李小玲，華智銳

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西 商洛 726000)

水楊酸對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩生理特性的影響

李小玲，華智銳

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西 商洛 726000)

在5 g/L NaCl脅迫下，測(cè)定了不同濃度(0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mmol/L)水楊酸(SA)處理下黃芩種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)，以及幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)活性、葉片葉綠素和丙二醛(MDA)含量，研究不同濃度SA對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩種子萌發(fā)及幼苗生長特性的影響。結(jié)果表明，5 g/L NaCl脅迫下的黃芩種子萌發(fā)受到明顯抑制，經(jīng)0.5～2.5 mmol/L SA處理后,萌發(fā)指標(biāo)均有升高。以1.0 mmol/L SA處理效果最佳，其種子的發(fā)芽率(28.7%)、發(fā)芽指數(shù)(17.4)、發(fā)芽勢(shì)(23.0%)均比鹽對(duì)照組(CK2)高，且達(dá)到最大值；SOD、POD活性分別是CK2的1.52倍和7.56倍；葉綠素含量達(dá)CK2的1.45倍。說明適宜濃度的SA能夠有效地緩解鹽害，提高黃芩的抗鹽性，以1.0 mmol/L SA處理效果最佳。

商洛黃芩； 水楊酸； 鹽脅迫； 生理特性

隨著我國土壤鹽地面積的不斷擴(kuò)大，土壤鹽漬化問題正嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境的維持[1-2]。鹽脅迫使得植物細(xì)胞體內(nèi)正常的電子傳遞鏈被阻斷，導(dǎo)致活性氧代謝失去平衡，引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的破壞，最終影響植物體正常的生長和發(fā)育[3]。為了緩解逆境對(duì)植物的傷害作用，植物體形成的自身酶促防護(hù)體系是活性氧的有效清除劑，可使植物更好地適應(yīng)逆境條件。

目前對(duì)鹽漬化土地的改良主要集中在對(duì)土壤方面的改良，而針對(duì)提高植物自身耐鹽性方面的研究則較少。近年來，通過對(duì)植物鹽害及耐鹽機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)調(diào)控手段是提高植物耐鹽性的有效方法之一。因此，在植物生長過程中，通過施加不同濃度外源物質(zhì)的方式增強(qiáng)植物對(duì)鹽脅迫的耐受性至關(guān)重要。水楊酸(salicylic acid，SA)全稱鄰羥基苯甲酸，是植物體內(nèi)普遍存在的一種酚類化合物，能作為一種植物內(nèi)源信號(hào)物質(zhì)和新的植物激素，是植物在逆境脅迫反應(yīng)中產(chǎn)生的一種信號(hào)分子。研究發(fā)現(xiàn)，SA具有對(duì)非生物逆境的抗性，而且能提高植物對(duì)逆境的抵抗能力[4]。

黃芩為雙子葉唇形科多生草本植物，其根可入藥，是我國常用藥材之一[5]。隨著我國中藥現(xiàn)代化進(jìn)程不斷發(fā)展，對(duì)黃芩藥材的需求量不斷上升，而野生資源不斷下降，已不能滿足市場(chǎng)的需求。目前，栽培黃芩已經(jīng)成為我國黃芩藥材的主要來源，但由于不合理的灌溉和耕作措施，土壤鹽漬化問題日益突出，嚴(yán)重影響黃芩的生產(chǎn)。尋求一種高效、低成本提高黃芩耐鹽性的途徑，對(duì)于擴(kuò)大黃芩栽培面積和提高黃芩產(chǎn)量具有重要意義。目前，有關(guān)SA在提高植物抗鹽能力方面的研究也有一些報(bào)道，例如SA對(duì)提高豌豆、萵苣、水稻、黃瓜等[6-9]的抗鹽能力研究，但已有報(bào)道主要集中在農(nóng)作物方面，而在藥用植物方面利用抗逆誘導(dǎo)物質(zhì)緩解鹽分障礙的報(bào)道較少?，F(xiàn)擬從緩解鹽害逆境因子出發(fā)，探討外施SA對(duì)鹽脅迫下商洛道地藥材黃芩幼苗生理特性的影響，旨在為利用SA作為化控措施緩解黃芩鹽害的研究提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗(yàn)所用商洛黃芩種子購于洛南藥源種植基地，選擇標(biāo)準(zhǔn)為：顆粒飽滿的新種子；SA和NaCl購自西安晶博試劑公司，含量≥99.5%，分析純?cè)噭〢R 級(jí)。

