全 文 ：植物生理学通讯 第 46 卷 第 1 期，2010 年 1 月2 4
收稿 2009-10-15 修定 　2009-12-28
资助 国家自然科学基金(30670177)和国家海洋 “863” 重点项
目(2 00 7AA0 91 70 1)。
* 通讯作者(E-mail: bswang@sdnu .edu.cn; Tel: 0 531-
8 6 1 8 0 1 9 7 )。
NaCl胁迫下外源NO供体硝普钠(SNP)对盐地碱蓬种子萌发的影响
袁芳, 杨剑超, 陈敏, 宋杰, 隋娜, 王宝山 *
山东师范大学生命科学学院逆境植物重点实验室, 济南 250014
提要: 用添加与不添加0.1 mmol·L-1 NO供体硝普钠(SNP)的800 mmol·L-1 NaCl溶液处理盐地碱蓬种子后, 800 mmol·L-1 NaCl
处理下盐地碱蓬种子的萌发率、含水量和吸水速率显著增加, 胚中脯氨酸的含量降低, 但对Na+、K+和可溶性糖含量无显
著影响。表明 0.1 mmol·L-1 SNP缓解 800 mmol·L-1 NaCl对盐地碱蓬种子萌发抑制的主要原因是盐地碱蓬种子含水量的提
高, 从而缓解了盐的渗透胁迫。
关键词: 盐地碱蓬; NaCl胁迫; SNP; 种子萌发; 渗透胁迫
Effect of NO Donor Sodium Nitroprusside (SNP) on Seed Germination of
Suaeda salsa L. under NaCl Stress
YUAN Fang, YANG Jian-Chao, CHEN Min, SONG Jie, SUI Na, WANG Bao-Shan*
Key Laboratory of Plant Stress Research, College of Life Science, Shandong Normal University, Jinan 250014, China
Abstract: The effect of NO donor sodium nitroprusside (SNP) on seed germination physiology under NaCl
stress was examined using the seeds of Suaeda salsa treated with NaCl (800 mmol·L-1) containing 0.1 mmol·L-1
SNP or not. Results were as follows, seed germination rate of S. salsa decreased remarkably when the seeds
were treated with 800 mmol·L-1 NaCl, while 0.1 mmol·L-1 SNP significantly alleviated the germination inhibition
induced by NaCl. Water content and water absorption rate of seeds treated with SNP were higher than those of
the control, while the proline content of embryos was lower. SNP treatment produced no significant influence
on Na+, K+ and soluble carbohydrate content of the embryos under NaCl stress. The results suggested that the
main reason for SNP alleviation of NaCl stress was that it could significantly increase the water content of seeds
and alleviate osmotic stress generated by NaCl.
