张海艳
（青岛农业大学农学与植物保护学院／山东省旱作农业技术重点实验室，山东 青岛 ２６６１０９）
摘要：为探索外源ＮＯ对干旱胁迫下板蓝根种子萌发和幼苗生长的影响，用１０％聚乙二醇（ＰＥＧ） ６ ０００模拟干旱胁迫，测定不同浓度的外源ＮＯ供体硝普钠（ＳＮＰ）处理后板蓝根种子萌发和幼苗生长指标的变化。结果表明，干旱胁迫显著抑制板蓝根的种子萌发和幼苗生长。０．０１～０．５0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ处理后，种子萌发和幼苗生长指标均有升高，其中以０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ处理时各项指标最高；１．０0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ处理的各项指标无显著变化或显著降低。与干旱处理相比，０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ处理时板蓝根种子发芽率和发芽势分别提高２２．９４％和８０．００％，发芽指数和活力指数分别提高３１．８１％和８２．０３％，发芽速率指数提高３１．７７％，平均发芽时间缩短０．２６ ｄ；幼苗苗高、主根长、苗质量和根质量分别提高３９．２７％、３０．９７％、５８．０６％和９１．８６％；叶片ＭＤＡ含量降低３２．３７％，ＳＯＤ和ＰＯＤ活性分别增加４４．３６％和４４．０２％。０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ可显著减缓干旱胁迫对板蓝根种子萌发和幼苗生长的抑制作用，增强叶片抗氧化能力，提高种子及幼苗的抗旱能力；高浓度（１．０0 ｍｍｏｌ／Ｌ）ＳＮＰ处理加剧了干旱胁迫对板蓝根幼苗的伤害。
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关键词 ：板蓝根；ＮＯ；干旱胁迫；种子萌发；生理特性
中图分类号：Ｓ５６７．２３＋９ 文献标识码：A 文章编号：0439－８114（２０15）07－1636-05
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.07.027
板蓝根为十字花科菘蓝（Ｉｓａｔｉｓ ｉｎｄｉｇｏｔｉｃａ Ｆｏｒｔ．）的干燥根，为二年生草本植物，具有清热解毒和凉血利咽的作用［１］。由于板蓝根药用价值非常大，在中医药中使用量也很大，是目前已实现规模化栽培和生产的重要中药材［２］。尤其是２００３年“非典”、２００９年甲型流感、２０１３年禽流感大范围流行，板蓝根需求量更是剧增［３］。干早胁迫常常影响植物的生长发育，由水分亏缺对农作物造成的损失在所有的非生物胁迫中占首位［４］。在中国板蓝根产区，水资源紧缺已成为影响板蓝根高产的主要限制性因素之一［５］，板蓝根栽培环境受到严重威胁，提高板蓝根的抗旱能力已成为亟待解决的问题。
ＮＯ是生物体中一种重要的氧化还原信号分子和毒性分子，也是一种活性氮，在植物体内主要通过ＮＯ合酶和硝酸还原酶催化形成。ＮＯ作为植物生长发育的一个关键调节因子，能够对植物的生物和非生物逆境作出反应，对植物具有保护和毒害的双重效应，具体表现与ＮＯ浓度和植物细胞的生理条件等有关［６］。种子萌发是植物生命历程的起点，研究发现外源ＮＯ对干旱胁迫下水稻［７］、黄瓜［８］、苜蓿［９］、高羊茅［１０］和白花蛇舌草［１１］种子萌发具有促进作用，也可以提高小麦［１２］、黄瓜［８］、高羊茅［１０］幼苗叶片的抗氧化酶活性，缓解干旱胁迫对幼苗氧化损伤的影响。关于外源ＮＯ对干旱胁迫下板蓝根种子萌发和幼苗生长的影响鲜有报道。本研究以板蓝根种子为材料，通过聚乙二醇（ＰＥＧ）６ ０００模拟干旱环境，研究不同浓度的外源ＮＯ供体硝普钠（ＳＮＰ）对干旱胁迫下板蓝根种子发芽和幼苗生长的影响，为解决板蓝根在栽培生产中遇到的干旱问题提供理论依据，对板蓝根的大面积推广及规范种植具有重要意义。
１ 材料与方法
１．１ 材料
供试的板蓝根种子由山东省长清马山中药材特色品牌基地提供，经山东农业大学农学院王汉平教授鉴定为北板蓝根的干燥成熟种子。
