油菜素內酯浸種對鹽脅迫番茄種子萌發的影響及其生理機制

范翠枝,吳馨怡,關 欣,鄭春芳,趙海燕,顧志壯,劉偉成,陳 軍,鄭青松,5,*

1 南京農業大學資源與環境科學學院 江蘇省海洋生物學重點實驗室, 南京 210095 2 溫州大學生命與環境科學學院, 溫州 325035 3 浙江省海洋水產養殖研究所 浙江省近岸水域生物資源開發與保護重點實驗室, 溫州 325005 4 蘇州農業職業技術學院園藝科技學院, 蘇州 215008 5 綿陽師范學院, 綿陽 621000

全世界鹽漬化土壤面積超過10億hm2,成為一個威脅土壤生產力的典型問題,且愈演愈烈[1]。預計到2050年,全球50%的耕地鹽漬化[2]。中國鹽漬化土壤面積近1億hm2,在全球各國排第3位,嚴重抑制植物生長,降低了農業產量,也限制了經濟發展和生活質量[3]。番茄(Solanumlycopersicum)屬茄科(Solanaceae),一年生或多年生草本植物,對鹽中度敏感,主要種植在世界溫暖和干旱地區,而這些地區的土壤往往鹽度比較高[4]。在設施栽培中番茄也是種植最為普遍、廣泛的蔬菜品種之一,而設施栽培往往會導致土壤快速鹽漬化[5]。我國作為番茄生產第一大國,番茄耐鹽性及其調控研究由此就顯得格外重要。

油菜素甾醇類化合物(Brassinosteroids, BRs)是第六類植物生長物質,屬于類固醇類,廣泛地存在于植物界中,與傳統的五大類植物激素相比,其作用機理獨特、生理效應廣泛、生理活性極高,且施用劑量遠比五大類激素要低[6]。BRs不僅在植物的正常生長和發育過程中扮演著必不可少的角色,而且它們能夠緩解各種環境脅迫,例如干旱、低溫、高溫、重金屬脅迫和鹽漬等[7]。BRs調控番茄正常的生長發育和抗逆性均見諸于一些國內外文獻報告,主要集中在BRs調控番茄的產量、品質、抗氧化能力和光合作用等方面[8- 9],總體來說,目前相關研究文獻較少,全面而深入的研究極為匱缺；其中BRs調控番茄抗鹽的文獻如Zhu等[10]研究表明BRs誘導番茄幼苗耐鹽性過程中,乙烯和H2O2起了重要的作用。S?ylemez等[11]在番茄苗期進行鹽脅迫,每10 d噴施1次0.5 μmol/L EBL,發現EBL噴施明顯改善鹽脅迫下番茄生長、水分狀況、營養吸收、離子穩態和氧化還原穩態,顯著提高番茄果實產量。最近的番茄全生育期試驗表明0.01 μmol/L EBL噴施明顯促進植株生長、開花和坐果,提高番茄耐鹽性,其中內源多胺代謝變化發揮了重要作用[4]。Ylmaz-Gokdogan和Burun[12]在番茄組培苗上的試驗也表明,1—2 μmol/L EBL可明顯緩解植株鹽害,使用下胚軸為外植體的緩解鹽害效果要高于子葉作為外植體的。BRs-EMS抑制子(BRI1-EMS- Suppressor1)被多種脅迫激活,尤其是鹽脅迫條件,表明作為BRs誘導基因表達中的重要的轉錄因子,在抵抗逆境中發揮著重要的作用[13]。作物在萌發期和幼苗期對環境因素往往最為敏感[14],Yanelis等[15]探討了75 mmol/L NaCl脅迫下BRs的同系物螺旋甾烷(Biobras- 16)調控兩個番茄品種的種子萌發,發現10-7mol/L Biobras- 16可促進番茄品種INCA 9(1)的萌發,但是對番茄品種Amalia沒有促進萌發的效應,10-6mol/L Biobras- 16則進一步抑制番茄種子的萌發；分別用10-7mol/L EBL、10-7mol/L Biobras- 16和10-5mol/L BRz(BRs生物合成抑制劑)對番茄浸種4 h,然后置于75 mmol/L NaCl脅迫下7 d,發現EBL和Biobras- 16均能緩解鹽脅迫對番茄種子萌發的抑制,而BRz則進一步抑制萌發；EBL可緩解鹽脅迫對番茄莖長和種苗鮮重的抑制,但是進一步抑制根長[16]。這兩篇古巴期刊上發表的論文[15- 16]對鹽脅迫番茄種子萌發中的EBL調控做了一些初步的探討,此外檢索不到BRs調控番茄萌發階段耐鹽性的研究文獻。BRs施用提高植物抗逆性、推進農業生產成為研究熱點的今天,加強BRs施用調控番茄萌發階段耐鹽性的研究就顯得迫切。本研究以番茄“合作903”為材料,分析10-11、10-10、10-9、10-8、10-7、10-6、10-5mol/L EBL浸種處理后在不同濃度NaCl脅迫條件下的萌發和生長變化,并探討外源EBL對高鹽脅迫下番茄種子萌發生長過程中活性氧代謝、溶質積累以及抗氧化酶活性等生理活動的變化,以期找出最適EBL浸種濃度施用方式,為番茄的抗鹽栽培以及應用EBL緩解植物鹽害提供理論依據和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計和處理

