外源油菜素内酯对盐胁迫下番茄种子萌发的影响

杨文文，刘媛，聂书明

（西华师范大学生命科学学院，四川 南充 637000）

土壤盐渍化是全世界普遍现象之一，盐毒害作用破坏细胞质的膜结构，导致细胞膜透性功能下降，影响其正常生理功能，致使作物产量下降，品质降低[1-2]。开发利用盐碱地，提高作物耐盐性是世界一大难题。油菜素内酯（Brassinosteroids，BR）又名芸薹素内酯，作用机理类似生长素，可调节植物生长发育、免疫等一系列生理过程[3]。BR具有增强植物在干旱[4]、盐[5]、高温[6]、弱光[7]等逆境环境下生物活性的特性，缓解环境胁迫程度。目前研究表明，油菜素内酯能够调节细胞内的渗透势，维持细胞膜功能稳定；促进茄子生物量积累，提高脯氨酸和可溶性糖含量；提高抗氧化酶（POD、SOD等）活性，有效缓解或避免膜脂的过氧化程度，丙二醛（MDA）含量下降；还可调节转录因子表达，从而对胁迫环境造成的影响有较好的缓解作用，具体表现为种子发芽率提高[8-9]。关于BR对盐胁迫下番茄的影响，有研究利用水培法探索油菜素内酯对Ga2+与Na+共同逆境下番茄幼苗调控效应，进一步证实适当添加外源BR能够增强盐胁迫下渗透调节能力，缓解盐害效果，促进其生长[10]。外源油菜素内酯（EBR）对盐胁迫下番茄种子萌发过程影响及相关生理指标调控机制的研究报道较少。番茄属于喜光喜温、短日照植物，是栽培的主要蔬菜种类之一。该研究在盐胁迫下，以‘合作903’番茄种子为试验材料，以NaCl溶液模拟盐胁迫环境进行萌发试验，探究EBR对NaCl胁迫下番茄种子萌发、渗透调节及抗氧化酶系统的影响，为土壤盐渍化地区种植番茄提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料选择‘合作903’番茄种子（购于上海长种番茄种业有限公司），2，4-表油菜素内酯（2，4-epibrassinolide，EBR）（购自上海源叶生物技术有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 试验设计。随机选取无病害、大小一致且颗粒饱满的种子，消毒后置于灭菌的培养皿中，每个培养皿均匀分布50粒种子，3个重复，光照培养箱16 h光照，8 h黑暗，25℃，相对湿度70%，7 d为一周期观察长势、株高、根长，称量鲜重。每天定时补充处理液，保证各培养皿浓度不变，记录发芽粒数。试验分为2个阶段处理：①第1阶段，进行NaCl溶液浓度筛选试验，设定6个处理，处理液为：CK（蒸馏水），25、50、75、100、150 mmol/L NaCl溶液，然后进行对EBR溶液浓度的筛选试验，共设定5个处理，分别为：CK（蒸馏水）、0.01、0.1、1、10μmol/L的EBR溶液。②第2阶段，根据第1阶段试验结果筛选出抑制效果较明显的溶液，进一步筛选出EBR溶液对NaCl处理缓解效果最好的浓度，设定4个处理：CK处理（含蒸馏水）、EBR处理（含0.01μmol/L的EBR溶液）、NaCl处理（含75 mmol/L NaCl溶液）、NaCl+EBR处理（含75 mmol/L NaCl溶液和0.01 μmol/L的EBR溶液）。

1.2.2 测定指标。①发芽指标，种子萌发以种子突破种皮露白为基准，根据发芽粒数计算发芽率、发芽势；发芽率和发芽势是在相应天数内所有萌发量与试验使用种子总粒数的比率，萌发势第3天测得，发芽率第7天测得；②生长指标，芽苗全长用直尺测量，电子天平称量鲜重；③生理生化指标，采用苏州格锐思生物科技公司的试剂盒测定可溶性蛋白含量、过氧化氢酶（CAT）、过氧化酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）等生理生化指标；参考Campos等（2003）测量MDA含量；参考Bastes等（1973）测量脯氨酸含量；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量。

1.3 数据统计与分析

采用SPSS19.0软件对数据进行单项因素方差分析，用Duncan’s多重比较进行差异显著性分析（P<0.05），数据用平均值±标准误差表示。

2 结果

2.1 不同浓度的NaCl处理对番茄种子萌发的影响

从表1可以看出，随着NaCl浓度逐渐升高，发芽势、发芽率、芽苗全长、鲜质量均呈现逐渐下降的趋势。25 mmol/L和50 mmol/L NaCl显著抑制了发芽势、芽苗全长、鲜质量。75 mmol/L NaCl处理显著抑制种子萌发，100 mmol/L NaCl处理使发芽率和芽苗全长下降幅度过大，而150 mmol/L NaCl处理使种子完全不萌发，因此，选择中等胁迫浓度75 mmol/L作为NaCl的试验浓度。

表1 不同浓度NaCl处理对番茄种子萌发的影响

2.2 不同浓度EBR处理对75 mmol/L NaCl胁迫下番茄种子萌发的影响

从表2可以看出，在75 mmol/L NaCl浓度模拟的盐胁迫条件下，随着EBR处理浓度的不断增加，番茄种子的发芽势、发芽率及鲜质量均呈现先上升后下降的趋势，而芽苗全长呈现逐渐下降的趋势。在75 mmol/L NaCl处理下，10μmol/L EBR处理使种子完全不萌发；1 μmol/L EBR的发芽势、发芽率及鲜质量均低于单独75 mmol/L NaCl处理，无缓解作用；0.1 μmol/L的EBR处理发芽势和发芽率均高于单独75 mmol/L NaCl处理，但芽苗全长和鲜质量均显著低于单独75 mmol/L NaCl处理；而0.01 μmol/L的EBR处理发芽势、发芽率及鲜质量均高于单独75 mmol/L NaCl处理，故选择0.01 μmol/L为EBR的试验浓度。

