新型生物刺激素APAA对小麦抗盐性的影响研究

Study on the Effect of Novel Biostimulant APAA on Salt Tolerance of Wheat

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2024.03.006

李振松 Zhensong LI , 宋海妹 Haimei SONG , 张超一 Chaoyi ZHANG , 刁红霞 Hongxia DIAO , 雷芳 Fang LEI

青岛海大生物集团股份有限公司山东青岛 266000 Qingdao Seawin Biotech Group Co., Ltd., Qingdao, Shandong 266000, China

摘要：

为验证新型生物刺激素APAA在提高作物抗盐性方面的效果，开展了盐胁迫条件下不同APAA用量对小麦种子萌发效果以及外源施用APAA对小麦苗期抗盐性的试验。结果表明：APAA的质量浓度为50 mg/L时，可以显著提高小麦种子在盐胁迫条件下的发芽势、发芽率、芽长、根长；外源施用APAA质量浓度为50 mg/L时，可显著提高小麦幼苗中过氧化氢酶、过氧化物酶、脯氨酸和可溶性蛋白的含量，显著降低丙二醛、过氧化氢的含量，可增强小麦的耐盐能力，小麦幼苗在盐胁迫下的株高、根长、地上部干质量、地下部干质量分别比对照处理的提高8.2%、12.5%、5.7%、16.9%。

关键词：

生物刺激素; 盐胁迫; 抗盐性; 种子萌发; 活性氧; 抗氧化还原酶;

Abstract：

In order to verify the effect of the novel biostimulant APAA on improving salt tolerance of crop, an experiment is carried out on the effect of different APAA application rates on wheat seed germination under salt stress condition, as well as the effect of exogenous application of APAA on salt tolerance in wheat seedling stage. The results show that when the mass concentration of APAA is 50 mg/L, it can significantly increase the germination vigor, germination rate, bud length and root length of wheat seeds under salt stress condition. When the mass concentration of exogenous application APAA is 50 mg/L, it can significantly increase the content of catalase, peroxidase, proline, and soluble protein in wheat seedlings, significantly reduce the content of malondialdehyde and hydrogen peroxide, and enhance the salt tolerance of wheat. The plant height, root length, aboveground dry weight and underground dry weight of wheat seedlings under salt stress increase by 8.2%, 12.5%, 5.7%, and 16.9%, respectively, compared to the control treatment.

Keyword：

biostimulant; salt stress; salt tolerance; seed germination; reactive oxygen; antioxidant reductase;

土壤盐渍化是一个世界性的生态难题，我国的盐渍化土壤总面积约1亿hm²^[1]。盐渍化土壤会抑制种子的萌发及作物的正常生长，降低作物的产量和品质，严重威胁粮食安全^[2]。因此，提高作物的抗盐性对高效利用盐碱地、保障粮食安全具有重要的意义。

生物刺激素是一类施用于土壤和作物后，能够改良土壤、提高作物系统抗性的一类新型物质，也是近年来农业研究中的热点之一^[3-4]。在肥料中添加一定量具有抗逆功能的生物刺激素，可以增强作物的抗逆性，实现肥料利用的效益最大化。盐碱地作为我国重要的后备土地资源，提高其生产力是一项重要的课题。青岛海大生物集团股份有限公司(以下简称青岛海大生物公司)基于行业发展的需求，通过细胞工厂生物合成技术研发了一款新型生物刺激素——APAA。APAA作为一种新型抗逆类功能因子，在提高作物抗逆性方面具有突出优势。为考察APAA在提高作物抗盐性方面的效果开展了本研究，以期了解APAA在盐碱地综合治理中的应用效果和前景，为实现农业绿色、高效发展提供支持。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

试验于2023年11—12月在青岛海大生物公司生态实验室进行。

1.2 试验材料

新型生物刺激素APAA，青岛海大生物公司自主研发。

供试小麦：济麦22。

1.3 试验方法

试验1：挑选大小基本一致的小麦种子，经75%(体积分数，下同)乙醇溶液消毒5 min后，用自来水冲洗5次，然后将种子浸泡4 h，待充分吸胀后将其捞出并冲洗干净备用；向每个萌发盒中加入20 mL处理液(100 mmol/L NaCl溶液)，将100粒小麦种子按同一方向放置于铺有双层滤纸的培养皿内，再将培养皿置于恒温培养箱中于(25±2) ℃培养。试验共设5个处理(见表 1)，每个处理4次重复。

表 1

处理设置

处理	NaCl浓度/(mmol·L^-1)	APAA质量浓度/(mg·L^-1)
CK	100	0
T1	100	200
T2	100	100
T3	100	50
T4	100	33.3

以胚芽生长超过种子长度的1/2或胚根超过种子长度的1/2作为种子发芽的标准。分别于第3天、第7天统计发芽势和发芽率，并在发芽结束后挑选长势一致的幼苗，测定其最大主胚根长和芽长。按照根、种子、芽分开，随后用滤纸包裹在105 ℃烘箱中杀青10 min，再于70 ℃烘12 h，称取干质量，计算发芽势、发芽率、根长和芽长。