1.2 試驗(yàn)方法

將篩選出的顆粒飽滿健康的商洛黃芩種子用40～50 ℃溫水浸種，浸種時(shí)間10 h，用10%次氯酸鈉浸泡10 min消毒，用蒸餾水洗凈，然后置于鋪有濾紙的培養(yǎng)皿(直徑9 cm)，每皿80粒，分別加入不同濃度SA溶液和5 g/L NaCl，以蒸餾水和不加SA處理作對(duì)照。對(duì)照1(CK1)：蒸餾水；對(duì)照2(CK2)：5 g/L NaCl;處理T1：5 g/L NaCl+0.5 mmol/L SA;處理T2：5 g/L NaCl+1.0 mmol/L SA;處理T3：5 g/L NaCl+1.5 mmol/L SA;處理T4：5 g/L NaCl+2.0 mmol/L SA;處理T5：5 g/L NaCl+2.5 mmol/L SA，共7個(gè)處理，重復(fù)3次。

1.3 種子萌發(fā)和幼苗相關(guān)生理指標(biāo)的測(cè)定

將種子在25 ℃恒溫光照培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng)，每天用配置的溶液和蒸餾水澆1次(以傾斜培養(yǎng)皿的邊緣有少量溶液即可)，種子萌發(fā)第5天測(cè)定發(fā)芽勢(shì)，第7天測(cè)定發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。發(fā)芽率(GP)=∑(Gt/t)×100%，發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)，式中，Gt為在t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；發(fā)芽勢(shì)=規(guī)定天數(shù)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

待種子萌發(fā)后(第7天)轉(zhuǎn)為光照培養(yǎng)，直到種子長出2片子葉時(shí)測(cè)定商洛黃芩超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性、葉綠素含量、丙二醛(MDA)含量等生理指標(biāo)。測(cè)定方法參見文獻(xiàn)[10]：SOD活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑法，以能抑制反應(yīng)50%的酶量為1個(gè)SOD酶單位，用U表示；POD活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，以每分鐘吸光度(A)的變化表示酶活性的大小，即以每分鐘A值減小0.01定義為1個(gè)酶活力單位(U)。葉綠素含量的測(cè)定采用丙酮-碳酸鈣法，MDA含量測(cè)定參考硫代巴比妥酸(TBA)檢測(cè)法。各項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次，求其平均值，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2003。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA浸種對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩種子萌發(fā)的影響

由表1可知，5 g/L NaCl處理的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)均比CK1有所降低。低濃度的SA處理對(duì)種子萌發(fā)具有緩解作用，隨著SA濃度的提高，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，T2處理(5 g/L NaCl+1.0 mmol/L SA)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)均比CK2高，且均達(dá)到最大值。

表1 不同濃度SA對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩種子萌發(fā)的影響

2.2 SA對(duì)鹽脅迫下黃芩幼苗葉片SOD活性的影響

由圖1可知，5 g/L NaCl處理的SOD活性比CK1明顯降低。隨著SA濃度的升高，商洛黃芩幼苗體內(nèi)的SOD活性呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，并且以處理T2(5 g/L NaCl+1.0 mmol/L SA)和T3(5 g/L NaCl+1.5 mmol/L SA)的SOD活性較高，分別是CK2的1.52倍和1.48倍。由此得知，鹽脅迫能降低商洛黃芩體內(nèi)的SOD活性，但是一定濃度的SA對(duì)其有緩解作用，提高了其SOD活性，對(duì)植物具有一定的保護(hù)作用。

