2021, Vol. 41文章信息
- 范翠枝, 吴馨怡, 关欣, 郑春芳, 赵海燕, 顾志壮, 刘伟成, 陈军, 郑青松
- FAN Cuizhi, WU Xinyi, GUAN Xin, ZHENG Chunfang, ZHAO Haiyan, GU Zhizhuang, LIU Weicheng, CHEN Jun, ZHENG Qingsong
- 油菜素内酯浸种对盐胁迫番茄种子萌发的影响及其生理机制
- Concentration effects and its physiological mechanism of soaking seeds with brassinolide on tomato seed germination under salt stress
- 生态学报. 2021, 41(5): 1857-1867
- Acta Ecologica Sinica. 2021, 41(5): 1857-1867
- http://dx.doi.org/10.5846/stxb201905090946
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文章历史
- 收稿日期: 2019-05-09
- 修订日期: 2020-08-13
2. 温州大学生命与环境科学学院, 温州 325035;
3. 浙江省海洋水产养殖研究所 浙江省近岸水域生物资源开发与保护重点实验室, 温州 325005;
4. 苏州农业职业技术学院园艺科技学院, 苏州 215008;
5. 绵阳师范学院, 绵阳 621000
2. Environmental Science, Wenzhou University, Wenzhou 325035, China;
3. Zhejiang Key Laboratory of Exploitation and Preservation of Coastal Bio-resource, Zhejiang Mariculture Research Institute, Wenzhou 325005, China;
4. College of Horticulture Science and Technology, Suzhou Polytechnic Institute of Agriculture, Suzhou 215008, China;
5. Mianyang Normal University, Mianyang 621000, China
全世界盐渍化土壤面积超过10亿hm2, 成为一个威胁土壤生产力的典型问题, 且愈演愈烈[1]。预计到2050年, 全球50%的耕地盐渍化[2]。中国盐渍化土壤面积近1亿hm2, 在全球各国排第3位, 严重抑制植物生长, 降低了农业产量, 也限制了经济发展和生活质量[3]。番茄(Solanum lycopersicum)属茄科(Solanaceae), 一年生或多年生草本植物, 对盐中度敏感, 主要种植在世界温暖和干旱地区, 而这些地区的土壤往往盐度比较高[4]。在设施栽培中番茄也是种植最为普遍、广泛的蔬菜品种之一, 而设施栽培往往会导致土壤快速盐渍化[5]。我国作为番茄生产第一大国, 番茄耐盐性及其调控研究由此就显得格外重要。
油菜素甾醇类化合物(Brassinosteroids, BRs)是第六类植物生长物质, 属于类固醇类, 广泛地存在于植物界中, 与传统的五大类植物激素相比, 其作用机理独特、生理效应广泛、生理活性极高, 且施用剂量远比五大类激素要低[6]。BRs不仅在植物的正常生长和发育过程中扮演着必不可少的角色, 而且它们能够缓解各种环境胁迫, 例如干旱、低温、高温、重金属胁迫和盐渍等[7]。BRs调控番茄正常的生长发育和抗逆性均见诸于一些国内外文献报告, 主要集中在BRs调控番茄的产量、品质、抗氧化能力和光合作用等方面[8-9], 总体来说, 目前相关研究文献较少, 全面而深入的研究极为匮缺；其中BRs调控番茄抗盐的文献如Zhu等[10]研究表明BRs诱导番茄幼苗耐盐性过程中, 乙烯和H2O2起了重要的作用。Söylemez等[11]在番茄苗期进行盐胁迫, 每10 d喷施1次0.5 μmol/L EBL, 发现EBL喷施明显改善盐胁迫下番茄生长、水分状况、营养吸收、离子稳态和氧化还原稳态, 显著提高番茄果实产量。最近的番茄全生育期试验表明0.01 μmol/L EBL喷施明显促进植株生长、开花和坐果, 提高番茄耐盐性, 其中内源多胺代谢变化发挥了重要作用[4]。