全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 31(6)：801— 805 2011年 11月
DOI：10．3969／j．issn．1000—3142．20I1．06．017
外源 ALA、SNP和 Spd对 NaCI胁迫
下桔梗种子萌发特性的影响
杜丹丹，何 平 ，张春平，喻泽莉
(1．西南大学 生命科学学院 三峡库区生态环境教育部重点实验室 ，重庆 400715；
2．重庆市三峡库区植物生态与资源重点实验室 ，重庆 400715)
摘 要：以药用植物桔梗为研究对象 ，通过测定不同浓度的 ALA、SNP和 Spd对 NaCl胁迫下桔梗种子发芽
势、发芽率、萌发指数和平均根长等萌发指标的影响，寻找提高桔梗种子及幼苗在盐胁迫条件下抗性能力的途
径。实验结果表 明，75 mmol·L-1 NaC1胁迫下的桔梗种子萌发受到显著抑制 ，但是用不 同浓度的 ALA、SNP
和 Spd对桔梗种子进行恢复处理后各萌发指标均显著升高。Spd(2．5 mmol·L- )、ALA(5 mg·L- )、SNP
(0．1 mmol·L一1)处理能有效缓解盐对种子的胁迫伤害。其中，经 Spd(2．5 mmol·L )处理下发芽势 、发芽
率、发芽指数和平均根长均达到最大值，发芽势为 40．O％，发芽率为 49．5 ，发芽指数为 9．28、平均根长为
2．8O cm。由此可以得 出，适宜浓度的 ALA、SNP、Spd可以缓解 NaC1对桔梗种子 的胁迫伤害 ，提高种子的抗
盐能力 ，其 中 Spd效果最好 ，SNP次之 ，再者是 ALA。
关键词 ：桔梗；ALA；SNP；Spd；盐胁迫；种子萌发 ；萌发特性
中图分类号 ：Q945 文献标识码：A 文章编号 ：1000—3142(2011)06—0801—05
Effect of exogenous 、SNP and Spd on seed
germination characteristics of Platycodon
grandiflorum under NaCI stress
DU Dan-Dan，HE Ping ，ZHANG Chun-Ping，YU Ze-Li
(1．School of Li Sciences，Southwest University，Key Laboratory(Ministry of Education)of Eco-environments of
Three Gorges Reservoir Region，Chongqing 400715，China；2．Chongqing Key Laboratory of Plant Ecology
and Resources Research for Three Gorges Reservoir Region，Chongqing 400715，China)
Abstract：In order to get the method to improve the salt resistance of seeds and seedlings for Platycodon grandiflo—
rite under NaC1 stress，the different concentration of 5-aminolevulinic acid(ALA)，sodium nitroprusside(SNP)，sper-
midine(Spd)effect on P．grandifloruln seed germination，seed germination rate，seed germination index，and the aver—
age length of root were studied under different concentrations of NaC1 stress．The results showed that the seed ger—
ruination was inhibited under 75 mmol·L-]concentrations of NaC1 stress。but with different c0ncentrations of ALA，
SNP and Spd on the P．grandiflorum seeds，al germination index were significantly higher．Spd(2．5 mmol·L- )，
ALA (5 nag·L- )and SNP(0．1 mmol·L )could obviously aleviate the damage of salt stress to the seeds of P．
grandiflorum．Spd(2．5 mmol·L1)significantly increased al indexes．The germination vigor was 40．3 0A，the ger—
