崔云浩，梁 祎，王軍娥，王艷芳，石 玉

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西太谷030801）

近年來(lái)，我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，設(shè)施種植規(guī)模連年增長(zhǎng)，設(shè)施農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要發(fā)展方向。在設(shè)施栽培過(guò)程中，由于不合理的栽培制度與方式導(dǎo)致設(shè)施土壤鹽漬化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)次生鹽漬化耕地超過(guò)600萬(wàn)hm2[1]。NaCl脅迫導(dǎo)致番茄幼苗的鹽害指數(shù)和Na+含量均顯著提高，而生長(zhǎng)速率和葉綠素含量會(huì)顯著降低；同時(shí)，NaCl脅迫造成番茄幼苗的活性氧代謝、幼苗葉片和根系的抗氧化酶活性、超氧陰離子產(chǎn)生速率、丙二醛含量均顯著提高[2]。許多研究表明，低濃度鹽脅迫對(duì)植株的生長(zhǎng)影響不明顯，而高濃度的鹽脅迫使植株保護(hù)酶系統(tǒng)遭到破壞[3-4]。張?zhí)煜璧萚5]研究表明，鹽脅迫會(huì)顯著抑制甜椒幼苗生長(zhǎng)，具體表現(xiàn)為幼苗株高和根長(zhǎng)顯著下降，葉片相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛（MDA）含量顯著增大，且隨著鹽分濃度的增大，甜椒生長(zhǎng)所受抑制程度越強(qiáng)。因此，鹽度是植物生長(zhǎng)主要的限制因素之一，它通過(guò)破壞植物的生理機(jī)能，從而降低植物的生長(zhǎng)[6]。

硅（Si）作為植物生長(zhǎng)發(fā)育的有益元素，對(duì)鹽堿脅迫下植物的生長(zhǎng)有重要調(diào)節(jié)作用[7]。硅可通過(guò)調(diào)節(jié)抗氧化酶活性，降低活性氧的產(chǎn)生和積累，從而保護(hù)植物組織免受鹽脅迫下的氧化損傷[8-9]。李換麗[10]研究表明，外源硅可顯著緩解鹽脅迫對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的抑制，提高植株抗氧化能力，減少活性氧的積累。緱天韻等[11]研究表明，施硅可以提高黃瓜液泡膜中Na+/H+反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因NHX1的表達(dá)，使葉綠體中Na+含量降低，從而有效緩解鹽脅迫下黃瓜幼苗的氧化損傷。魏小春等[12]研究表明，硅處理在緩解辣椒在高溫、鹽脅迫等非生物脅迫方面發(fā)揮著重要作用。

甜椒（Capsicum frutescensL.）屬茄科辣椒屬一年生草本植物，因其果實(shí)口感甜脆，維生素、有機(jī)酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，深受人們喜愛。目前甜椒已成為設(shè)施栽培的主要蔬菜之一，但由于設(shè)施內(nèi)土壤的惡劣環(huán)境，嚴(yán)重影響了甜椒植株的正常生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)的品質(zhì)與產(chǎn)量[13]。關(guān)于Si對(duì)植物抗鹽機(jī)理的研究多集中于番茄，番茄、甜椒雖同屬茄科植物，但其鹽脅迫響應(yīng)的機(jī)理是否相同需要進(jìn)一步探究。與離子硅相比，納米硅的比表面積大，活性高，在濕潤(rùn)的環(huán)境中更容易被植株吸附，提高植株對(duì)硅的吸收利用[14]，特別是納米硅對(duì)鹽脅迫下甜椒幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的研究報(bào)道較少。

本研究以甜椒幼苗為材料，探究鹽脅迫下外源噴施納米硅對(duì)甜椒生長(zhǎng)和生理特性的影響，以期探明其減輕鹽脅迫的生理機(jī)制，為外源噴施納米硅提高甜椒耐鹽性、促進(jìn)甜椒增產(chǎn)提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料選用以甜椒品種3964為接穗、碧麗納為砧木的嫁接苗。甜椒幼苗由山東偉麗種苗有限公司提供。納米硅（平均晶粒20 nm，純度99%）購(gòu)自江蘇先豐納米材料科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝站進(jìn)行。當(dāng)幼苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的幼苗定植于裝有10 L營(yíng)養(yǎng)液（1/4日本山崎甜椒配方營(yíng)養(yǎng)液[15]）的栽培箱中，緩苗7 d后將營(yíng)養(yǎng)液更換為1/2營(yíng)養(yǎng)液。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，即CK.1/2營(yíng)養(yǎng)液；Si.1/2營(yíng)養(yǎng)液＋50 mg/mL納米硅；NaCl.1/2營(yíng)養(yǎng)液＋150 mmol/L NaCl；NaCl＋Si.1/2營(yíng)養(yǎng)液＋150 mmol/L NaCl＋50 mg/mL納米硅。每個(gè)處理3次重復(fù)。每天調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液pH值為6.0±0.2，增氧泵間歇通氣，每隔1 h通氣0.5 h，每4 d更換一次營(yíng)養(yǎng)液。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