以番茄(Solanumlycopersicum)品種“合作903”為試驗材料。挑選大小一致、飽滿的種子經 70%乙醇清洗 1 min,然后用20% NaClO潤洗 10 min,最后用蒸餾水沖洗干凈,用吸水紙吸干后分別用10-11、10-10、10-9、10-8、10-7、10-6、10-5mol/L 2,4-表油菜素內酯(EBL,2,4-epibrassinolide)浸種24 h,分別表示為EBL1、EBL2、EBL3、EBL4、EBL5、EBL6,EBL7,蒸餾水浸種24 h為對照。浸種完后取出種子清洗干凈,選取健壯、飽滿、大小一致的番茄種子轉入直徑12 cm、高度5 cm的硬塑料發芽盒中,進行不同鹽處理,即向發芽盒中加入分別為0、50、100、150、175 mmol/L NaCl溶液,每個處理設置5個重復,置于25 ℃恒溫培養箱中進行暗培養7 d,培養期間始終保持濾紙濕潤,即傾斜時盒底無溶液集聚。以胚根露出長度為種子的1/2為萌發標準,每天統計各處理的發芽率,第7天收樣進行下列指標的測定和計算。

1.2 種苗根長、下胚軸長、鮮重、含水量的測定和計算

用最小刻度為1 mm的鋼尺量取在發芽盒中萌發7 d的種苗根長和下胚軸長度。用萬分之一電子天平(Sartorius, USA)量取番茄萌發種子的鮮重(FW),在105 ℃殺青15 min后于75 ℃烘干至恒重,稱得干重(DW)。按下列公式計算含水量。

番茄萌發種子含水量(%FW) =[(FW-DW) /FW] ×100

1.3 發芽率、發芽指數、種子活力指數、含水量的測定和計算

每天統計各處理的發芽率,按照李志萍等[17]文獻計算發芽指數(GI)和種子活力指數(SVI)。

發芽率(%)=(規定天數內發芽種子數/供檢測的種子數)×100

GI=ΣGt/Dt(Gt指時間t的發芽數,Dt指相應的發芽天數)

SVI=單株種苗鮮重×發芽指數

1.4 超氧陰離子自由基、過氧化氫、丙二醛、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的測定

1.5 番茄萌發種子保護酶系統活性的測定

稱取0.5 g 鮮樣用5 mL 0.05mol/L磷酸緩沖液(pH=7.8)進行冰浴研磨,離心(4000 r/min,4℃)15 min,取上清液進行相應抗氧化酶活性測定。超氧化物歧化酶(SOD,Superoxide dismutase)活性采用氮藍四唑(NBT,Azoblue tetrazole)還原法測定[20],SOD活性單以抑制NBT光化還原的50%為一個酶活性單位(U)表示；過氧化氫酶(CAT,catalase)活性采用紫外吸收法測定[20],以每分鐘OD240減少0.1的酶量為1個酶活性單位(U)；過氧化物酶(POD,Peroxidase)活性采用愈創木酚比色法測定[19],以每分鐘A470變化0.01為1個過氧化物酶活性單位(U)。測定時方法略有修改。