ruination rate was 49．5 ，the germination index was 9．28 and the average length of root was 2．8O em．So we con一
基金项 目：国家 自然科学基金(3OO70。80)[suppDrIed by the National Natura1 Science Foundation 0f China(3007008C1)]
作者简介 ：杜丹丹(19一)，女 ，山西霍州人，硕士，主要从事药用植物资源学等研究
， (E-mail)yulianxiner@126．com。
通讯作者 ：何平 ，男 ，博士 ，教授，主要从事系统与进化植物学
，濒危植物保护生物学等研究和教学工作，(E-m il)heping196373@126
． COm o
802 广 西 植 物 31卷
elude that，ALA，SNP and Spd with appropriate concentration could significantly alleviate the damages to the P．gran—
diflorum seeds under NaC1 stress and promote the salt resistance of the seeds，the best of them was Spd，the second
was SNP，furthermore was the ALA．
Key words：Platycodon grandi orum ；ALA；SNP；Spd；NaC1 stress；seed germination；germination char—
acteristics
桔梗(Platycodon grandiflorum)系桔梗科桔
梗属，多年生草本植物。根部人药，其性微温，味苦、
辛、平，归肺经，有开宣肺气，祛痰排脓之功效(中国
药典，2010)。此外桔梗还是一种很好的保健食品。
目前对桔梗的研究大多集中在药用成分、药理作用、
栽培技术和种子生理生态等方面(李敬蕊等，2008；
赵敏等，2008；刘自刚，2009；王志芬等，2009)，对桔
梗种子胁迫及恢复生理方面的研究未见报道。
5一氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinicacid，ALA)、
一 氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)、亚精胺(Spd)在
提高植物抗逆性方面有很大贡献。ALA是一种广
泛存在于细菌、真菌、动物及植物等生物机体活细胞
中的非蛋白氨基酸(宋士清等，2009)。它可提高植
物叶绿素的含量增强光合作用效率，提高植物抗逆
性，调节植物生长发育，促进盐胁迫下种子的萌发
(watanabe等，2000；Eliott等，1993；Hotta等，
1997)。一氧化氮(NO)是植物体内一种重要的生物
活性分子，它在植物抗病防御反应中的作用尤其引
人注意(Dumer等，1998)。它能促进种子萌发和植
物生长、调节气孔运动、延缓衰老、诱导程序性细胞
死亡及防御相关基因的表达，并在逆境中作为一种
抗氧化剂起作用 (Wojtaszek等，2000；Beligni等，
2000)。SNP作为 NO供体近年来研究的较多。亚
精胺(Spd)是植物是次生代谢过程中产生的一类具
有强烈生理活性的多胺(Martin等，2001)，多胺广
泛作用于植物生长、形态建成、衰老和对环境胁迫的
反应，在多种逆境条件下，植物体内多胺含量迅速发
生变化(Groppa等，2008；Bouchereau等，1999)。
目前对上述三种物质的研究大都集中在农作物
方面，而对药用植物在逆境下的生理方向的研究几
乎没有。由于桔梗的药用价值与经济价值，各地大
量进行人工栽培。而土壤的盐渍化已经成为国内外
农业栽培中普遍存在的问题，严重影响了栽培作物
的产量和品质(王志芬等，2009)。本研究中以桔梗
种子为材料，研究不同浓度的 ALA、SNP和 Spd对
N Cl胁迫下的桔梗种子萌发若干指标的影响，找到
ALA、SNP、Spd对盐胁迫下种子萌发的缓解调节机
制，为桔梗在栽培生产中遇到的盐胁迫问题提供理
论依据和解决方法。
1 材料与方法
1．1材料
供试的桔梗种子由中国医学研究院药用植物研
究所提供，经西南大学生命科学学院何平教授鉴定
为成熟的桔梗 (Platycodon Grandiflorum)种子。
实验中所用的 ALA、SNP、Spd均为 Sigma公 司
生产。
1．2方法
1．2．1种子萌发指标的测定 选取健壮、饱满、大小
一 致的桔梗种子 ，用 1．0 (W ·V )NaC10消毒 1O
min，用蒸馏水冲洗干净，然后用吸水纸吸干。为了
缩短种子的萌发时间，对种子进行催芽，将种子置于
铺有两层纱布的培养皿中，上面再盖两层纱布置于
光照培养箱中催芽。2 d后将种子取出，放于铺有
一 层滤纸和四层纱布的培养皿 中，每皿 100粒种子 ，
4次重复。各加入(0 mmol·L～、25 mmol·L 、50
mmol·L- 、75 mmol·L～、100 mmol·L )浓度 的
