李碩　張毅　姚棋　張淵博　侯雷平　石玉

摘要：以外源油菜素內(nèi)酯（BR）對150 mmol/L NaCl和100 mmol/L Ca（NO3）2脅迫（滲透勢相等）下的番茄幼苗進行葉面噴施處理，測定植株地上部和地下部干重、根冠比、葉綠素含量、Pn、MDA含量等指標，探究外源BR對不同鹽脅迫下番茄幼苗生長及生理抗性的影響。結(jié)果表明，鹽脅迫顯著抑制番茄幼苗地上部干物質(zhì)積累，Pn均顯著降低，脅迫后期膜脂過氧化水平均呈不同程度升高，且Ca（NO3）2脅迫下植株的根冠比顯著增加，NaCl脅迫下葉綠素含量顯著降低;同時，Ca（NO3）2脅迫下，番茄幼苗地下部干重和葉綠素含量均顯著高于對照。外源BR顯著提高了鹽脅迫植株的地上部和地下部干重、葉綠素含量和Pn，但其對不同鹽脅迫下膜脂過氧化傷害的緩解效應因部位而異。由此可知，外源BR對等滲條件下不同鹽脅迫造成的番茄幼苗生長受抑均有緩解作用，但對光合碳同化、葉綠素積累的調(diào)控效應存在一定差異。

關(guān)鍵詞：番茄幼苗;外源BR;等滲鹽脅迫;生理抗性;生長發(fā)育

中圖分類號：S641.201文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）10-0050-05

Effects of Exogenous BR on Growth and Physiological Resistance of

Tomato Seedlings under Different Salt Stresses

Li Shuo， Zhang Yi， Yao Qi， Zhang Yuanbo， Hou Leiping， Shi Yu

（College of Horticulture Science， Shanxi Agricultural University/ Collaborative Innovation Center of Quality

and Profit Improvement for Protected Vegetables of Shanxi Province， Taigu 030801， China）

Abstract Exogenous brassinolide （BR） was sprayed on the leaves of tomato seedlings which were respectively exposed to the stresses of 150 mmol/L NaCl and 100 mmol/L Ca（NO3）2? with equal osmotic potential. And the dry weight of shoot and root of tomato seedlings， the root-shoot ratio， chlorophyll content， Pn and MDA content were measured to study the effects of exogenous BR on physiological resistance of tomato seedlings under different salt stresses. The results showed that the aboveground dry weight accumulation of tomato seedlings were significantly inhibited， Pn decreased significantly， and the membrane lipid peroxidation increased to different degrees at the late stress stage. The dry weight root-shoot ratio under Ca（NO3）2 stress? increased significantly. The chlorophyll content decreased significantly under NaCl stress. The dry weight of root and chlorophyll content of tomato seedlings were significantly higher than those of the control under Ca（NO3）2 stress. Exogenous BR significantly increased the dry weight of above-ground and under-ground parts， chlorophyll content and Pn of salt-stressed plants， but its alleviation effect on membrane lipid peroxidation injury under different salt stresses varied from site to site. These results indicated that exogenous BR could alleviate the growth inhibition of tomato seedlings caused by different salt stresses with equal osmotic potential， and there were some certain differences in the regulation effect on photosynthetic carbon assimilation and chlorophyll accumulation.

Keywords Tomato seedlings;Exogenous BR;Equal osmotic salt stress;Physiological resistance; Growth and development

土壤次生鹽漬化已成為當前設施栽培中極難克服的影響作物生產(chǎn)的限制因素之一。土壤鹽分過高對植物造成離子毒害和滲透脅迫效應[1]，作用于一系列生理過程影響植物生長發(fā)育。由于不合理的施肥措施和灌溉模式，設施栽培中土表鹽分集聚過多，積累的主要陽離子為Ca2+、主要陰離子為NO3-[2]。但植物生長過程中對Ca2+、NO3-的需求量相對較大，Ca（NO3）2積累在設施栽培中往往扮演著礦質(zhì)營養(yǎng)供給和脅迫傷害誘因[3]的雙重角色。關(guān)于蔬菜作物的鹽脅迫效應已有研究且多集中在NaCl上，不能準確反映設施土壤次生鹽漬化對蔬菜作物的傷害機理。