Key words: Suaeda salsa; NaCl stress; SNP; seed germination; osmotic stress
在植物的生命周期中, 种子的萌发处于非常重
要的地位, 决定其能否在此生境中正常生存(Song
等 2005)。在盐渍环境中, 种子能否正常萌发对该
物种在某一地区的自然群落的形成至关重要(Ungar
1991)。盐地碱蓬为藜科一年生草本植物, 是一种
典型的真盐生植物, 是研究真盐生植物耐盐机制的
好材料(赵可夫和李法曾 1999)。
NO作为一种信号分子, 在缓解各种非生物胁
迫中的作用已有广泛报道。例如 NO 对植物的呼
吸作用(Millar和Day 1996)、光形态发生(Beligni和
Lamattina 2000)、种子萌发(Beligni 和 Lamattina
2000; Caro和 Puntarulo 1999)、根和叶片的生长发
育(Leshem 1996; Ribeiro 等 1999)、果实等组织的
成熟和衰老(Leshem等 1998)、胁迫响应(Pedroso
等 2000a, b)等生理过程都有作用。NO在植物耐逆
中的作用尤其引人注意(梁五生和李德葆2001), 比
如NO能显著缓解盐对盐地碱蓬种子萌发的抑制作
用(Li 等 2005)。Duan 等(2007)也曾报道, NO 能提
高盐胁迫下小麦种子的萌发率。但是对 NO 缓解
盐胁迫下种子萌发的机制尤其是对真盐生植物的研
究尚少。Song 等(2005)的研究表明, NaCl 抑制种
子萌发的机制既有离子毒害又有渗透胁迫。杨青
等(2008)认为 NO 供体硝普钠(SNP)缓解盐胁迫下
的小麦种子萌发是通过缓解渗透胁迫来实现的, 而
NO缓解盐胁迫下真盐生植物种子萌发的机理尚不
清楚。为此, 本文以真盐生植物盐地碱蓬为材料,
研究 NO 对盐胁迫下盐地碱蓬种子萌发率、含水
植物生理学通讯 第 46 卷 第 1 期，2010 年 1 月 2 5
量和离子含量以及胚中脯氨酸和可溶性糖含量的影
响, 以探讨NO促进NaCl胁迫下盐地碱蓬种子萌发
的机制。
材料与方法
实验材料为盐地碱蓬(Suaeda salsa L.)种子, 采
自东营市黄河三角洲滨海潮间带地区。
挑取籽粒饱满、大小一致和无病虫害的盐地
碱蓬种子, 以 0.1% HgCl2消毒 10 min, 于20 ℃黑暗
条件下分别进行以下 4 种处理: (1) 1/5Hoagland溶
液; (2) 1/5Hoagland溶液+0.1 mmol·L-1 SNP; (3) 800
mmol·L-1 NaCl (1/5Hoagland 溶液配置, 下同); (4)
800 mmol·L-1 NaCl+0.1 mmol·L-1 SNP。每个处理 4
次重复。进行培养并统计其萌发数, 同时测定种子
的含水量、吸水速率以及胚中 Na+ 和K+ 含量、脯
氨酸和可溶性糖的含量。
种子萌发率的测定按照杨青等(2008)文中的方
法稍作改动, 将已消毒并冲洗干净的种子置于铺有
滤纸的直径为 9 cm 的培养皿中进行培养, 每个培
养皿中 50 粒。按照胚根突破种皮 0.5 cm 为标准
计数, 记为萌发种子数 a, 培养至 12 d时, 不同处理
的种子均不再萌发。将不同处理的未萌发种子全
部移至空的培养皿中, 用1/5Hoagland溶液培养, 记
录萌发种子数 b, 直到种子不再萌发。种子萌发率
按 a /50×100% 计算, 种子最终萌发率按(a+b) /
50×100% 计算。
测定种子含水量和吸水速率时, 将不同处理的
种子分别培养 6、12、24 h 后, 用去离子水快速
冲洗干净, 擦干后称鲜重(Ai)。每 50 个种子为 1 个
重复, 共做 4 次重复。将种子迅速放入 105 ℃烘箱
中烘烤10 min杀青, 然后在70 ℃下烘干至恒重, 即
干重(A0)。含水量按(Ai-A0)/Ai×100% 计算。
种子在吸胀过程中的吸水速率按贺慧等(2008)
的方法。
胚中脯氨酸含量的测定以酸性茚三酮显色比
色法测定(候福林 2005)。
测定胚中离子含量时, 取不同溶液中处理24 h
的种子, 剥取 50个胚为一个重复, 将烘干的样品研
