寇江濤

(1.宜春學(xué)院 生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，江西 宜春 336000；2.江西省作物生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 宜春 336000)

鹽害是造成世界范圍內(nèi)農(nóng)作物產(chǎn)量損失、影響植物地理分布、限制全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、嚴(yán)重威脅糧食安全的主要非生物脅迫因子[1]。鹽害影響了我國(guó)相當(dāng)比例的耕地，已成為華北、西北、東北及濱海灘涂等干旱、半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸因子之一[2]。植物在高鹽脅迫下，尤其是高濃度的Na+，會(huì)直接導(dǎo)致離子毒害和高滲脅迫，并間接引起氧化損傷等次級(jí)脅迫，致使生理生化代謝紊亂，最終形態(tài)建成被改變、生長(zhǎng)發(fā)育被抑制[3-4]。

研究表明，外源激素對(duì)于提高植物抗逆性具有重要作用[5]。油菜素內(nèi)酯(Brassinosteroids，BRs)作為第六大植物激素，在植物體內(nèi)具有含量極低、生理活性極高的特點(diǎn)，能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)和DNA、RNA的合成，具有調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育、提高酶系統(tǒng)活性、延緩植物衰老、增強(qiáng)植物抗性的作用[6]。目前，BRs在植物體內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，及其在誘導(dǎo)植物抗鹽性的作用已成為研究熱點(diǎn)[7-9]，并廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上[10]。

紫花苜蓿(Medicagosativa)具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、分布廣、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，是目前我國(guó)栽培面積最大的豆科牧草，由于不合理的農(nóng)業(yè)措施和極端天氣的頻現(xiàn)，導(dǎo)致我國(guó)苜蓿主產(chǎn)區(qū)的土壤鹽漬化面積不斷增加，嚴(yán)重限制了優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)苜蓿草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。研究表明，鹽脅迫下，添加外源EBR能夠提高紫花苜蓿種子的萌發(fā)率并促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)[11]，并能提高幼苗的根系活力[12]、光合能力[13]和光系統(tǒng)Ⅱ功能[14]，有效維持幼苗體內(nèi)的離子穩(wěn)態(tài)平衡[13-14]。本試驗(yàn)在NaCl脅迫下，研究外源EBR對(duì)紫花苜蓿幼苗株高、地上生物量、抗氧化能力和滲透調(diào)節(jié)能力的影響，旨在明確外源BRs在調(diào)控紫花苜蓿苗期耐鹽性中的作用和機(jī)理。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為中苜3號(hào)(M.sativacv.Zhongmu No.3)和隴中苜蓿(M.sativacv.Longzhong)，其中，中苜3號(hào)為耐鹽品種，適于以NaCl為主的鹽堿地種植，隴中苜蓿為不耐鹽品種。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，CK處理：對(duì)照，添加蒸餾水；NaCl處理：添加150 mmol/L NaCl；EBR處理：噴施0.1 μmol/L EBR；NaCl+EBR處理：添加150 mmol/L NaCl，同時(shí)噴施0.1 μmol/L EBR，每處理4次重復(fù)。將供試苜蓿種子用HgCl2溶液(濃度0.1%)消毒后，播種在裝有蛭石的培養(yǎng)缽(上口徑15 cm，下口徑10 cm，深度15 cm)中，待種子萌發(fā)出苗后，每個(gè)培養(yǎng)缽中定植10株，然后置于光照培養(yǎng)室進(jìn)行培養(yǎng)，幼苗培養(yǎng)期間，每隔2 d澆灌1次1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液。

幼苗生長(zhǎng)第35天，將苜蓿幼苗移到試驗(yàn)用水培盆中預(yù)培養(yǎng)3 d開始試驗(yàn)。整個(gè)試驗(yàn)期間，每隔2 d更換1次處理液，同時(shí)在各個(gè)處理液中，間歇性通入空氣。試驗(yàn)期間，每天早晨8：00在EBR和EBR+NaCl處理的苜蓿幼苗葉片正反面均勻噴施0.1 μmol/L EBR溶液，同時(shí)在CK和NaCl處理的苜蓿幼苗葉片正反面均勻噴施蒸餾水，噴到有液滴為止。

1.2 測(cè)定方法

1.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行顯著性分析，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源EBR對(duì)NaCl脅迫下苜蓿幼苗株高和地上生物量的影響