１．２ 试验设计
选取健壮、饱满、大小一致的板蓝根种子，先后用７５％乙醇和５％ ＮａＣｌＯ分别消毒５ ｍｉｎ，去离子水冲洗５～６次，直至无ＮａＣｌＯ味道。２０ ℃下去离子水浸种１２ ｈ，将板蓝根种子用无菌滤纸沥干水，备用。试验采用１０％ ＰＥＧ ６ ０００模拟干旱胁迫，在Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液基础上进行如下处理：ＣＫ１（０％ＰＥＧ 6 000＋０ ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ）、ＣＫ２（１０％ ＰＥＧ 6 000＋０ ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ）、Ｔ１（１０％ＰＥＧ 6 000＋０．０１ ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ）、Ｔ２（１０％ＰＥＧ6 000＋０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ）、Ｔ３（１０％ＰＥＧ 6 000＋０．５0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ）、Ｔ４（１０％ＰＥＧ 6 000＋１．０0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ）。
１．３ 发芽试验
按照贾海凤等［３］的方法进行发芽试验。每个处理３次重复，每个重复５０粒种子。在光照培养箱中进行１５ ℃／２５ ℃的变温培养，高温时段采用８ ｈ光照，低温时段采用１６ ｈ黑暗。每隔３～５ ｄ更换１次处理液。
１．４ 种子萌发、幼苗生长和生理指标
突破种皮的胚轴长度达到种子自身长度时视为种子发芽。每天统计种子发芽数，计算种子萌发指标，包括发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、发芽速率指数和平均发芽时间［３］。第１４天时，每个重复随机选取２０株幼苗，测量苗高、主根长、苗质量和根质量（鲜重），取平均值，并测定生理指标。采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛（ＭＤＡ）含量，采用氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性，采用愈创木酚比色法测定过氧化物酶（ＰＯＤ）活性。
１．５ 数据处理
采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ ２００３软件对数据进行处理和绘图，采用ＳＰＳＳ １３．０统计分析软件对数据进行差异显著性检验。
２ 结果与分析
２．１ 不同浓度的ＳＮＰ对干旱胁迫下板蓝根种子萌发的影响
２．１．１ 对发芽率和发芽势的影响 由图１可以看出，与ＣＫ１相比，ＣＫ２处理的板蓝根种子发芽率和发芽势均显著降低，分别比ＣＫ１降低１７．７４％和４１．１８％，说明干旱处理显著抑制了板蓝根种子的萌发。当用不同浓度的ＳＮＰ处理后，处理Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３的发芽率分别比ＣＫ２上升１６．５１％、２２．９４％和１３．７６％，发芽势分别比ＣＫ２上升３３．３３％、８０．００％和６８．３３％；Ｔ４处理的发芽率变化不显著，发芽势比ＣＫ２显著降低，降低达２０．００％。可见，Ｔ２处理时板蓝根种子的发芽率和发芽势最高，即０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ最能有效缓解干旱胁迫对种子萌发的抑制作用，而高浓度（１．０0 ｍｍｏｌ／Ｌ）ＳＮＰ则加重干旱胁迫对发芽势的抑制作用。