油菜素內(nèi)酯（BR）被稱為“第六大植物激素”[4]，在植物體內(nèi)含量極低，但生物活性極高，具有促進種子萌發(fā)、細胞分裂和伸長、生殖生長等有益作用，尤其在逆境脅迫下可提高植株的抗性。研究發(fā)現(xiàn)，噴施不同濃度的外源BR可提高作物光合酶活性[5]、羧化效率及Rubisco含量[6]，介導離子的吸收與分配[7，8]，促進種子萌發(fā)及幼苗生長[9]，影響植株抗氧化特性[10]和滲透調(diào)節(jié)能力[8]。但關(guān)于設施土壤次生鹽漬化對植株生長的影響，及外源BR對Ca2+、Na+、NO3-、Cl-不同鹽分積累的差異調(diào)控效應還不是很清楚。

本試驗以番茄品種“Money Maker”為試材，采用營養(yǎng)液栽培，分別添加150 mmol/L NaCl和100 mmol/L Ca（NO3）2模擬等滲透勢的鹽脅迫環(huán)境，測定不同鹽脅迫下番茄植株的干重、根冠比、葉綠素含量、凈光合速率（Pn）及丙二醛（MDA）含量，研究外源BR對等滲鹽脅迫下番茄幼苗生長的緩解效應，以期為外源BR增強不同鹽脅迫下番茄的耐受性、減輕設施土壤鹽漬化對番茄生長發(fā)育傷害的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與處理

試驗在山西農(nóng)業(yè)大學園藝站進行，供試番茄品種為“Money Maker”。油菜素內(nèi)酯（BR）購自上海源葉生物公司。選取籽粒良好的番茄種子，浸種催芽后播于裝有復合基質(zhì)的穴盤中，待幼苗長至三片真葉時，定植于1/2倍劑量日本山崎番茄配方營養(yǎng)液。緩苗5天后，葉面噴0.1 μmol/L BR或蒸餾水，隔天噴施一次，第二次噴施當天進行鹽脅迫處理。

本試驗以山崎番茄配方營養(yǎng)液栽培，共設置6個處理：（1）CK，正常栽培+葉面噴蒸餾水;（2）CK+BR，正常栽培+葉面噴0.1 μmol/L BR;（3）Na，營養(yǎng)液添加150 mmol/L NaCl+葉面噴蒸餾水;（4）Na+BR，營養(yǎng)液添加150 mmol/L NaCl+葉面噴0.1 μmol/L BR;（5）Ca，營養(yǎng)液添加100 mmol/L Ca（NO3）2+葉面噴蒸餾水;（6）Ca+BR，營養(yǎng)液添加100 mmol/L Ca（NO3）2+葉面噴0.1 μmol/L BR。經(jīng)VAPRO 5600露點滲透壓儀測定，150 mmol/L NaCl與100 mmol/L Ca（NO3）2溶液滲透勢相等，均為-0.97 MPa。分別在鹽脅迫處理第1、3、5天取樣，液氮速凍番茄植株功能葉及根系，超低溫冰箱保存，用以測定葉綠素、膜脂過氧化相關(guān)指標，并測定處理第5天時植株干重及凈光合速率。

1.2 測定項目與方法

取樣時將植株地上、地下部分開，烘干，稱干重;用80%丙酮浸提測定番茄葉片葉綠素含量[11];用便攜式光合測定系統(tǒng)（Li-6400，USA）測定凈光合速率（Pn）;采用硫代巴比妥酸（TBA）法測定丙二醛（MDA）含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，并用Microsoft Excel繪制表格或作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源BR對不同鹽脅迫下番茄幼苗干重的影響

由圖1可知，與對照相比，鹽脅迫處理抑制了番茄植株地上部干物質(zhì)積累，Na處理地上部干重降幅為45.33%，Ca處理地上部干重降幅為18.59%，均達顯著水平。Na處理也顯著抑制了地下部干物質(zhì)積累，但Ca處理顯著增加了地下部干物質(zhì)積累。外源BR處理，在對照處理中影響不顯著，但均可顯著促進鹽脅迫下地上部、地下部干物質(zhì)積累。在NaCl脅迫和Ca（NO3）2脅迫下，與單獨鹽脅迫相比，添加外源BR可使地上部干重分別顯著升高41.03%、23.26%，地下部干重分別顯著升高75.12%、11.00%。