處理第14天7：00—8：00對(duì)各處理甜椒幼苗進(jìn)行取樣，取6株用于生物量測(cè)定，另外6株取第2片完全展開功能葉與根系洗凈擦干后置于-80℃超低溫冷凍箱，用于抗氧化指標(biāo)測(cè)定。

1.3.1 生物量的測(cè)定 處理第14天將甜椒幼苗用去離子水快速洗凈擦干，稱質(zhì)量記錄鮮質(zhì)量；并于105℃下殺青15 min，75℃烘干稱質(zhì)量記錄干質(zhì)量。每個(gè)處理6次重復(fù)。

1.3.2 活性氧含量的測(cè)定MDA含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[16]，O2·-含量的測(cè)定參照王愛國(guó)等[17]的方法，略加改動(dòng)。過(guò)氧化氫（H2O2）含量采用碘化鉀法進(jìn)行測(cè)定[17]。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.3.3 抗氧化酶活性的測(cè)定SOD活性用氮藍(lán)四唑（NBT）法測(cè)定[19]；CAT活性用紫外吸收法測(cè)定[19]；POD活性以愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[19]。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用MicrosoftExcel2019作圖，SPSS20.0軟件進(jìn)行方差分析，運(yùn)用Duncn's法進(jìn)行方差分析（P≤0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 納米硅對(duì)鹽脅迫下甜椒幼苗生物量的影響

由表1可知，與CK相比，加Si處理后甜椒總鮮質(zhì)量與總干質(zhì)量均有所增加，但未達(dá)到顯著水平；NaCl脅迫處理后甜椒幼苗總鮮質(zhì)量與總干質(zhì)量均顯著降低，降幅分別達(dá)到84%和80%；與單獨(dú)NaCl脅迫處理相比，外源噴施Si處理后，甜椒植株總鮮質(zhì)量與總干質(zhì)量分別顯著增加81%、76%（P＜0.05）。

表1 不同處理對(duì)甜椒幼苗生物量的影響 g/株

2.2 納米硅對(duì)鹽脅迫下甜椒幼苗丙二醛含量的影響

由圖1可知，與CK相比，單獨(dú)加Si處理后甜椒葉片中MDA含量顯著降低21.66%，根系中MDA含量無(wú)顯著變化；單獨(dú)NaCl脅迫處理的甜椒葉片與根系中MDA含量顯著升高，增幅分別達(dá)到0.78倍、3.68倍；與單獨(dú)NaCl脅迫處理相比，葉面噴施納米硅處理后葉片和根系中MDA含量顯著降低了23.06%、53.65%。

2.3 納米硅對(duì)鹽脅迫下甜椒幼苗超氧陰離子（O2·-）含量的影響

由圖2可知，與CK相比，加Si處理后甜椒葉片與根系中O2·-含量均無(wú)顯著變化，NaCl脅迫會(huì)顯著增加甜椒幼苗葉片和根系中O2·-含量，分別顯著增加了1.12倍和0.99倍；而葉片噴施納米硅會(huì)顯著降低鹽脅迫下甜椒幼苗葉片與根系中O2·-含量，較NaCl處理顯著降低了24.52%和28.80%。

2.4 納米硅對(duì)鹽脅迫下甜椒幼苗H2O2含量的影響

由圖3可知，與CK相比，加Si處理后甜椒葉片中H2O2含量顯著降低16.10%，根系中H2O2含量無(wú)顯著變化，NaCl脅迫處理后甜椒幼苗葉片與根系中H2O2含量均顯著上升，分別顯著增加了1.50倍和0.73倍。NaCl＋Si處理甜椒幼苗葉片與根系中H2O2含量顯著下降，與NaCl處理相比，分別顯著下降了52.88%和17.48%。說(shuō)明外源噴施Si可促進(jìn)鹽脅迫下植株細(xì)胞中H2O2的清除，保證植株的正常生理代謝。

