不同玉米自交系萌芽期对盐胁迫的生理响应

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摘要：分析了不同浓度盐胁迫条件下3个玉米（Zea mays L.）品种发芽情况以及萌芽期相对含水量、相对电导率、游离脯氨酸、丙二醛及可溶性蛋白含量的变化。结果表明，随着NaCl浓度的升高，玉米种子的发芽势显著下降，不同品种的下降幅度不同。不同浓度盐胁迫下玉米的发芽率变化规律明显，但不同品种间差异不显著。随着盐处理浓度的升高，玉米胚中相对含水量明显下降，而相对电导率、游离脯氨酸含量、丙二醛和可溶性蛋白含量均增加。

关键词：玉米（Zea mays L.）；盐胁迫；萌芽期；发芽势；生理指标

中图分类号：Q142；Q947；X835 文献标识码：A 文章编号：0439—8114（2012）19—4214—03

玉米（Zea mays L.）是世界上重要的粮食和饲料作物，但在盐碱地上却很难高产，其中盐胁迫是最主要的限制因子[1]。玉米属于C4植物，少量钠的存在对其生长有一定积极的意义，过量的钠会产生毒害作用[2]。所以玉米对盐很敏感，其极限盐度是1.02‰NaCl，每超过极限盐度0.6‰NaCl单位，产量降低12%[3]。因此研究玉米在盐胁迫下的农艺性状表现，建立玉米耐盐筛选的技术指标体系，对于耐盐机理以及分子育种研究有重要意义[4]。近年来，国内外学者在玉米的耐盐性方面做了大量工作，研究了植物耐盐性的生理生化机制，并探讨了其遗传规律[3—5]，但对萌芽期的研究相对较少。此次试验重点研究了萌芽期玉米对盐胁迫的生理响应，为筛选耐盐品种提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料

浚单20、冀玉12、邯丰13等3种常见市售玉米品种。

1.2 方法

选取饱满无残缺的玉米种子每品种各600 粒，用0.1%的HgCl2溶液消毒5 min，再用无菌水冲洗，然后将种子置于组培专用托盘中，分别加入不同浓度NaCl溶液（T1：50 mmol/L，T2： 100 mmol/L，T3：150 mmol/L，T4：200 mmol/L），置于25 ℃恒温培养箱中，每天用相应的处理溶液冲洗材料[6]。以3 d后发芽数为发芽势，7 d后发芽数为发芽率[7]。相对含水量、相对电导率、游离脯氨酸、丙二醛（MDA）及可溶性蛋白含量的测定参考王丽燕等[6]和汤华等[1]的方法。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对3种玉米种子萌发的影响

盐胁迫对玉米种子发芽的影响如表1和表2所示。由表1可知，经过不同浓度的盐处理后，各品种的发芽势均受到明显的抑制，且随着盐浓度的升高发芽势迅速降低。当NaCl浓度达到150 mmol/L时所有种子均未发芽，说明高浓度盐对种子萌发抑制效应很强。而冀玉12在NaCl浓度达到100 mmol/L时发芽势为0，说明其耐盐胁迫性能较差。方差分析表明，3个品种的发芽势在部分不同盐度间差异显著。

由表2可知，当盐胁迫到第七天时，3个品种在不同盐浓度下均有种子萌发，且随着NaCl浓度的升高发芽率降低。方差分析表明，3个品种在低浓度（50 mmol/L）盐处理与对照组间差异不显著，在高浓度（大于100 mmol/L）盐处理与对照组的差异达显著水平。说明低盐分对这3个品种的种子萌发影响不大，高浓度盐分对这3个品种的种子萌发影响显著。

2.2 盐胁迫下各品种玉米生理指标的变化

2.2.1 相对含水量的变化 由图1可知，盐胁迫浓度为50 mmol/L、100 mmol/L时，各玉米种子相对含水量的下降幅度较小；而当盐胁迫浓度增高到150、200 mmol/L时，其相对含水量的下降值骤然增大，说明高浓度盐对玉米胚的渗透胁迫作用加强，且浓度越高伤害越大，很有可能造成细胞失水。同时，可以观察到相同盐浓度胁迫下，浚单20的相对含水量略大于邯丰13，邯丰13略大于冀玉12。即相同盐胁迫下不同品种间相对含水量存在差异。

2.2.2 相对电导率变化 由图2可知，不同玉米品种随盐浓度增加其相对电导率变化趋势一致，但在不同盐浓度下邯丰13的电导率值一直明显低于浚单20和冀玉12，说明受盐胁迫时邯丰13品种能相对较好地维持细胞膜的完整性，由此判断此品种的耐盐性高于其他2个供试品种。