Yılmaz-Gokdogan和Burun[12]在番茄组培苗上的试验也表明, 1—2 μmol/L EBL可明显缓解植株盐害, 使用下胚轴为外植体的缓解盐害效果要高于子叶作为外植体的。BRs-EMS抑制子(BRI1-EMS- Suppressor1)被多种胁迫激活, 尤其是盐胁迫条件, 表明作为BRs诱导基因表达中的重要的转录因子, 在抵抗逆境中发挥着重要的作用[13]。作物在萌发期和幼苗期对环境因素往往最为敏感[14], Yanelis等[15]探讨了75 mmol/L NaCl胁迫下BRs的同系物螺旋甾烷(Biobras-16)调控两个番茄品种的种子萌发, 发现10-7 mol/L Biobras-16可促进番茄品种INCA 9(1)的萌发, 但是对番茄品种Amalia没有促进萌发的效应, 10-6 mol/L Biobras-16则进一步抑制番茄种子的萌发；分别用10-7 mol/L EBL、10-7 mol/L Biobras-16和10-5 mol/L BRz(BRs生物合成抑制剂)对番茄浸种4 h, 然后置于75 mmol/L NaCl胁迫下7 d, 发现EBL和Biobras-16均能缓解盐胁迫对番茄种子萌发的抑制, 而BRz则进一步抑制萌发；EBL可缓解盐胁迫对番茄茎长和种苗鲜重的抑制, 但是进一步抑制根长[16]。这两篇古巴期刊上发表的论文[15-16]对盐胁迫番茄种子萌发中的EBL调控做了一些初步的探讨, 此外检索不到BRs调控番茄萌发阶段耐盐性的研究文献。BRs施用提高植物抗逆性、推进农业生产成为研究热点的今天, 加强BRs施用调控番茄萌发阶段耐盐性的研究就显得迫切。本研究以番茄“合作903”为材料, 分析10-11、10-10、10-9、10-8、10-7、10-6、10-5 mol/L EBL浸种处理后在不同浓度NaCl胁迫条件下的萌发和生长变化, 并探讨外源EBL对高盐胁迫下番茄种子萌发生长过程中活性氧代谢、溶质积累以及抗氧化酶活性等生理活动的变化, 以期找出最适EBL浸种浓度施用方式, 为番茄的抗盐栽培以及应用EBL缓解植物盐害提供理论依据和实践参考。
1 材料与方法 1.1 试验设计和处理以番茄(Solanum lycopersicum)品种“合作903”为试验材料。挑选大小一致、饱满的种子经70%乙醇清洗1 min, 然后用20% NaClO润洗10 min, 最后用蒸馏水冲洗干净, 用吸水纸吸干后分别用10-11、10-10、10-9、10-8、10-7 、10-6、10-5 mol/L 2, 4-表油菜素内酯(EBL, 2, 4-epibrassinolide)浸种24 h, 分别表示为EBL1、EBL2、EBL3、EBL4、EBL5、EBL6, EBL7, 蒸馏水浸种24 h为对照。浸种完后取出种子清洗干净, 选取健壮、饱满、大小一致的番茄种子转入直径12 cm、高度5 cm的硬塑料发芽盒中, 进行不同盐处理, 即向发芽盒中加入分别为0、50、100、150、175 mmol/L NaCl溶液, 每个处理设置5个重复, 置于25 ℃恒温培养箱中进行暗培养7 d, 培养期间始终保持滤纸湿润, 即倾斜时盒底无溶液集聚。以胚根露出长度为种子的1/2为萌发标准, 每天统计各处理的发芽率, 第7天收样进行下列指标的测定和计算。
1.2 种苗根长、下胚轴长、鲜重、含水量的测定和计算用最小刻度为1 mm的钢尺量取在发芽盒中萌发7 d的种苗根长和下胚轴长度。用万分之一电子天平(Sartorius, USA)量取番茄萌发种子的鲜重(FW), 在105 ℃杀青15 min后于75 ℃烘干至恒重, 称得干重(DW)。按下列公式计算含水量。
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每天统计各处理的发芽率, 按照李志萍等[17]文献计算发芽指数(GI)和种子活力指数(SVI)。
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超氧阴离子自由基(O2·-)含量测定采用羟胺氧化法[18], 过氧化氢含量(H2O2)测定采用二甲酚橙法[19]。硫代巴比妥酸法[20]测定丙二醛(MDA, malondialdehyde)含量, 磺基水杨酸法[20]测定脯氨酸(Pro, proline)含量。可溶性糖(SS, soluble sugar)和可溶性蛋白(SP, soluble protein)含量的测定参考王学奎文献[20]。