NaC1溶液 20 mL，依次标为处理(A、B、C、D、E)进
行 NaC1胁迫。将种子放于光照培养箱进行(25±
2)／(18±2)℃的变温培养，每天定时添加蒸馏水。
光照时间为 12 h，光照强度为 2 000 lx。每天定时
统计萌发数，第 12天计算发芽率。种子复合处理则
先对种子催芽(同上)，取出种子后各加入 75 mmol
· L NaC1溶液浸泡 12 h，之后将盐溶液吸出，加入
20 mL不同浓度的 ALA、SNP、Spd溶液(表 1)(培
养条件同上)。每天定时统计萌发数，第 8天计算发
芽势 (Gv)，发芽指数 (Gi)，第 12天计算发芽率
(Gr)，计算平均根长，平均下胚轴长。发芽势(G口)
一 规定天数 内发芽的种子／供试的所有种子数 ×
100 ；发芽率(Gr)一正常情况下发芽的种子／供试
的所有种子数×lO0~A；发芽指数( )一E(Gt／Dt)
式中：Gt为t日内的发芽率，Dt为相应的发芽天数。
1．2．2数据处理方法 采用 SSPS 12．0统计软件对
数据进行方差分析，以Duncan’s新复级差法 比较
不同处理间的差异性。
6期 杜丹丹等：外源 ALA、SNP和Spd对 NaC1胁迫下桔梗种子萌发特性的影响 803
表 1 桔梗种子的不同处理组合 60
Table 1 Different treatment combinations
on尸．grandiflor．m seeds
“+”表示加 ddH20；“一”表示不加 ddH2O。 “+”means plus
ddH2O；“一 ”means without ddH20．
A B C D E
不同处理 D i fferent treatments
图 1 不同浓度NaC1处理下桔梗种子发芽率
Fig．1 Different concentration of NaC1
on seed germination rate
2 结果与分
2．1不同浓度 NaCI溶液处理下桔梗种子发芽率的
变化
从图 1中可以看出，随着 NaC1浓度的升高，种
子发芽率呈现逐渐下降的趋势，且在 NaC1浓度为 C
(5O mmol·L。)-E(100 mmol·L- )之间种子发芽
率下降迅速，与对照 A(75．3 )处理相比，C处理
(50 mmol·L。)种子发芽率降低 了 12 ，E处理
(100 mmol·L。)则降低了 50 ，严重影响了桔梗
种子的出苗率。
50
40
30
20
寐
林 10
O
CK CK1 ALA SNP spd
不同处理 D ifferent treatments
图 2 不同处理下桔梗种子发芽势
Fig．2 Different treatments on seed germination
7O
60
舌50
墨 40
E
30
20
错 1O
敞
0
CK OK1 ALA SNP spd
不同处理 D ifferent treatments
图 3 不同处理下桔梗种子发芽率
Fig．3 Different treatments on seed germination rate
2．2不同复合处理下桔梗种子的发芽势和发芽率的
变化
在图 2和图 3中将 ALA、SNP、Spd处理组从
左到右分别依次标为(T1、T2、T3、T4)、(T5、T6、
T7、T8)、(T9、TlO、T11、T12)。由图 1和图 2可 以
看出，桔梗种子在不同的处理下，发芽势和发芽率都
有不同程度的变化。与未经任何处理(CK)的发芽
势(41．3 9，6)和发芽 率 (51．3 )相 比可 以看 出，75
mmo]·L 的 NaC1处理后(CK1)的种子的发芽势
(16．7 )降低了 24．6 ，发芽率(33．3 )降低了
18．o ，且达显著水平。这表明 NaC1处理显著抑
制了桔梗种子的正常萌发。当用不同浓度的 ALA、
SNP、Spd处理后发芽势和发芽率明显升高。且 T2
(ALA浓度 5 mg·L )、T6(SNP浓度0．1 mmo|·
L )、T10(Spd浓度 2．5 mmol·L。)处理下发芽势
(31．3 、37．5 、40．3 )、发芽率(47．0％、47．5 、
49．5 )均达最大值，且明显高于 CK1处理，其中
Spd处理组效果最好，但三者差异不显著。ALA、
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 0
∞ L co； ulE ∞ ∞
一 一褂状划
804 广 西 植 物 31卷
SNP、Spd各处理组中低浓度下幼苗子叶长势良好，
高浓度下子叶未从种皮中完全脱离出来，各处理组
桔梗种子萌发和幼苗生长均呈现出中等浓度促进，
高浓度抑制的趋势。
CK OK1 ALA SNP spd
不同处理 D i fferent treatments
图4 不同处理下桔梗种子发芽指数
4 Different treatments on seed germination index
0．0
CK OK1 ALA SNP spd
不同处理 D i fferent treatments
