海水胁迫对马齿苋种子萌发及生理指标的影响

摘要：以野生马齿苋（Portulaca oleracea L.）为试验材料，研究海水胁迫对马齿苋种子萌发及生理指标的影响。结果表明，在5%的海水胁迫下，与对照相比，马齿苋种子的发芽率、发芽势与发芽指数略有升高。随着海水体积分数的增加，马齿苋叶片叶绿素含量不断下降，可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量均呈上升趋势。可见，在海水胁迫下，马齿苋能保持较高的抗氧化特性，从而减轻海水胁迫对其生长的伤害。

关键词：马齿苋（Portulaca oleracea L.）；海水胁迫；种子萌发；生理特性

中图分类号：Q949.745；Q945.78 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）05-1186-03

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.05.025

Effects of Seawater Stress on Seed Germination and

Physiological Indexes in Portulaca oleracea

ZHOU Nan， ZHANG Bian-jiang， TANG Ning

（School of Food Science， Nanjing Xiaozhuang University， Nanjing 211171， China）

Abstract： Taking the wild Portulaca oleracea L. as test materials， the effects of seawater stress on seed germination and physiological indexes were studied. The results showed that， compared with the contrast， the germination rate， germination force and germination index increased under the treatment of 5% seawater. With the increase of the seawater volume ftaction， the content of proline， soluble sugar and soluble protein increased. It was concluded that， P. oleracea L. could maintain the high inoxidizability to reduce the harm from seawater stress of low concentration.

Key words： Portulaca oleracea L.； seawater stress； seed germination； physiological index

马齿苋（Portulaca oleracea L.）为马齿苋科一年生草本植物，药食两用，具有肉质、型叶片[1]。叶片具有保持水分的细胞，能抵御一定的盐分胁迫，有研究发现，随着盐浓度的提高，马齿苋叶片含水量略有上升。盐胁迫虽然影响马齿苋的生长和发育，但在高盐分地区马齿苋仍能获得较高的产量。

盐分胁迫会减缓植物的生长发育、降低产量，植物在盐胁迫下的代谢、光合、生长等耐盐机理已被广泛研究[2-4]，盐分胁迫影响了植物光合作用的主要器官叶绿体的组分，如色素、酶、蛋白及膜脂等[5]，降低了植物的光合作用，进而使植物的生产力下降。Kafi等[6]发现马齿苋可在盐胁迫的情况下生长；Rahdari等[7]研究表明，在低浓度NaCl胁迫下，马齿苋的脯氨酸和糖类含量相应增加，有利于其进行光合作用。但海水胁迫对马齿苋的种子萌发与抗性生理的影响未见报道，为此，研究了不同体积分数海水胁迫下，马齿苋种子萌发，叶绿素、脯氨酸、可溶性糖和蛋白质含量的变化，探讨马齿苋对盐害的适应性，为进一步改良盐碱地，开发抗盐种质资源提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料处理

供试马齿苋种子为江苏盐城野生品种。种子用0.1%的HgCl2消毒10 min并充分冲洗，然后用去离子水浸泡24 h后播种于蛭石中，用1/2 Hoagland营养液浇灌，待马齿苋幼苗长至6对叶完全展开后，每盆定苗5株，选取长势一致的幼苗开始进行海水胁迫处理，海水体积分数分别为100%、50%、30%、20%、10%、5%，用1/2 Hoagland营养液配制，并用1/2 Hoagland营养液处理作为对照，选取植株自生长点以下的第4片功能叶进行试验。

1.2 种子萌发参数的计算

发芽率=培养第7天萌发种子数/试验种子数×100%（7 d后各组发芽数不再增加）；

发芽势=第4天发芽种子数/试验种子数×100%（在培养的第4天对照达日发芽最高值）；

发芽指数=∑Gt/Dt。其中Gt表示逐日发芽种子数，Dt表示相应的发芽天数。

1.3 参数测定

叶绿素含量采用SPAD-502叶绿素仪（柯尼卡美能达，日本SPAD-502）测定，选取6株叶片测量并记录。抗氧化指标的测定：剪取0.5 g马齿苋叶片，加少许含PVP（聚乙烯吡咯烷酮）50 mmol/L pH 7.8的磷酸缓冲液冰浴研磨，于4 ℃下10 000 r/min离心15 min，取上清液备用。脯氨酸含量参照Bates等[8]的方法测定，可溶性蛋白质和可溶性糖含量按文献[7]的方法测定。所有测定重复3次，取平均值。

