颜培涵水杨酸对NaCl胁迫下百日草幼苗生长的影响

水杨酸对NaCl胁迫下百日草幼苗生长的影响目录TOC\o"1-2"\u摘要 IAbstract II前言 11.材料与方法 21.1试验材料 21.2试验方法 21.3项目测定 21.4数据分析 32.结果与分析 32.1不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草幼苗株高的影响 32.2不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草幼苗鲜重、干重的影响 42.3不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草幼苗根系形态的影响 52.4不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草幼苗不同径级根系参数的影响 73.结论与讨论 83.1结论 83.2讨论 8参考文献 11致谢 13

摘要为探讨外源水杨酸（SA）对NaCl胁迫下百日草幼苗生长的影响，以梦境百日草为试验材料，采用温室盆栽试验的方法，在100mmol/LNaCl胁迫处理下，研究不同浓度（0mmol/L、0.5mmol/L、1.0mmol/L和1.5mmol/L）SA对NaCl胁迫下百日草幼苗生长的影响。结果表明：NaCl胁迫下，百日草幼苗的株高、鲜重、干重、根系总根长及细根（0-0.3mm）根长均不同程度的降低，外施SA后各项指标均随SA浓度的增加呈现出先上升后下降的趋势。其中0.5mmol/LSA处理的各项指标均达到最大值，且显著高于对照；而1.0mmol/LSA处理与对照相比差异不显著；1.5mmol/LSA处理后各项指标均显著低于对照。综合来看，外施0.5mmol/LSA时百日草幼苗生长最好，可有效缓解百日草的NaCl胁迫。关键词：百日草；水杨酸；NaCl；生长

AbstractInordertoexploretheeffectofexogenoussalicylicacid(SA)ongrowthofZinniaelegansunderNaClstress,dreamlandZinniaeleganswasusedastheexperimentalmaterialandgreenhousepottedexperimentwasconducted.Under100mmol/LNaClstress,theeffectsofdifferentconcentrationsofSA(0mmol/L,0.5mmol/L,1.0mmol/Land1.5mmol/L)onthegrowthofZinniaelegansunderNaClstresswerestudied.TheresultsshowedthatunderNaClstress,theplantheight,freshweight,dryweight,totalrootlengthandfineroot(0-0.3mm)lengthofZinniaelegansseedlingsalldecreasedtodifferentdegrees.AllindexesshowedatendencyofincreasingfirstandthendecreasingwithSAlevelrisingafterexternalapplicationofSA.AllindexesreachedthemaximumvaluewhentheconcentrationofSAwas0.5mmol/L,whichwassignificantlyhigherthanthecontrolgroup.WhentheconcentrationofSAwas1.0mmol/L,thedifferencewasnotsignificant.WhentheconcentrationofSAwas1.5mmol/L,theseindexesweresignificantlylowerthanthecontrolgroup.Insummary,Zinniaelegansseedlingsgrewbestunderexternalapplicationof0.5mmol/LSA,so0.5mmol/LSAcouldalleviateNaClstressofZinniaeleganseffectively.Keywords:Zinniaelegans;Salicylicacid;NaCl;Growth水杨酸对NaCl胁迫下百日草幼苗生长的影响前言土壤盐渍化是制约植物生长发育的重要逆境因素之一[1]。我国是土壤盐渍化比较严重的国家,盐渍化土壤分布广,面积大,严重的威胁了区域农业发展[2]。NaCl胁迫是一种常见的非生物胁迫,会打破植物的正常新陈代谢,抑制其根系和地上部的生长,直接或间接地影响植物的生理状况。