盐胁迫对大豆种子萌发过程中子叶超微结构的影响

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20212860

摘要/Abstract

摘要：

本研究以大豆品种浙农6号为试验材料,采用不同浓度(50、100和150 mmol·L^-1)的NaCl对大豆种子进行萌发处理,研究盐胁迫对大豆萌发相关生长指标及子叶细胞超微结构的影响。试验结果表明:对大豆发芽率、根长、下胚轴长和侧根数量等性状的抑制作用随着盐浓度的增加而升高。与对照组相比,50和100 mmol·L^-1处理对大豆发芽率影响较低,150 mmol·L^-1处理下大豆发芽率显著受到抑制。根长、下胚轴长和侧根数量受盐胁迫抑制明显,随盐浓度的增高均显著小于对照组。通过对萌发过程中子叶细胞超微结构进行观察,发现在不同盐浓度处理下,蛋白质贮藏液泡和油体降解转化速度都明显延缓,叶绿体、液泡、内质网、线粒体等细胞器形成速度随盐浓度增加而变慢。150 mmol·L^-1处理对萌发大豆的子叶超微结构影响最大,直至萌发8 d,子叶细胞内也还存在大量油体尚未降解转化,叶绿体、内质网、线粒体等细胞器仍未形成。综上所述,盐胁迫抑制大豆种子萌发期间子叶细胞内贮藏物质水解成小分子参与到合成其他物质的过程,影响叶绿体、内质网等细胞器的形成,导致根长、下胚轴长以及侧根数量等生长性状受到不同程度的影响,最终抑制大豆的萌发。

关键词: 盐胁迫, 大豆, 萌发, 超微结构, 蛋白质贮藏液泡, 油体

中图分类号:

S565.1

廖珍凤, 王剑, 宋西娇, 陈光, 沈梦梦, 苗瑞祥, 徐盛春. 盐胁迫对大豆种子萌发过程中子叶超微结构的影响[J]. 浙江农业科学, 2022, 63(6): 1250-1256.

图/表 7

图1 不同浓度NaCl处理对种子发芽率的影响相同萌发时间不同处理间无相同小写字母者表示组间差异达显著水平(P<0.05)。图2同。

图2 不同浓度NaCl处理对种子发芽势的影响

表1 NaCl胁迫对大豆胚根和下胚轴生长的影响

NaCl浓度/ (mmol·L^-1)	根长/ cm	侧根数	下胚轴长/ cm
CK	15.21 a	46.31 a	6.03 a
50	9.48 b	20.37 b	3.53 b
100	4.09 c	3.89 c	1.67 c
150	1.77 d	1.33 c	1.04 d

图3 未萌发大豆子叶细胞超微结构的透射电镜照片 PSV,蛋白质贮藏液泡;OB,油体;SG,淀粉粒;P,质体;CW,细胞壁;图a-1为图a的局部放大图,字母-1为相应字母的局部放大图,图4~6同。

图4 萌发12 h和2 d时大豆子叶细胞超微结构的透射电镜照片图a~d1,大豆萌发12 h;a、b、c、d分别为对照组(蒸馏水)、50、100和150 mmol·L-1 NaCl处理组。图e~h1,大豆萌发2 d;e、f、g、h分别为对照组(蒸馏水)、50、100和150 mmol·L-1 NaCl处理组。白色箭头指示质体,黄色箭头指示质壁分离处。PSV,蛋白质贮藏液泡;OB,油体;SG,淀粉粒;P,质体,CW,细胞壁;M,线粒体;ER,内质网。

图5 萌发5 d和8 d时大豆子叶细胞超微结构的透射电镜照片图a~d1,大豆萌发5 d;a、b、c、d分别为对照组(蒸馏水)、50、100和150 mmol·L-1 NaCl处理组。图e~h1,大豆萌发8 d;e、f、g、h分别为对照组(蒸馏水)、50、100和150 mmol·L-1 NaCl处理组。PSV,蛋白质贮存液泡;OB,油体;SG,淀粉粒;P,质体;CW,细胞壁;Ch,叶绿体;M,线粒体;ER,内质网;N,细胞核。