1.4 统计分析

试验数据用Microsoft Excel 2011和SPSS软件分析，用Duncan’s新复极差法进行多重比较（P

2 结果与分析

2.1 海水胁迫对马齿苋种子萌发的影响

由表1可以看出，5%的海水对马齿苋种子萌发有一定的促进作用，与对照相比，发芽率、发芽势和发芽指数略有升高，但差异不显著，芽长和根长与对照相比也无显著差异；10%的海水胁迫下，马齿苋种子的萌发受到一定的抑制，发芽率、发芽势、发芽指数和根长与对照差异显著，但芽长与对照无显著差异；而后随着海水体积分数的升高，马齿苋种子萌发受到明显抑制，50%以上的海水处理下马齿苋种子不萌发。

2.2 海水胁迫对马齿苋叶绿素含量的影响

叶绿素是主要的光合色素，在植物光合作用中起着关键性的作用，海水胁迫中主要是由于盐浓度的上升导致植物叶片的叶绿素合成减少，由图1可以看出，马齿苋叶片中叶绿素的含量随海水体积分数的提高逐渐降低，全海水培养的植株叶绿素含量约为对照的50%。

2.3 海水胁迫对马齿苋可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸含量的影响

可溶性糖类参与渗透调节，并可能在维持植物蛋白质稳定方面起重要作用。叶片中较高的可溶性糖含量既可以作为营养物质，也可以增强植物对胁迫的适应。由图2可以看出，随着海水体积分数的增加，马齿苋叶片中可溶性糖含量呈上升趋势。从图3可知，随着海水体积分数的增加，马齿苋的可溶性蛋白质含量随之增加，以维持马齿苋细胞的低渗透势，抵抗海水胁迫，使海水不能进入细胞。脯氨酸（Pro）是植物蛋白质的组分之一，以游离状态广泛存在于植物体中，通常作为一种渗透调节剂或细胞质酶的保护性物质。在盐渍等胁迫条件下，许多植物体内脯氨酸大量积累。由图4可以看出，随着海水体积分数的增加，马齿苋叶片中脯氨酸含量呈上升趋势。可见随着海水体积分数的增加，可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量均呈上升趋势，含量显著增加，说明马齿苋叶片中积累该3种物质，以增强其对海水胁迫的适应性。

3 小结

试验结果表明，在5%低体积分数的海水胁迫下，马齿苋种子的发芽率、发芽势与发芽指数等指标略有升高，表明马齿苋耐盐性较强。低体积分数的海水对种子萌发有一定的促进作用，可能是马齿苋种子在盐分胁迫下仍可吸收一定量的水分，为萌发创造了条件。植物的生长发育和产量与光合性能直接相关，叶绿素是主要的光合色素，在植物光合作用中起着关键性的作用[9]，盐胁迫导致植物叶片的叶绿素合成减少，光合作用受到抑制[10]。随海水胁迫程度的加重，马齿苋叶片中叶绿素降解加剧，马齿苋叶绿素b比叶绿素a更容易受到盐胁迫的影响，a/b升高，可见叶绿素b含量的降低是光合作用减弱的主要原因之一，导致马齿苋叶片中叶绿素降解加剧，光合作用减弱。

盐渍等胁迫条件下，使植物细胞膜的膜脂和蛋白质分布紊乱，此时植物过氧化酶活力升高，植物细胞会积累一些可溶性物质如糖、蛋白质或脯氨酸等来降低胞内渗透势，保证水分的供应[11，12]。在海水胁迫下，马齿苋体内积累大量的糖、蛋白质和脯氨酸，帮助维持细胞较低的渗透势，抵抗逆境带来的胁迫，从而减轻盐胁迫对其生长的伤害。