２．１．２ 对发芽指数和活力指数的影响 由图２可以看出，与ＣＫ１相比，ＣＫ２处理的板蓝根种子发芽指数和活力指数分别降低１３．７８％和４０．２２％，说明干旱处理显著抑制板蓝根种子的活力。随着ＳＮＰ浓度的升高，板蓝根种子的发芽指数和活力指数呈先升高后降低的趋势，０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ处理时达到峰值。与ＣＫ２相比，Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３处理的发芽指数分别增加１９．１６％、３１．８１％和２２．２３％，活力指数分别增加５５．１５％、８２．０３％和１３．０９％；Ｔ４处理的发芽指数变化不显著，活力指数显著降低，降低达１９．７８％。因此，适宜浓度的ＳＮＰ能减轻干旱胁迫对发芽指数和活力指数的抑制作用，以０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ浓度时效果最佳，高浓度（１．０0 ｍｍｏｌ／Ｌ）ＳＮＰ能加重干旱胁迫对活力指数的抑制作用。
２．１．３ 对发芽速率指数和平均发芽时间的影响 由图３可以看出，干旱胁迫下，ＣＫ2与ＣＫ１相比，板蓝根种子的发芽速率指数显著降低，平均发芽时间显著延长。随着ＳＮＰ浓度的升高，发芽速率指数呈先升高后降低的变化趋势，０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ SNP处理时达到最大值，为0.28；平均发芽时间呈先缩短后延长的变化趋势，０．１0和０．５0 ｍｍｏｌ／Ｌ SNP处理时达到较小值，为３．１９ ｄ。
２．２ 不同浓度ＳＮＰ对干旱胁迫下板蓝根幼苗生长的影响
２．２．１ 对苗高和主根长的影响 由图４可以看出，与ＣＫ１相比，ＣＫ２处理的苗高、主根长分别降低了３８．１２％和５０．８２％，说明干旱处理显著抑制了板蓝根幼苗苗高和主根的生长。不同浓度的ＳＮＰ处理后，与ＣＫ２相比，处理Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３的苗高分别增加１４．７９％、３９．２７％和１６．９０％，处理Ｔ４减少１５．６１％；处理Ｔ１和Ｔ３的主根长度变化不显著，Ｔ２处理显著增加，增加达３０．９７％，处理Ｔ４显著降低，降低达２５．８３％。说明，０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ能有效减轻干旱胁迫对板蓝根幼苗生长的伤害，高浓度（１．０0 ｍｍｏｌ／Ｌ）的ＳＮＰ处理则加剧了干旱胁迫的伤害。
２．２．２ 对苗质量和根质量的影响 由图５可以看出，ＣＫ２处理下，苗质量和根质量分别比ＣＫ１降低了４４．６４％和６６．０１％。随着ＳＮＰ浓度的升高，苗质量和根质量均呈单峰曲线变化，０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ处理时表现最高，分别为０．１６ ｇ/株和０．０２ ｇ/株；１．０0 ｍｍｏｌ／Ｌ处理时表现最低，分别为０．０９ ｇ/株和０．０１ ｇ/株。表明干旱胁迫显著抑制了板蓝根幼苗的物质积累，０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ能有效减轻干旱胁迫的抑制作用，高浓度ＳＮＰ（１．０0 ｍｍｏｌ／Ｌ）则加剧了干旱胁迫的抑制作用。
２．３ 不同浓度的ＳＮＰ对干旱胁迫下板蓝根幼苗生理特性的影响
２．３．１ ＭＤＡ含量 由图６可以看出，干旱处理后，ＣＫ2与ＣＫ１相比,板蓝根幼苗叶片ＭＤＡ含量显著升高。与ＣＫ2相比，不同浓度ＳＮＰ处理的ＭＤＡ含量均显著降低，且随ＳＮＰ浓度的升高呈先降低后升高的变化趋势，在０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ处理时表现为最低。说明ＳＮＰ能够抑制干旱胁迫下ＭＤＡ含量的升高，且０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ的抑制效果最好。
２．３．２ ＳＯＤ和ＰＯＤ活性 由图７可以看出，与ＣＫ１相比，ＣＫ２的板蓝根幼苗叶片ＳＯＤ和ＰＯＤ活性显著升高，分别升高３８．８９％和１３．０６％。与ＣＫ2相比，随着ＳＮＰ处理浓度的增加，ＳＯＤ和ＰＯＤ活性呈单峰曲线变化，且在０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ SNP处理时达到峰值。说明板蓝根幼苗对干旱胁迫具有一定的适应调节能力，适宜浓度的ＳＮＰ能缓解干旱胁迫对板蓝根幼苗产生的活性氧伤害。