表2 不同浓度EBR处理对75 mmol/L NaCl胁迫下番茄种子萌发的影响

2.3 外源EBR对NaCl胁迫下番茄种子萌发的影响

从表3可以看出，在75 mmol/L NaCl模拟盐胁迫条件下，番茄种子的发芽势、发芽率、芽苗全长和鲜质量较CK均显著降低，而NaCl和EBR共同处理的发芽势、发芽率和鲜质量显著高于NaCl处理，分别增加了73.3%、17.55%和15.54%，说明NaCl模拟盐胁迫条件下，加入外源EBR显著缓解了盐胁迫下种子的发芽势、发芽率及鲜质量的下降幅度。

表3 外源EBR对NaCl胁迫下番茄种子萌发的影响

2.4 外源EBR对NaCl胁迫下番茄种子萌发生理特征的影响

2.4.1 对可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响。从图1可以看出，CK与EBR处理之间番茄种子的可溶性糖和可溶性蛋白含量无显著差异。与CK相比，NaCl处理下番茄种子可溶性糖、可溶性蛋白含量都显著增加；与NaCl处理相比，NaCl+EBR处理番茄种子的可溶性糖含量降低了9.03%，而NaCl+EBR处理番茄种子的可溶性蛋白含量增加14.96%，达到显著性差异。

图1 外源油菜素内酯对盐胁迫下番茄种子可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

2.4.2 对脯氨酸（Pro）含量及活性氧水平的影响。从图2可以看出，与CK相比，NaCl和NaCl+EBR处理下番茄种子Pro含量都显著升高，而且NaCl处理比CK增加了110倍；与NaCl处理相比，NaCl+EBR处理下Pro含量降低了30.26%。75 mmol/L NaCl处理使番茄种子内和H2O2含量显著增高，与CK相比，NaCl处理下番茄种子H2O2含量增加近2倍，产生速率提高94.66%。75 mmol/L NaCl胁迫下，添加0.01μmol/L的EBR显著降低了番茄种子内和H2O2含量，与NaCl处理相比，NaCl+EBR处理番茄种子内H2O2含量降低18.22%，产生速率下降了27.48%。

图2 外源油菜素内酯对盐胁迫下番茄幼芽脯氨酸、和H2O2含量 的 影 响

2.4.3 对MDA和抗氧化酶活性的影响。从图3可以看出，75 mmol/L NaCl处理使番茄种子内MDA含量显著增加，而添加0.01μmol/L的EBR显著降低了MDA含量；与NaCl处理相比，NaCl+EBR处理番茄种子内MDA含量降低了26.76%。75 mmol/L NaCl处理显著提高了番茄种子内SOD和POD活性，而显著降低了CAT活性。与CK相比，NaCl处理下番茄种子内SOD和POD活性分别提高了38.74%和57.87%，CAT活性下降了48.96%。75 mmol/L NaCl胁迫下，添加0.01μmol/L的EBR显著提高番茄种子内SOD、POD和CAT活性，与NaCl处理相比，NaCl+EBR处理番茄种子内SOD、POD和CAT活性分别增强了17.98%、17.49%和36.48%。

图3 外源油菜素内酯对盐胁迫下番茄种子丙二醛含量、抗氧化酶活性的影响

3 讨论

番茄属于喜温蔬菜，在我国以设施栽培为主。植物种子在萌发过程中易受盐碱地环境影响，盐分影响根部水分吸收和种子正常萌发，其与正常生长种子相比明显受到抑制。该试验结果表明，通过添加外源EBR于75 mmol/L NaCl胁迫环境中，明显缓解了番茄种子萌发及幼苗生长发育遭受的抑制，提高了发芽势、发芽率、芽苗全长和鲜质量等各项生物指标，这与侯会云[11]、吴海霞等[12]在水稻、茄子上的研究结果一致。

植物在逆境环境下通过调节渗透系统适应周围环境，保持渗透平衡，以缓解逆境对植物生长发育造成的影响。试验中75 mmol/L NaCl溶液处理后可溶性蛋白、可溶性糖以及脯氨酸含量增加，植株在盐胁迫环境下启动自身防御机制，体内发生渗透调节物质积累，这与王丹等[13]的研究结果一致。NaCl溶液处理中添加外源EBR降低番茄体内可溶性糖和脯氨酸含量，这与寇江涛[14]的研究结果一致，表明外源EBR可调节植物体内可溶性糖、脯氨酸等渗透物质累积，进而提高植株耐盐性。试验表明75 mmol/L NaCL溶液处理番茄种子MDA含量和活性氧水平（、H2O2）都显著增加，添加外源EBR于NaCl处理中，显著降低，表明EBR有效清除了活性氧，减轻植物伤害。同时植物体内拥有自身清除活性氧系统，由抗氧化酶和抗氧化物质组成，能够反映植物抗性强弱[15]，试验表明添加0.01 μmol/L的EBR溶液于75 mmol/L NaCl溶液处理下，显著提高番茄种子内抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性，降低了活性氧水平（、H2O2）和MDA含量，这与王文静等[16]的研究结果一致。

4 小结

添加外源EBR有效缓解了番茄种子萌发过程中Na-Cl溶液模拟的盐胁迫伤害程度，具体表现为促进种子萌发及幼苗生长。同时，EBR增加了植物体内可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等渗透物质含量，维持了渗透平衡，也增强了抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性，降低了膜脂过氧化产物MDA含量和活性氧水平，从而有效增强番茄种子萌发和生长过程中的耐盐性。