1.5 番茄萌发种子保护酶系统活性的测定称取0.5 g鲜样用5 mL 0.05mol/L磷酸缓冲液(pH=7.8)进行冰浴研磨, 离心(4000 r/min, 4℃)15 min, 取上清液进行相应抗氧化酶活性测定。超氧化物歧化酶(SOD, Superoxide dismutase)活性采用氮蓝四唑(NBT, Azoblue tetrazole)还原法测定[20], SOD活性单以抑制NBT光化还原的50%为一个酶活性单位(U)表示；过氧化氢酶(CAT, catalase)活性采用紫外吸收法测定[20], 以每分钟OD240减少0.1的酶量为1个酶活性单位(U)；过氧化物酶(POD, Peroxidase)活性采用愈创木酚比色法测定[19], 以每分钟A470变化0.01为1个过氧化物酶活性单位(U)。测定时方法略有修改。
1.7 数据处理与统计分析利用Microsoft Excel、SPSS 17.0软件进行数据的处理、统计分析, 数据均为“平均数±标准差”格式, 采用Duncan新复极差测验法(P < 0.05)进行单因素显著性方差分析。
2 结果与分析 2.1 不同浓度NaCl处理下, 不同浓度EBL浸种对番茄种子发芽率的调控效应非盐胁迫下, 与EBL0(清水浸种)处理相比, EBL1—EBL5处理, 即10-11、10-10、10-9、10-8、10-7 mol/L EBL浸种, 对番茄种子发芽没有显著影响(P>0.05), EBL6、EBL7(10-6、10-5 mol/L EBL浸种)推迟萌发, 显著降低番茄种子7 d的萌发率(图 1)。50 mmol/L NaCl胁迫明显推迟番茄种子发芽, 但没有显著降低7 d的发芽率；50 mmol/L NaCl胁迫下, EBL1—EBL6处理不影响7 d的种子发芽率；EBL7处理显著降低了番茄种子7 d的发芽率(P>0.05)。100 mmol/L NaCl胁迫下, EBL1—EBL5处理, 对种子萌发无显著影响, EBL6和EBL7处理显著推迟和降低了番茄种子的发芽率, 尤其是EBL7处理的(图 1)。150 mmol/L NaCl胁迫下, EBL1—EBL4处理7 d, 即10-11、10-10、10-9、10-8 mol/L EBL处理不同程度的提高番茄种子的萌发率, 其中EBL3、EBL4处理, 即10-9、10-8 mol/L EBL促进发芽率达到显著水平(P < 0.05), 分别比150 mmol/L NaCl胁迫下发芽率增加82%和59%。EBL5、EBL6和EBL7处理, 即10-7、10-6、10-5 mol/L EBL不同程度降低了番茄种子的发芽率, 其中EBL6、EBL7处理, 即10-6、10-5 mol/L EBL降低发芽率达到显著水平, 分别比150 mmol/L NaCl胁迫下发芽率降低65%和91%。175 mmol/L NaCl胁迫下的EBL促进效应和抑制效应更为明显, EBL2—EBL4处理7 d, 即10-10、10-9、10-8 mol/L EBL处理促进发芽率分别达到35%、87%和59%。EBL5、EBL6和EBL7处理, 即10-7、10-6、10-5 mol/L EBL分别比150 mmol/L NaCl胁迫下发芽率降低27%、66%和92%(图 1)。
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| 图 1 不同浓度NaCl处理下, 不同浓度EBL浸种对番茄种子发芽率的影响 Fig. 1 Effect of seed soaking with different concentration of EBL on germination rate of tomato seeds under different concentration of NaCl EBL：2, 4-表油菜素内酯(EBL, 2, 4-epibrassinolide); EBL0：清水浸种, EBL1：10-11 mol/L 24-EBL浸种, EBL2：10-10 mol/L 24-EBL浸种, EBL3：10-9 mol/L 24-EBL浸种, EBL4：10-8 mol/L 24-EBL浸种, EBL5：10-7 mol/L 24-EBL浸种, EBL6：10-6 mol/L 24-EBL浸种, EBL7：10-5 mol/L 24-EBL浸种; 同一簇柱上不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05) |