1.7 數據處理與統計分析

利用Microsoft Excel、SPSS 17.0軟件進行數據的處理、統計分析,數據均為“平均數±標準差”格式,采用Duncan新復極差測驗法(P<0.05)進行單因素顯著性方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度NaCl處理下,不同濃度EBL浸種對番茄種子發芽率的調控效應

非鹽脅迫下,與EBL0(清水浸種)處理相比,EBL1—EBL5處理,即10-11、10-10、10-9、10-8、10-7mol/L EBL浸種,對番茄種子發芽沒有顯著影響(P>0.05),EBL6、EBL7(10-6、10-5mol/L EBL浸種)推遲萌發,顯著降低番茄種子7 d的萌發率(圖1)。50 mmol/L NaCl脅迫明顯推遲番茄種子發芽,但沒有顯著降低7 d的發芽率；50 mmol/L NaCl脅迫下,EBL1—EBL6處理不影響7 d的種子發芽率；EBL7處理顯著降低了番茄種子7 d的發芽率(P>0.05)。100 mmol/L NaCl脅迫下,EBL1—EBL5處理,對種子萌發無顯著影響,EBL6和EBL7處理顯著推遲和降低了番茄種子的發芽率,尤其是EBL7處理的(圖1)。150 mmol/L NaCl脅迫下,EBL1—EBL4處理7 d,即10-11、10-10、10-9、10-8mol/L EBL處理不同程度的提高番茄種子的萌發率,其中EBL3、EBL4處理,即10-9、10-8mol/L EBL促進發芽率達到顯著水平(P<0.05),分別比150 mmol/L NaCl脅迫下發芽率增加82%和59%。EBL5、EBL6和EBL7處理,即10-7、10-6、10-5mol/L EBL不同程度降低了番茄種子的發芽率,其中EBL6、EBL7處理,即10-6、10-5mol/L EBL降低發芽率達到顯著水平,分別比150 mmol/L NaCl脅迫下發芽率降低65%和91%。175 mmol/L NaCl脅迫下的EBL促進效應和抑制效應更為明顯,EBL2—EBL4處理7 d,即10-10、10-9、10-8mol/L EBL處理促進發芽率分別達到35%、87%和59%。EBL5、EBL6和EBL7處理,即10-7、10-6、10-5mol/L EBL分別比150 mmol/L NaCl脅迫下發芽率降低27%、66%和92%(圖1)。

圖1 不同濃度NaCl處理下,不同濃度EBL浸種對番茄種子發芽率的影響Fig.1 Effect of seed soaking with different concentration of EBL on germination rate of tomato seeds under different concentration of NaClEBL：2,4-表油菜素內酯(EBL,2,4-epibrassinolide);EBL0：清水浸種,EBL1：10-11 mol/L 24-EBL浸種,EBL2：10-10 mol/L 24-EBL浸種,EBL3：10-9 mol/L 24-EBL浸種,EBL4：10-8 mol/L 24-EBL浸種,EBL5：10-7 mol/L 24-EBL浸種,EBL6：10-6 mol/L 24-EBL浸種,EBL7：10-5 mol/L 24-EBL浸種;同一簇柱上不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