2.2 外源BR對不同鹽脅迫下番茄幼苗根冠比的影響

由圖2可知，與對照相比，鹽脅迫下番茄植株根冠比均升高。在Na、Na+BR、Ca、Ca+BR處理中，根冠比增幅分別達15.47%、41.71%、79.44%、63.71%。Ca處理根冠比顯著高于Na處理。

2.3 外源BR對不同鹽脅迫下番茄葉片葉綠素含量的影響

由表1可知，與對照相比，在NaCl脅迫第5天時，Na處理葉綠素a和b含量降幅分別為34.30%、26.06%，Na+BR處理葉綠素a和b含量降幅分別為23.08%、16.95%。NaCl處理的類胡蘿卜素含量均低于對照，且隨處理時間延長，降幅逐漸增大。與對照相比，在Ca（NO3）2脅迫下，番茄幼苗葉綠素a、b含量積累增多，脅迫第5天時，與對照相比，Ca處理葉綠素a和b含量增幅分別為16.01%、12.71%，Ca+BR處理葉綠素a和b含量增幅分別為16.91%、14.83%，均差異顯著。脅迫第3、5天時，NaCl脅迫顯著降低了番茄幼苗的葉綠素a/b，而Ca（NO3）2脅迫下葉綠素a/b值與對照無顯著差異，表明Ca（NO3）2脅迫下番茄幼苗仍具有較高的光合能力。

2.4 外源BR對不同鹽脅迫下番茄幼苗葉片凈光合速率的影響

由圖3發(fā)現(xiàn)，與對照相比，鹽脅迫下番茄植株的凈光合速率均顯著降低，Na處理凈光合速率降低了35.00%，Ca處理凈光合速率降低了36.51%;施加外源BR后，CK+BR處理與對照處理相比，凈光合速率顯著升高21.41%;與單獨鹽脅迫相比，Na+BR、Ca+BR處理凈光合速率分別升高24.07%、33.57%，差異達顯著性水平。

2.5 外源BR對不同鹽脅迫下番茄幼苗丙二醛含量的影響

由圖4可知，在番茄葉片中，與Ca處理相比，Ca+BR處理在第3、5天時MDA含量均顯著降低，降幅分別達21.54%、18.35%;而NaCl脅迫下，外源BR處理后，隨處理時間延長，MDA含量逐漸增加，脅迫第5天時差異顯著。在根系中，與對照、NaCl、Ca（NO3）2處理相比，外源BR處理3天時，MDA含量分別降低36.81%、36.00%、24.15%;處理第5天時，MDA含量分別降低11.49%、11.91%、12.27%，均差異顯著。

3 討論

設施栽培模式單一、環(huán)境密閉、大量施肥等造成土壤鹽分累積，形成土壤次生鹽漬化，致使植株表現(xiàn)出生物量降低，葉綠體結(jié)構(gòu)受損，抑制植株光合作用能力[12]，影響植株正常的生長發(fā)育進程。大量研究得出，NaCl、NaHCO3等鹽堿脅迫抑制番茄光合作用能力[13]、破壞大豆的葉綠體結(jié)構(gòu)[14]，均呈現(xiàn)出鹽脅迫抑制植株生物量積累，本研究結(jié)果與其一致。與對照相比，不同鹽脅迫均降低番茄幼苗地上部干物質(zhì)積累[15]，且NaCl脅迫的抑制程度強于Ca（NO3）2。本試驗發(fā)現(xiàn)，非鹽脅迫下施用外源BR，番茄幼苗植株干重與對照相比均無顯著變化;但在NaCl脅迫和Ca（NO3）2脅迫下，外源BR施用均顯著促進番茄幼苗干重增加，促進番茄幼苗生物量積累，這與聶文婧等[10]在黃瓜中的研究結(jié)果一致。同時，由根冠比得知，鹽脅迫處理抑制了營養(yǎng)物質(zhì)由根系向地上部的運輸，促進番茄根系生物量積累。植物體內(nèi)的水分代謝參與眾多生物合成過程，Ca（NO3）2脅迫致使植株生理失水嚴重[16]，抑制根系向地上部的水分運輸，Ca+BR處理則改善了植株的水分運輸狀況[17]，地上部的生物量合成增加，表明外源BR有利于改善鹽脅迫下番茄幼苗的水分代謝調(diào)控。

