全 文 ：文章编号 :100028551 (2003) 022111204
不同钠盐胁迫对豌豆幼苗超弱发光的影响
杨起简1 　周　禾2 3 　С. И. Погосян3
(11 北京农学院农学系 ,北京　102206 ; 21 中国农业大学草地所 ,北京　100094 ;
31 莫斯科大学生物物理室 ,莫斯科 俄罗斯　117234)
摘　要 :通过钠盐对豌豆 ( Pisum sativum) 萌发时超弱发光影响的比较研究表明 ,在等
渗条件下豌豆幼苗受激发光强度顺序为 :Na2 CO3 > NaCl > Na2 SO4 ;Na2 CO3 盐胁迫对植
物的伤害程度高于其他盐类 ;多盐比单盐存在时的毒害小 ,受激发光作用降低。
关键词 :超弱发光 ;豌豆 ;盐胁迫 ;受激发光
收稿日期 :2001205204
基金项目 :北京市自然科学基金资助项目 (699207) ,北京市教委资助项目 (01KJ087 ,2002KJ074)
作者简介 :杨起简 (1952～) ,女 ,河南潢州人 ,北京农学院教授 ,主要从事植物遗传育种及生物物理学研究3 通讯作者
植物超弱发光是与植物的能量代谢及生理变化相联系的低水平光子辐射。由于植物发光
极易受到外界环境的影响而迅速发生变化 ,因此探讨外界因素对生物体超弱发光的影响以及
超弱发光在生命活动中的作用引起广大学者的注意。在研究发光机理同时 ,植物在逆境胁迫
中的发光表现以及在抗性鉴定方面的探索也已有报道[1 ,2 ] 。
作物在萌发时对盐碱的反应在很大程度上决定了其后期的生长。植物受到盐害侵蚀除了
水的渗透效应外 ,另一个重要的因素是离子的胁迫作用[3 ,4 ] 。但植物的盐害反应是一种综合效
应 ,俄罗斯学者以超弱发光方法进行盐害测定取得一些进展[5 ,6 ] 。我国盐碱土的离子成分不
同 ,大多以 NaCl、Na2 SO4 和 Na2 CO3 为主。这几种盐均有钠离子存在 ,而阴离子 (Cl - 1 、SO - 24 、
CO - 23 )有所不同。本实验以 3 种不同的钠盐对豌豆萌发以及苗期植株进行处理 ,研究超弱发
光与其胁迫受害程度的关系 ,以探索植物早期耐盐性反应及变化规律。
1 　材料和方法
111 　种子萌发与培植
豌豆种子为中度耐盐品种。清洗后选 100 粒在恒温培养箱中培养 (22 ±2 ℃) 。种子萌发
阶段用蒸馏水和 knop 营养液 (含 KNO3 ,Ca (NO3 ) 2 ,MgSO4 ,KH2 PO4 )进行水培 (pH = 612) ,每种处
理液设两次重复 ,隔天更换营养液。预备实验种子发芽率为 99 %。
112 　钠盐溶液胁迫处理
豌豆萌发 72h 后 ,选择长势较一致者 ,添加不同浓度的 NaCl (115 %) 、Na2 SO4 (210 %) 和
Na2 CO3 (015 %) ,在等渗条件下进行处理。ΦЭУ242 测量窗口打开的同时从进样口添注钠盐 ,记
录受激发光瞬间及 10min 内的发光变化 ,并分别做复合盐类的试验。盐溶液本身发光计数较
低 ,可忽略不计。
113 　测试仪器
实验于莫斯科大学生物物理实验室进行。发光仪器用 ФЭУ242 量子电子装置 ,蓝绿光谱
区有较高灵敏度 ,信号记录使用 ЭППВ260M 自动记录电位计 ,测量时间为 10s ,间隔 10s ,自动
111　核 农 学 报　2003 ,17 (2) :111～114Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
换样 ,客体信号强度高于本底 5 倍。国内发光仪器为空军总院基础医学中心 KZL2Ⅱ型发光仪 ,
噪声本底 18 ±412 ,手动换样 ,信号强度为本底的 3～5 倍 ,测试时间为 10s 计数 ,恒温 ,避光。
2 　结果与分析
211 　豌豆种子在蒸馏水与营养液中萌发发光比较