2.2 不同濃度NaCl處理下,不同濃度EBL浸種對番茄種子下胚軸和根長的調控效應

非鹽脅迫下,與EBL0相比,隨著EBL浸種濃度的上升,番茄種子胚根長增加,在EBL3處理,即10-9mol/L EBL浸種,番茄胚根長達最大值；當EBL浸種濃度進一步上升,胚根長逐漸顯著下降,EBL5—EBL7顯著抑制胚根長。非鹽脅迫下,EBL1—EBL6處理的番茄下胚軸長與EBL0處理的差異均不顯著(P>0.05),EBL7(10-5mol/L EBL浸種)處理顯著降低下胚軸長度(P<0.05)。50 mmol/L NaCl脅迫下7 d,番茄萌發種子胚根長和下胚軸長與對照差異均不顯著,隨著EBL浸種濃度的上升,番茄種子胚根和下胚軸長均先上升、再下降,其中胚根長的變幅要比下胚軸的更為明顯,且在EBL3,即10-9mol/L EBL浸種處理胚根長和下胚軸長均達到最大值,甚至顯著高于非鹽處理組的,隨著EBL浸種濃度的增加,胚根長、下胚軸長逐漸顯示為抑制效應,根長的抑制效應尤為明顯(圖2)。100 mmol/L NaCl脅迫顯著抑制根長與下胚軸長,下胚軸長的抑制更為明顯,隨著EBL浸種濃度的上升,番茄種子根長和下胚軸長均先上升、再下降,且同樣在EBL3,即10-9mol/L EBL浸種處理根長和下胚軸均達到最大值,其中根長與對照差異不顯著,隨著EBL浸種濃度的增加,根長、下胚軸長逐漸顯示為抑制效應,根長的抑制效應尤為明顯(圖2)。150、175 mmol/L NaCl脅迫均極顯著抑制根長與下胚軸長,隨著EBL浸種濃度的上升,番茄種子根長和下胚軸長均先上升、再下降,且同樣在EBL3,即10-9mol/L EBL浸種處理根長和下胚軸均達到最大值(圖2)。

圖2 不同濃度NaCl處理下,不同濃度EBL浸種對番茄萌發種子胚根長和下胚軸長的影響Fig.2 Effect of seed soaking with different concentration of EBL on root length and hypocotyl of germinated tomato seeds under different concentration of NaCl

2.3 不同濃度NaCl處理下,不同濃度EBL浸種對番茄萌發種子鮮重和種子活力指數的調控效應

由圖3可知,非鹽處理下,EBL1—EBL3(10-11—10-9mol/L EBL)處理的萌發種子鮮重(FW)和種子活力指數(SVI)與清水浸種的相比沒有顯著差異(P>0.05),EBL4—EBL7浸種處理(10-8—10-5mol/L EBL)下,隨著浸種EBL濃度的增加,番茄萌發種子FW和SVI顯著性遞減(P<0.05)。50 mmol/L NaCl處理下,其FW明顯高于非鹽處理的,鹽脅迫下隨著EBL浸種濃度的增加,種苗FW先上升,再下降,在EBL2處理(10-10mol/L EBL)下FW達到最大值,但是EBL0、EBL1、EBL2、EBL3處理下FW差異不顯著,而EBL6和EBL7處理(10-6、10-5mol/L EBL)的種子FW顯著低于EBL0。50 mmol/L NaCl處理下,隨著EBL浸種濃度的增加,SVI出現先增加后下降,但是增幅均未達到顯著水平,EBL5處理(10-7mol/L EBL)的SVI顯著下降,EBL濃度進一步增加,SVI顯著降低。100、150、175 mmol/L NaCl處理下,隨著EBL浸種濃度的增加,萌發種子FW和SVI均出現先上升后下降的現象,且均在EBL3處理(10-9mol/L EBL)下,其FW和SVI均達到最大值。0、50、100、150、175 mmol/L NaCl處理下,輔以EBL3處理(10-9mol/L EBL),萌發種子FW分別比各自對照增加2%、4%、21%、13%、14%,SVI分別比各自不加EBL處理的增加-7%、7%、21%、103%、151%。EBL浸種濃度過高對番茄萌發種子FW和SVI有顯著的抑制效應,0、50、100、150、175 mmol/L NaCl處理下,EBL7處理(10-5mol/L EBL),萌發種子鮮重分別比各自對照降低30%、26%、42%、14%、3%,SVI分別比各自對照降低47%、54%、84%、94%和97%。

圖3 不同濃度NaCl處理下,不同濃度EBL浸種對番茄萌發種子鮮重和種子活力指數的影響Fig.3 Effect of seed soaking with different concentration of EBL on fresh weight and seed vigor index of germinated tomato seeds under different concentration of NaCl不同濃度NaCl處理下,不同濃度EBL浸種對番茄萌發種子鮮重和種子活力的影響