圖1 SA對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩幼苗葉片SOD活性的影響

2.3 SA對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩幼苗葉片POD活性的影響

由圖2可知，5 g/L NaCl處理的POD活性比CK1有所下降，隨著SA濃度的升高，商洛黃芩幼苗體內(nèi)的POD活性整體呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，以處理T2(5 g/L NaCl+1.0 mmol/L SA) 的POD活性最高,是CK2的7.56倍。

圖2 SA對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩幼苗葉片POD活性的影響

2.4 SA對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩幼苗葉片葉綠素含量的影響

由圖3可知，5 g/L NaCl處理的葉綠素含量降低。SA處理對(duì)其有緩解作用，能夠阻止葉綠素含量進(jìn)一步降低；處理T2(5 g/L NaCl+1.0 mmol/L SA)中葉綠素含量最高，是CK2的1.45倍，之后隨著SA濃度的進(jìn)一步升高，葉綠素含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖3 SA對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩幼苗葉片葉綠素含量的影響

2.5 SA對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩幼苗葉片MDA含量的影響

由圖4可知，5 g/L NaCl處理的MDA含量比CK1有所上升，不同濃度的SA對(duì)商洛黃芩具有緩解作用，并且以處理T1(5 g/L NaCl+0.5 mmol/L SA)緩解效果最強(qiáng)，在處理T5(5 g/L NaCl+2.5 mmol/L SA)時(shí)，MDA含量最大，比CK2高1.24倍，并且加重了對(duì)商洛黃芩種子萌發(fā)和生長的抑制作用。由此可知，低濃度的外源SA能夠降低膜脂過氧化產(chǎn)物的含量，緩解鹽脅迫下對(duì)植物的傷害，并且以處理T1(5 g/L NaCl+0.5 mmol/L SA)中SA的濃度為宜。

圖4 SA對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩幼苗葉片MDA含量的影響

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，鹽脅迫使商洛黃芩種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)相比于蒸餾水對(duì)照組明顯降低。種子萌發(fā)和生長受到抑制的原因可能是鹽脅迫使得植物細(xì)胞的滲透勢(shì)改變導(dǎo)致細(xì)胞失水，或者是細(xì)胞膜遭到破壞導(dǎo)致里面的溶質(zhì)外流，使細(xì)胞的生理功能遭到破壞[11]。

