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外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子种子萌发和幼苗生理特性的影响



全 文 :植物生理学报 Plant Physiology Journal 2011, 47 (6): 607~612 607
收稿 2011-03-18  修定 2011-04-02
资助 上海市科技兴农重点公关项目[沪农科攻字(2009)第2-1
号]、上海市自然科学基金(ZR1426800)和现代农业产业
技术体系建设专向资金。
* 通讯作者(E-mail: dingshizha@yahoo.com; Tel: 021-62207992)。
外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子种子萌发和幼苗生理特性的影响
吴雪霞, 查丁石*, 朱宗文, 李贤
上海市农业科学院园艺研究所, 上海市设施园艺技术重点实验室, 上海201403
摘要: 研究了150 mmol·L-1 NaCl胁迫下, 外源24-表油菜素内酯(EBR)对茄子种子萌发、幼苗生长和生理特性的影响。结果
表明, 0.05 mg·L-1外源EBR显著缓解150 mmol·L-1 NaCl的胁迫伤害, 使茄子种子发芽率提高了8.23%, 发芽势提高15.91%, 发
芽指数提高了17.23%, 活力指数提高了44.29%; 幼苗株高、根长和植株鲜重分别提高了56.67%、23.83%和56.68%; 抗氧化
酶(SOD、POD、CAT和APX)活性分别增加了13.75%、24.00%、28.64%和21.46%, 脯氨酸和可溶性糖含量分别提高
30.96%和23.66%; MDA含量、O2·ˉ 产生速率分别降低了29.58%和14.80%。表明0.05 mg·L
-1外源EBR能显著促进盐胁迫下茄
子种子萌发和幼苗生长, 明显缓解叶片氧化损伤, 增强茄子的耐盐能力。
关键词: 24-表油菜素内酯; NaCl胁迫; 茄子; 种子萌发; 氧化损伤
Effects of Exogenous 24-Epibrassinolide on Seed Germination, Physiological
Characteristics of Eggplant Seedlings under NaCl Stress
WU Xue-Xia, ZHA Ding-Shi*, ZHU Zong-Wen, LI Xian
Shanghai Key Laboratory of Protected Horticultural Technology, Horticultural Research Institute, Shanghai Academy of Agricul-
tural Sciences, Shanghai 201403, China
Abstract: The objective of this study was to investigate the effects of exogenous 24-epibrassinolide (EBR) on
seed germination, seedling growth, and physiological characteristics in eggplant (Solanum melongena L.) seed-
lings under 150 mmol·L-1 NaCl stress. The results showed that 0.05 mg·L-1 EBR significantly alleviated the
damage caused by 150 mmol·L-1 NaCl. Specifically, seed germination rate, germination potential, germination
index and vigor index were increased by 8.23%, 15.91%, 17.23%, and 44.29%, respectively; plant height, root
length and fresh weight were increased by 56.67%, 23.83% and 56.68%, respectively; the activities of SOD,
POD, CAT and APX were increased by 13.75%, 24.00%, 28.64% and 21.46%, respectively; and contents of
proline and soluble sugar were increased by 30.96% and 23.66%, respectively; while contents of MDA and O2·
-
producing rate were decreased by 29.58% and 14.80%, respectively. Results suggested that exogenous 0.05
mg·L-1 EBR significantly stimulated seed germination and seedling growth, alleviated oxidative damage, and el-
evated the salt tolerance of plant.
