馮營(yíng)營(yíng) 柯春暉 楊振宇

摘 要：為了探究水楊酸提高烏塌菜幼苗抗旱性的生理機(jī)制，以烏塌菜幼苗為材料，采用10% 濃度的聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫，添加外源水楊酸（SA）后，測(cè)定抗旱性生理指標(biāo)超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、丙二醛（MDA）、相對(duì)電導(dǎo)率和可溶性蛋白的含量。試驗(yàn)結(jié)果表明：干旱脅迫對(duì)烏塌菜幼苗的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響，噴施適當(dāng)濃度的SA能夠增強(qiáng)烏塌菜葉片中抗氧化酶的活性，抑制MDA的積累，同時(shí)降低質(zhì)膜的相對(duì)電導(dǎo)率，減少可溶性蛋白的含量，從而減輕對(duì)質(zhì)膜的傷害。適宜的外源SA處理可增強(qiáng)烏塌菜對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)能力，其中以2.0mmol·L-1濃度處理效果最佳。

關(guān)鍵詞：干旱脅迫;水楊酸;烏塌菜;抗氧化酶活性

中圖分類號(hào)：S-3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20201115010

收稿日期：2020-09-04

基金項(xiàng)目：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)研究生優(yōu)秀畢業(yè)論文培育項(xiàng)目基金（項(xiàng)目編號(hào)：1021ZK19100600114-A21）

作者簡(jiǎn)介：馮營(yíng)營(yíng)（1995-），女，碩士。研究方向：植物逆境生理生態(tài)。

烏塌菜（Brassica campestrisL.ssp.chinensisvar.?rosularisTsen et Lee）也被稱之為“維他命菜”[1]，是十字花科白菜亞種中的一個(gè)變種。近年來(lái)，隨著人們生活水平的不斷提高，健康意識(shí)的不斷增強(qiáng)，烏塌菜由于其重要的營(yíng)養(yǎng)成分越來(lái)越受到人們的青睞。烏塌菜根群分布淺，吸收能力較差，不可缺水，尤其是在幼苗期，缺水可能會(huì)導(dǎo)致其死亡。所以，烏塌菜的可適應(yīng)性種植面積與水分有密切的關(guān)系。干旱會(huì)限制烏塌菜的生長(zhǎng)，影響烏塌菜的生長(zhǎng)代謝，是降低其品質(zhì)的重要因素之一。

水楊酸（SA）作為植物體內(nèi)普遍存在的一種小分子酚類化合物，主要生理功能是刺激植物，使其獲得一定抗逆性。水楊酸能夠調(diào)控干旱脅迫下植物的抗氧化代謝，調(diào)控植物的抗旱性，目前已在小麥[2]、馬鈴薯[3]、桔梗[4]等植物的研究中得到證實(shí)。近年來(lái)，在植物的抗逆性研究中，水楊酸得到了廣泛應(yīng)用。但針對(duì)水楊酸對(duì)干旱脅迫下烏塌菜幼苗的影響尚未見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)探討噴施外源SA對(duì)干旱脅迫后烏塌菜幼苗抗氧化代謝功能和膜透性的影響，以揭示水楊酸提高其抗性的生理機(jī)制，為水楊酸在烏塌菜的生產(chǎn)栽培中提供理論基礎(chǔ)。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料

以“豫達(dá)豐精品小八葉”種子種植的烏塌菜幼苗為試驗(yàn)材料，采用10%濃度的聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫。

1.2?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2019年9月在上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)生態(tài)學(xué)院LED新光源植物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

選取烏塌菜飽滿種子進(jìn)行土壤栽種，晝夜溫度25℃/20℃、晝夜時(shí)間14h/10h、光照強(qiáng)度4000lx條件下進(jìn)行種子萌發(fā);種子破土出芽20d后，將長(zhǎng)勢(shì)相似的烏塌菜幼苗分為7組，每組8株，對(duì)照組（CK）和干旱脅迫組噴施清水，實(shí)驗(yàn)組分別噴施0.5mmol·L-1、1.0mmol·L-1、1.5mmol·L-1、2.0mmol·L-1、2.5mmol·L-1濃度的SA，各處理分別隔離噴施，直至葉片水分滴落為止，每12h處理1次;處理5d后，用10%PEG溶液將干旱脅迫組和實(shí)驗(yàn)組浸透，模擬干旱脅迫，對(duì)照組清水浸透作對(duì)照;脅迫3d后，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)定。

1.3?待測(cè)項(xiàng)目和方法

待試驗(yàn)處理后，對(duì)烏塌菜幼苗進(jìn)行取材，每處理至少選取3株長(zhǎng)勢(shì)相似的植株，每植株選取根、莖、葉混合攪拌研磨，提取酶液。

超氧化物歧化酶（SOD）采用NBT染色法[5]進(jìn)行測(cè)定;過(guò)氧化物酶（POD）采用愈創(chuàng)木酚法[6]測(cè)定;過(guò)氧化氫酶（CAT）采用紫外吸收法[6]進(jìn)行測(cè)定;丙二醛（MDA）的含量采用硫代巴比妥酸法[6]測(cè)定;電導(dǎo)率（PEC）的測(cè)定參照趙世杰等[7]的方法。

1.4?試驗(yàn)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以Excel 2016處理圖表，以SPSS 19.0處理系統(tǒng)對(duì)結(jié)果進(jìn)行方差分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?外源SA對(duì)干旱脅迫下烏塌菜幼苗抗氧化酶活性的影響