研究表明,NaCl胁迫会导致植物体内水分吸收受到抑制,渗透调节失衡,当NaCl浓度为100-200mmol/L时，可严重抑制植物细胞中酶的活性,同时Na+的大量积累会打破离子的动态平衡,产生毒害作用[3-4]。水杨酸(salicylicacid,SA)即邻羟基苯甲酸,是一种植物体内普遍存在的简单酚类化合物,又是一种内源性激素，参与调节植物生理的许多过程[5]。大量研究表明，SA能够诱导植物在非生物逆境下产生病程相关蛋白（PR-蛋白），提高渗透调节物质的含量，增强酶的活性，从而提高植物对逆境的抗性[6-8]。目前，在水稻、小麦等农作物上，水杨酸对植物抗盐性的研究颇多，但在草本花卉方面研究较少。百日草(Zinniaelegans)为菊科(Compositae)百日草属(Zinnia)，一年生草本植物。色彩鲜艳，株型美观，可按高矮用于花坛、花镜等应用，在我国各地广为栽培[9]。随着土壤盐渍化程度的增加，或多或少的影响了百日草的正常生长，但迄今为止,百日草的研究主要集中于遗传育种、栽培技术以及分子生理[10-11]等方面,NaCl胁迫对百日草的影响研究较少，SA对NaCl胁迫下百日草生长的影响更为少见。因此，本研究以梦境百日草品种为试验材料，采用温室盆栽试验的方法，研究外施不同浓度的水杨酸（0mmol/L、0.5mmol/L、1.0mmol/L和1.5mmol/L）对NaCl胁迫下百日草幼苗生长的影响，旨在为缓解百日草NaCl胁迫提供理论支持。

1.材料与方法1.1试验材料供试百日草品种为“梦境”，购买于浙江虹越花卉有限公司。1.2试验方法试验在聊城大学东校区农学院人工气候室进行。选取完整、健壮、饱满的百日草种子80粒，分别播种于以蛭石为基质的塑料育苗盒中（上口径15cm,底径11cm,高13cm），每盒1株，每处理16盒，共5个处理，80盒。5个处理分别为CK(0mmol/LNaCl溶液+0mmol/L水杨酸溶液)、T0（100mmol/LNaCl溶液+0mmol/L水杨酸溶液）、T0.5（100mmol/LNaCl溶液+0.5mmol/L水杨酸溶液）、T1.0（100mmol/LNaCl溶液+1.0mmol/L水杨酸溶液）、T1.5（100mmol/LNaCl溶液+1.5mmol/L水杨酸溶液）。播种、浇透水后放置于人工气候室（光周期16h昼/8h夜，昼夜温度25±1℃/20±1℃）进行培养，在基本出苗后定期浇水，每株20mL，共处理3次。第一对真叶展开后用不同浓度水杨酸（0mmol/L、0.5mmol/L、1.0mmol/L、1.5mmol/L）进行灌根处理，每3天处理一次，每株20mL，共处理3次。最后一次水杨酸处理5天后浇营养液[350mg/LCa(NO3)24H2O、500mg/LKNO3、120mg/L(NH4)2HPO4、250mg/LMgSO47H2O]，3天处理一次，每株20mL，共处理3次。最后一次营养液处理5天后，对照组用0mmol/LNaCl溶液处理，处理组用100mmol/LNaCl溶液处理，3天处理一次，每株20mL，共处理3次。最后一次NaCl处理后5天，每处理选择6株长势一致的百日草幼苗，进行株高、鲜重、干重的测定，以及扫根处理。1.3项目测定1.3.1株高用直尺测定株高。1.3.2干鲜质量收获百日草幼苗后，用自来水将其冲洗干净，将各处理的植株分为地上部与地下部，用电子分析天平依次称得地上部鲜重、地下部鲜重；之后将鲜样置于鼓风干燥箱内，在105℃下杀青30min，在80℃条件下烘干至恒重，然后用电子天平分别称得地上部干重与地下部干重。1.3.3根系形态参数将各处理植株的根系用蒸馏水冲洗干净后，采用根系扫描仪（STD4800）扫描并留存完整的根系图像，通过WinRHIZO根系分析系统（RegentInstrumentsInc8，Canada）对扫描图像进行分析，得到根系总根长、根体积、根表面积、总根尖数、根分枝数、根交叉数等相应的形态参数。1.4数据分析采用MicrosoftExcel2010和SPSS18.0软件进行数据处理和统计分析。2.结果与分析2.1不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草幼苗株高的影响图1不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草幼苗株高的影响Fig.1EffectsofdifferentconcentrationsofSAontheplantheightofZinniaelegansunderNaClstress注：不同小写字母表示差异显著（P<0.05），CK(0mmol/LNaCl溶液+0mmol/L水杨酸溶液)、T0（100mmol/LNaCl溶液+0mmol/L水杨酸溶液）、T0.5（100mmol/LNaCl溶液+0.5