非盐胁迫下, 与EBL0相比, 随着EBL浸种浓度的上升, 番茄种子胚根长增加, 在EBL3处理, 即10-9 mol/L EBL浸种, 番茄胚根长达最大值；当EBL浸种浓度进一步上升, 胚根长逐渐显著下降, EBL5—EBL7显著抑制胚根长。非盐胁迫下, EBL1—EBL6处理的番茄下胚轴长与EBL0处理的差异均不显著(P>0.05), EBL7(10-5 mol/L EBL浸种)处理显著降低下胚轴长度(P < 0.05)。50 mmol/L NaCl胁迫下7 d, 番茄萌发种子胚根长和下胚轴长与对照差异均不显著, 随着EBL浸种浓度的上升, 番茄种子胚根和下胚轴长均先上升、再下降, 其中胚根长的变幅要比下胚轴的更为明显, 且在EBL3, 即10-9 mol/L EBL浸种处理胚根长和下胚轴长均达到最大值, 甚至显著高于非盐处理组的, 随着EBL浸种浓度的增加, 胚根长、下胚轴长逐渐显示为抑制效应, 根长的抑制效应尤为明显(图 2)。100 mmol/L NaCl胁迫显著抑制根长与下胚轴长, 下胚轴长的抑制更为明显, 随着EBL浸种浓度的上升, 番茄种子根长和下胚轴长均先上升、再下降, 且同样在EBL3, 即10-9 mol/L EBL浸种处理根长和下胚轴均达到最大值, 其中根长与对照差异不显著, 随着EBL浸种浓度的增加, 根长、下胚轴长逐渐显示为抑制效应, 根长的抑制效应尤为明显(图 2)。150、175 mmol/L NaCl胁迫均极显著抑制根长与下胚轴长, 随着EBL浸种浓度的上升, 番茄种子根长和下胚轴长均先上升、再下降, 且同样在EBL3, 即10-9 mol/L EBL浸种处理根长和下胚轴均达到最大值(图 2)。
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| 图 2 不同浓度NaCl处理下, 不同浓度EBL浸种对番茄萌发种子胚根长和下胚轴长的影响 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 |
由图 3可知, 非盐处理下, EBL1—EBL3(10-11—10-9 mol/L EBL)处理的萌发种子鲜重(FW)和种子活力指数(SVI)与清水浸种的相比没有显著差异(P>0.05), EBL4—EBL7浸种处理(10-8—10-5 mol/L EBL)下, 随着浸种EBL浓度的增加, 番茄萌发种子FW和SVI显著性递减(P < 0.05)。50 mmol/L NaCl处理下, 其FW明显高于非盐处理的, 盐胁迫下随着EBL浸种浓度的增加, 种苗FW先上升, 再下降, 在EBL2处理(10-10 mol/L EBL)下FW达到最大值, 但是EBL0、EBL1、EBL2、EBL3处理下FW差异不显著, 而EBL6和EBL7处理(10-6、10-5 mol/L EBL)的种子FW显著低于EBL0。50 mmol/L NaCl处理下, 随着EBL浸种浓度的增加, SVI出现先增加后下降, 但是增幅均未达到显著水平, EBL5处理(10-7 mol/L EBL)的SVI显著下降, EBL浓度进一步增加, SVI显著降低。100、150、175 mmol/L NaCl处理下, 随着EBL浸种浓度的增加, 萌发种子FW和SVI均出现先上升后下降的现象, 且均在EBL3处理(10-9 mol/L EBL)下, 其FW和SVI均达到最大值。0、50、100、150、175 mmol/L NaCl处理下, 辅以EBL3处理(10-9 mol/L EBL), 萌发种子FW分别比各自对照增加2%、4%、21%、13%、14%, SVI分别比各自不加EBL处理的增加-7%、7%、21%、103%、151%。EBL浸种浓度过高对番茄萌发种子FW和SVI有显著的抑制效应, 0、50、100、150、175 mmol/L NaCl处理下, EBL7处理(10-5 mol/L EBL), 萌发种子鲜重分别比各自对照降低30%、26%、42%、14%、3%, SVI分别比各自对照降低47%、54%、84%、94%和97%。
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| 图 3 不同浓度NaCl处理下, 不同浓度EBL浸种对番茄萌发种子鲜重和种子活力指数的影响 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 不同浓度NaCl处理下, 不同浓度EBL浸种对番茄萌发种子鲜重和种子活力的影响 |