图6 萌发5 d和8 d时大豆子叶细胞超微结构的扫描电镜照片图a~d1,大豆萌发5 d;a、b、c、d分别为对照组(蒸馏水)、50、100和150 mmol·L-1 NaCl处理组。图e~h1,大豆萌发8 d;e、f、g、h分别为对照组(蒸馏水)、50、100和150 mmol·L-1 NaCl处理组。PSV,蛋白质贮存液泡;SG,淀粉粒;CW,细胞壁。

参考文献 35

[1]	ISLAM I, ADAM Z, ISLAM S. Soybean (Glycine max): alternative sources of human nutrition and bioenergy for the 21^st century[J]. American Journal of Food Science and Technology, 2019, 7(1): 1-6. DOI URL
[2]	CHEN K N, ERH M H, SU N W, et al. Soyfoods and soybean products: from traditional use to modern applications[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2012, 96(1): 9-22. DOI URL
[3]	NADEEM M, LI J J, YAHYA M, et al. Grain legumes and fear of salt stress: focus on mechanisms and management strategies[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2019, 20(4): 799. DOI URL
[4]	PHANG T H, SHAO G H, LAM H M. Salt tolerance in soybean[J]. Journal of Integrative Plant Biology, 2008, 50(10): 1196-1212. DOI URL
[5]	MAHAJAN S, TUTEJA N. Cold, salinity and drought stresses: an overview[J]. Archives of Biochemistry and Biophysics, 2005, 444(2): 139-158. DOI URL
[6]	高子为, 朱有成, 刘雅婧, 等. 盐胁迫对苦豆子、大豆芽期和苗期生长发育的影响[J]. 种子, 2021, 40(6): 6-13.
[7]	季平. 不同类型盐碱胁迫对大豆植株生长性状和产量的影响[D]. 长春: 吉林农业大学, 2013.
[8]	XU S, HU B, HE Z Y, et al. Enhancement of salinity tolerance during rice seed germination by presoaking with hemoglobin[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2011, 12(4): 2488-2501. DOI URL
[9]	BYBORDI A. The influence of salt stress on seed germination, growth and yield of canola cultivars[J]. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 2010, 38(1): 128-133.
[10]	KHODARAHMPOUR Z. Effects of NaCl salinity on maize (Zea mays L.) at germination and early seedling stage[J]. African Journal of Biotechnology, 2011, 11(2).
[11]	HE F L, HUANG F L, WILSON K A, et al. Protein storage vacuole acidification as a control of storage protein mobilization in soybeans[J]. Journal of Experimental Botany, 2007, 58(5): 1059-1070. DOI URL
[12]	HERMAN E M. Immunogold-localization and synthesis of an oil-body membrane protein in developing soybean seeds[J]. Planta, 1987, 172(3): 336-345. DOI URL
[13]	孙岩, 崔国文, 张超, 等. NaCl胁迫对野大麦叶肉细胞超微结构的影响[J]. 中国草地学报, 2015, 37(6): 102-106.
[14]	郑世英, 商学芳, 王丽燕, 等. 盐胁迫对玉米叶片叶肉细胞生物膜超微结构的影响[J]. 植物研究, 2009, 29(3): 299-302.
[15]	FAO. Global network on integrated soil management for sustainable use of salt-affected soils[J]. Molecular Ecology & Evolutionary Biology, 2005.
[16]	BEWLEY J D. Seed germination and dormancy[J]. The Plant Cell, 1997: 1055-1066.
[17]	李淑艳, 王建中. 大豆种子萌发过程中蛋白质的变化[J]. 中国种业, 2009,(4): 41-43.