mmol/L水杨酸溶液）、T1.0（100mmol/LNaCl溶液+1.0mmol/L水杨酸溶液）、T1.5（100mmol/LNaCl溶液+1.5mmol/L水杨酸溶液），下同Note:Differentlowercaselettersindicatethesignificantdifference(P<0.05).CK(0mmol/LNaClsolution+0mmol/LSAsolution)、T0（100mmol/LNaClsolution+0mmol/LSAsolution）、T0.5（100mmol/LNaClsolution+0.5mmol/LSAsolution）、T1.0（100mmol/LNaClsolution+1.0mmol/LSAsolution）、T1.5（100mmol/LNaClsolution+1.5mmol/LSAsolution）.Thesamebelow由图1可知，在100mmol/LNaCl胁迫下，不同浓度SA处理的百日草幼苗株高整体呈现先升高后降低的趋势。其中，SA浓度为0.5mmol/L时，株高达到最大值，且显著高于对照，比对照增加了29.25%；SA浓度为1.0mmol/L、1.5mmol/L时，株高显著低于对照，分别比对照下降了4.25%、18.75%。可见，100mmol/LNaCl胁迫下，0.5mmol/L的SA可有效缓解百日草幼苗株高的下降。2.2不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草幼苗鲜重、干重的影响表1不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草幼苗鲜重、干重的影响Table1EffectsofdifferentconcentrationsofSAonthefreshweight,dryweightofZinniaelegansunderNaClstress处理Treatment总鲜重Totalfreshweight(mg)地上部鲜重Shootfreshweight(mg)地下部鲜重Rootfreshweight(mg)总干重Totaldryweight(mg)地上部干重Shootdryweight(mg)地下部干重Rootdryweight(mg)CK519.50±4.58b450.00±5.95b69.50±10.53d73.00±6.87b67.20±6.82b5.80±0.27cT0453.30±38.62b363.20±31.27bc90.10±9.20c61.30±2.05b55.40±1.52bc5.90±0.55cT0.5954.70±157.82a771.80±162.89a182.90±18.11a124.70±23.35a111.30±22.43a13.40±1.08aT1.0603.70±242.39b459.20±26.00b144.50±13.76b77.40±33.38b68.20±3.68b9.20±0.76bT1.5367.60±9.36c277.10±16.95c90.50±18.71c53.60±1.43c45.70±4.75c7.90±2.86b注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。Note:Thedifferentlowercaselettersinthesamecolumnindicatethesignificantdifference（P<0.05）．Thesamebelow．由表1可知，NaCl胁迫下百日草幼苗地上部干鲜重、地下部干鲜重以及整株干鲜重均随着SA浓度的增加呈现先上升后下降的趋势。在SA浓度为0.5mmol/L时，各指标均达到最大值，且显著高于对照，总鲜重、地上部鲜重、地下部鲜重、总干重、地上部干重、地下部干重分别比CK增加了83.77%、71.51%、163.17%、70.82%、65.63%、131.03%。SA浓度为0mmol/L和1.0mmol/L时，总鲜重、地上部鲜重、总干重、地上部干重与对照相比差异不显著。SA浓度为1.5mmol/L时，总鲜重、地上部鲜重、总干重、地上部干重均显著低于对照，而地下部干鲜重均显著高于对照。由此可知，外施SA有利于NaCl胁迫下百日草幼苗整株干鲜质量的增加，以0.5mmol/L最佳，且SA对NaCl胁迫下百日草幼苗地上部生长的缓解作用小于地下部。