2.2.3 脯氨酸含量变化 当植物受到逆境胁迫时，其体内的游离脯氨酸含量都会增加。由图3可知，在低浓度（50 mmol/L）盐胁迫下，3个玉米品种表现相似，游离脯氨酸含量小幅增加，当NaCl浓度大于50 mmol/L时，玉米胚中游离脯氨酸含量明显增加，且3个品种出现了较明显的差异，其中浚单20和邯丰13两个品种游离脯氨酸含量增加快于冀玉12，在以后的盐胁迫中两品种表现相似，一直高于冀玉12，由此表明浚单20和邯丰13的耐盐性能优于冀玉12。

2.2.4 丙二醛（MDA）含量的变化 从图4可以观察到随着盐胁迫浓度的增加玉米胚芽中MDA含量逐渐上升，且随着盐浓度的增加MDA含量的增幅也随之增加。另外，当盐浓度为50 mmol/L时3个品种的MDA含量与对照组相似，且3个品种的含量基本相同，这说明低浓度胁迫对萌芽期玉米胚中MDA含量的影响不大，也即对质膜系统几乎没有过氧化伤害。进一步对数据进行分析，盐胁迫浓度超过100 mmol/L以后，3个品种的MDA含量出现明显差异，冀玉12的MDA含量明显高于另外两种，而浚单20又略高于邯丰13，这说明冀玉12的组织保护能力最弱，邯丰13的最好。

2.2.5 可溶性蛋白含量的变化 由图5可以看出，随着盐胁迫浓度的增加浚单20和邯丰13两个品种的蛋白质含量明显高于冀玉12，由此表明浚单20和邯丰13的耐盐性优于冀玉12。低浓度盐胁迫下，玉米种子可溶性蛋白含量增加并不明显，随着盐胁迫浓度的增大其蛋白质含量明显增加。说明玉米可以通过合成某些蛋白质来抵御逆境胁迫，随胁迫程度增大其可溶性蛋白含量逐渐增多。但不同玉米品种的反应不同，此项生理指标表明浚单20和邯丰13的抗盐胁迫能力高于冀玉12。

3 小结

对玉米种子萌发的研究表明，随着NaCl浓度的升高，玉米种子的发芽势显著下降，但不同品种的下降幅度不同，可能是由于品种间的差异造成的。而不同品种间的发芽率变化规律也较明显，但不易区分玉米品种耐盐能力的高低，这与汤华等[1]的研究结果相似。有研究表明低浓度盐对碱蓬种子萌发有促进作用，随着NaCl胁迫浓度的增加，对种子萌发又呈现出抑制作用[7]，结果发现，低浓度的NaCl对玉米种子萌发的影响不大。

由于盐渍土壤中盐分含量较高，土壤溶液水势低，造成根系吸水困难，从而对植物产生伤害[4]。此次试验结果也显示随着盐胁迫浓度的增大，玉米胚的相对含水量明显下降，冀玉12相对含水量最低。MDA是膜脂过氧化最终分解产物，其含量可以反映植物遭受盐胁迫伤害的程度，MDA积累越多表明组织的保护能力越弱[5]。结果显示随着盐胁迫浓度的增加各品种的MDA积累均增加，但冀玉12增加量最大。随着盐胁迫浓度的增大，3个品种玉米胚中相对电导率、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量明显增加。综上所述，说明冀玉12的抗盐性能最差，不适宜盐地种植。

参考文献：

[1] 汤 华，柳晓磊.盐胁迫下玉米苗期农艺性状和脯氨酸含量变化的研究[J].中国农学通报，2007，23（3）：244—249.

[2] 王广印，周秀梅，张建伟，等.不同黄瓜品种种子萌发期的耐盐性研究[J].植物遗传资源学报，2004，5（3）：299—303.

[3] 张 红，董树亭.玉米对盐胁迫的生理响应及抗盐策略研究进展[J].玉米科学，2011，19（1）：64—69.

[4] HAJLAOUI H，AYEB N E，GARREC J P，et al. Differential effects of salt stress on osmotic adjustment and solutes allocation on the basis of root and leaf tissue senescence of two silage maize （Zea mays L.） varieties[J]. Industrial Crops and Products，2010，31：122—130.

[5] HAMDIA M A E，SHADDAD M A K，DOAA M M.Mechanisms of salt tolerance and interactive effects of Azospirillum brasilense inoculation on maize cultivars grown under salt stress conditions[J]. Plant Growth Regulation，2004，44（2）：165—174.

[6] 王丽燕，赵可夫.玉米幼苗对盐胁迫的生理响应[J].作物学报，2005，31（2）：264—266.

[7] 段德玉，刘小京，冯凤莲，等.不同盐分胁迫对盐地碱蓬种子萌发的效应[J].中国农学通报，2003，19（6）：168—172.