由圖1可知，和CK相比較，NaCl處理第10 天時(shí)，紫花苜蓿幼苗的生長(zhǎng)明顯被抑制，2個(gè)品種苜蓿幼苗的株高、地上生物量顯著下降(P<0.05)，中苜3號(hào)幼苗的株高、地上生物量分別下降34.14%和38.72%，隴中苜蓿幼苗的株高、地上生物量分別下降38.69%和36.96%。

不同字母表示差異達(dá)5%顯著水平。圖2-3同。

和CK相比較，噴施外源EBR對(duì)2個(gè)品種苜蓿幼苗的株高和中苜3號(hào)幼苗的地上生物量無(wú)顯著影響(P>0.05)，但顯著提高了隴中苜蓿幼苗的地上生物量(P<0.05)。NaCl脅迫下，噴施外源EBR后，NaCl脅迫對(duì)紫花苜蓿幼苗生長(zhǎng)所產(chǎn)生的抑制程度明顯減輕，隴中苜蓿幼苗的株高和中苜3號(hào)幼苗的地上生物量顯著提高(P<0.05)。和NaCl脅迫相比較，中苜3號(hào)幼苗的株高、地上生物量分別提高24.31%和30.32%，隴中苜蓿幼苗的株高、地上生物量分別提高29.18%和29.19%。

2.2 外源EBR對(duì)NaCl脅迫下苜蓿幼苗體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)能力的影響

由表1可知，和CK相比較，NaCl處理第10天時(shí)，苜蓿幼苗體內(nèi)產(chǎn)生了滲透脅迫，2個(gè)品種苜蓿幼苗葉片中的可溶性蛋白含量顯著降低(P<0.05)，可溶性糖和游離脯氨酸含量顯著升高(P<0.05)，中苜3號(hào)幼苗葉片中的可溶性蛋白含量下降46.75%，可溶性糖、游離脯氨酸含量分別提高108.23%和205.40%，隴中苜蓿幼苗葉片中的可溶性蛋白含量下降49.79%，可溶性糖、游離脯氨酸含量分別提高136.76%和168.29%。

表1 NaCl脅迫下添加外源EBR對(duì)苜蓿幼苗體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)能力的影響

和CK相比較，噴施外源EBR對(duì)2個(gè)品種苜蓿幼苗體內(nèi)的滲透能力無(wú)顯著影響(P>0.05)。NaCl脅迫下，噴施外源EBR后，NaCl脅迫對(duì)苜蓿幼苗造成的滲透脅迫程度明顯降低，2個(gè)品種苜蓿幼苗葉片中的可溶性蛋白含量顯著提高(P<0.05)，可溶性糖和游離脯氨酸含量顯著下降(P<0.05)。和NaCl脅迫相比較，中苜3號(hào)幼苗葉片中的可溶性蛋白含量提高63.03%，可溶性糖、游離脯氨酸含量分別下降35.24%和35.31%，隴中苜蓿幼苗葉片中的可溶性蛋白含量提高69.04%，可溶性糖、游離脯氨酸含量分別下降 27.20%和46.58%。

2.3 外源EBR對(duì)NaCl脅迫下苜蓿幼苗體內(nèi)酶促抗氧化系統(tǒng)和非酶抗氧化系統(tǒng)活性的影響

由圖2可知，和CK相比較，NaCl處理第10天時(shí)，苜蓿幼苗的抗氧化能力顯著增強(qiáng)，2個(gè)品種苜蓿幼苗葉片中的非酶抗氧化物質(zhì)(AsA、GSH)含量和抗氧化酶(SOD、GPX、APX、GR)活性顯著提高(P<0.05)，但CAT活性顯著降低(P<0.05)。中苜3號(hào)幼苗葉片中的AsA、GSH含量分別提高67.83%和58.22%，SOD、GPX、APX、GR活性分別提高22.31%, 46.78%, 46.08%, 44.76%，CAT活性下降45.06%，隴中苜蓿幼苗葉片中的AsA、GSH含量分別提高28.24%和52.55%，SOD、GPX、APX、GR活性分別提高20.56%, 61.78%, 40.94%, 40.91%，CAT活性下降47.23%。