３ 小结与讨论
３．１ 外源ＮＯ对干旱胁迫下板蓝根种子萌发和幼苗生长的影响
聚乙二醇（ＰＥＧ）是一种高分子渗透剂，其本身不能穿越细胞壁进入细胞质，因而不会引起质壁分离，使植物组织和细胞处于类似于干旱的水分胁迫之中。宋军生等［１３］的研究表明，ＰＥＧ胁迫下板蓝根种子的发芽率、发芽势、发芽指数和胚芽鲜重均显著下降。本研究中，在ＰＥＧ模拟干旱胁迫下，板蓝根种子的萌发和幼苗生长指标降低，这与前人的研究结果一致；干旱胁迫下，添加适宜浓度的外源ＮＯ缓解了干旱胁迫对板蓝根种子萌发和幼苗生长的抑制作用，高浓度的ＳＮＰ则加剧了干旱胁迫的抑制作用。这可能是因为ＮＯ通过质外体直接作用于细胞壁组分，使细胞壁松弛，以及ＮＯ作用于膜的磷脂双分子层，增强膜的流动性，从而促进细胞扩展、植物生长［１４］；ＮＯ浓度过高时，ＮＯ与超氧阴离子和过氧亚硝酸盐作用导致膜渗漏，甚至扩散进入胞质溶胶，攻击相关的酶类，产生破坏性影响［１５］。
除了调控根系伸长和生长，ＮＯ还参与侧根、不定根和根毛的发生［１６］，且能增加根系中果胶、纤维素、半纤维素等物质的含量［１７］。试验中，０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ对苗高的促进作用大于根长，而对苗质量的促进作用小于根质量。究其原因，ＳＮＰ可能影响了板蓝根幼苗的根系结构或成分，这还有待进一步确定。
３．２ 外源ＮＯ对干旱胁迫下板蓝根幼苗生理特性的影响
植物受到逆境胁迫时，体内会产生大量的活性氧（ＲＯＳ），而超氧阴离子是活性氧中最丰富的一种，活性氧若不能及时被清除，会导致氧化伤害［１８］。ＭＤＡ是膜脂过氧化产物，通常用来表示细胞膜脂过氧化程度和植物对逆境条件反应的强弱。ＳＯＤ可以将超氧阴离子歧化为Ｈ２Ｏ２，而ＰＯＤ可以清除植物体内的多余的Ｈ２Ｏ２。本研究中，干旱胁迫下板蓝根幼苗叶片ＭＤＡ含量升高，说明干旱胁迫对板蓝根幼苗造成了伤害，加速了板蓝根幼苗细胞的膜脂过氧化作用，这与宋军生等［１３］的研究结果一致。干旱胁迫下幼苗叶片ＳＯＤ和ＰＯＤ活性升高，这是植物自身的一种应激反应。
ＮＯ具有信号分子的作用，可作为抗氧化剂直接清除逆境胁迫诱导产生的ＲＯＳ，或激活一系列逆境抗性基因的表达和调控，以缓解各种胁迫造成的氧化损伤，从而增强植物的适应能力［１９］。本研究中，０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ ＳＮＰ处理时，板蓝根幼苗叶片ＭＤＡ含量最低，ＳＯＤ和ＰＯＤ活性最高。因此，适宜浓度的外源ＮＯ能有效缓解干旱胁迫下板蓝根幼苗叶片的膜脂过氧化作用，诱导抗氧化酶活性升高，提高清除自由基防御系统的防御能力，缓解干旱胁迫对板蓝根幼苗生长的抑制作用。关于外源ＮＯ对干旱胁迫下板蓝根幼苗ＲＯＳ代谢的调控过程、机制及有关的信号转导，还有待进一步研究。
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参考文献：
［１］ 崔树玉，薛 原，杨建莉，等．板蓝根研究进展［Ｊ］．中草药，２００１，３２（７）：６７０－６７１．
［２］ 吾拉尔古丽，王建华，李先恩．板蓝根种子发芽试验标准化研究［Ｊ］．种子，２００５，２４（６）：３４－３６．
［３］ 贾海凤，张海艳．外源ＮＯ对ＮａＣｌ胁迫下板蓝根种子萌发和幼苗生理特性的影响［Ｊ］．中草药，２０１４，４５（１）：１１８－１２４．
［４］ 彭立新，李德全，束怀瑞．园艺植物水分胁迫生理及耐旱机制研究进展［Ｊ］．西北植物学报，２００２，２２（５）：１２７５－１２８１．
［５］ 毛亚斌，魏小红．外源ＮＯ对干旱胁迫下板蓝根叶片氧化损伤的保护作用［Ｊ］．草业科学，２０１０，２７（６）：９７－１０１．
［６］ ＢＥＬＩＧＮＩ Ｍ Ｖ，ＬＡＭＡＴＴＩＮＡ Ｌ． Ｉｓ ｎｉｔｒｉｃ ｏｘｉｄｅ ｔｏｘｉｃ ｏｒ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ?［Ｊ］． Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉ，１９９９，４：２９９－３００．