豌豆种子浸种 6h 后 ,分别放在蒸馏水和浓度为 011 %的 knop 营养液 (pH = 612) 中按常规
方法萌发 ,萌发过程中连续测量样品的超弱发光表现 (图 1) 。实验结果表明 ,种子萌发初期发
光差异不明显 ,24h 以后表现出连续发光差异。根据萌发速率指数 ( GRI = 某日发芽数 ×发芽
日数Π总出芽数) ,营养液中豌豆的生长势要略高于蒸馏水中的萌发速率。周禾等[2 ] 认为植物
根尖分生区发光最强 ,且根尖发光为累积量 ,营养液中的豌豆 24h 即开始露白 ,种子萌发快发
光强度表现出幼苗较强的生理活性。豌豆种子吸水膨胀 6h ,种胚活化 ,代谢活动开始并诱发
一系列细胞的分裂和生长 ,营养液中适量的矿物元素促进根芽的生长 ,对植物有利。有研究表
明种子萌发期 120h 连续发光的动力学曲线反映其生活力 ,可以作为植物抗性鉴定的辅助指
标[2 ] ,但这种连续测量时间长 ,易受外界影响 ,不易定量测量。
图 1 　豌豆在蒸馏水和营养液中的超弱发光
Fig. 1 　The superweak luminescence of pea
seedling in the distilled water and
in knop solution
图 2 　不同盐溶液对豌豆幼苗发光的影响
Fig. 2 　The effect of different salt on
luminescence of pea seedling
212 　不同盐类对豌豆超弱发光的影响
植物受到环境刺激发光骤然增强称为受激发光。BopoбъевЛ. Н. 等[5 ] 在植物对 NaCl、NaF
和甘露醇渗透作用比较试验中观察到这种受激发光。对此我们进行实验。用蒸馏水萌发种子
以避免其他离子对细胞的影响。选取生长 72h、长势均匀的豌豆幼苗放入样品瓶中 ,避光
10min 后从加样器分别加入高盐溶液 NaCl ,Na2 SO4 和 Na2 CO3 ,通过发光测定其对植物的盐害影
响。从图 2 可见 ,处于生长旺盛期的植株在加入 3 种等渗溶液时发光急剧升高 ,与对照相比 ,
Na2 CO3 发光最强 ,NaCl 次之 ,Na2 SO4 发光较低 ,后两者发光差异不十分显著 ,测试 10min 后发
光值降至较低水平。重复样品也表现出相同的发光趋势。加注盐溶液时并不打开样品箱 ,因
此发光值的升高不是光致发光 ,而是植物体本身的反应。
阴离子具有很强的生物活性 ,在植物盐碱反应中起重要作用 ,Cl - 1 、CO - 23 和 SO - 24 都是盐
渍土的主要成分 ,但对植物的作用不同 ,反应结果也不同。如土壤中积累硫酸盐时 ,植物受到
211 核　农　学　报 17 卷
渗透的影响 ,而在积累氯化物时 ,植物首先表现为盐类的毒害作用。植物受激发光所观察结果
显示这些阴离子生物学作用上的差异。豌豆种子在 3 种高盐溶液中的发芽率 ,分别是 Na2 SO4
为 36 % ,NaCl 为 32 % ,Na2 CO3 是 27 %。植物对离子的感受性较强 ,豌豆用蒸馏水正常发芽时 ,
初生根完整 ,子叶、上胚轴、出生叶、顶芽均较完整 ,添加高盐溶液后种子变软 ,生长缓慢 ,
Na2 CO3 处理的豌豆在 3d 以后初生根缺陷 ,子叶不完整 ,种子变软 ,不再进行发育。结合发光
情况看 ,植物萌发时受到环境盐胁迫刺激时发光值有明显的增高 ,刺激越大激发光越强 ,这种
刺激对植物萌发不利 ,Na2 CO3 受激发光值最高 ,以后的发芽率最低 ,盐害效果十分明显。
表 1 　单盐与复合盐处理豌豆受激发光强度比较
Table 1 　The stimulated luminescence intensity of pea seedling treated
by single salt and multisalt solution
序号
No.
