外源5-氨基乙酰丙酸对涝渍胁迫下小麦幼苗生长的影响

摘要 ［目的］探究5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）浸种对涝渍胁迫下小麦幼苗生长的影响。［方法］以红地95小麦品种为试验材料，利用不同质量浓度梯度的5-ALA对小麦进行浸种处理，采用“浸渍池”法模拟涝渍胁迫，测量小麦苗长、根长及鲜重，评价外源5-ALA在涝渍胁迫下对于小麦幼苗生长形态的影响；同时测定叶绿素（Chl）、可溶性糖（SS）以及丙二醛（MDA）等相关物质含量，研究其在涝渍胁迫下对于小麦幼苗生理代谢的影响。［结果］随着外源5-ALA质量浓度增大，小麦的生长活力先升高后下降。适宜浓度的5-ALA浸种使小麦在涝渍胁迫下苗长、叶绿素及可溶性糖的含量较CK组升高，降低了小麦组织中丙二醛含量，提高了小麦的抗涝性；而高浓度5-ALA则对小麦生长起抑制作用。［结论］最佳处理质量浓度为50、80、100 mg/L处理下对小麦幼苗生长起抑制作用。

关键词 5-氨基乙酰丙酸；涝渍胁迫；小麦；抗涝性

中图分类号 S512.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2024）19-0030-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.19.006

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effect of Exogenous 5-ALA on Growth of Wheat Seedling Under Waterlogging Stress

GE Cai-cai，LÜ Xiang-hua，SHEN Ming-yue et al

（Qingdao Academy of Agricultural Sciences，Qingdao，Shandong 266100）

Abstract ［Objective］To investigate the effects of 5-aminolevulinic acid （5-ALA） soaking on the growth of wheat seedling under waterlogging stress.［Method］Hongdi 95 was used as experimental material and 5-ALA with different concentration gradients was used to soak wheat seeds.The soaking pond method was used to simulate waterlogging stress，and the effects of exogenous 5-ALA on the growth morphology of wheat seedlings under waterlogging stress were evaluated by measuring the length and fresh weight of seedlings and roots.The contents of chlorophyll （Chl），soluble sugar （SS） and malondialdehyde （MDA） on wheat seedlings under waterlogging stress were measured.［Result］With the increasing of exogenous 5-ALA concentration，the growth vigor of wheat seedling firstly increased and then decreased.Seed soaking with 5-ALA at suitable concentration accelerated seedling growth，increased chlorophyll and soluble sugar，decreased MDA in wheat tissues and improved waterlogging resistance of wheat.But 5-ALA in high concentration inhibited wheat growth.［Conclusion］The growth of wheat seedling was inhibited by the concentrations of 50，80 and 100 mg/L 5-ALA.

Key words 5-aminolevulinic acid;Waterlogging stress;Wheat;Waterlogging resistance

基金项目 青岛市科技惠民示范引导专项（22-3-7-xdny-4-nsh）。

作者简介 葛猜猜（1997—），女，山东临沂人，硕士研究生，研究方向：农业经济。*通信作者，高级农艺师，硕士，从事农业生产试验研究及示范推广。

收稿日期 2023-09-18

由于地表水滞留或地下水浸渍侵害，土壤实际含水量超过田间正常持水量，引起土壤理化性质恶化、作物生长受到抑制甚至减产的现象称为涝渍灾害。涝渍胁迫使土壤气相部分减少，致使作物地下部缺氧，间接影响地上部生理代谢活力， 降低作物的产量与品质。近年来，我国涝渍灾害频发，尤其是在黄淮平原、长江中下游等地区，对农业生产造成严重损失^［1］。研究表明，5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）是叶绿素、钴胺素等物质的前体，在适宜浓度下可提高植物组织内抗氧化酶活力（如GR、SOD、CAT、POD等），清除植物组织内的活性氧自由基（ROS），增强作物对于逆境条件的适应性^［2］。鉴于此，笔者通过“浸渍池”法进行对小麦涝渍胁迫的模拟^［3］，将小麦种子在0、10、30、50、80、100 mg/L 6个质量浓度梯度的5-ALA中进行浸种处理，研究外源5-ALA浸种对小麦抵御涝渍胁迫的作用效果，为降低逆境伤害、增加作物产量提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验日期及地点

试验于2022年3月17日在青岛市农业科学研究院实验室内进行，试验期间室内平均温度为18.2 ℃，平均相对湿度为62.3%。

1.2 试验材料及仪器

小麦品种为红地95，其母本为周麦16，父本为淮麦18。所用种子纯度≥99.0%，发芽率≥85%，水分含量≤13%。 5-ALA为烟台深海生物有限公司所提供的质量浓度为15 g/L的母液。试验所用722s可见分光光度计以及752Pro紫外可见分光光度计均由上海棱光技术有限公司制造。