2.4 鹽處理下EBL3浸種對番茄萌發種子含水量、活性氧和丙二醛含量的調控效應

圖4 150 mmol/L NaCl處理下10-9 mol/L EBL浸種對番茄萌發種子含水量的影響Fig.4 Effect of seed soaking with 10-9 mol/L EBL on water content of germinated tomato seeds under 150 mmol/L NaCl condition Control：清水浸種,EBL3：10-9 mol/L 24-EBL浸種,S150：150 mmol/L NaCl處理,S150+EBL3：10-9 mol/L 24-EBL浸種+150 mmol/L NaCl處理

圖5 150 mmol/L NaCl處理下10-9 mol/L EBL浸種對番茄萌發種子和丙二醛(MDA)含量的影響Fig.5 Effect of seed soaking with 10-9 mol/L EBL on contents of H2O2 and malondialdehyde (MDA) of germinated tomato seeds under 150 mmol/L NaCl condition

2.5 鹽處理下EBL3浸種對番茄萌發種子脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的調控效應

圖6顯示,與對照相比,EBL3浸種處理下,除了以DW為基礎計的脯氨酸(Pro)含量顯著下降外(P<0.05),種子Pro、可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)含量均無顯著變化(P>0.05)。150 mmol/L NaCl處理下,以FW為基礎計,萌發種子Pro、SS、SP含量均顯著上升(P<0.05),以DW為基礎計,萌發種子Pro、SS、SP含量均顯著下降(P<0.05)。與鹽處理相比,鹽脅迫輔以EBL3浸種處理下,無論以FW還是DW為基礎計,萌發種子的Pro均顯著下降,而SS、SP含量均顯著上升。

圖6 150 mmol/L NaCl處理下10-9 mol/L EBL浸種對番茄萌發種子脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響Fig.6 Effect of seed soaking with 10-9 mol/L EBL on contents of proline, soluble sugar and soluble protein of germinated tomato seeds under 150 mmol/L NaCl condition

2.6 鹽處理下EBL3浸種對番茄萌發種子保護酶活性的調控效應

分別以以萌發種子FW和SP為基礎計,分析了保護酶活性的變化。與對照相比,EBL3處理的番茄萌發種子POD活性均顯著上升(P<0.05),CAT活性均呈現下降趨勢,而SOD活性差均異不顯著(P>0.05)(圖7)。鹽脅迫下,以FW為基礎計,萌發種子的3種酶活性均顯著上升；以SP為基礎計,萌發種子的3種酶活性均顯著下降。與鹽脅迫相比,鹽脅迫輔以EBL3浸種處理下,SOD和POD活性均顯著上升,而其CAT活性均無顯著變化(圖7)。

圖7 150 mmol/L NaCl處理下10-9 mol/L EBL浸種對番茄萌發種子保護酶超氧化物岐化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)活性的影響Fig.7 Effect of seed soaking with 10-9 mol/L EBL on protective enzyme activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD) of germinated tomato seeds under 150 mmol/L NaCl condition