葉綠素含量可反映植株光合作用能力的強弱[18]。本試驗發(fā)現(xiàn)，隨處理時間延長，對照及Ca處理葉綠素總量變化呈現(xiàn)升高趨勢，而NaCl脅迫下，葉綠素含量呈明顯降低趨勢，且與其他處理相比，差異顯著。表明NaCl脅迫顯著破壞了葉綠體結(jié)構(gòu)，葉綠素a、b含量降低。Ca（NO3）2脅迫對葉綠素無明顯的破壞作用，反而由于鹽濃度升高引起的生理干旱帶來濃縮效應[19]，使葉綠素含量相對升高。在脅迫處理第5天時，外源BR處理可提高對照及不同鹽脅迫處理番茄幼苗葉片葉綠素含量，與凈光合速率變化規(guī)律一致，表明外源BR處理可促進番茄植株的葉綠素合成，并減緩鹽脅迫對葉綠素的破壞作用，有利于維持植株的光合作用能力，促進植株干物質(zhì)積累。但在本試驗中發(fā)現(xiàn)，雖然Ca（NO3）2脅迫下葉綠素含量、葉綠素a/b升高，但Pn與對照相比顯著降低且與NaCl脅迫植株無顯著差異，由此推測，Ca（NO3）2脅迫可能通過對光合作用相關(guān)酶活性及水分代謝過程的調(diào)節(jié)，抑制番茄植株的凈光合速率。

逆境脅迫打破植株的活性氧代謝平衡，進而發(fā)生氧化脅迫。本試驗發(fā)現(xiàn)噴施外源BR對番茄根系丙二醛含量積累的調(diào)控作用顯著，與單獨鹽脅迫相比，顯著降低MDA積累，這與寇江濤等[20]在苜蓿中的研究結(jié)果一致。而葉片中，在CK及CK+BR處理中，MDA含量變化較小;在等滲鹽脅迫下，NaCl脅迫對番茄植株的傷害程度明顯強于Ca（NO3）2脅迫，外源BR對Ca（NO3）2脅迫的調(diào)控作用強于NaCl脅迫，顯著降低了MDA積累。表明在一定的傷害范圍內(nèi)，外源BR可有效緩解鹽脅迫帶來的膜脂過氧化傷害程度。

4 結(jié)論

等滲條件下不同鹽脅迫處理均抑制番茄幼苗生長，且NaCl脅迫的抑制程度顯著強于Ca（NO3）2脅迫。外源BR處理對番茄生長調(diào)控作用明顯，可顯著促進植株干物質(zhì)積累，促進對照及NaCl脅迫下根冠比升高;隨脅迫時間延長，明顯降低不同鹽脅迫下番茄根系MDA含量及Ca（NO3）2脅迫下番茄葉片中MDA含量的積累，緩解番茄膜脂過氧化傷害程度。外源BR可促進鹽脅迫下番茄葉片葉綠素含量積累，增強植株的光合作用能力，進而促進其干物質(zhì)積累。可知，外源BR對等滲條件下不同鹽脅迫處理番茄幼苗生長的抑制效應均有緩解作用，但對不同鹽脅迫下番茄幼苗光合碳同化、葉綠素積累的調(diào)控機理存在差異。

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收稿日期：2019-06-19

基金項目：旱區(qū)作物逆境生物學國家重點實驗室開放課題（CSBAA2017004）;國家自然科學基金青年科研基金項目（31501807，31501750，31501806）

作者簡介：李碩（1993—），男，碩士，主要從事設施蔬菜栽培生理研究。E-mail： lishuo9025@163.com

通訊作者：石玉（1983—），女，博士，副教授，主要從事設施蔬菜栽培生理研究。E-mail： ayu-shi@163.com