2.3不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草幼苗根系形态的影响CKT0T0.5T1.0T1.5图2不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草根系的影响Fig.2EffectsofdifferentconcentrationsofSAonrootsystemofZinniaelegansunderNaClstress由图2可知，T0根系稀疏且细根少，说明NaCl胁迫严重抑制百日草幼苗根系的生长，而0.5mmol/L、1.0mmol/LSA处理的根系均比未施用SA的根系发达繁密，说明一定程度SA可缓解NaCl胁迫对根系造成的伤害，促进NaCl胁迫下百日草幼苗根系的生长，当SA浓度为0.5mmol/L时，根系生长状况最好。由图3可知，在100mmol/LNaCl胁迫下，不同浓度SA处理的百日草幼苗的总根长、根体积、根表面积、总根尖数、根交叉数、根分枝数与株高和干鲜质量的变化趋势基本相同，也是呈现出先上升后下降的趋势。其中，SA浓度为0.5mmol/L时，根长、根表面积、根体积、总根尖数、根交叉数、根分枝数达到最大值，且显著高于对照，分别比对照增加了81.22%、128.68%、200%、72.18%、56.36%、69.53%；SA浓度为1.0mmol/L时，根长、根体积、根表面积显著高于对照，然而总根尖数、根交叉数、根分枝数与对照相比差异不显著；SA浓度为1.5mmol/L时，除了根体积差异不显著外，根长、根表面积、总根尖数、根交叉数、根分枝数均显著低于对照。可见，适宜浓度的SA利于促进NaCl胁迫下百日草幼苗根系生长。图3不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草幼苗根系形态参数的影响Fig.3EffectsofdifferentconcentrationsofSAonrootmorphologyofZinniaelegansunderNaClstress2.4不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草幼苗不同径级根系参数的影响表2不同浓度SA对NaCl胁迫下百日草不同径级根长、根表面积、根体积和总根尖数的影响Table2EffectsofdifferentconcentrationsofSAonrootlength,rootsurfacearea,rootvolumeandtotalroottipsindifferentdiameterrangesunderNaClstress处理Treatment根长Rootlength(cm)根表面积Rootsurfacearea(cm2)0-0.3mm0.3-0.6mm>0.6mm0-0.3mm0.3-0.6mm>0.6mmCK256.90±58.66bc8.38±2.06c1.89±0.48c9.34±2.14c1.09±0.30c0.59±0.15cT0202.29±29.51cd13.13±4.94bc3.47±0.89b8.63±1.30c1.70±0.64bc0.98±0.22bT0.5444.55±52.44a33.56±11.07a6.09±1.13a20.04±2.48a4.20±1.34a1.67±0.30aT1.0309.24±10.96b19.20±3.03b3.37±1.20b13.55±0.73b2.46±0.35b0.93±0.32bT1.5170.45±38.35c9.69±4.91c3.35±1.30b7.37±2.45b1.28±0.59c0.93±0.36b处理Treatment根体积Rootvolume(cm3)总根尖数Totalroottips(No·plant-1)0-0.3mm0.3-0.6mm>0.6mm0-0.3mm0.3-0.6mm>0.6mmCK0.03±0.01c0.01±0.00c0.02±0.01b387.40±98.80b3.80±2.17a0.60±0.55bT00.03±0.01c0.02±0.01bc0.02±0.00b311.60±106.04bc5.00±2.83a1.40±0.55abT0.50.09±0.01a0.04±0.01a0.04±0.01a666.40±153.84a7.20±3.27a1.00±0.71abT1.00.05±0.00b0.03±0.00b0.02±0.01b327.60±21.19bc5.60±1.14a1.40±0.55abT1.50.03±0.01c0.01±0.01c0.02±0.01b198.00±51.37c5.60±8.14a1.60±0.55a本试验将百日草幼苗根系划分为直径(L)0-0.3mm、0.3-0.6mm、>0.6mm三个径级。由表2可以看出，5个不同处理均是细根(0-0.3mm)的根表面积、根体积最大、根长最长、根尖数最多，0.3-0.6mm的次之，>0.6mm的最小。这说明细根是百日草幼苗根系的重要组成部分，细根的根长、根表面积、根体积、根尖数对于缓解NaCl胁迫对百日草幼苗的影响起到关键作用，其数量增加或者所占比重增大都可增加根系吸收能力。