图 5 不同处理下桔梗种子平均根长
ng．5 Different treatments on the average length of root
2．3不同复合处理下桔梗种子的发芽指数和幼苗平
均根长的变化
在图4和图 5中，种子发芽指数和平均根长的
变化趋势与发芽势和发芽率的变化趋势相似。经过
NaCI处理后，发芽指数和平均根长也有显著的降
低 ，经 ALA、SNP、Spd处理后发芽指数和平均根长
均升高。T2(ALA浓度 5 mg·L )、T5(SNP浓度
0．05 mmol·L- )、T11(Spd浓度 2．5Ilmo1．·L )处
理下种子发芽指数达最大值，分别为 7．16、8．91、
9．28，而CKI处理发芽指数只有3．98。TI(ALA
浓度 2．5 mg·L- )、T6(SNP浓度 0．1 mmol。
Ui)、T9(Spd浓度0．1 mmol·L )处理下幼苗平均
根长均达最大值，分别为 2．29、2．04、2．80 cm，均大
于空白对照 CK(1．94 cm)。在 ALA、SNP、Spd各
组处理中高浓度下幼苗根尖变褐色，生长明显被抑
制。以上说明适当浓度的 ALA、SNP、Spd可以缓
解盐胁迫对种子萌发的伤害。
2．4不 同复合处理下桔梗幼苗下胚轴长的变化
图6中桔梗幼苗平均下胚轴长在 NaC1处理后
与对照 CK相 比有显著降低，在加入不同浓度 的
ALA、Spd、SNP后下胚轴长均有所升高，且呈现出
高浓度抑制的趋势，其中 ALA整体缓解效果要好
于其他两组。T1(ALA浓度 2．5 mg·L。)、T9(Spd
浓度 0．1 mmol·L )和 T10(Spd浓度 0．5 mmol·
L )复合处理下，下胚轴长均低于盐对照 CK1，说明
低浓度的ALA和 Spd对 NaC1胁迫下，下胚轴长没
有缓解作用，反而与 NaC1叠加，胁迫下胚轴的生
长。T2(ALA浓度 5．0 mg·L )，T3(ALA浓度
10．0 mg·L )、T6(SNP浓度 0．1 mmol·L。)和
T11(Spd浓度 2．5 mmol·L。)处理下胚轴长均高
于 CK和 CK1，且差异达显著水平。与图 5中不同
处理对平均根长影响相比可以看出，NaC1胁迫条件
下 ，下胚轴长和平均根长对于 ALA 和 Spd所需 的
浓度不同，下胚轴长所需的 ALA和 Spd浓度要高
于平均根长。
不佩处理 Different treatments
图 6 不 同处理下桔梗幼苗下胚轴长
Fig．6 Different treatments on the hypoeotyl length
3 讨论
种子萌发是植物体生活史中比较重要的阶段，
直接影响到植物体后期的生长发育和形态建成，从
而会间接影响到产量的形成，因此种子能够迅速整
齐的萌发，是获得高产、稳产的基础(张春平，2010)。
在本实验中桔梗种子的各项指标(发芽势、发芽指
数、发芽率、平均根长)在盐胁迫条件下，均有不同程
度的变化，NaC1处理对种子萌发的各项生理指标均
O 0 O O O 0 O O
4 2 O 8 6 4 2 O
×0 c—co— mc—E 00以
簌耀抓粼
6 5 4 3 2 O
0 0 0 0 O 0
。一善 ∞一 。0宝}{半撂邕
昏 oL 苗 ua一。 eJ∞^ 已 ∞
。)半髯霜
6期 杜丹丹等：外源 ALA、SNP和 Spd对 NaC1胁迫下桔梗种子萌发特性的影响 805
表现出明显的抑制效应且萌发时间延迟。这是由于
高浓度的Na 可置换质膜和细胞内膜系统所结合
的Ca抖，膜所结合的离子中Na ／Ca抖增加，膜结构
破坏及功能改变，增加了质膜的透性，致使细胞 内
钾、磷和有机质外渗(Tuna等，2007)，致使细胞内
ABA含量急剧增加，而 ABA可诱导种子休眠它对
细胞内糖代谢速度和 a一淀粉酶的活性均有一定的抑
制作用，进而影响了种子内部营养物质代谢所需要
的酶的活性，致使种子萌发所需要的营养物质得不
到及时的供应。
在施加不同浓度的ALA、SNP、Spd溶液后，种
子的各萌发指标均有一定程度的升高。这是由于这
三种物质均可以提高植物抗逆性，ALA作为生理活
性物质，可以提高植物抗氧化酶活性进而提高其抗
逆性，Nishinara等，验证了ALA对菠菜耐盐性的缓
解效应与叶片抗氧化酶活性上升有关 (Nishihare
等，2003)。Wang等以小白菜为材料，同样观察到
外源 ALA对盐胁迫下种子萌发有促进效应(Wang
等，2005)。SNP可以调节植物体内活性氧代谢来
减轻氧化胁迫造成的伤害，另外 NO还可以激活激
素信号转导途径进而激活种子萌发。Spd则通过维
持细胞膜的完整性，阻止超氧阴离子产生，或抑制蛋
白酶和 Rnase的活性来提高植物的抗逆性。
本实验中只是探讨了不同浓度的 ALA、SNP、
Spd对盐胁迫下桔梗种子萌发指标的影响，对其促
进种子萌发的机理未作深入研究，以后可从对种子
内部激素调节水平、营养物质代谢水平、基因调控水
平研究，对其影响种子萌发的机理进行研究阐述。
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