Key words: 24-epibrassinolide; NaCl stress; eggplant; seed germination; oxidative damage
随着设施栽培的快速发展, 设施内土壤次生
盐渍化日趋严重, 导致蔬菜作物的生长发育受到
抑制, 产量和品质降低, 这种情况严重影响了蔬菜
生产的可持续发展和蔬菜生产者的经济效益(郭文
忠等2004; 黄毅和张玉龙2004)。因此, 探讨提高作
物抗盐性的途径或措施具有重要科学意义。
油菜素内酯(brassinolide, BR)作为一种新型
植物生长调节剂, 广泛参与植物各种生理过程, 尤
其在植物生长发育及其对逆境的响应等方面具有
重要的调节作用(Clouse和Sasse 1998; Steber和Mc-
Court 2001)。研究表明, 24-表油菜素内酯(EBR)预
处理可提高黄瓜幼苗叶片CO2同化能力和抗氧化
酶活性, 进而减轻9种药害(Xia等2006); BR能提高
烟草和水稻对病毒、细菌和真菌病害的抗性(Na-
kashita等2003), 增强西葫芦对黄瓜花叶病毒(CMV)
的抗性(陶媛2005), 提高黄瓜对灰霉病的抗性(尚
庆茂等2007); EBR能促进低氧胁迫下黄瓜根系中
抗氧化酶和乙醇脱氢酶(ADH)活性的提高, 降低乳
酸脱氢酶(LDH)活性及活性氧(ROS)含量, 增强抗
植物生理学报608
低氧胁迫的能力(康云艳等2005, 2006); BR能缓解
高温胁迫对番茄光合作用的抑制(Ogweno等2008);
BR处理也可以降低油菜中镉的含量和芥菜中铜的
含量(Janeczko等2005; Sharma和Bhardwaj 2007)。
但BR处理对盐胁迫下作物抗盐性的关系研究较
少。为此, 本研究以茄子为材料, 在设计多个EBR
浓度找出最佳浓度的基础上, 探讨外源EBR对盐胁
迫下茄子种子发芽及幼苗生理生化特性的影响,
以期明确BR诱导茄子幼苗抗盐性的效果及可能的
生理机制。
材料与方法
1 材料
供试茄子(Solanum melongena L.)沪茄品种
‘08-5’, 由上海市农业科学院园艺研究所提供。
24-表油菜素内酯(EBR)购自Sigma公司, 使用
前用少量乙醇溶解, 然后用蒸馏水配成50 mg·L-1的
母液, 4 ℃保存, 用时按设计要求的浓度进行稀
释。
2 试验处理
本试验在上海市农业科学院园艺研究所进
行。挑选籽粒饱满、色泽正常的种子, 分别浸泡
在含不同物质的溶液中, 10 h后, 将浸泡的种子均
匀放在长×宽×高分别为50 cm×40 cm×30 cm的发
芽盒中, 每发芽盒50粒种子, 3次重复。每天更换
处理液以保持浓度不变。试验分2个阶段。
第一阶段: 首先进行NaCl胁迫下外源EBR的
适宜浓度筛选试验, 实验设6个处理, 处理液分别
为对照(CK), 蒸馏水; 150 mmol·L-1 NaCl; 150
mmol·L-1 NaCl+0.025 mg·L-1 EBR; 150 mmol·L-1
NaCl+0.05 mg·L-1 EBR; 150 mmol·L-1 NaCl+0.1
mg·L-1 EBR; 150 mmol·L-1 NaCl+0.2 mg·L-1 EBR。
20 d后调查株高、根长和鲜重。
第二阶段: 设4个处理, 处理液分别为S1, 对照
(CK), 蒸馏水; S2, 0.05 mg·L-1 EBR; S3, 150 mmol·L-1
NaCl浸种; S4, 150 mmol·L-1 NaCl+0.05 mg·L-1
EBR。从处理的第3天开始, 每天8:00记录每个发
芽盒中萌发的种子数, 待各处理发芽种子数不再
增加时(第15天), 视为发芽完全, 计算发芽率、发
芽势、发芽指数。第20天从每个发芽盒中随机取
20粒发芽种子, 测量株高、茎粗、根长和鲜重, 同
时取样进行相关生理指标的测定。
3 测定指标与方法
发芽势=规定天数内发芽种子数/供试种子总
数×100% (第8天测定); 发芽率=全部发芽种子数/
供试种子总数×100% (第15天测定); 种子发芽指
数(GI)=Σ(Gt/Dt) (Gt为在t日的发芽种子数, Dt: 发
芽天数); 种子活力指数(VI)=S×GI (S: 单株鲜
重)。
超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、
过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活
性的测定, 丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子(O2·ˉ)产
