全 文 ：第 24卷第 2期 干 旱 地 区 农 业 研 究 Vol. 24 No. 2
2006年 3月 Agricultural Research in the Arid Areas Mar. 2006
不同盐浓度对芨芨草种子萌发过程中
几种生理指标的影响

王果平 1 ,康喜亮2 ,陶　锦 1 ,陈韩飞 1 ,阎　平 1*
( 1.石河子大学生命科学学院 ,新疆 石河子　 832003; 2.石河子大学农学院 ,新疆 石河子　 832003)
摘　要: 不同浓度的 NaCl处理芨芨草种子后 ,通过研究其萌发过程中淀粉酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶活
性以及可溶性糖含量的变化。 结果表明: NaCl处理下芨芨草种子萌发过程中超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性与
对照相比均上升 ,且呈现双峰曲线的变化趋势。而淀粉酶活性、可溶性糖含量与对照相比均下降 ,并与 NaCl处理浓
度呈负相关。
关键词: 芨芨草 ;盐浓度 ;酶活性
中图分类号: 　　文献标识码: A　　文章编号: 1000-7601( 2006) 02-0139-04
　 　 芨 芨 草 ( Achantherum splendens ( f rin. )
Nevski )属禾本科芨芨草属 ,为多年生草本植物 ,具
有很强的抗盐碱性。种子能够在盐胁迫下萌发成苗 ,
是植株在盐碱条件下生长发育的前提 ,因此 ,研究盐
胁迫下种子的萌发将具有非常重要的意义 [1 ]。 盐胁
迫通常会抑制植物的生长 ,不少学者对此进行了大
量的研究和探讨 [ 1～ 6]。但以往的工作大多集中在种
子发芽后的各个发育阶段 ,而较少涉及到植物生长
发育的起始阶段——种子萌发阶段。 我们分析了不
同 NaCl浓度处理下 ,芨芨草种子萌发过程中淀粉
酶、超氧化物歧化酶 ( SOD)、过氧化物酶 ( POD)的
活性以及可溶性糖含量的变化 ,以探讨较高浓度
NaCl抑制牧草芨芨草种子萌发的生理机制。
1　材料与方法
1. 1　材　料
供试材料主要为芨芨草种子 ,采集于石河子造
纸厂实验场 ;不同浓度的氯化钠溶液 (自制 )。主要仪
器为: G2P- 250型光照培养箱 (上海精宏实验设备
有限公司生产 ) , S22PC型可见分光光度计 (上海棱
光技术有限公司生产 )。
1. 2　方　法
将种子消毒后 ,放于盛有滤纸的洁净培养皿中
进行种子培养。 分别加入 0. 2% 、 0. 4% 、 0. 6% 、
0. 8%、 1. 0% 、 1. 2%和 1. 4%浓度的 NaCl溶液到饱
和为止 ,清水作对照。然后各称取 0. 3 g种子播种于
上述不同浓度 NaCl溶液中 ,定期补充所蒸发的水
分 ,使各处理 NaCl浓度维持不变。芨芨草种子在第
2天就陆续开始萌发 ,第 4天时平均芽长为 1. 2 mm,
到第 8天时 ,萌芽率达 60% ,平均芽长升高到 3. 1
mm ,而在第 14天时 ,平均芽长仅为 3. 7 mm。在种子
萌发的第 4天、第 8天和第 14天分别选取芽长基本
一致的材料 ,进行如下指标的测定。每处理重复 3
次。 淀粉酶活性采用 3, 5-二硝基水杨酸方法 [7 ]测
定、可溶性糖含量选用蒽酮比色法 [ 7]测定、 SOD和
POD分别采用硝基四唑蓝还原法 [7 ]和愈创木酚氧
化法 [7 ]进行测定。
2　结果与分析
2. 1　盐浓度对芨芨草种子萌发过程中淀粉酶活性
的变化
试验结果表明:随着 NaCl胁迫程度增加 ,芨芨
草种子萌发各阶段 ( 0～ 4 d, 4～ 8 d, 8～ 14 d) ,其淀
粉酶活性均低于对照 ,且一直呈下降趋势。在种子萌
发的第 2阶段 ( 4～ 8 d) ,当 NaCl浓度为 0. 6%时 ,酶
活性明显降低 ,高峰值下降 ,当浓度达 1. 4%时 ,淀粉
酶活性几乎无变化。芨芨草种子在无 NaCl胁迫下 ,
萌发第 2阶段淀粉酶活性略有上升 ,第 8天后 ,淀粉
酶活性急速上升 ,并达到最高值 ;低浓度 NaCl胁迫
下 ,淀粉酶活性在萌发过程中出现类似的变化趋势
收稿日期: 2005-11-25
基金项目:新疆兵团绿洲生态重点实验室资助项目 ( 200313)
作者简介:王果平 ( 1979- ) ,女 ,山西代县人 ,硕士 ,从事资源植物研究 , E-mai l: ping112_ 003@ 163. com
通讯作者:阎　平 ( 1962- ) ,男 ,新疆石河子人 ,教授 ,从事资源植物研究 , E-mai l: yanpzhw@ sohu. com.