150 mmol/L NaCl处理显著降低番茄萌发种子的含水量(WC, water content)(P < 0.05), 辅以EBL3浸种处理可明显提高其WC, 比盐处理的增加11%(图 4)。鉴于萌发阶段不同处理种子WC差异大, 分别以FW和DW为基础计, 分析了萌发种子的O2·-、H2O2和丙二醛(MDA)含量变化。发现无论以鲜重或干重为基础, 盐胁迫均显著降低番茄萌发种子O2·-和H2O2含量(图 5)。以FW为基础计, 盐胁迫显著增加番茄萌发种子MDA含量；而以DW为基础计, 盐胁迫则显著降低番茄萌发种子MDA含量。与盐胁迫处理相比, 盐胁迫下EBL3浸种的番茄萌发种子MDA、O2·-和H2O2含量不同程度下降, 尤其以鲜重计, 其下降更为明显, 其中MDA和O2·-含量的下降以鲜重和干重计, 均达到显著水平, 而H2O2含量的下降均未达到显著水平(P>0.05)(图 5)。
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| 图 4 150 mmol/L NaCl处理下10-9 mol/L EBL浸种对番茄萌发种子含水量的影响 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：清水浸种, EBL3：10-9 mol/L 24-EBL浸种, S150：150 mmol/L NaCl处理, S150+EBL3：10-9 mol/L 24-EBL浸种+150 mmol/L NaCl处理 |
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| 图 5 150 mmol/L NaCl处理下10-9 mol/L EBL浸种对番茄萌发种子O2·-、H2O2和丙二醛(MDA)含量的影响 Fig. 5 Effect of seed soaking with 10-9 mol/L EBL on contents of O2·-, H2O2 and malondialdehyde (MDA) of germinated tomato seeds under 150 mmol/L NaCl condition |
图 6显示, 与对照相比, EBL3浸种处理下, 除了以DW为基础计的脯氨酸(Pro)含量显著下降外(P < 0.05), 种子Pro、可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)含量均无显著变化(P>0.05)。150 mmol/L NaCl处理下, 以FW为基础计, 萌发种子Pro、SS、SP含量均显著上升(P < 0.05), 以DW为基础计, 萌发种子Pro、SS、SP含量均显著下降(P < 0.05)。与盐处理相比, 盐胁迫辅以EBL3浸种处理下, 无论以FW还是DW为基础计, 萌发种子的Pro均显著下降, 而SS、SP含量均显著上升。
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| 图 6 150 mmol/L NaCl处理下10-9 mol/L EBL浸种对番茄萌发种子脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响 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 |
分别以以萌发种子FW和SP为基础计, 分析了保护酶活性的变化。与对照相比, EBL3处理的番茄萌发种子POD活性均显著上升(P < 0.05), CAT活性均呈现下降趋势, 而SOD活性差均异不显著(P>0.05)(图 7)。盐胁迫下, 以FW为基础计, 萌发种子的3种酶活性均显著上升；以SP为基础计, 萌发种子的3种酶活性均显著下降。与盐胁迫相比, 盐胁迫辅以EBL3浸种处理下, SOD和POD活性均显著上升, 而其CAT活性均无显著变化(图 7)。
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| 图 7 150 mmol/L NaCl处理下10-9 mol/L EBL浸种对番茄萌发种子保护酶超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性的影响 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 |