3 討論與結論

土壤鹽漬化已經構成世界上農作物生產的主要限制因素之一。除了選育耐鹽品種外,采用外源植物生長物質或化學物質提高作物耐鹽性也成為國內外研究的熱點[21-22]。本研究針對EBL對植物耐鹽性的調節的濃度效應報道不一,開展了EBL一系列濃度浸種24 h應對不同強度鹽脅迫調控番茄種子萌發的探討,發現在正常條件下,過高的EBL浸種濃度,即10-6、10-5mol/L EBL,顯著延遲番茄種子萌發,降低7 d的種子發芽率和鮮重,對根長的抑制明顯高于對下胚軸長的抑制,顯著降低種子活力指數。10-7mol/L EBL雖然對7 d的番茄種子萌發率沒有顯著影響,但是對其萌發的種子根長、種苗鮮重的抑制很顯著。古巴Larré等[22]用10-8、10-7、10-6mol/L EBL浸種鹽敏感水稻和耐鹽水稻種子2 h,然后置于100 mmol/L NaCl處理下,發現鹽敏感水稻“BRS Querência”的發芽率和活力指數的抑制可以被EBL浸種處理緩解,且EBL濃度越高,緩解鹽害的效果越好；而耐鹽水稻的發芽率和活力指數在鹽脅迫下并不顯著下降,輔以10-8mol/L EBL浸種處理發芽率和活力指數則上升,EBL濃度為10-7mol/L EBL,其發芽率和活力指數與鹽脅迫的差異不顯著,輔以10-6mol/L EBL浸種處理發芽率和活力指數則顯著下降。本研究在不同濃度NaCl的鹽脅迫下,10-7mol/L EBL對番茄種子發芽率、根長、下胚軸長、鮮重等影響不明顯,或者表現出抑制作用,不存在促進效應。本研究的特色和創新在于全面探討了濃度效應,發現無論在正常條件、還是不同強度的鹽脅迫下,10-11mol/L EBL對萌發各指標影響不顯著,10-10—10-8mol/L EBL表現出不同程度的促進萌發的現象,其中10-9mol/L EBL表現出的促進萌發最為顯著。閆慧萍等[23]發現180 mmol/L NaCl脅迫下,0.025、0.05、0.1、0.2 mg/L EBL浸種玉米種子12 h,對提高玉米株高、根長、單株干鮮重、發芽率均有促進作用,其中0.05 mg/L EBL(相當于1.05×10-7mol/L)浸種的促進效果最佳。閆慧萍等[23]還發現在冷脅迫下,0.1 mg/L EBL浸種玉米種子12 h,對提高玉米株高、根長、單株干鮮重、發芽率促進作用最佳,這表明脅迫下EBL促進作物萌發出苗,不同的作物物種、甚至不同的品種、不同脅迫類型等都會存在著施用濃度的差異。

BRs 處理通常可以調控相關抗氧化防御系統的活性,保持細胞內外離子平衡,降低膜脂過氧化物MDA 的產生,用以保護作物抵御鹽害,這一結論在黃瓜、辣椒、茄子、番茄等蔬菜作物植株研究中得到證實[6]。但是在調控鹽脅迫下作物種子萌發中的抗氧化研究還鮮有文獻報告。閆慧萍等[23]發現鹽脅迫下玉米0.05 mg/L EBL(相當于1.05×10-7mol/L)浸種幼苗萌發促進最佳的原因在于該處理下玉米葉片的MDA含量最低,而葉片的POD、CAT、SOD、APX活力最高(指標均以鮮重為基礎計)。Arora等[24]研究發現100 mmol/L NaCl脅迫下,10-9mol/L 28-表油菜素內酯(HBL)添加促進玉米萌發成苗的效果要優于10-7、10-11mol/L HBL的,主要是因為該處理下萌發種子的MDA含量(以FW為基礎計)最低,CAT活性(以SP為基礎計)最高；但是其SOD、POD、APX、GR等酶活(均以SP為基礎計)隨著HBL處理濃度的上升而逐漸上升。Marakli等[25]研究發現150和250 mmol/L NaCl脅迫大麥種子萌發48和72 h,顯著降低其萌發,而單純施用0.5×10-6和10-6mol/L HBL,萌發也下降；150和250 mmol/L NaCl脅迫大麥種子萌發48 h,添加0.5×10-6和10-6mol/L HBL,則顯著促進萌發,低濃度HBL效果更好；150和250 mmol/L NaCl脅迫大麥種子萌發72 h,添加0.5×10-6和10-6mol/L HBL,高濃度HBL促進萌發的效果更好。Marakli等[25]進一步研究分析150和250 mmol/L NaCl脅迫大麥種子,降低其種子SP含量,但是顯著增加其抗氧化酶SOD和CAT的活性(酶活均以SP為基礎計)；而單獨外施HBL,其SP含量也下降,SOD和CAT活性上升,HBL濃度上升,其SP含量進一步下降,SOD活性也下降,而CAT活性進一步上升；鹽脅迫下添加0.5×10-6和10-6mol/L HBL,則顯著增加SP含量,且HBL濃度越高,SP含量就越高,高鹽脅迫下其增幅更明顯；研究還表明150 mmol/L NaCl脅迫下48 h,10-6mol/L HBL施用下,大麥種子SOD酶活顯著增加,鹽脅迫增加到250 mmol/L NaCl,其SOD酶活顯著降低；0.5×10-6mol/L HBL施用下,無論低鹽或高鹽脅迫下,大麥種苗SOD酶活均無明顯變化；150 mmol/L NaCl脅迫下48 h,10-6mol/L HBL施用下,CAT酶活無顯著變化,鹽脅迫增加到250 mmol/L NaCl,10-6mol/L HBL施用下,CAT酶活顯著下降；0.5×10-6mol/L HBL施用下,無論低鹽還是高鹽處理下,CAT酶活均顯著上升,鹽脅迫越重,酶活上升越高；脅迫萌發72 h,上述現象又發生迥異的不同。所以在作物種子萌發過程中,由于種子儲藏物質的差異、鹽脅迫強度的差異、物種的差異、施用BRs濃度的差異,得到的結果均不同。本研究表明,番茄種子萌發7 d,無論鹽處理或非鹽處理,EBL浸種均不同程度的降低種苗中的ROS、MDA含量,說明EBL可清除番茄萌發種子的ROS水平,降低膜脂過氧化。無論以FW,或是SP為基礎計,檢測出的萌發番茄種子的SOD和POD的活性表現了對鹽度的積極響應,從而改善了種子萌發中次生的氧化脅迫,而CAT沒有體現出這樣的響應。