(图 1)。相关性分析表明:芨芨草种子萌发过程中 ,淀
粉酶活性与 NaCl胁迫浓度呈负相关 ( 4 d时 , r= -
0. 940
* *
; 8 d时 , r= - 0. 972* * ; 14 d时 , r= - 0.
888
* *
)。
图 1　不同盐浓度对芨芨草种子萌发
过程中淀粉酶活性的影响
Fig . 1 Effects of salt concent ration on
amy lum enzyme activ ity of Achantherum
splendens seeds during germina tion pr ocess
　　　　　　　　 图 2　不同盐浓度对芨芨草种子萌发过程中可溶性糖含量的影响
Fig. 2 Effects o f salt concentra tion on
so luble sugar content o f Achantherum
splendens seeds during germination process
2. 2　盐浓度对芨芨草种子萌发过程中可溶性糖含
量的变化
淀粉在淀粉酶的作用下可水解为可溶性糖。在
芨芨草种子萌发各阶段 ,不同 NaCl浓度胁迫下 ,可
溶性糖含量均呈现下降趋势 ,并低于对照。 当 NaCl
浓度大于 0. 6%时 ,在种子萌发第 3阶段 ( 8～ 14 d)
时 ,芨芨草种子中可溶性糖含量几乎无变化。 无
NaCl胁迫下 ,芨芨草种子在萌发的第 2阶段 ,可溶
性糖含量有所增加 ,而在第 2阶段 ,可溶性糖含量增
幅变小 (图 2)。低浓度 NaCl胁迫下 ,芨芨草种子可溶
性糖含量与对照基本呈现出同样的变化趋势 ,即开
始急剧增加 ,随后缓慢上升 ,说明在不同浓度的
NaCl胁迫下 ,淀粉水解受阻的程度也不同。 结果表
明 ,在芨芨草种子萌发过程中 ,其可溶性糖含量与
NaCl胁迫浓度呈负相关 ( 4 d时 , r= - 0. 980* * ; 8 d
时 , r= - 0. 897* * ; 14 d时 , r= - 0. 934* * )。
从上述结果可以看出 ,芨芨草种子在萌发过程
中经 NaCl处理后 ,其可溶性糖含量和淀粉酶活性的
变化趋势基本同步 ,但淀粉酶活性的变化在 4～ 8 d
变化缓慢 , 8 d后变化显著 ,而可溶性糖含量的变化
开始较显著 , 8 d后可溶性糖含量变化就趋于平缓。
我们认为其原因是 ,随着种子的进一步萌发 ,一方面
淀粉酶活性的下降影响了可溶性糖的含量 ,同时可
溶性糖也可能被利用、转化或合成为新的物质。
2. 3　盐浓度对芨芨草种子萌发过程中超氧化物歧
化酶活性的变化
由图 3可以看出 ,酶活力呈现双峰值 ,萌发第 1
阶段 ( 0～ 4 d)浓度为 0. 2%达最高值 , 0. 6%为最低
值。这表明适当的 NaCl浓度可促进酶活力的提高。
当浓度超过 0. 4%时酶活力下降 ,到 0. 6%为最低 ,越
过最低值 ,酶活力又有上升的趋势 ,但活力水平已降
低。说明在高 NaCl胁迫下 ,芨芨草种子有一个自身
适应调节的阶段 ;酶活力总体水平较高可能是种皮
的耐 NaCl力强。 8 d后酶活力总体水平降低 ,最高
值出现在 NaCl浓度为 1. 0% ,此时为种子萌发的第 2
阶段 (发芽累积量为 50% )酶活力包括种皮和幼苗两
部分。可以推断幼苗的耐 NaCl性即抗性要比种皮
弱。最高值为 0. 2% , 0. 6%为最低值 ,此时进入发芽
的第 3阶段 ,酶活力的峰值为 0. 2%和 1. 4% ,在幼苗
期 , NaCl胁迫在芨芨草中仍有一个适应调节的过程
( 0. 6% ) ,但此时高浓度 NaCl胁迫下酶活力已较对
照提高不是很显著。 这与卫东 [8 ]的研究结果一致。
2. 4　盐浓度对芨芨草种子萌发过程中过氧化物酶
活性的变化
由图 4可以看出 ,在萌发前期即 0～ 4 d内 ,浓度
