01）。有研究表明，脯氨酸作為細胞質內滲透調節物，在穩定生物大分子結構、解除氨毒等方面起重要作用[17]。綜上所述，適當濃度水楊酸能增加龍爪稷幼苗脯氨酸含量來提高龍爪稷的抗逆境能力。

3 結論與討論

本試驗研究了不同濃度水楊酸對龍爪稷種子

萌發及幼苗生長與生理特性的影響。種子萌發是植物生長發育的關鍵時期，因此種子萌發及幼苗生長情況常被作為植物抗逆性評價的重要指標。大量研究結果表明，低濃度水楊酸能促進種子萌發及幼苗生長[5，20，23-25]。本研究結果與前人研究結果一致，低濃度水楊酸能顯著促進龍爪稷種子的萌發，提高龍爪稷根長、苗高和鮮質量，且0.15～0.30 mmol/L 水楊酸處理時效果最佳。大量研究結果表明，葉綠素含量決定了植物光合作用、富集營養物質的能力;較高含量的可溶性蛋白質、可溶性糖和脯氨酸有助于降低植物滲透勢，進而增強植物的抗逆境脅迫能力[17，26-27]。本研究結果表明，適當濃度水楊酸能顯著提高龍爪稷幼苗葉綠素、蛋白質、可溶性糖、脯氨酸含量，這與前人的研究結果一致。丙二醛含量分析結果表明，當水楊酸濃度為001～0.30 mmol/L時，龍爪稷幼苗葉片丙二醛含量顯著低于對照組（P<0.01），說明低濃度水楊酸能較好地抑制丙二醛的生成。丙二醛是植物細胞膜質過氧化程度的體現，丙二醛含量越高，植物細胞膜質過氧化程度越高，則表明細胞膜受到了嚴重傷害[16]。綜上所述，適當濃度水楊酸能增強龍爪稷抗逆境脅迫能力，且以0.15 mmol/L水楊酸處理效果最佳。

水楊酸作為一種重要的小分子酚類化合物，在調節植物代謝、緩解逆境脅迫、增強植物抗逆性等方面發揮著重要作用[1-3，18]，在玉米、小麥、青稞、油菜等多種植物中已得到廣泛證實[19-22]。本研究結果表明，適宜濃度的水楊酸能促進龍爪稷種子的萌發，增強龍爪稷的抗逆性，因此水楊酸對龍爪稷的栽培種植具有重要的實踐價值。

參考文獻：

[1]Gang W，Qian L，Chang W，et al. A salicylic acid carboxyl methyltransferase-like gene LcSAMT from Lycium chinense，negatively regulates the drought response in transgenic tobacco[J]. Environmental and Experimental Botany，2019，167（7）：103833.

[2]Shasmita，Mohapatra D，Mohapatra P K，et al. Priming with salicylic acid induces defense against bacterial blight disease by modulating rice plant photosystem Ⅱ and antioxidant enzymes activity[J]. Physiological and Molecular Plant Pathology，2019，108（11）：101427.

[3]Brito C，Lia-Tnia D，Ferreira H，et al. Salicylic acid increases drought adaptability of young olive trees by changes on redox status and ionome[J]. Plant Physiology and Biochemistry，2019，141（6）：315-324.

[4]文慶利，陳亞菲，張亞男，等. 水楊酸對茉莉生長及其部分生理指標的影響[J]. 安徽農業科學，2016，44（15）：42-43，47.

[5]蔡 肖，江振興，甄軍波，等. 水楊酸對低溫脅迫下棉花種子萌發及幼苗生理特性的影響[J]. 河南農業科學，2016，45（7）：39-43.

[6]Idrees M，Naeem M，Aftab T，et al. Salicylic acid mitigates salinity stress by improving antioxidant defence system and enhances vincristine and vinblastine alkaloids production in periwinkle[Catharanthus roseus （L.） G. Don][J]. Acta Physiologiae Plantarum，2011，33（3）：987-999.