磨成均匀粉末状, 精确称重后置于马伏炉中, 于
500 ℃下充分灰化。灰分以微量浓硝酸溶解后, 用
双蒸水定容至 5 mL, 用火焰光度计(英国 Sherwood
公司 410 型)测定 Na+ 和 K+ ppm值。Na+ 和 K+ 含
量(单位为 mmol·g-1)按 ppm×5×10-3/(Mr×Aii)计算, 其
中, ppm单位为mg·L-1, Mr 为Na+ 或K+的相对分子质
量, Aii 为 50 个胚的总鲜重(g)。每个处理 4 次重复。
胚中可溶性糖含量的测定参照蒽酮反应比色
法(Vidal-Valverde 等 1983)。
数据分析采用SPSS软件对实验数据进行统计
分析并进行 T-test, 其中, 以 P<0.05 为差异显著。
实验结果
1 NaCl胁迫下SNP对盐地碱蓬种子萌发率的影响
采用1/5Hoagland溶液和800 mmol·L-1 NaCl溶
液分别进行处理(前者为对照, 后者为实验处理)后
测定盐地碱蓬种子萌发率的结果如图1显示, 与不
经盐胁迫处理的相比, 800 mmol·L-1 NaCl 处理的盐
地碱蓬种子萌发率显著降低。分别向两组施加
0.1 mmol·L-1 SNP, 可以显著提高盐处理后的萌发
率, 对非盐处理样品的效果不显著。将 2种处理中
未萌发的盐地碱蓬种子转移到1/5Hoagland溶液中
复水后, 两者的最终萌发率并没有显著差异(图2)。
2 NaCl胁迫下SNP对盐地碱蓬种子含水量和吸水
速率的影响
施加 0.1 mmol·L-1 SNP 显著增加 800 mmol·L-1
图 1 SNP 对 NaCl胁迫下盐地碱蓬种子萌发率的影响
Fig.1 Effect of SNP on seed germination rate of
S. salsa under NaCl stress
NaCl 浓度为 800 mmol·L-1; SNP 浓度为 0.1 mmol·L-1。平
均值 ±SD (n=4); 不同处理平均值上的不同字母表示在 P<0.05 水
平上差异显著。图 2 ~ 6 同此。
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NaCl胁迫下盐地碱蓬种子的萌发率, 这种缓解效应
是否与渗透胁迫有关, 为此测定 4种处理下盐地碱
蓬种子的含水量和吸水速率。图 3-a 的结果表明,
用 4种不同溶液浸种 24 h后, 800 mmol·L-1 NaCl处
理的盐地碱蓬种子含水量显著低于不施加 SNP 的
处理。添加 0.1 mmol·L-1 SNP 缓解胁迫后, 种子含
水量没有影响, 但800 mmol·L-1 NaCl处理的种子的
含水量则明显提高。800 mmol·L-1 NaCl 处理的盐
地碱蓬种子吸水速率明显下降, 施加SNP在一定程
度上可增加盐处理的种子吸水速率, 不给予SNP的
处理受到的影响不显著(图 3-b)。
3 NaCl胁迫下 SNP对盐地碱蓬胚中游离脯氨酸、
钠钾离子和可溶性有机溶质的影响
为进一步验证SNP缓解盐胁迫下盐地碱蓬种
子萌发与缓解渗透胁迫的关系, 分别测定 4种处理
下的胚中脯氨酸含量的结果如图 4 所示, 在 800
mmol·L-1 NaCl 胁迫下盐地碱蓬胚中游离脯氨酸含
量极显著增加。SNP处理对未受NaCl胁迫的脯氨
酸含量没有影响, 但使盐处理下的脯氨酸含量显著
降低 40%, 仍显著高于未受 NaCl 胁迫处理的。
为探讨SNP的缓解效应是否与离子胁迫有关,
分别测定4个处理下盐地碱蓬胚中离子含量和可溶
性糖的含量的结果(图 5)表明, 在 1/5Hoagland溶液
和 800 mmol·L-1 NaCl 溶液中添加 0.1 mmol·L-1 SNP
对盐地碱蓬胚中的Na+和K+的含量没有显著影响。
图 2 SNP 对去 NaCl胁迫后的盐地碱蓬
种子最终萌发率的影响
Fig.2 Effect of SNP on final seed germination rate of
S. salsa including germinated seeds after ungerminated
seeds were transferred to 1/5Hoagland