不同径级根长、根体积、根表面积、根尖数均是随SA浓度的升高呈现出先上升后下降的变化规律。SA浓度为0.5mmol/L时百日草幼苗根系中0-0.3mm、0.3-0.6mm这两个径级范围内的根长、根表面积、根体积、根尖数最高，且均显著高于对照。说明外施SA有利于增加NaCl胁迫下百日草幼苗不同径级根系的根长、根体积、根表面积、根尖数，其中以0.5mmol/LSA对细根的影响最为显著。3.结论与讨论3.1结论本试验结果表明，NaCl胁迫下，百日草幼苗的株高、鲜重、干重及根系（根长、根表面积、根体积、总根尖数、根交叉数、根分枝数）均不同程度降低，外施SA后各项指标均随SA浓度的增加呈现出先上升后下降的趋势，其中0.5mmol/LSA处理的各项指标均达到最大值，且显著高于对照。适宜浓度的外源SA可以通过促进根系，特别是细根生长来缓解NaCl胁迫对百日草幼苗生长的抑制作用。3.2讨论NaCl胁迫是植物生长发育的重要逆境因素之一，会打破植物的正常新陈代谢,抑制其根系和地上部的生长,直接或间接地影响植物的生理状况。有研究表明，水稻的品质和产量在NaCl胁迫下会受到影响[12],而且NaCl胁迫对黄芩种子萌发生长具有抑制作用[13],还会使番茄种子的发芽率、发芽指数、胚根长度呈下降趋势[14]。总之，盐胁迫作为植物关键的一种非生物胁迫因素，会对植物的生长产生不同程度的抑制作用。为了抵御土壤中盐离子的胁迫,植物体内产生了一系列的盐胁迫调控机制来适应环境。有研究显示，在不同的发育时期植物的耐盐性不同，通常认为植物体在萌发及幼苗期耐盐性最差[15]。因此，本试验的各项指标均是以百日草幼苗期作为依据，来研究外源水杨酸（SA）对NaCl胁迫下百日草幼苗生长的影响。SA作为植物体内普遍存在的一种内源性激素，能够参与调节植物许多生理过程[5]。既能在正常条件下促进植物生长发育[16]，也能在生物或非生物胁迫下提高植物的抗逆性[6-8]。已有研究表明，SA能够诱导植物在非生物逆境下产生病程相关蛋白（PR-蛋白），增加渗透调节物质，提高酶的活性，从而增强植物对逆境的抗性。在本试验中，不同浓度SA处理的百日草幼苗的各项指标均呈现先上升后下降的趋势，SA浓度为0.5mmol/L时，各指标均达到最大值，且显著高于对照。这与王立红等[17]以中棉所41号、新陆中36号和新陆中21号等为材料，研究SA对NaCl胁迫下棉花种子萌发和幼苗根系生长的影响，所得出的在0.2mmol/LSA处理下棉花种子的盐害缓解效应达到显著水平,即适宜浓度的SA可以显著提高棉花种子萌发，缓解NaCl胁迫对植株的伤害，同时可提高棉花幼苗的根系活力这一结论相似。也与逯亚玲等[7]以紫花苜蓿为材料和赵宝泉等[18]在杭白菊上进行研究所得结果相似。NaCl胁迫首先影响到的就是植物根系，根系的长短、表面积大小以及体积大小等都可以用来反映根系的发达程度[19]，根系越发达越有利于植物获取养分。试验表明，根系的吸收能力在不同直径范围存在一定的差别，通常径级较小的细根在植物根系的吸收功能中起到主要作用。SA浓度为0.5mmol/L时百日草幼苗根系在0-0.3mm这个径级范围内的根长、根表面积、根体积、根尖数最高，且均显著高于对照。这说明，细根是百日草幼苗根系的重要组成部分，细根的根长、根表面积、根体积、根尖数对于缓解NaCl胁迫对百日草幼苗的影响起到关键作用，其数量增加或者所占比重增大都可增加根系吸收能力。最佳外源SA浓度会受到植物种类、处理方法、时间、环境条件及程度的影响[20]。本试验条件下，各项指标均随SA浓度的增加呈现出先升高后降低的趋势，喷施0.5mmol/LSA时，对NaCl胁迫下百日草幼苗生长的缓解效果最好。外施适宜浓度的SA能有效提高幼苗株高、增加干鲜质量、改善根系生长状况，说明SA确实能对NaCl胁迫下的百日草幼苗起到缓解作用，这是因为SA能够诱导百日草在NaCl胁迫条件下产生保护物质，而这些保护物质能消除因高盐诱导产生的活性氧自由基，从而降低膜脂过氧化，维持细胞膜的完整性和稳定性，提高植物的抗逆性[21]。但是SA浓度一旦过高，反而会抑制幼苗的生长，说明SA对NaCl的缓解作用存在浓度效应，这可能是由于SA可通过影响生长素的极性分布而调控根系发育[22]，进而影响整株幼苗的生长。综上所述，在本试验条件下，随SA浓度的增加，百日草幼苗的株高、鲜重、干重及根系（根长、根表面积、根体积、总根尖数、根交叉数、根分枝数）呈现出先上升后下降的趋势，其中以0.5mmol/LSA处理效果最为显著，且各项指标均优于对照。适宜浓度的外源SA可以通过促进根系，特别是细根生长来缓解NaCl胁迫对百日草幼苗生长的抑制作用。若今后在百日草的实际生产中，植株受到盐分胁迫时可考虑选择0.5mmol/L浓度的SA进行喷施，以减少盐害对生产造成的亏损。

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