[7]Dat J F，Lopez-Delgado H，Foyer C H，et al. Effects of salicylic acid on oxidative stress and thermotolerance in tobacco[J]. Journal of Plant Physiology，2000，156（5/6）：659-665.

[8]Wang D H，Li X X，Su Z K，et al. The role of salicylic acid in response of two rice cultivars to chilling stress[J]. Biologia Plantarum，2009，53（3）：545-552.

[9]王雙輝，陳致印，謝 晶，等. 穆子營養成分及功能利用研究進展[J]. 食品工業科技，2017，38（13）：329-334.

[10]池福敏，幸 塔，辜雪冬，等. 西藏察隅龍爪稷營養成分、重金屬含量與農藥殘留分析[J]. 食品與發酵工業，2015，41（5）：187-191.

[11]田景春. 利用（禾參）子更新草原效果顯著[J]. 農業科技通訊，1991（4）：23.

[12]Bradford M M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding[J]. Analytical Biochemistry，1976，72（s1/2）：248-254.

[13]單長卷，湯菊香，郝文芳. 水分脅迫對洛麥9133幼苗葉片生理特性的影響[J]. 江蘇農業學報，2006，22（3）：229-232.

[14]吳嘉雯，王慶亞. 干旱脅迫對野生和栽培蒲公英抗性生理生化指標的影響[J]. 江蘇農業學報，2010，26（2）：264-271.

[15]李合生. 植物生理生化實驗原理和技術[M]. 北京：高等教育出版社，2000：134-137.

[16]張清航，張永濤. 植物體內丙二醛（MDA）含量對干旱的響應[J]. 林業勘查設計，2019（1）：110-112.

[17]楊 婷，孔春燕，楊利云，等. 外源水楊酸對鹽脅迫下小桐子幼苗脯氨酸代謝的影響[J]. 西北植物學報，2018，38（6）：1080-1087.

[18]水德聚，石 瑜，曹亮亮，等. 外源水楊酸預處理對高溫脅迫下白菜耐熱性和光合特性的影響[J]. 植物生理學報，2012，48（4）：386-392.

[19]孫玉珺，秦東玲，伊 凡，等. 外源水楊酸對低溫脅迫下玉米幼苗生長及生理特性的影響[J]. 江蘇農業學報，2018，34（4）：726-734.

[20]何立榮，王 英. 水楊酸浸種對小麥種子萌發生理生化指標的影響[J]. 黑龍江農業科學，2017（2）：37-39.

[21]張 麗，喬 楓. 硫酸銅和水楊酸對青稞生理生化指標的影響[J]. 西南農業學報，2019，32（2）：296-301.

[22]趙海波，盧艷如，龔宜龍，等. 外源水楊酸浸種對鹽脅迫下小油菜幼苗根系生長和生理特性的影響[J]. 安徽農業科學，2016，44（19）：1-3，7.

[23]貢 鑫，劉 飛，萬發香. 外源水楊酸對鹽脅迫下毛豆種子萌發和幼苗生理特性的影響[J]. 南方農業，2016，10（21）：188-190.

[24]董建新，王彥華，閆春萍. 水楊酸對鹽脅迫下大白菜種子萌發及幼苗生理特性的影響[J]. 現代農業科技，2013（6）：74，79.

[25]王玉萍，董 雯，張 鑫，等. 水楊酸對鹽脅迫下花椰菜種子萌發及幼苗生理特性的影響[J]. 草業學報，2012，21（1）：213-219.

[26]程嘉翎，段建麗，王 娜，等. 聚乙二醇模擬水分脅迫對桑樹種子萌發和生理的影響[J]. 安徽農業科學，2006，34（24）：6420-6422.

[27]韓 梅，孫 綠，李玉剛，等. 干旱脅迫對不同品種小麥旗葉光合特性及產量的影響[J]. 中國農學通報，2019，35（26）：6-12.王燕平，張 鴻，李洪浩，等. 成都平原不同馬鈴薯品種比較試驗[J]. 江蘇農業科學，2020，48（20）：105-109.