图 3 浸种 24 h 后 SNP 对盐地碱蓬种子
含水量和吸水速率的影响
Fig.3 Effect of SNP on the water content and water absorp-
tion rate of S. salsa seeds after soaking for 24 h
图 4 SNP 对盐地碱蓬胚中游离脯氨酸含量的影响
Fig.4 Effect of SNP on the proline content
of embryos of S. salsa
测定不同胁迫下盐地碱蓬胚中有机溶质的结果表
明, 800 mmol·L-1 NaCl 胁迫下盐地碱蓬胚中可溶性
糖含量低于未受NaCl胁迫处理的, 但在NaCl处理
与否的情况下添加 0.1 mmol·L-1 SNP, 盐地碱蓬胚
中可溶性糖的含量均未受到显著影响(图 6)。
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物种子在NaCl溶液中由于遭受离子毒害而丧失萌
发能力, 如果SNP的缓解效应也是离子毒害造成的,
则复水后添加SNP的种子最终萌发率应该较高(杨
青等 2008), 但我们的结果(图 2)表明, 其最终萌发
率并没有显著差异, 因此推测SNP缓解盐的胁迫是
渗透胁迫的结果, 而并不是离子毒害引起的。
SNP能提高NaCl胁迫下盐地碱蓬种子的含水
量, 所以SNP促进盐胁迫下盐地碱蓬种子的萌发可
能是其通过促进种子吸水和缓解盐的渗透胁迫所
致; 此外, 在许多植物体内脯氨酸是重要和有效的
有机渗透调节物质之一, 可以缓解各种逆境胁迫(王
宝山 2004), 已有研究发现 NO 供体 SNP 可以提高
水稻种子的萌发率, 原因在于刺激了水孔蛋白家族
相关基因的过量表达, 在NO促进水稻种子萌发的
信号转导机制中水孔蛋白起到重要作用(Li u 等
2007)。由本文结果(图 4)也表明, 800 mmol·L-1
NaCl胁迫下的盐地碱蓬种子中积累了大量的脯氨
酸, SNP 处理使脯氨酸含量下降, 这显示 SNP 缓解
NaCl胁迫下盐地碱蓬种子萌发与脯氨酸的积累无
关。本文结果(图 6 和 7)说明, SNP 缓解种子萌发
可能与离子毒害途径关系并不大, 这与杨青等
(2008)的结果一致。已有研究表明, 可能是SNP通
过影响水孔蛋白基因的表达影响种子萌发(Vander
Willigen等 2006; Liu等 2007)。真盐生植物和非盐
生植物在萌发阶段应对盐胁迫的机制是相似的
(Keiffer 和 Ungar 1997; Khan和 Ungar 1997), NaCl
胁迫下 SNP 对其种子萌发的缓解机制也极有可能
相似。
综上所述, 我们认为, SNP 缓解盐胁迫下盐地
碱蓬种子萌发的主要途径可能是通过促进种子吸水
以缓解盐的渗透胁迫, 而不是通过缓解离子毒害。
SNP处理缓解NaCl胁迫下盐地碱蓬种子萌发是否
通过影响其他渗透调节溶质及水孔蛋白以致种子含
水量升高, 从而在一定程度上解除渗透胁迫来缓解
盐害, 进而提高盐地碱蓬种子的萌发率, 其中机制
还有待进一步研究。
参考文献
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图 5 SNP 对盐地碱蓬胚中 Na+ 和 K+ 含量的影响
Fig.5 Effect of SNP on the Na+ and K+ contents
of embryos of S. salsa
图 6 SNP 对盐地碱蓬胚中可溶性糖含量的影响
Fig.6 Effect of SNP on the soluble sugar content
of embryos of S. salsa
讨　　论
盐地碱蓬种子在 800 mmol·L-1 NaCl 溶液中萌
发率显著下降, SNP作为外源NO供体可以明显缓
解盐处理导致的萌发率下降, 这与前人的结果(Li等
2005)相吻合。根据 Song 等(2005)的结果, 某些植
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