1.3 试验方法

供试母液按照0、10 、30 、50 、80 、100 mg/L 6个质量浓度梯度配置250 mL 的5-ALA溶液，低温避光保存。筛选正常饱满的小麦种子360粒，按照6个质量浓度梯度分为6组，每组20粒小麦种子；各质量浓度梯度设立3组平行对照试验，共18组。将18组种子分别浸入盛有各质量浓度梯度的5-ALA溶液中，黑暗处浸种24 h。取出后转移至具有双层滤纸的育苗纸床，在光照恒温培养箱中（20 ℃）进行正常培养。待胚根长至2～5 mm时转移至浸渍池中，保证水面完全没过种子表面，模拟涝渍胁迫。72 h后转入正常培养，10 d后测量各组小麦幼苗的根、苗长度和鲜重以及各项生理指标（叶绿素、可溶性糖、丙二醛含量）。

其中，根、苗长度分别从各组20株幼苗中随机选取10株进行测定，计算平均根、苗长度；由于小麦幼苗质量较轻，所以鲜重指标以每10株幼苗的质量总和进行表示。

1.4 指标测定

叶绿素定量测定采用张晓宏等^［4］研究番茄光合色素变化的分光光度法；可溶性糖定量测定采用柏明娥等^［5］对于干旱胁迫下胡枝子生理响应研究的TBA显色法；丙二醛定量测定采用刘冰等^［6］对于玉米抗涝性研究中所使用的硫代巴比妥酸显色法。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2010软件进行试验数据的处理；采用IBM SPSS Statistics 25软件进行方差分析；采用最小显著极差法（LSR）检验进行显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 生长形态比较

由表1可知，涝渍胁迫下当外源5-ALA质量浓度为0～10 mg/L时，小麦平均苗长随5-ALA浓度升高而出现上升趋势；当质量浓度为50～100 mg/L区间时，小麦平均苗长随5-ALA浓度升高而下降。在50 mg/L时，小麦平均苗长最高，为（15.56±0.21）cm，较CK（0 mg/L）苗长提高2.64%。在100 mg/L时，小麦平均苗长最短，为（12.00±0.15）cm，较CK组苗长减少了20.84%。从10株苗鲜重来看，在5-ALA质量浓度为0～50 mg/L，各处理间并无显著性差异，但当质量浓度超过50 mg/L时，幼苗鲜重显著降低，80和100 mg/L处理较CK分别下降12.57%和23.93%。小麦幼苗的平均根长随外源5-ALA浓度升高而逐渐降低，而10株根鲜重各处理间差异性并不显著，30和50 mg/L处理根鲜重均高于CK组。实际观察发现，在蒸馏水及低浓度5-ALA中浸种处理的小麦幼苗根系较为细长，而高浓度的5-ALA处理后小麦幼苗的根部较短但粗壮。其原因可能为外源5-ALA对于根部细胞伸长有抑制作用，但不抑制细胞分裂，原理类似于ABA，氯化氯代胆碱等化学物质对于植物的影响^［7-8］。目前，鲜见相关文献对其进行描述，其调节机理仍待进一步研究。

2.2 叶绿素含量比较

叶绿素（chlorophyll，Chl）在光合作用中起到对光信号接收、传导并转换的作用，其含量反映了光合能力的强弱。研究表明植物在逆境条件下，叶绿素含量与植物生长活力呈正相关关系^［9］。由表2可知，随着外源5-ALA质量浓度升高，小麦叶片中类胡萝卜素含量各处理间并无显著性差异，而叶绿素含量变化趋势为先上升后下降，叶绿素a含量变化较叶绿素b的变化更为明显。在50 mg/L 5-ALA处理的叶绿素含量达到最高，为（1.25±0.04）mg/L，较CK（1.05±0.07 mg/L）提高了19.05%。80和100 mg/L处理的叶片叶绿素含量分别为（1.00±0.09）和（0.93±0.09）mg/L，分别较CK减少了4.76%和11.43%。这说明外源5-ALA可能对于小麦幼苗抗逆能力具有两重性，即涝渍胁迫下低浓度增加小麦抗逆性，高浓度则调节回到正常水平或对植株生长有负作用，这与孟长君等^［10-11］的试验结果一致。

2.3 可溶性糖含量比较

郭相平等^［12］的研究显示，涝渍胁迫下作物组织可溶性糖（soluble sugar，SS）含量升高，提高作物组织适应环境能力。所以在一定范围内，可溶性糖的含量与植物抗逆性强弱呈正相关关系。涝渍胁迫下不同质量浓度5-ALA浸种对于小麦幼苗叶片中可溶性糖的含量影响见图1。由图1可知，0～30 mg/L处理叶片中可溶性糖的含量随着处理浓度增加而有所增长，但增长幅度较小，30 mg/L 5-ALA处理的叶片可溶性糖的含量为（54.381±0.937）μmol/g，较CK组［（52.168±1.738）μmol/g］增长了4.24%。当外源5-ALA浓度处于30～50 mg/L时，叶片可溶性含量增长速率明显加快，50 mg/L 5-ALA浸种处理的小麦幼苗叶片可溶性糖含量达到最高，为（61.337±3.790）μmol/g，较CK提高了17.58%。当5-ALA质量浓度大于50 mg/L时，叶片中可溶糖含量大幅下降，均低于CK，这与张春平等^［13］的结果基本一致。