[18]	张金霞, 董德坤, 胡兴旺, 等. 三个大豆品种萌发期和苗期的耐盐性比较[J]. 浙江农业学报, 2016, 28(7): 1101-1107.
[19]	张军起, 赵霞, 张豪, 等. 不同大豆种子萌发期耐盐性分析[J]. 山西农业科学, 2019, 47(5): 770-774,779.
[20]	AKBARIMOGHADDAM H, GALAVI M, GHANBARI A, et al. Salinity effects on seed germination and seedling growth of bread wheat cultivars[J]. Trakia Journal of Sciences, 2011, 9(1): 43-50.
[21]	ATAK, MEHMET, KAYA, et al. Effects of NaCl on the germination, seedling growth and water uptake of triticale[J]. Turkish Journal of Agriculture & Forestry, 2006.
[22]	赵红, 徐芬芬, 熊安琪, 等. 不同种类盐胁迫对水稻种子萌发和幼苗生长的影响[J]. 分子植物育种, 2021, 19(17): 5842-5847.
[23]	林宝刚, 张尧锋, 余华胜, 等. 氯化钠对甘蓝型油菜种子萌发的胁迫效应[J]. 浙江农业学报, 2010, 22(5): 624-627.
[24]	TZEN J, CAO Y, LAURENT P, et al. Lipids, proteins, and structure of seed oil bodies from diverse species[J]. Plant Physiology, 1993, 101(1):267-276. DOI URL
[25]	SHEWRY P R, NAPIER J A, TATHAM A S. Seed storage proteins: structures and biosynthesis[J]. The Plant Cell, 1993, 101(1):267-276.
[26]	THOMPSON J E, FROESE C D, MADEY E, et al. Lipid metabolism during plant senescence[J]. Progress in Lipid Research, 1998, 37(2/3): 119-141. DOI URL
[27]	程红焱, 宋松泉. 种子的贮油细胞器: 油体及其蛋白[J]. 植物学通报, 2006, 41(4): 418-430.
[28]	王慧, 马春梅, 龚振平. 大豆品种与豆芽营养品质及产量的关系研究[J]. 大豆科学, 2014, 33(3): 374-378.
[29]	朱新荣, 胡筱波, 潘思轶, 等. 大豆发芽期间多种营养成分变化的研究[J]. 中国酿造, 2008, 27(12): 64-66.
[30]	VOIGT E L, ALMEIDA T D, CHAGAS R M, et al. Source-sink regulation of cotyledonary reserve mobilization during cashew (Anacardium occidentale) seedling establishment under NaCl salinity[J]. Journal of Plant Physiology, 2009, 166(1): 80-89. DOI URL
[31]	PONTE L F A, SILVA A L C D, CARVALHO F E L, et al. Salt-induced delay in cotyledonary globulin mobilization is abolished by induction of proteases and leaf growth sink strength at late seedling establishment in cashew[J]. Journal of Plant Physiology, 2014, 171(15): 1362-1371. DOI URL
[32]	ASHRAF M, WAHID S. Time-course changes in organic metabolites and mineral nutrients in germinating maize seeds under salt (NaCl) stress[J]. Seed Science & Technology, 2000, 28(3): 641-656.
[33]	ASHRAF M, ZAFAR R, ASHRAF M Y. Time-course changes in the inorganic and organic components of germinating sunflower achenes under salt (NaCl) stress[J]. Flora-Morphology, Distribution, Functional Ecology of Plants, 2003, 198(1): 26-36.
[34]	MILED-DAOUD D B, CHERIF A. Effet du NaCl sur l'utilisation des lipides et les activitÉs enzymatiques glyoxysomales au cours de la germination de deux espèces de Medicago[J]. Canadian Journal of Botany, 1992, 70(4): 876-883. DOI URL
[35]	吴凯, 周晓阳. 环境胁迫对植物超微结构的影响[J]. 山东林业科技, 2007, 37(3): 80-83,71.