H2O2浸种对盐胁迫下紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长的影响

doi:10.11686/cyxb2022486

草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (10): 141-152.DOI: 10.11686/cyxb2022486

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H₂O₂浸种对盐胁迫下紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长的影响

陆姣云¹(), 田宏¹, 张鹤山¹, 熊军波¹, 刘洋¹(), 王振南²()

^1.动物胚胎工程及分子育种湖北省重点实验室，湖北省农业科学院畜牧兽医研究所，湖北武汉 430064
^2.临沂大学农林科学学院，山东临沂 276000

收稿日期:2022-12-13 修回日期:2023-02-02 出版日期:2023-10-20 发布日期:2023-07-26
通讯作者: 刘洋,王振南
作者简介:wangzhennan@lyu.edu.cn
E-mail： liuyang430209@163.com
陆姣云（1989-），女，甘肃兰州人，助理研究员，博士。E-mail： lujy111@126.com
基金资助:
财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系和湖北省农业科学院青年科学基金项目(2023NKYJJ17)

Effects of H₂O₂ immersion on seed germination and seedling growth of alfalfa under salt stress

Jiao-yun LU¹(), Hong TIAN¹, He-shan ZHANG¹, Jun-bo XIONG¹, Yang LIU¹(), Zhen-nan WANG²()

^1.Key Laboratory of Animal Emobryo Engineering and Molecular Breeding of Hubei Province，Institute of Animal Husbandry and Veterinarian，Hubei Academy of Agricultural Science，Wuhan 430064，China
^2.College of Agriculture and Forestry Science，Linyi University，Linyi 276000，China

Received:2022-12-13 Revised:2023-02-02 Online:2023-10-20 Published:2023-07-26
Contact: Yang LIU,Zhen-nan WANG

摘要/Abstract

摘要：

盐胁迫是全球范围内影响植物正常生长的主要非生物胁迫之一，外源H₂O₂可以通过调节植物过氧化酶活性及渗透调节物质含量来缓解盐胁迫对植物造成的伤害。本研究通过设置不同盐胁迫浓度（0，0.6%，1.2%，1.8% NaCl）及H₂O₂浸种处理（0、5、100 μmol·L^-1H₂O₂），研究H₂O₂浸种对不同浓度盐胁迫下紫花苜蓿种子萌发、幼苗生长、抗氧化酶活性及渗透调节物质的影响。结果表明：1）随着NaCl浓度的增加，苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均逐渐降低；苜蓿苗和全株的鲜重、干重、绝对含水量先增后减，根的鲜重、干重、绝对含水量逐渐减小；超氧化物歧化酶（SOD）活性和可溶性蛋白含量逐渐增加，过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛含量先增后减，过氧化物酶（POD）活性和可溶性糖含量均低于无盐胁迫。2）H₂O₂浸种提高了苜蓿种子的发芽势、发芽指数和活力指数。5 μmol·L^-1 H₂O₂浸种处理下，苜蓿苗、根和全株的鲜重、干重、根冠比以及幼苗的SOD和CAT活性、脯氨酸和可溶性蛋白含量均高于100 μmol·L^-1 H₂O₂和蒸馏水浸种处理，而丙二醛含量为5 μmol·L^-1 H₂O₂浸种处理低于100 μmol·L^-1 H₂O₂和蒸馏水浸种处理。综合分析表明，盐胁迫抑制了苜蓿种子的萌发和幼苗生长，苜蓿通过提高自身抗氧化酶活性和渗透调节物质含量来抵御盐胁迫；H₂O₂浸种提高了苜蓿种子和幼苗的抗盐能力，且5 μmol·L^-1H₂O₂浸种优于100 μmol·L^-1H₂O₂浸种。

关键词: 盐胁迫, H₂O₂浸种, 种子萌发, 幼苗生长, 抗氧化酶活性, 渗透调节物质, 紫花苜蓿

Abstract:

Salt stress is one of the major abiotic stresses affecting the normal growth of plants worldwide. Exogenous H₂O₂ can alleviate the damage caused by salt stress on plants by altering the activity of plant peroxidase and osmotic regulatory substances. In this study， different salt stress concentrations （0， 0.6%， 1.2%， 1.8% NaCl） and H₂O₂ immersion seed treatments （0， 5， 100 μmol·L^-1 H₂O₂） were used to study the effects of H₂O₂ on seed germination， seedling growth， antioxidant enzyme activity and osmotic adjustment substances of alfalfa under the different salt stress concentrations. It was found that： 1） With successive increases in NaCl concentration， the germination rate， germination potential， germination index and vigor index of alfalfa seed progressively decreased. With increase in NaCl concentration， the fresh weight， dry weight and absolute water content of alfalfa seedlings aboveground and whole plant initially increased and then decreased at higher concentration， while the fresh weight， dry weight and absolute water content of roots continued to decrease across the tested concentration range. With increasing NaCl concentration， superoxide dismutase （SOD） activity and soluble protein content increased gradually， catalase （CAT） activity and malondialdehyde content increased initially and then decreased， peroxidase （POD） activity and soluble sugar contents were lower than those of seedlings without salt stress. 2） The germination potential， germination index and vigor index of alfalfa seed were improved by H₂O₂ immersion. The fresh weight， dry weight， root∶shoot， SOD and CAT activities， proline and soluble protein contents of alfalfa seedlings under the 5 μmol·L^-1H₂O₂ immersion treatment were higher than those under the 100 μmol·L^-1H₂O₂ and distilled water immersion treatments， while the malondialdehyde content of the 5 μmol·L^-1H₂O₂ treatment was lower than that of 100 μmol·L^-1H₂O₂ and distilled water immersion treatments. Multivariate analysis showed that salt stress inhibited seed germination and seedling growth of alfalfa， and that alfalfa seedlings resisted salt stress by increasing antioxidant enzyme activity and osmotic regulatory substance content. The salt resistance of alfalfa seeds and seedlings was improved by H₂O₂ immersion， and soaking seeds with 5 μmol·L^-1 H₂O₂ was better than soaking with 100 μmol·L^-1 H₂O₂.