圖2 NaCl脅迫下添加外源EBR對(duì)苜蓿幼苗抗氧化能力的影響

和CK相比較，噴施外源EBR對(duì)2個(gè)品種苜蓿幼苗葉片中的SOD活性無(wú)顯著影響(P>0.05)，但顯著提高了APX、GPX、GR、CAT活性和AsA、GSH含量(P<0.05)。NaCl脅迫下，噴施外源EBR進(jìn)一步提高了苜蓿幼苗酶促抗氧化系統(tǒng)和非酶抗氧化系統(tǒng)活性，2個(gè)品種苜蓿幼苗葉片中的非酶抗氧化物質(zhì)(AsA、GSH)含量和抗氧化酶(SOD、GPX、APX、GR、CAT)活性均顯著提高(P<0.05)。和NaCl脅迫相比較，中苜3號(hào)幼苗葉片中的AsA、GSH含量分別提高28.75%和43.73%，SOD、GPX、APX、GR、CAT活性分別提高12.34%, 24.23%, 24.21%, 32.89%, 54.07%，隴中苜蓿幼苗葉片中的AsA、GSH含量分別提高46.31%和30.07%，SOD、GPX、APX、GR、CAT活性分別提高13.30%, 22.05%, 26.33%, 43.19%, 50.02%。

2.4 外源EBR對(duì)NaCl脅迫下苜蓿幼苗葉片中和MDA含量的影響

圖3 外源EBR對(duì)NaCl脅迫下苜蓿幼苗葉片中和MDA含量的影響

3 討論與結(jié)論

外部形態(tài)和生長(zhǎng)狀況是鹽脅迫對(duì)植物傷害的最直觀表現(xiàn)[18]。鹽脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響主要表現(xiàn)為具有明顯的抑制效應(yīng)，最終表現(xiàn)為生物量的積累下降[18]。本試驗(yàn)中，NaCl處理對(duì)苜蓿幼苗的生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用，降低了2個(gè)品種苜蓿幼苗的株高和地上生物量，噴施外源EBR明顯減輕了NaCl脅迫所產(chǎn)生的抑制作用，顯著提高了2個(gè)品種苜蓿幼苗的株高和地上生物量，這與BRs調(diào)控燕麥(AvenasativaL.)[7]、番茄(Solanumlycopersicum)[19]耐鹽性的研究結(jié)果一致。

滲透調(diào)節(jié)是植物響應(yīng)鹽脅迫的主要表征之一[20]?？扇苄缘鞍?、游離脯氨酸和可溶性糖等小分子物質(zhì)作為植物體內(nèi)逆境脅迫誘導(dǎo)積累的關(guān)鍵信號(hào)物質(zhì)，在植物的抗鹽性中發(fā)揮著重要作用[21-23]。本試驗(yàn)中，NaCl處理破壞了2個(gè)品種苜蓿幼苗體內(nèi)原生蛋白質(zhì)的生化代謝途徑，抑制了蛋白質(zhì)的合成代謝，使得蛋白質(zhì)的水解代謝加快，可溶性蛋白在蛋白水解酶的作用下水解能夠產(chǎn)生游離氨基酸，從而導(dǎo)致2個(gè)品種苜蓿幼苗葉片中游離脯氨酸含量升高。游離氨基酸的大量積累，有助于緩解滲透脅迫，游離脯氨酸和可溶性糖的大量積累，也能夠在一定程度上維持苜蓿幼苗體內(nèi)的滲透勢(shì)，進(jìn)一步說(shuō)明游離脯氨酸和可溶性糖的積累是植物響應(yīng)鹽脅迫的一種防御性行為[24]。NaCl脅迫下，噴施外源EBR能夠明顯促進(jìn)紫花苜蓿幼苗體內(nèi)蛋白質(zhì)的生物合成，顯著降低游離脯氨酸和可溶性糖的積累量，這與李碩等[19]、王舒甜等[25]在番茄、香樟(Cinnamomumcamphora(Linn)Presl)耐鹽性上的研究結(jié)果一致，說(shuō)明外源EBR可能參與了鹽脅迫下苜蓿幼苗C、N代謝的調(diào)控，同時(shí)可溶性蛋白含量的增加還有利于酶活性的發(fā)揮，但其調(diào)控機(jī)理有待進(jìn)一步研究。