材料
sample
盐处理
salt treatment
受激发光强度 (光子Π10s)
stimulated luminescence intensity(countsΠ10s)
1 对照幼苗 无
no treatment
110 ±14
2 NaCl 低盐幼苗
seedling by low NaCl
无
no treatment
98 ±12
3 Na2SO4 低盐幼苗
seedling by low Na2SO4
无
no treatment
103 ±9
4 对照幼苗
CK
+ NaCl 320 ±11
5 对照幼苗
CK
+ Na2SO4 284 ±9
6 Na2SO4 低盐幼苗
seedling by low Na2SO4
+ NaCl 254 ±12
7 NaCl 低盐幼苗
seedling by low NaCl
+ Na2SO4 237 ±13
8 NaCl 低盐幼苗
seedling by low NaCl
+ CaCl2 186 ±10
213 　单盐与多盐毒害对植物的影响
植物对单盐的反应不一致 ,而一般认为单盐比多盐同时存在时的毒害要大[1 ,6 ] 。对此我们
用超弱发光方法进行测定。在蒸馏水、NaCl 和 Na2 SO4 低浓度盐溶液培育豌豆 ,使其正常生长。
萌发 3d 时 3 种处理萌发指数接近时 ,添加高盐溶液 ,比较单盐和复合盐的发光表现。从表 1
看出 ,1、2、3 组未加高盐处理 ,发光值较低 ,且发光差异不大。而幼苗加高盐处理的受激发光
比 1、2、3 组升高了 2～3 倍。其中用蒸馏水萌发的对照幼苗 (4 和 5 组)受激发光高于低盐幼苗
受激发光 (6 和 7 组) ;同样是加入 NaCl ,6 组的 Na2 SO4 低盐幼苗比 4 组对照幼苗发光下降了
2016 % ;而加 Na2 SO4 后 ,7 组比 5 组发光下降了 1615 %。NaCl 低盐幼苗加入 CaCl2 (315mmolΠL)
后 ,发光值最低。实验中看出 ,植物盐害响应通过受激发光可以较快地表现出来。低盐浓度下
植物对盐碱胁迫不敏感 ,而高盐胁迫时 ,植物很容易出现毒害作用。幼苗在复合盐中比单一盐
液受激发光作用降低表明其受盐害程度有所缓解 ,这与复合盐离子间可能产生的相互拮抗作
用有关。农业上在盐碱土种植作物常进行播前低盐处理 ,以锻炼种苗的耐盐性[3 ] 。第 8 组实
验结果种子受激发光值低于其他几种盐处理 ,表现了 CaCl2 对盐害的特殊离子作用 ,Ca + 2离子
可部分地减轻 Cl - 1阴离子对细胞膜透性的伤害作用 ,促进植物对 Na + 1的吸收 ,对受伤害的组
织起一定的保护作用。
311　2 期 不同钠盐胁迫对豌豆幼苗超弱发光的影响
3 　讨 　论
以上实验表现出豌豆种子萌发期间受到盐害胁迫时超弱发光的变化。目前植物抗逆性难
以找到单一鉴定指标 ,超弱发光是生物体综合代谢反应 ,对此我们提出几点讨论意见。
11 具有较强生活力的植物种子 ,可抵御不良环境的影响。在逆境条件下 ,往往种苗未出
现可见的活力下降症状 ,生理生化过程就可能受到相当程度的损伤[7 ] 。植物超弱发光与其代
谢生理密切相关 ,发光分析的优越性在于可以较早地了解到外部因素作用下生物系统受到损
害的程度。在受损伤植物发生形态改变之前尽快地得知细胞内的变化 ,这对于快速评价环境
因子对植物的毒害作用有很好的实际意义[1 ,2 ,8 ] 。
21 种子正常萌发时连续发光测定显示种子发育快发光较高 ,但当植物遇高盐溶液胁迫 ,
Cl - ,SO =4 ,CO =3 ,NH+4 ,K+ ,Na + 等无机离子扰乱植物的正常代谢 ,当环境中盐分超过允许范围
时 ,植物的耐盐性受到抑制 ,离子对植物的盐害作用就显示出来 ,使植物呼吸及能量代谢能力
受到损害。激发发光指标有可能对植物进行适宜性盐碱度测定。
31 植物根系环境受到盐胁迫后可引起植物发光的暂时性激发 ,这是植物生理代谢的响
应。豌豆种子在钠盐中受激发光顺序为 Na2 CO3 > NaCl > Na2 SO4 ,受激发光强的盐类对植物的
毒害作用大。但植物盐害问题是一个复杂的问题 ,盐胁迫中不同类型盐的溶解度、生理选择性
吸收以及各种离子在植物体内的移动等都与盐害有关 ,植物受激发光的差异表明了盐胁迫对
植物萌发过程的影响 ,但这种作用的特异性指数以及对盐碱的反应机理尚需深入研究。
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STUDY ON SUPERWEAK LUMINESCENCE OF PEA SEEDLING UNDER
DIFFERENT Na2SALT STRESS
YANG Qi2jian1 　ZHOU He2 　C. N. Погосян3
(11Beijing Agricultural College , Beijing 　102206 ;
21 Institute of Grassland Science , China Agricultural University , Beijing 　100094 ;
31Laboratory of Biophysics , Moscow State University , Russia Moscow 　117234)
ABSTRACT :Through analyzing the effect of the Na2salt solution on the superweak luminescence
of pea( pisum) during the germination , it is found that the luminescence intensity of pea was in or2
der of Na2 CO3 > NaCl > Na2 SO4 on isopotential basis of salt stress. The multisalt solution was less
harmful than single salt solution at plant growth ,and stimulated luminescence of plant with multi2
salt solution was lower.
Key words :superweak luminescence ; pea seedling; salt stress ; stimulated luminescence
411 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2003 ,17 (2) :111～114