此外，鹽脅迫導(dǎo)致黃芩幼苗葉片中的SOD活性、POD活性和葉綠素含量比蒸餾水對(duì)照組降低，并且導(dǎo)致MDA含量比蒸餾水對(duì)照組升高，這是因?yàn)橹参镌邴}脅迫下，活性氧的產(chǎn)生與清除之間的動(dòng)態(tài)平衡被破壞，活性氧具有很強(qiáng)的氧化能力，對(duì)不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)、核酸等生物分子具有破壞作用，可引起酶失活、蛋白質(zhì)降解和脂質(zhì)過氧化等反應(yīng)。植物體內(nèi)積累較多的活性氧，使SOD、POD等活性氧清除劑的結(jié)構(gòu)受到破壞，造成膜脂的過氧化和脫脂作用，使膜蛋白和膜脂損失，從而導(dǎo)致植物清除活性氧的防御能力下降。鹽脅迫下植物葉片葉綠素含量降低，原因可能是因?yàn)辂}脅迫下，植物吸收不到足夠的水分和礦質(zhì)營養(yǎng)，致使葉綠素含量降低，影響色素蛋白復(fù)合體的功能，從而降低葉綠體對(duì)光能的吸收，或者是離子毒害的結(jié)果，過量的Cl-滲入細(xì)胞，使原生質(zhì)凝聚，葉綠素被破壞[12]。隨著鹽脅迫時(shí)間的延長植物體內(nèi)的保護(hù)酶活性降低，MDA含量上升。低濃度SA處理下，黃芩幼苗葉片中的SOD活性、POD活性和葉綠素含量隨著SA濃度的升高，其活性和含量也不斷升高，說明一定濃度的SA能提高黃芩幼苗葉片中的SOD活性、POD活性和葉綠素含量，降低MDA含量，能緩解鹽脅迫對(duì)植物的傷害，SOD可以使超氧化物陰離子發(fā)生歧化作用而轉(zhuǎn)化為毒性較小的H2O2，POD 則可以將 H2O2分解掉。因此，SOD與 POD 的平衡對(duì)維持細(xì)胞功能至關(guān)重要，正常情況下，其協(xié)調(diào)作用可以使活性氧維持在較低的水平。但是超過一定范圍后黃芩幼苗葉片中的SOD活性、POD活性和葉綠素含量反而降低，MDA含量反而升高，說明高濃度的SA加深了鹽脅迫對(duì)植物的傷害。SA可能通過調(diào)節(jié)活性氧水平來調(diào)節(jié)植物對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)，低濃度的SA可能誘導(dǎo)適度 H2O2的積累，進(jìn)而誘導(dǎo)防衛(wèi)反應(yīng)的產(chǎn)生，高濃度的SA會(huì)導(dǎo)致H2O2急劇上升，產(chǎn)生重度氧化脅迫，進(jìn)而加劇了鹽脅迫對(duì)植物的傷害。由此可知，低濃度的SA能提高鹽脅迫下商洛黃芩中保護(hù)酶的活性，而高濃度SA反而會(huì)降低其活性加深鹽脅迫的作用。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)商洛黃芩的不同處理中以T2處理(5 g/L NaCl+1.0 mmol/L SA)效果最好，建議在實(shí)際應(yīng)用中選擇1.0 mmol/L SA作為緩解黃芩鹽害的最佳濃度，但對(duì)于SA對(duì)商洛黃芩其他生理特性的影響及作用機(jī)制還有待進(jìn)一步的研究。

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Effects of Salicylic Acid on Physiological Characteristics of ShangluoScutellariabaicalensisunder Salt Stress

LI Xiaoling,HUA Zhirui

(College of Biology Pharmacy and Food Engineering,Shangluo University,Shangluo 726000,China)

In order to explore the effects of salicylic acid(SA)on seed germination and physiological characters of ShangluoScutellariabaicalensisunder salt stress,under 5 g/L NaCl stress condition,the effects of SA with different concentrations on the seed germination rate,and skullcap superoxidedismutase(SOD),peroxidase(POD) activity,chlorophyll content of leaves,malondialdehyde(MDA) content were investigated.The results showed that the seed germination of ShangluoScutellariabaicalensisunder 5 g/L NaCl stress was significantly inhibited,and the germination index increased after the treatment with 0.5—2.5 mmol/L SA,the effect of 1.0 mmol/L SA treatment was best.For the treatment with 1.0 mmol/L SA,the seed germination rate(28.7%),germination index(17.4)and germination potential(23.0%) were higher than the salt control group(CK2),and achieved the maximum; the SOD,POD activity were 1.52 and 7.56 times the values of CK2; the chlorophyll content was 1.45 times the value of CK2.Therefore,moderate SA could mitigatethe injuries induced by the NaCl stress,and improve the salt resistance of ShangluoScutellariabaicalensis,the effect of the treatment with 1.0 mmol/L SA was the best.

ShangluoScutellariabaicalensis; salicylic acid; salt stress; physiological characteris

2016-08-20

陜西省科技廳科研項(xiàng)目(2009K01-11)；陜西省商洛市科技局科研項(xiàng)目

李小玲(1980-)，女，陜西藍(lán)田人，副教授，碩士，主要從事植物資源開發(fā)利用研究。E-mail:lxlflower@163.com

S567.23

A

1004-3268(2016)03-0116-04