2.5 納米硅對(duì)鹽脅迫下甜椒幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響

從表2可以看出，與CK相比，加Si處理后甜椒葉片中POD與CAT活性均顯著提高，增幅分別達(dá)到81.72%和11.07%，根系中POD活性顯著提高1.04倍；NaCl脅迫處理后甜椒幼苗葉片與根系中SOD和CAT活性顯著降低，而葉片和根系中POD活性均升高；其中，葉片SOD和CAT活性較CK分別顯著降低了30.32%和22.51%，根系SOD和CAT活性較CK分別顯著降低了40.91%和37.44%，而葉片POD活性較CK顯著升高了85.40%。葉片噴施納米硅會(huì)增加NaCl脅迫下葉片SOD和根系SOD、POD、CAT活性，而葉片POD和CAT活性會(huì)顯著降低。

表2 不同處理對(duì)甜椒幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響

3 結(jié)論與討論

在植株遭受鹽脅迫時(shí)，最普遍、最直觀的現(xiàn)象是植株生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制[20]。生物量的高低直接反映了植株的受脅迫程度[21]。石玉等[22]研究表明，NaCl脅迫會(huì)對(duì)黃瓜植株造成滲透脅迫與離子毒害，破壞黃瓜細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。朱永興[23]研究表明，加硅處理可有效緩解鹽脅迫對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的抑制，通過(guò)提高黃瓜凈光合速率，促進(jìn)光合產(chǎn)物積累，從而提高植株生物量的積累。本試驗(yàn)表明，NaCl脅迫顯著抑制了甜椒幼苗的正常生長(zhǎng)發(fā)育，降低了生物量的積累，而葉面噴施納米硅可顯著緩解NaCl脅迫對(duì)甜椒幼苗生物量積累的抑制。說(shuō)明納米硅可附著于植株葉片表皮細(xì)胞，形成具有角質(zhì)雙硅層的細(xì)胞壁，同時(shí)促進(jìn)植株細(xì)胞分裂、拉長(zhǎng)，從而增大生物量的積累[24]。

活性氧（ROS）是植物光合作用、呼吸作用、電子傳遞的代謝產(chǎn)物，在植物體內(nèi)主要以O(shè)2·-、-OH、H2O2的形式存在。ROS會(huì)破壞細(xì)胞內(nèi)蛋白、不飽和脂肪酸等功能性大分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞膜脂過(guò)氧化影響植株生長(zhǎng)代謝[25]。正常情況下，植物會(huì)通過(guò)抗氧化酶系統(tǒng)分解并清除代謝產(chǎn)生的ROS，超氧化物歧化酶（SOD）將代謝產(chǎn)生的O2·-轉(zhuǎn)化為H2O2，再由過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）將H2O2還原為H2O和O2，從而清除活性氧、減少氧化損傷[26]。鹽脅迫環(huán)境會(huì)導(dǎo)致植株體內(nèi)積累大量ROS，大量的H2O2積累會(huì)導(dǎo)致SOD活性降低，進(jìn)一步加劇細(xì)胞膜脂過(guò)氧化，MDA含量增加，對(duì)細(xì)胞造成不可逆損傷，最終影響植物生長(zhǎng)發(fā)育[27-28]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，植株遭受鹽脅迫后，體內(nèi)O2·-、H2O2大量積累，導(dǎo)致細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化損傷加重，MDA含量增加，而外源噴施納米硅通過(guò)調(diào)控甜椒植株體內(nèi)SOD活性，促進(jìn)O2·-歧化為H2O2，并由POD、CAT將產(chǎn)生的H2O2清除，減少鹽脅迫導(dǎo)致的細(xì)胞氧化損傷，提高植株耐鹽性。外源噴施Si處理會(huì)提高鹽脅迫下植株根系細(xì)胞中POD與CAT活性，降低葉片細(xì)胞中POD、CAT活性，這可能是由于不同組織器官中的抗氧化酶活性變化不同所致，植株在遭受脅迫時(shí)往往是根系最先感受脅迫并產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)來(lái)抵御外界不良環(huán)境[29]。結(jié)合本試驗(yàn)結(jié)果可以看出，硅通過(guò)調(diào)控植株抗氧化酶活性，從而緩解鹽脅迫引起的植株細(xì)胞氧化損傷，提高植株耐鹽性。

綜上所述，硅通過(guò)調(diào)節(jié)甜椒植株體內(nèi)抗氧化酶活性，清除ROS，降低植株氧化損傷，提高甜椒的耐鹽性，保證甜椒在鹽脅迫環(huán)境下正常生長(zhǎng)發(fā)育。