为 0. 4%和 1. 0%的过氧化物酶活力为 2个峰值 ,在 4
～ 8d内 0. 6%为最高峰值 , 8～ 14 d内 0. 4%达最大
值。浓度 0. 4%为萌发后期种子过氧化物酶活力的最
高值 ,而在萌发开始浓度高 ,活性也高有可能是种皮
的耐 NaCl性较强。
140 　　 干旱地区农业研究　　　　　 第 24卷
图 3　不同盐浓度对芨芨草种子萌发
过程中 SOD酶活力的影响
Fig . 3 Effects o f salt concent ration on
SOD enzyme activity of Achantherum
splendens seeds during germina tion pr ocess
　　　　　　　　　　 图 4　不同盐浓度对芨芨草种子萌发过程中 POD酶活力的影响
Fig. 4 Effects o f salt concentra tion on
POD enzyme activity o f Achantherum
splendens seeds during germination process
3　讨　论
种子萌发需经历从异氧到自氧的过程 ,在萌芽
期间种子还不能制造足够的养分 ,其所需的养料和
能量只能动用它储藏物质的转化和利用 ,这些物质
在种子萌发时水解成简单的营养物质 ,并运转到生
长部位 ,作为构成新组织成分和产生能量的原料。正
常情况下 ,植物种子通过水解或磷酸解的方式可以
将淀粉这种不溶性的储藏物质转化为可溶性的物
质 ,为种子萌发提供必要条件。 α-淀粉酶是一种含
Ca
2+的金属酶 ,是水解淀粉过程中的关键酶类。芨
芨草种子主要的储藏物质是淀粉 ,在其种子萌发过
程中 ,伴随着吸水过程 ,淀粉酶活性和可溶性糖含量
不断增加 ,即萌发第 3阶段> 第 2阶段> 第 1阶段。
而在芨芨草种子萌发的同一阶段 ,随 NaCl浓度增
加 ,可溶性糖含量和淀粉酶活性均呈现下降规律。在
芨芨草种子萌发第 3阶段 ( 8～ 14 d) ,当 NaCl浓度达
0. 6%时 ,其可溶性糖含量和淀粉酶活性的变化幅度
趋于稳定 ;浓度达 1. 4%时 ,几乎无变化 ,并且芨芨草
种子发芽率极低 ,种子萌发受到抑制。 我们推测 ,
NaCl抑制芨芨草种子萌发的原因之一可能是: Na+
通过与淀粉酶中的 Ca2+ 相互作用 ,进而改变其活性 ,
最终使种子内的储藏物质不能动员。 同时随着盐浓
度的增加 ,淀粉酶活性下降也影响了可溶性糖含量
的增加 ,减弱了渗透调节的作用 ,进一步加重了离子
毒害的程度。
盐生植物都是抗盐的 ,在其生长发育中需要一
定的盐分 ,但外界环境中的盐分高于或低于其正常
生长的最适浓度 ,盐生植物的生长和发育就会受到
不同程度的影响 [4 ]。 SOD、 POD是酶促防御系统的
保护酶类 ,其中尤以 SOD最为重要 ,它们能够保护
酶活性的提高 ,防御活性氧或其它氧化物自由基对
细胞膜系统的伤害 ,抑制膜脂过氧化 ,延缓细胞衰
老。 本实验过程中 SOD、 POD两种酶均呈现双峰变
化趋势 , SO D在盐浓度为 0. 6%时达到最低 ,我们推
测这是芨芨草种子生长萌发最适宜的盐浓度 ,高于
或低于这个浓度 , SOD活性均有所上升。 这一方面
很可能是由于种子萌芽前后 ,盐处理对 SOD的活性
影响不同 ,另一方面可能是由于前期低盐浓度 ( <
0. 6% )对芨芨草种子萌发进行反馈调节 ,后期高盐
浓度 (> 0. 6% )下 SOD活性上升可能是芨芨草种子
对盐胁迫因子的一种保护性应激反应 ,之后随着盐
胁迫程度的加深 , SOD活性开始下降 ,表明盐胁迫
对 SOD产生伤害 ,加剧了膜脂过氧化作用。 POD活
性则表现出不规则波动变化 ,第 1阶段变化最不明
显 ,而第 2阶段变化最为显著。 在低盐浓度 ( <
0. 6% )下 POD活性变化趋势与 SOD大体一致 ,但变