土壤盐渍化已经构成世界上农作物生产的主要限制因素之一。除了选育耐盐品种外, 采用外源植物生长物质或化学物质提高作物耐盐性也成为国内外研究的热点[21-22]。本研究针对EBL对植物耐盐性的调节的浓度效应报道不一, 开展了EBL一系列浓度浸种24 h应对不同强度盐胁迫调控番茄种子萌发的探讨, 发现在正常条件下, 过高的EBL浸种浓度, 即10-6、10-5 mol/L EBL, 显著延迟番茄种子萌发, 降低7 d的种子发芽率和鲜重, 对根长的抑制明显高于对下胚轴长的抑制, 显著降低种子活力指数。10-7 mol/L EBL虽然对7 d的番茄种子萌发率没有显著影响, 但是对其萌发的种子根长、种苗鲜重的抑制很显著。古巴Larré等[22]用10-8、10-7、10-6 mol/L EBL浸种盐敏感水稻和耐盐水稻种子2 h, 然后置于100 mmol/L NaCl处理下, 发现盐敏感水稻“BRS Querência”的发芽率和活力指数的抑制可以被EBL浸种处理缓解, 且EBL浓度越高, 缓解盐害的效果越好；而耐盐水稻的发芽率和活力指数在盐胁迫下并不显著下降, 辅以10-8 mol/L EBL浸种处理发芽率和活力指数则上升, EBL浓度为10-7 mol/L EBL, 其发芽率和活力指数与盐胁迫的差异不显著, 辅以10-6 mol/L EBL浸种处理发芽率和活力指数则显著下降。本研究在不同浓度NaCl的盐胁迫下, 10-7 mol/L EBL对番茄种子发芽率、根长、下胚轴长、鲜重等影响不明显, 或者表现出抑制作用, 不存在促进效应。本研究的特色和创新在于全面探讨了浓度效应, 发现无论在正常条件、还是不同强度的盐胁迫下, 10-11 mol/L EBL对萌发各指标影响不显著, 10-10—10-8 mol/L EBL表现出不同程度的促进萌发的现象, 其中10-9 mol/L EBL表现出的促进萌发最为显著。闫慧萍等[23]发现180 mmol/L NaCl胁迫下, 0.025、0.05、0.1、0.2 mg/L EBL浸种玉米种子12 h, 对提高玉米株高、根长、单株干鲜重、发芽率均有促进作用, 其中0.05 mg/L EBL(相当于1.05×10-7 mol/L)浸种的促进效果最佳。闫慧萍等[23]还发现在冷胁迫下, 0.1 mg/L EBL浸种玉米种子12 h, 对提高玉米株高、根长、单株干鲜重、发芽率促进作用最佳, 这表明胁迫下EBL促进作物萌发出苗, 不同的作物物种、甚至不同的品种、不同胁迫类型等都会存在着施用浓度的差异。
BRs处理通常可以调控相关抗氧化防御系统的活性, 保持细胞内外离子平衡, 降低膜脂过氧化物MDA的产生, 用以保护作物抵御盐害, 这一结论在黄瓜、辣椒、茄子、番茄等蔬菜作物植株研究中得到证实[6]。但是在调控盐胁迫下作物种子萌发中的抗氧化研究还鲜有文献报告。闫慧萍等[23]发现盐胁迫下玉米0.05 mg/L EBL(相当于1.05×10-7 mol/L)浸种幼苗萌发促进最佳的原因在于该处理下玉米叶片的MDA含量最低, 而叶片的POD、CAT、SOD、APX活力最高(指标均以鲜重为基础计)。Arora等[24]研究发现100 mmol/L NaCl胁迫下, 10-9 mol/L 28-表油菜素内酯(HBL)添加促进玉米萌发成苗的效果要优于10-7、10-11 mol/L HBL的, 主要是因为该处理下萌发种子的MDA含量(以FW为基础计)最低, CAT活性(以SP为基础计)最高；但是其SOD、POD、APX、GR等酶活(均以SP为基础计)随着HBL处理浓度的上升而逐渐上升。Marakli等[25]研究发现150和250 mmol/L NaCl胁迫大麦种子萌发48和72 h, 显著降低其萌发, 而单纯施用0.5×10-6和10-6 mol/L HBL, 萌发也下降；150和250 mmol/L NaCl胁迫大麦种子萌发48 h, 添加0.5×10-6和10-6 mol/L HBL, 则显著促进萌发, 低浓度HBL效果更好；150和250 mmol/L NaCl胁迫大麦种子萌发72 h, 添加0.5×10-6和10-6 mol/L HBL, 高浓度HBL促进萌发的效果更好。