Pro和SS是參與滲透調節的小分子物質,在植物對水分脅迫的適應性調節中,是滲透性溶質的重要組成成分。植物體內的SP大多數是參與各種代謝的酶類,SP含量是一個重要的生理生化指標,測其含量是了解植物體總代謝的一個重要指標,植物在失水時還可以產生一些具有脫水保護功能的SP。120 mmol/L NaCl脅迫下水稻種子萌發受抑制,其Pro和SP含量(均以FW為基礎計)顯著上升；輔以3 μmol/L EBL浸種,促進其萌發,降低了Pro含量,進一步增加SP含量[26]。與水稻種子EBL浸種萌發幼苗中Pro含量降低這一現象不同的是,在180 mmol/L NaCl脅迫下,0.05 mg/L EBL浸種可顯著提高玉米種子萌發中Pro和SS含量(均以FW為基礎計),從而緩解其脅迫傷害[23]。本研究番茄種子在150 mmol/L NaCl脅迫下,如果以FW為基礎計,其Pro、SS和SP含量均顯著上升,輔以EBL浸種則進一步顯著增加SS和SP含量,但是顯著降低了Pro含量。說明Pro含量在番茄種苗中的上升是作為其傷害反應,而不是適應的響應,和Yanelis等[16]在番茄上的結論相一致。如果以DW為基礎計,由于種子萌發階段高鹽處理下吸水明顯受限,反映出的Pro、SS和SP含量在高鹽脅迫下均顯著下降,但輔以EBL浸種依然體現SS和SP含量的顯著增加。可見外源EBL可以調控番茄種苗體內Pro、SS和SP的變化,通過增加SS和SP的積累,來提高滲透調節能力,調節細胞的滲透勢,維持水分平衡,增強細胞代謝活力,從而提高番茄在萌發期的耐鹽性,這些現象和陳淑芳等[27]在番茄嫁接苗上的結果相一致。

綜上所述,本研究初步全面的探討了EBL浸種對鹽脅迫下番茄種子萌發、滲透調節物質、抗氧化代謝等調控作用。發現EBL浸種在番茄種子萌發上存在著明顯的濃度效應,濃度過高如10-6、10-5mol/L EBL明顯抑制番茄種子萌發,而10-9mol/L EBL在促進鹽脅迫下番茄種子萌發的總評價下最好,尤其在高鹽脅迫下,10-9mol/L EBL浸種可通過積累SS、SP等溶質,增強抗氧化酶活性,降低ROS,從而改善抗氧化等,增強番茄種子萌發過程中的抗鹽性。在研究中,還發現番茄種子萌發中脯氨酸的上升是典型的鹽脅迫傷害反應,EBL浸種處理則可以顯著降低這一上升,從而起到保護番茄種子萌發的功效。當然,要進一步更好的理解番茄種子萌發中的抗鹽性,以及不同濃度EBL浸種的濃度效應及其機制,需要進一步開展研究工作。

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