化幅度小于后者 ,表明盐胁迫下 POD较 SO D敏感。
Dilley认为 [ 9] , POD可以促进乙烯的自动催化合成
或者与衰老细胞的活动相关 , Ishida等 [10 ]也认为 ,随
着植物细胞生长的停滞或逐渐衰老 , POD活性总是
显著增加。本实验中各处理 SOD、 POD酶活性总体
上高于水处理的对照。但随着萌芽的进行 , NaCl浓
度越高 ,对膜的伤害也越大。 有报道表明 ;盐胁迫对
SOD、 POD活性有明显的抑制作用 ,同时也影响它
们的活性 ,最终导致活性氧和自由基含量的上升 ,进
一步加重盐离子的毒害作用 [5, 6 ]。高盐浓度下 , SOD、
POD的活性下降 ,使其不能及时清除活性氧和自由
基 ,使膜系统失去修复功能 ,最终使种子失去活力 ,
萌芽率降低。我们观察到在高浓度 NaCl胁迫下 ,芨
芨草种子萌发及萌发后的生长受到影响 ,一方面可
能是由于渗透胁迫而影响种子的吸水 ,另一方面可
141第 2期 王果平等:不同盐浓度对芨芨草种子萌发过程中几种生理指标的影响
能由于 NaCl离子的毒害作用使种子膜系统的修复
与细胞器的分室和重建工作受阻 ,阻碍了细胞内正
常的生理代谢活动 ,但其真正的机理还有待于进一
步研究。
参 考 文 献:
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Effects of salt concentration on physiological
characteristics of Achantherum splendens seeds during germination process
W ANG Guo-ping
1
, KAN G Xi-liang
2
, T AO Jin
1
, CHEN Han-fei
1
, Y AN Ping
1*
( 1College of Lif e Science , Shihez i University , Shihezi , X injiang 832003, China;
2College of Agronomy , Shihez i University , Shihezi , X injiang 832003, China )
Abstract: The seeds of A. splenden ( f rin. ) Nev ski w ere t reated wi th di fferent concentra tion o f NaCl
to investig ate the changes o f diastase activi ty, SOD activi ty , POD activi ty and soluble ca rbohydrate
content during the germinating process. The results show ed: the SOD activi ty and POD activi ty of A.
splenden were increased under salt stress, and presented a t rend of double-peak curv e; but the diastase
activi ty and soluble carbohydrate content w ere decreased compared to the contro l, and had a negativ e
cor relation wi th salt concentra tion.
Key words: Achantherum splendens; sal t concentra tion; enzyme activi ty
142 　　 干旱地区农业研究　　　　　 第 24卷