如圖1所示，干旱脅迫下，烏塌菜幼苗的SOD、POD、CAT活性均顯著低于對(duì)照（P<0.05），與對(duì)照相比，干旱脅迫下烏塌菜幼苗的SOD活性下降了33.50%，添加外源SA后，隨SA濃度的提高，烏塌菜幼苗的SOD活性呈先上升后下降的趨勢(shì)，且差異顯著（P<0.05），其中2.0mmol·L-1處理時(shí)達(dá)到峰值;POD活性與SOD活性呈相似趨勢(shì)，其中在2.0mmol·L-1處理時(shí)，POD活性增加的最明顯，與干旱脅迫相比，增加了17.18%;干旱脅迫下烏塌菜幼苗葉片中的CAT活性下降了19.32%;不同濃度的外源SA處理，烏塌菜幼苗的CAT活性呈波動(dòng)趨勢(shì)，其中在2.0mmol·L-1處理時(shí)，CAT活性顯著提高（P<0.05）。

2.2?外源SA對(duì)干旱脅迫下烏塌菜幼苗質(zhì)膜的影響

電解質(zhì)滲透率是耐逆性鑒定和篩選的重要指標(biāo)[8]。圖2所示，與對(duì)照相比，干旱脅迫處理導(dǎo)致烏塌菜幼苗的電導(dǎo)率增加了37.83%，添加外源SA后，烏塌菜幼苗的相對(duì)電導(dǎo)率顯著較低（P<0.05），烏塌菜幼苗的相對(duì)電導(dǎo)率隨著外源SA濃度的增大呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，其中2.0mmol·L-1處理時(shí)，電導(dǎo)率顯著低于其它處理。

MDA含量的高低可以表明質(zhì)膜受破壞的程度[9]，圖2所示，與對(duì)照相比，干旱脅迫下烏塌菜幼苗的MDA含量提高了6.09%;不同濃度的SA處理對(duì)烏塌菜幼苗的MDA含量影響程度不同，總體呈先下降后平緩的趨勢(shì)。

3?結(jié)論與總結(jié)

SA作為植物應(yīng)對(duì)生物脅迫及非生物脅迫反應(yīng)的重要信號(hào)分子，能誘導(dǎo)多種植物對(duì)逆境脅迫產(chǎn)生持續(xù)抗性，提高逆境脅迫下植物體內(nèi)抗氧化酶活性，防止MDA積累及降低質(zhì)膜透性，從而緩解逆境脅迫對(duì)植物的傷害[10]。

正常情況下，植物體內(nèi)的活性氧處于一種動(dòng)態(tài)平衡中，在遭受逆境時(shí)，大量的活性氧的產(chǎn)生會(huì)打破動(dòng)態(tài)平衡，導(dǎo)致活性氧的代謝失調(diào)[11]。在一定范圍內(nèi)，植物可通過(guò)增加體內(nèi)抗氧化酶活性來(lái)減輕活性氧造成的傷害，但活性氧超過(guò)一定范圍，會(huì)導(dǎo)致抗氧化酶活性下降，過(guò)多的活性氧無(wú)法被清除而使植物受到傷害[12]。干旱脅迫下，烏塌菜幼苗中的SOD、POD、CAT活性均明顯下降，干旱脅迫造成烏塌菜體內(nèi)的活性氧含量急劇增加，自身合成的抗氧化酶無(wú)法清除過(guò)度的活性氧，導(dǎo)致抗氧化酶活性降低，這與王傳凱等[13]對(duì)裸燕麥的研究結(jié)果相似;添加外源SA能夠提高烏塌菜幼苗中SOD、POD、CAT的活性，緩解和清除干旱脅迫導(dǎo)致的活性氧，使活性氧的增加和積累都在可調(diào)范圍內(nèi)，此時(shí)防御酶系統(tǒng)可通過(guò)提高酶活性來(lái)抵御干旱脅迫。本研究結(jié)果與馬樂(lè)元等在小冠花方面[14]、馬明莉在甘藍(lán)型油菜方面[15]及黃清泉等在黃瓜方面[16]的研究結(jié)果較為一致。SA處理可抑制脅迫條件下活性氧的早期積累，激活保護(hù)酶的活性。結(jié)果表明，2.0mmol·L-1的SA能夠通過(guò)提升烏塌菜幼苗抗氧化酶活性來(lái)清除干旱脅迫引起的活性氧增加，顯著增強(qiáng)烏塌菜幼苗的抗氧化能力。

植物在受到脅迫時(shí)，受脅迫葉片細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)的外滲導(dǎo)致細(xì)胞膜相對(duì)透性增加，PEC升高，同時(shí)MDA含量增加。MDA作為植物在逆境環(huán)境下細(xì)胞膜脂過(guò)氧化的產(chǎn)物，會(huì)加重膜的損傷程度[17]。干旱脅迫下，烏塌菜幼苗的PEC上升，MDA的含量也有所增加，而外源SA的添加有效抑制了PEC的上升，減緩烏塌菜幼苗電解質(zhì)的外滲，MDA的含量也有所下降，一定程度上保護(hù)了細(xì)胞膜的完整性，尤其是在添加2.0mmol·L-1的外源SA時(shí)，對(duì)減緩電解質(zhì)的外滲、減輕MDA的積累具有最佳效果。

綜上所述，干旱脅迫打破了烏塌菜幼苗體系原有的動(dòng)態(tài)平衡，導(dǎo)致氧代謝失調(diào)，造成活性氧、MDA的積累，降低了抗氧化酶活性，使膜透性發(fā)生改變，嚴(yán)重影響了烏塌菜幼苗的生長(zhǎng)。SA作為一種生物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，能夠改善烏塌菜幼苗在干旱脅迫下的生長(zhǎng)狀況，提高抗氧化酶活性，同時(shí)還能減少M(fèi)DA的積累以及電解液外滲，有效保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，維持烏塌菜幼苗體中原有的動(dòng)態(tài)平衡?？傮w以2.0mmol·L-1濃度處理效果最佳。

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（責(zé)任編輯?李媛媛）