Marakli等[25]进一步研究分析150和250 mmol/L NaCl胁迫大麦种子, 降低其种子SP含量, 但是显著增加其抗氧化酶SOD和CAT的活性(酶活均以SP为基础计)；而单独外施HBL, 其SP含量也下降, SOD和CAT活性上升, HBL浓度上升, 其SP含量进一步下降, SOD活性也下降, 而CAT活性进一步上升；盐胁迫下添加0.5×10-6和10-6 mol/L HBL, 则显著增加SP含量, 且HBL浓度越高, SP含量就越高, 高盐胁迫下其增幅更明显；研究还表明150 mmol/L NaCl胁迫下48 h, 10-6 mol/L HBL施用下, 大麦种子SOD酶活显著增加, 盐胁迫增加到250 mmol/L NaCl, 其SOD酶活显著降低；0.5×10-6 mol/L HBL施用下, 无论低盐或高盐胁迫下, 大麦种苗SOD酶活均无明显变化；150 mmol/L NaCl胁迫下48 h, 10-6 mol/L HBL施用下, CAT酶活无显著变化, 盐胁迫增加到250 mmol/L NaCl, 10-6 mol/L HBL施用下, CAT酶活显著下降；0.5×10-6 mol/L HBL施用下, 无论低盐还是高盐处理下, CAT酶活均显著上升, 盐胁迫越重, 酶活上升越高；胁迫萌发72 h, 上述现象又发生迥异的不同。所以在作物种子萌发过程中, 由于种子储藏物质的差异、盐胁迫强度的差异、物种的差异、施用BRs浓度的差异, 得到的结果均不同。本研究表明, 番茄种子萌发7 d, 无论盐处理或非盐处理, EBL浸种均不同程度的降低种苗中的ROS、MDA含量, 说明EBL可清除番茄萌发种子的ROS水平, 降低膜脂过氧化。无论以FW, 或是SP为基础计, 检测出的萌发番茄种子的SOD和POD的活性表现了对盐度的积极响应, 从而改善了种子萌发中次生的氧化胁迫, 而CAT没有体现出这样的响应。
Pro和SS是参与渗透调节的小分子物质, 在植物对水分胁迫的适应性调节中, 是渗透性溶质的重要组成成分。植物体内的SP大多数是参与各种代谢的酶类, SP含量是一个重要的生理生化指标, 测其含量是了解植物体总代谢的一个重要指标, 植物在失水时还可以产生一些具有脱水保护功能的SP。120 mmol/L NaCl胁迫下水稻种子萌发受抑制, 其Pro和SP含量(均以FW为基础计)显著上升；辅以3 μmol/L EBL浸种, 促进其萌发, 降低了Pro含量, 进一步增加SP含量[26]。与水稻种子EBL浸种萌发幼苗中Pro含量降低这一现象不同的是, 在180 mmol/L NaCl胁迫下, 0.05 mg/L EBL浸种可显著提高玉米种子萌发中Pro和SS含量(均以FW为基础计), 从而缓解其胁迫伤害[23]。本研究番茄种子在150 mmol/L NaCl胁迫下, 如果以FW为基础计, 其Pro、SS和SP含量均显著上升, 辅以EBL浸种则进一步显著增加SS和SP含量, 但是显著降低了Pro含量。说明Pro含量在番茄种苗中的上升是作为其伤害反应, 而不是适应的响应, 和Yanelis等[16]在番茄上的结论相一致。如果以DW为基础计, 由于种子萌发阶段高盐处理下吸水明显受限, 反映出的Pro、SS和SP含量在高盐胁迫下均显著下降, 但辅以EBL浸种依然体现SS和SP含量的显著增加。可见外源EBL可以调控番茄种苗体内Pro、SS和SP的变化, 通过增加SS和SP的积累, 来提高渗透调节能力, 调节细胞的渗透势, 维持水分平衡, 增强细胞代谢活力, 从而提高番茄在萌发期的耐盐性, 这些现象和陈淑芳等[27]在番茄嫁接苗上的结果相一致。
综上所述, 本研究初步全面的探讨了EBL浸种对盐胁迫下番茄种子萌发、渗透调节物质、抗氧化代谢等调控作用。发现EBL浸种在番茄种子萌发上存在着明显的浓度效应, 浓度过高如10-6、10-5 mol/L EBL明显抑制番茄种子萌发, 而10-9 mol/L EBL在促进盐胁迫下番茄种子萌发的总评价下最好, 尤其在高盐胁迫下, 10-9 mol/L EBL浸种可通过积累SS、SP等溶质, 增强抗氧化酶活性, 降低ROS, 从而改善抗氧化等, 增强番茄种子萌发过程中的抗盐性。在研究中, 还发现番茄种子萌发中脯氨酸的上升是典型的盐胁迫伤害反应, EBL浸种处理则可以显著降低这一上升, 从而起到保护番茄种子萌发的功效。当然, 要进一步更好的理解番茄种子萌发中的抗盐性, 以及不同浓度EBL浸种的浓度效应及其机制, 需要进一步开展研究工作。
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