［７］ 王光辉，李 江，郑 岩，等．外源ＣＯ及ＮＯ对干旱胁迫下水稻糊粉层细胞死亡的影响［Ｊ］．西北植物学报，２０１４，３４（１）：１３－２０．
［８］ 汤绍虎，周启贵，孙 敏，等． 外源ＮＯ对渗透胁迫下黄瓜种子萌发、幼苗生长和生理特性的影响［Ｊ］．中国农业科学，２００７，４０（２）：４１９－４２５．
［９］ 蔡卓山，师尚礼，谢森林，等．外源ＮＯ对水分胁迫下苜蓿种子萌发的影响［Ｊ］．核农学报，２０１３，２７（１１）：１７７７－１７８２．
［１０］ 回振龙，李自龙，李朝周，等．外源ＮＯ供体ＳＮＰ对ＰＥＧ模拟干旱胁迫下高羊茅种子萌发及幼苗抗性生理的影响［Ｊ］．华北农学报，２０１３，２８（４）：８６－９２．
［１１］ 朱再标，宁梓君，郭巧生，等．外源一氧化氮对干旱胁迫下白花蛇舌草种子萌发的影响［Ｊ］．中草药，２０１４，４５（６）：８４０－８４３．
［１２］ 王宪叶，沈文滩，徐朗莱．外源一氧化氮对渗透胁迫下小麦幼苗叶片膜脂过氧化的缓解作用［Ｊ］．植物生理与分子生物学学报，２００４，３０（２）：１９５－２００．
［１３］ 宋军生，王 芳，鱼小军．ＰＥＧ胁迫对板蓝根种子萌发和幼苗生长的影响［Ｊ］． 种子，２０１１，３０（１１）：１１－１４．
［１４］ ＬＥＳＨＥＭ Ｙ Ｙ，ＨＡＲＡＭＡＴＹ Ｅ． Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒａｓｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｉｔｒｉｃ ｏｘｉｄｅ ｆｒｅｅ ｒａｄｉｃａｌ ｉｎ ｖｅｇｅｔａｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｅｎｅｓｃｅｎｃｅ ｏｆ Ｐｉｓｕｍ ｓａｔｉｖｕｍ Ｌｉｎｎ． ｆｏｌｉａｇｅ［Ｊ］． Ｊ Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌ，１９９６，１４８（3-4）：２５８－２６３．
［１５］ 张少颖，任小林，程顺昌，等．外源一氧化氮供体浸种对玉米种子萌发和幼苗生长的影响［Ｊ］．植物生理学通讯，２００４，４０（３）：３０９－３１０．
［１６］ ＣＯＲＲＥＡ－ＡＲＡＧＵＮＤＥ Ｎ，ＧＲＡＺＩＡＮＯ Ｍ，ＬＡＭＡＴＴＩＮＡ Ｌ． Ｎｉｔｒｉｃ ｏｘｉｄｅ ｐｌａｙｓ ａ ｃｅｎｔｒａｌ ｒｏｌｅ ｉｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｌａｔｅｒａｌ ｒｏｏｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｔｏｍａｔｏ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔａ，２００４，２１８：９００－９０５．
［１７］ ＸＩＯＮＧ Ｊ，ＡＮ Ｌ，ＬＵ Ｈ，ｅｔ ａｌ． Ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｎｉｔｒｉｃ ｏｘｉｄｅ ｅｎｈａｎｃｅｓ ｃａｄｍｉｕｍ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ ｒｉｃｅ ｂｙ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｒｏｏｔ ｃｅｌｌ ｗａｌｌ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔａ，２００９，２３０：７５５－７６５．
［１８］ 刘建新，胡浩斌，王 鑫．外源ＮＯ对盐胁迫下黑麦草幼苗根生长抑制和氧化损伤的缓解效应［Ｊ］．植物研究，２００８，２８（１）：７－１３．
［１９］ 张绪成，上官周平，高世铭．ＮＯ对植物生长发育的调控机制［Ｊ］．西北植物学报，２００５，２５（４）：８１２－８１８．