马齿苋是值得开发的药食两用植物，具有一定的耐海水浇灌的特性，是盐土农业开发的先锋植物[13]，可通过基因工程[14]、细胞工程[15]、分子克隆[16]等技术，进一步开发利用马齿苋。随着中国沿海滩涂面积的不断扩大，种植马齿苋，发展盐土农业，对进一步加快中国农业经济可持续发展具有重要意义。

参考文献：

[1] LARA M V， DISANTE K B， PODESTA F E， et al. Induction of a crassulacean acid like metabolism in the C4 succulent plant， Portulaca oleracea L.： Physiological and morphological changes are accompanied by specific modifications in phosphoenolpyruvate carboxylase[J]. Photosynthesis Research， 2003， 77（2-3）： 241-254.

[2] 薛延丰，刘兆普.钙离子对盐胁迫下菊芋幼苗的生长、生理反应和光合能力的影响理论[J].农业工程学报，2006，22（9）：44-47.

[3] CARTER D R， CHEESEMAN J M. The effects of external NaCl on thylakoid stacking in lettuce plants[J]. Plant Cell Environ，1993，16（2）：215-222.

[4] 王宇超，王得祥.盐胁迫对木本滨藜叶绿素合成及净光合速率的影响[J].农业工程学报，2012，28（10）：151-158.

[5] PARIDA A K， DAS A B， MITTRA B. Effects of NaCl stress on the structure， pigment complex composition， and photosynthetic activity of mangrove bruguiera parviflora chloroplasts[J]. Photosynthetica， 2003， 41（2）： 191-200.

[6] KAFI M， RAHIMI Z. Effect of salinity and silicon on root characteristics， growth，water status， proline content and ion accumulation of purslane （Portulaca oleracea L.）[J]. Soil Science & Plant Nutrition，2011，57（2）： 341-347.

[7] RAHDARI P，TAVAKOLI S，HOSSEINI S M. Studying of salinity stress effect on germination，proline，sugar，protein，lipid and chlorophyll content in purslane （Portulaca oleracea L.） leaves[J].Journal of Stress Physiology & Biochemistry，2012，8（1）：182-193.

[8] BATES L S， WALDEN R P， TEARE I D. Rapid determination of free proline for water stress studies[J]. Plant Soil， 1973，39（1）：205-207.

[9] ZHANG R H， LI J， GUO S R， et al. Effects of exogenous putrescine on gas-exchange characteristics and chlorophyll fluorescence of NaCl-stressed cucumber seedlings[J]. Photosynthesis Research，2009，100（3）：155-162.

[10] BARHOUMI Z，DJEBALI W，CHA？BI W，et al. Salt impact on photosynthesis and leaf ultrastructure of Aeluropus littoralis[J].Journal of Plant Research，2007，120（4）： 529-537.

[11] ZHANG Q F，LI Y Y，PANG C H，et al. NaCl enhances thylakoid-bound SOD activity in the leaves of C3 halophyte Suaeda salsa L.[J]. Plant Science，2005，168（2）：423-430.

[12] MITTOVA V， TAL M， VOLOKITA M， et al. Salt stress induces up-regulation of an efficient chloroplast antioxidant system in the salt-tolerant wild tomato species Lycopersicon pennellii but not in the cultivated species[J]. Physiologia Plantarum，2002，115（3）：393-400.

[13] 张边江，唐 宁，陈全战，等.两种生态型马齿苋的光合生理特性研究[J].北方园艺，2013（21）：89-91.

[14] ALAM A， JURAIMI A S， RAFII M Y， et al. Genetic improvement of Purslane（Portulaca oleracea L.） and its future prospects[J]. Molecular Biology Reports，2014，41（11）：7395-7411.

[15] SAFDARI Y，KAZEMITABAR S K. Plant tissue culture study on two different races of purslane （Portulaca oleracea L.）[J]. African J Biotechnol，2009，8（21）：5906-5912.

[16] TEIXEIRA M C，COELHO N，OLSSON M E，et al. Molecular cloning and expression analysis of three omega-6 desaturase genes from purslane （Portulaca oleracea L.）[J]. Biotechnol Lett，2009，31（7）：1089-1101.