试验2：选取大小相近的小麦种子浸泡4 h，待种子充分吸胀后，将其捞出并冲洗干净，沥水，将小麦种子均匀铺在育苗盘上，保证种子不重叠，再将湿润的纱布盖在小麦种子上进行催芽，催芽期间保持纱布湿润，待小麦种子露白后备用；选择大小均一、露白的小麦种子放置于定植篮的纱布上，注意保持种子的间距(每个定植篮放置30粒小麦种子)；根据试验1的结果，选取CK及最佳APAA质量浓度的处理，每个处理3次重复，水培瓶中分别加入相应的NaCl溶液和APAA处理液，将已放置种子的定植篮放入水培瓶中，保证水培溶液的液面高度没过种子的一半，进行室温培养(平均温度为25 ℃左右)；每天观察处理溶液的状态和小麦根系的生长情况并进行记录，根据溶液浑浊程度、室内温度及时更换处理液；室内培养10 d后，测定小麦幼苗的农艺性状及生理指标。

1.4 测定指标及方法

丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)、过氧化氢酶活性(CAT)、过氧化物酶活性(POD)、脯氨酸(Pro)等的含量，采用试剂盒(购于南京建成生物工程研究所有限公司)的方法进行测定；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法进行测定^[5]。

1.5 数据统计与分析

采用Shapiro-Wilk和Levene方法对数据进行检验；数据采用SPSS 20.0软件进行方差分析，使用最小显著性差异法(LSD)进行检验。

2 结果与讨论

2.1 不同质量浓度APAA处理对小麦种子发芽率及根芽长的影响

不同质量浓度APAA处理对小麦种子发芽率及根芽长的影响见图 1。图 1中不同小写字母代表处理间差异显著(P＜0.05)，下同。

图 1

不同质量浓度APAA处理的小麦种子发芽率及根芽长

从图 1可知：不同处理间小麦的发芽势、发芽率、芽长和根长存在显著性差异；随着APAA稀释倍数的增大，小麦的发芽势、发芽率、根长和芽长均呈现先增加后降低的趋势；当APAA的质量浓度为200 mg/L时，小麦的发芽受到抑制；当APAA的质量浓度为33.3 mg/L时，小麦的各项指标均较T3处理的有下降趋势。整体来看，在盐胁迫条件下，高含量的APAA会抑制小麦的萌发，当APAA的质量浓度为50 mg/L时，小麦的整体表现最好。因此，选择T3处理进行小麦幼苗抗盐试验。

2.2 外源施用APAA对盐胁迫下小麦幼苗农艺性状的影响

外源施用APAA对小麦幼苗农艺性状的影响见图 2。

图 2

外源施用APAA的小麦幼苗农艺性状

从图 2可以看出：T3处理显著提高了盐胁迫下小麦的株高、根长、地上部和地下部干质量，分别较CK处理提高了8.2%、12.5%、5.7%和16.9%。因此，外源施用APAA可以增强小麦的抗盐性。

2.3 外源施用APAA对盐胁迫下小麦幼苗氧化还原系统的影响

盐胁迫下外源施用APAA对小麦幼苗氧化还原系统的影响见图 3。

图 3

外源施用APAA的小麦幼苗氧化还原系统

从图 3可以看出：T3处理的MDA和H₂O₂的含量分别为18.71 mmol/g和9.73 μmol/g，显著低于CK处理的；而T3处理的CAT、POD的含量分别为103.8、113.2 U/g，显著高于CK处理的。在遭受盐胁迫后，植物体内的活性氧和抗氧化系统的平衡遭到破坏，如MDA和H₂O₂等活性氧含量增加，影响了细胞正常的生理代谢过程。CAT和POD作为酶促系统中主要的抗氧化还原酶，是清除活性氧自由基的主力军，是增强植物抗盐性的重要途径^[6-7]。由此可见，APAA通过调节细胞内抗氧化还原酶的活性来提高清除活性氧的能力，从而增强小麦的抗盐性。

2.4 外源施用APAA对盐胁迫下小麦幼苗渗透物质的影响

外源施用APAA对小麦幼苗脯氨酸和可溶性蛋白含量的影响见图 4。

图 4

外源施用APAA的小麦幼苗脯氨酸和可溶性蛋白含量

从图 4可以看出，T3处理的脯氨酸和可溶性蛋白的含量均有显著增加，分别较CK处理的提高了21.5%和53.0%。脯氨酸和可溶性蛋白作为细胞内重要的渗透调节物质^[8-9]，是细胞在盐胁迫下维持渗透平衡、保护生物膜系统结构功能完整的重要途径，APAA通过促进脯氨酸和可溶性蛋白的合成来提高植物的抗盐性。

3 结语

(1) 盐胁迫下小麦种子萌发试验结果表明，添加50 mg/L的APAA时，小麦种子的发芽势、发芽率、芽长和根长均表现较好，为最佳添加量。

(2) 小麦幼苗抗盐性的试验结果表明，APAA通过提高细胞内抗氧化还原酶的活性和促进渗透物质的积累，来维持盐胁迫下细胞膜结构的完整性，增强清除体内活性氧的能力，从而提高植物的抗盐性，促进根系和地上部的生长。

本试验主要验证了在盐胁迫下添加APAA对小麦种子萌发及幼苗抗盐性的影响，后续将在多种作物和多样化的栽培模式下开展效果验证试验，为新型生物刺激素APAA的推广和我国盐碱地的高效利用提供参考。

ckwx 参考文献

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