Key words: salt stress, H₂O₂ immersion, seed germination, seedling growth, antioxidant enzyme activity, osmotic adjustment substances, Medicago sativa

陆姣云, 田宏, 张鹤山, 熊军波, 刘洋, 王振南. H₂O₂浸种对盐胁迫下紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长的影响[J]. 草业学报, 2023, 32(10): 141-152.

Jiao-yun LU, Hong TIAN, He-shan ZHANG, Jun-bo XIONG, Yang LIU, Zhen-nan WANG. Effects of H₂O₂ immersion on seed germination and seedling growth of alfalfa under salt stress[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(10): 141-152.

图/表 7

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指标 Index	发芽率 Germination rate		发芽势 Germination potential		发芽指数 Germination index		活力指数 Vigor index
指标 Index	P	F	P	F	P	F	P	F
H₂O₂	<0.001	25.421	<0.001	11.389	<0.001	23.291	<0.001	17.765
NaCl	<0.001	197.384	<0.001	577.641	<0.001	1265.855	<0.001	912.672
H₂O₂×NaCl	0.204	1.469	<0.001	5.670	<0.001	13.137	<0.001	102.107

指标 Index	发芽率 Germination rate		发芽势 Germination potential		发芽指数 Germination index		活力指数 Vigor index
指标 Index	P	F	P	F	P	F	P	F
H₂O₂	<0.001	25.421	<0.001	11.389	<0.001	23.291	<0.001	17.765
NaCl	<0.001	197.384	<0.001	577.641	<0.001	1265.855	<0.001	912.672
H₂O₂×NaCl	0.204	1.469	<0.001	5.670	<0.001	13.137	<0.001	102.107

指标Index	部位Part	项目Item	H₂O₂	NaCl	H₂O₂×NaCl
鲜重 Fresh weight	苗Shoot	P	0.005	<0.001	<0.001
	苗Shoot	F	6.626	41.865	23.540
	根Root	P	<0.001	0.001	<0.001
	根Root	F	38.621	8.004	66.134
	全株Whole plant	P	<0.001	<0.001	<0.001
	全株Whole plant	F	11.582	36.424	24.135
干重 Dry weight	苗Shoot	P	0.001	<0.001	<0.001
	苗Shoot	F	10.404	19.398	7.119
	根Root	P	<0.001	<0.001	0.007
	根Root	F	15.772	18.389	3.991
	全株Whole plant	P	<0.001	<0.001	0.005
	全株Whole plant	F	15.081	17.706	4.187
绝对含水量 Absolute moisture	苗Shoot	P	0.002	<0.001	<0.001
	苗Shoot	F	7.904	15.955	10.616
	根Root	P	<0.001	0.225	<0.001
	根Root	F	24.958	1.562	44.838
	全株Whole plant	P	0.009	<0.001	<0.001
	全株Whole plant	F	5.851	20.297	10.351
根冠比 Root-shoot ratio		P	0.003	<0.001	<0.001
根冠比 Root-shoot ratio		F	7.680	18.331	7.145

指标Index	部位Part	项目Item	H₂O₂	NaCl	H₂O₂×NaCl
鲜重 Fresh weight	苗Shoot	P	0.005	<0.001	<0.001
	苗Shoot	F	6.626	41.865	23.540
	根Root	P	<0.001	0.001	<0.001
	根Root	F	38.621	8.004	66.134
	全株Whole plant	P	<0.001	<0.001	<0.001
	全株Whole plant	F	11.582	36.424	24.135
干重 Dry weight	苗Shoot	P	0.001	<0.001	<0.001
	苗Shoot	F	10.404	19.398	7.119
	根Root	P	<0.001	<0.001	0.007
	根Root	F	15.772	18.389	3.991
	全株Whole plant	P	<0.001	<0.001	0.005
	全株Whole plant	F	15.081	17.706	4.187
绝对含水量 Absolute moisture	苗Shoot	P	0.002	<0.001	<0.001
	苗Shoot	F	7.904	15.955	10.616
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	根Root	F	24.958	1.562	44.838
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	全株Whole plant	F	5.851	20.297	10.351
根冠比 Root-shoot ratio		P	0.003	<0.001	<0.001
根冠比 Root-shoot ratio		F	7.680	18.331	7.145