生速率、脯氨酸含量和可溶性糖含量的测定均参
照吴雪霞等(2006)的方法。
4 统计分析
数据采用Origin软件进行绘图, 用SPSS统计软
件对平均数用Duncan’s新复极差法进行多重比较。
实验结果
1 不同浓度外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子
幼苗生长的影响
如表1所示, 150 mmol·L-1NaCl单独处理时, 茄
子幼苗株高、根长和植株鲜重均显著低于未经
NaCl胁迫处理的 (CK), 分别下降了49.79%、
表1 不同浓度外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子幼苗生长的影响
Table 1 Effects of different concentrations of exogenous EBR on the growth of eggplant seedlings under salt stress
      处理 株高/cm 根长/cm 植株鲜重/g
CK 5.290±0.236a 4.560±0.338a 0.030±0.002a
150 mmol·L-1 NaCl 2.656±0.139c 2.824±0.237b 0.015±0.002d
150 mmol·L-1 NaCl+0.025 mg·L-1 EBR 3.046±0.294bc 2.942±0.156b 0.018±0.002bc
150 mmol·L-1 NaCl+0.05 mg·L-1 EBR 5.040±0.184a 3.978±0.222a 0.028±0.001a
150 mmol·L-1 NaCl+0.1 mg·L-1 EBR 3.306±0.236b 2.996±0.151b 0.019±0.002b
150 mmol·L-1 NaCl+0.2 mg·L-1 EBR 2.844±0.326c 2.924±0.196b 0.017±0.001cd
  同列中不同字母表示差异达5%显著水平。下同。
吴雪霞等: 外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子种子萌发和幼苗生理特性的影响 609
3 8 . 0 7 %和 5 0 . 5 3 %。与N a C l单独处理相比 ,
0.025~0.2 mg·L-1 EBR处理均使幼苗在盐胁迫下的
生物量增加, 不同浓度EBR处理对茄子幼苗生物量
积累的影响存在差异, 其中以EBR 0.05 mg·L-1处理
效果最好 , 株高、根长和植株鲜重均显著高于
NaCl单独处理的, 分别提高了89.76%、40.86%和
89.67%; EBR浓度高于0.05 mg·L-1后, 生物量积累
呈下降趋势。因此本实验选用0.05 mg·L-1 EBR为
最佳浓度。
2 外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子种子萌发
的影响
由表2可知, 150 mmol·L-1 NaCl单独处理(S3)
时, 茄子种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力
指数均显著低于对照(S1), 分别降低了10.23%、
25.99%、20.88%和49.63%; 与S3相比, NaCl+EBR处
理(S4)的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均
显著提高了8.23%、15.91%、17.23%和44.29%。
EBR单独处理(S2)时对以上指标均无显著影响。
表2 外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子种子萌发的影响
Table 2 Effects of exogenous EBR on the seed germination of eggplant under salt stress
处理 发芽率/% 发芽势/% 发芽指数 活力指数
S1 96.516±2.967a 92.491±2.456a 10.066±0.770a 45.055±3.445a
S2 97.617±1.298a 92.730±2.142a 10.038±0.074a 45.532±0.337a
S3 86.644±2.380b 73.177±5.566c 7.450±0.702c 22.692±2.138c
S4 93.777±0.994a 85.787±2.576b 8.635±0.124b 32.744±0.471b

3 外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子幼苗生长
的影响
如表3所示, 与对照(S1)相比, 150 mmol·L-1
NaCl单独处理(S3)时, 茄子幼苗株高、根长和植株
鲜重均显著降低, 而茎粗显著升高; NaCl+EBR处
理(S4)的株高、根长和植株鲜重均显著高于NaCl
单独处理(S3)的, 分别提高了56.67%、23.83%和
56.68%, 茎粗显著降低了4.95%。EBR单独处理
(S2)的对株高、根长和植株鲜重有增加作用, 但效
果不显著。
表3 外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子幼苗生长的影响
Table 3 Effects of exogenous EBR on the growth of eggplant seedlings under salt stress
处理 株高/cm 茎粗/cm 根长/cm 植株鲜重/g
S1 5.070±0.216a 0.184±0.005c 4.476±0.281a 0.028±0.001a
S2 5.140±0.171a 0.184±0.005c 4.536±0.440a 0.029±0.001a
S3 2.636±0.282c 0.202±0.004a 3.046±0.268b 0.015±0.002c
S4 4.130±0.337b 0.192±0.004b 3.772±0.283a 0.023±0.002b

4 外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子幼苗MDA
含量和O2·ˉ产生速率的影响
由图1-A可以看出, 150 mmol·L-1 NaCl单独处
理(S3)时, MDA含量显著高于未经NaCl胁迫处理
(S1)的, 增加了63.38%; 与S3相比, NaCl+EBR处理
(S4)显著降低了MDA含量, 降低了29.58%。
如图2-B所示, O2·ˉ产生速率的测定结果表明,
150 mmol·L-1 NaCl单独处理(S3)时比未经NaCl胁
迫处理(S1)显著促进O2·ˉ的产生; NaCl+EBR处理
(S4)的O2·ˉ产生速率显著低于NaCl单独处理(S3)的,
降低了14.80%。
EBR单独处理(S2)时, MDA含量和O2·ˉ产生速
率变化不明显(图1)。
5 外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子幼苗抗氧
化酶活性的影响
由图2-A、B、D所示, 与对照(S1)相比, 150
mmol·L-1 NaCl单独处理(S3)时均显著促进SOD、
POD和APX活性, 分别增加了23.61%、21.03%和
18.42%; NaCl+EBR处理(S4)进一步提高了盐胁迫
下 S O D、 P O D和A P X的活性 , 分别增加了
13.75%、24.00%和21.46%。
NaCl单独处理(S3)时, CAT活性增加不显著;
植物生理学报610
与S3相比, NaCl+EBR处理(S4)显著提高了CAT活
性, 增加了28.64% (图2-C)。EBR单独处理(S2)时,
SOD、POD、CAT和APX活性均比对照略有增加,
但差异不明显(图2)。
6 外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子幼苗渗透
调节物质的影响
由图3可知, 150 mmol·L-1 NaCl单独处理(S3)
时, 脯氨酸和可溶性糖含量均显著高于对照, 分别
增加了27.47%和75.23%; 与S3相比, NaCl+EBR处
理(S4)均显著提高了脯氨酸和可溶性糖含量, 分别
提高了30.96%和23.66%。EBR单独处理(S2)时, 两
者没有显著变化。
讨  论
盐胁迫对植物的最终伤害主要体现在生长受
到抑制, 生物量积累下降。本试验结果表明, 不同
浓度外源EBR均提高了NaCl胁迫下茄子幼苗株
高、根长和植株鲜重, 且呈现明显的浓度效应, 其
中0.05 mg·L-1 EBR对茄子幼苗的缓解作用效果最
好。尚庆茂等(2006)报道外源EBR可以有效诱导
图1 外源EBR对NaCl胁迫下茄子幼苗叶片MDA (A)含量和O2·ˉ (B)产生速率的影响