H₂O₂浓度 H₂O₂concentration （μmol·L^-1）	NaCl浓度NaCl concentration （%）	鲜重 Fresh weight （g·×10³ plant^-1）			干重 Dry weight （g·×10³ plant^-1）			绝对含水量 Absolute moisture （%）			根冠比Root- shoot ratio
H₂O₂浓度 H₂O₂concentration （μmol·L^-1）	NaCl浓度NaCl concentration （%）	苗 Shoot	根 Root	全株 Whole plant	苗 Shoot	根 Root	全株 Whole plant	苗 Shoot	根 Root	全株 Whole plant	根冠比Root- shoot ratio
0	0	8.13±0.67bB	1.82±0.07aA	9.95±0.68bB	1.49±0.10bA	0.36±0.08abB	1.85±0.16abB	81.64±1.11cA	80.07±3.96aA	81.34±1.56bA	0.24±0.05abB
	0.6	14.06±1.45aB	0.83±0.14bA	14.89±1.48aB	1.75±0.14aA	0.31±0.04bcB	2.06±0.16aA	87.51±0.99bB	62.53±6.14bA	86.15±0.96aB	0.18±0.02bB
	1.2	15.94±1.07aA	0.65±0.10cB	16.59±1.14aA	1.37±0.06bC	0.42±0.06aA	1.79±0.03abC	91.39±0.89aA	34.32±3.23cC	89.17±0.85aA	0.31±0.05aA
	1.8	8.86±1.06bB	0.29±0.04dC	9.15±1.03bC	1.45±0.14bA	0.25±0.04cB	1.70±0.16bAB	83.47±2.70cB	14.06±3.87dC	81.26±3.17bB	0.17±0.02bB
5	0	10.70±1.04bA	1.47±0.32bA	12.17±1.29cA	1.65±0.03aA	0.59±0.04aA	2.24±0.07aA	84.49±1.33cA	58.38±8.92bB	81.44±1.76cA	0.36±0.02aAB
	0.6	10.78±0.22bC	1.20±0.26bcA	11.98±0.21cB	1.65±0.01aA	0.46±0.01bA	2.11±0.02aA	84.69±0.26cC	60.72±9.41bA	82.41±0.21cC	0.28±0.00bA
	1.2	15.47±1.17aA	0.77±0.06cB	16.24±1.14bA	1.76±0.12aA	0.38±0.06bA	2.14±0.07aA	88.57±1.47bB	50.13±11.70bB	86.79±1.11bB	0.22±0.05bA
	1.8	15.58±0.95aA	2.79±0.25aA	18.37±0.72aA	1.44±0.05bA	0.38±0.06bA	1.82±0.12bA	90.74±0.65aA	86.20±2.61aA	90.07±0.66aA	0.27±0.04bA
100	0	8.35±0.91dB	0.82±0.16bB	9.17±1.02cB	1.15±0.24bB	0.49±0.06aAB	1.64±0.24bB	85.87±4.28cA	39.84±9.23cC	81.78±4.52bA	0.43±0.10aA
	0.6	18.72±2.11aA	1.03±0.22bA	19.75±2.16aA	1.79±0.04aA	0.35±0.04bcB	2.14±0.08aA	90.37±0.97abA	65.05±8.50bA	89.10±0.99aA	0.20±0.02bB
	1.2	11.85±1.32cB	2.45±0.17aA	14.30±1.20bA	1.55±0.06aB	0.42±0.06abA	1.97±0.12aB	86.87±1.10bcB	82.69±3.70aA	86.22±0.71aB	0.27±0.03bA
	1.8	14.63±1.28bA	1.22±0.26bB	15.86±1.53bB	1.18±0.14bB	0.28±0.03cB	1.46±0.17bB	91.97±0.34aA	76.61±3.81abB	90.82±0.39aA	0.24±0.01bA

H₂O₂浸种对盐胁迫下紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长的影响

Effects of H₂O₂ immersion on seed germination and seedling growth of alfalfa under salt stress

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处理 Treatment	SOD		CAT		POD		丙二醛 Malondialdehyde		脯氨酸 Proline		可溶性糖 Soluble sugar		可溶性蛋白 Soluble protein
处理 Treatment	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F	P	F
H₂O₂	<0.001	111.417	<0.001	106.515	<0.001	175.905	<0.001	15.791	<0.001	104.913	<0.001	13.149	<0.001	32.308
NaCl	<0.001	71.272	<0.001	64.030	<0.001	32.149	<0.001	25.842	0.093	2.399	<0.001	15.516	<0.001	26.838
H₂O₂×NaCl	<0.001	59.762	<0.001	19.758	0.013	3.452	0.003	4.730	0.002	4.973	0.001	5.933	<0.001	6.251

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