Fig.1 Effects of exogenous EBR on the MDA (A) contents and O2·ˉ (B) producing rate in eggplant seedlings under NaCl stress
图中不同小写字母表示差异达5%显著水平。下同。
图2 外源EBR对NaCl胁迫下茄子幼苗叶片SOD (A)、POD (B)、CAT (C)和APX (D)活性的影响
Fig.2 Effects of exogenous EBR on the SOD (A), POD (B), CAT (C) and APX (D) activities in eggplant seedlings under NaCl stress
吴雪霞等: 外源24-表油菜素内酯对盐胁迫下茄子种子萌发和幼苗生理特性的影响 611
黄瓜幼苗的抗盐性, 并且最佳浓度范围是0.01~
0.05 mg·L-1, 本实验结果与其基本一致。
种子的发芽率、发芽势和发芽指数反映了种
子的发芽速率和整齐程度, 而种子活力是指种子
在较广的范围能否迅速发芽和生长的整齐度(孙涌
栋等2008)。本试验结果表明, NaCl处理显著降低
了茄子种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指
数, 外源EBR显著地提高了以上各项指标, 对种子
的萌发表现出明显的促进作用。
细胞内MDA含量的高低反映细胞氧化损伤
的程度。ROS水平提高可诱发脂质过氧化链式反
应, 导致细胞膜的完整性遭到破坏(Herncandez和
Almansa 2002)。Ershova和Khripach (1996)在梨、
康云艳等(2006)在黄瓜中研究发现, 低氧条件下,
EBR处理均降低MDA含量, 缓解低氧胁迫对植株
的伤害。陈善娜等(1997)和Özdemir等(2004)均报
道EBR预处理显著降低了盐胁迫下水稻植株MDA
含量。本实验结果表明, 盐胁迫下MDA含量和O2·ˉ
产生速率急剧增加; 外源EBR显著降低了MDA含
量和O2·ˉ产生速率, 说明外源EBR可以抑制膜脂过氧
化, 防止离子渗漏, 使细胞膜维持正常的结构, 保
证植物体各种代谢循环的正常进行。
当植物受到逆境胁迫时, 其体内会产生大量
的氧自由基, 于是体内清除过剩自由基的保护酶
系统SOD、POD、CAT和APX会启动, 酶活性提
高。本试验结果表明, 盐胁迫下, 茄子幼苗叶片
SOD、POD、CAT和APX活性增加, 说明茄子幼苗
可通过自身的调节机制, 提高SOD、POD、CAT和
APX的活性, 以适应环境胁迫。施用外源EBR后
SOD、POD、CAT和APX的活性明显提高, 进一步
说明外源EBR以增强抗氧化酶的活性, 减少活性氧
的产生, 进而增强植株的耐盐性。水稻遭受盐害
胁迫时, BR处理可以显著提高CAT、SOD和谷胱
甘肽还原酶(GR)的活性, APX的活性也略有提高
(Nunez等2003)。这种现象在抗盐和盐敏感的水稻
种亦有报道(Özdemir等2004)。尚庆茂等(2006)报
道, EBR处理的黄瓜植株在盐胁迫下可保持较高的
SOD、POD和CAT活性, 从而提高植株耐盐性, 本
实验结果与其一致。
任何逆境都会引起渗透胁迫, 所以渗透调节
是植物减少伤害的一个重要特征(Gegg等2003)。
一般认为, 脯氨酸和可溶性糖是植物体内主要渗
透调节物质(郁继华等2007)。本试验结果表明, 盐
胁迫提高了脯氨酸和可溶性糖含量, 外源EBR进一
步提高盐胁迫下脯氨酸和可溶性糖含量的产生,
表现出较强的渗透调节能力, 可以更好地调节细
胞内的渗透势, 维持水分平衡, 从而较好地缓解了
盐胁迫对植株造成的伤害。
综上所述, 盐胁迫下外源EBR可以增加茄子
幼苗生物量的积累, 提高各种保护酶的活性, 抑制
茄子体内活性氧的产生, 从而减轻盐胁迫对植株
的伤害。然而 , 这些研究只是停留在对某些方
面、浅层的研究, 关于EBR诱导植物抗逆性的作用
途径和机制, 有待进一步研究。
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图3 外源EBR对NaCl胁迫下茄子幼苗叶片脯氨酸(A)和可溶性糖(B)含量的影响
Fig.3 Effects of 24-epibrassinolid (EBR) on the praline (A) and soluble sugar (B) contents in eggplant seedlings under NaCl stress
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