劉霜 洪丕征 張宏 陳士更 劉同信 丁方軍 魏珉

摘要：以小白菜（Brassicarapassp.chinensisL.）為供試作物，采用盆栽試驗，通過添加Na2SO4模擬2‰鹽漬化土壤，研究鹽脅迫下不同用量γ-聚谷氨酸（γ-PGA）對小白菜幼苗生長特性、葉片抗氧化酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等的影響，以期為鹽堿地小白菜高效栽培提供參考。γ-PGA用量設(shè)置為每666.7m22、4、8kg三個梯度，以不施γ-PGA為對照（CK）。結(jié)果表明，鹽脅迫下施用γ-PGA能促進小白菜出苗和生長，提高其抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，降低丙二醛（MDA）含量，從而緩解鹽脅迫傷害。其中，每666.7m2 施用4kgγ-PGA的效果最好，與CK相比顯著提高小白菜出苗率（增幅29.0%），顯著增加株高、根長和單株鮮重（增幅50.9%、26.0%、51.9%），顯著提高葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性（增幅33.1%、67.5%、84.4%）及脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量（增幅64.9%、25.4%、11.7%），顯著降低MDA含量（降幅27.3%），可有效緩解鹽脅迫對小白菜生長發(fā)育的影響。

關(guān)鍵詞：γ-聚谷氨酸;鹽脅迫;小白菜;幼苗生長;抗氧化特性;滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)

中圖分類號：S634.3 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2022）01-0044-05

γ-聚谷氨酸（γ-PGA）等高分子物質(zhì)由于其特殊性質(zhì)，具有超強的保水能力、增強植物抗逆境能力、促進作物生長發(fā)育等功能，且有穩(wěn)定性強、施用成本低等優(yōu)勢，近年來在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮著重要的作用。諸多研究表明，γ-PGA能有效提高小麥發(fā)芽率[1]，促進油菜[2]、番茄[3]、生姜[4]的生長、根莖發(fā)育和有機物積累，提高小白菜等農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)及產(chǎn)量[3，5，6]。此外，γ-PGA還能提高鹽脅迫下油菜脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量[7]，不同程度提高玉米[8]、水稻[9]、辣椒[10]、高桃實生苗[11]、菜心[12]的SOD、POD和CAT活性，保障植株在逆境脅迫下仍能正常生長發(fā)育。然而，目前鹽脅迫下γ-PGA對小白菜的最佳施用量及其影響機理尚不明確，有必要開展相關(guān)研究。

小白菜（Brassicarapassp.chinensisL.）俗稱青菜或油菜，因其口感脆爽，營養(yǎng)價值高而備受人們青睞，但其生長對鹽分較為敏感，在鹽堿地上栽培受到限制。目前，有關(guān)小白菜耐鹽方面的研究主要集中在NaCl脅迫上，Na2SO4 脅迫對小白菜生理生化特性影響的研究鮮見報道。為此，本研究通過盆栽試驗分析了Na2SO4脅迫下不同用量γ-PGA對小白菜生長發(fā)育及抗逆特性的影響，旨在探索γ-PGA對Na2SO4脅迫的緩解效應，以期為硫酸鹽型鹽堿地小白菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小白菜品種為夏雄青梗菜，γ-PGA由山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司提供。供試土壤耕層基本理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗設(shè)計與方法

本試驗于2020年9—10月在山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司試驗基地進行，采用盆栽試驗，用Na2SO4模擬2‰鹽脅迫。試驗前將所有土樣用預先配制的Na2SO4溶液進行鹽化處理，自然風干一個月，碾碎混勻后過2mm篩，按土樣容重1.43g·cm-3分層依次裝土，每盆分裝土樣8kg。

試驗共設(shè)置4個處理，分別為666.7m2施用γ-PGA0kg（CK）、2kg（γ-PGA2）、4kg（γ-PGA4）和8kg（γ-PGA8），3次重復，共12盆。2020年9月3日播種小白菜，每盆播種50粒，待出苗后進行間苗，每盆保留健壯苗8株。播種后即進行γ-PGA一次性灌施，之后常規(guī)管理。

1.3 測定指標與方法

播種5d后統(tǒng)計出苗率。播種30d后取樣，樣株用蒸餾水洗凈，測其株高、根長及單株鮮重等指標，完成后將樣株剪碎，進行超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛（MDA）等指標的測定。SOD、POD、CAT活性分別采用氮藍四唑（NBT）光還原法、愈創(chuàng)木酚顯色法、紫外吸收法進行測定[13]。Pro、可溶性蛋白、可溶性糖含量分別用酸性茚三酮法[13]、考馬斯亮藍G-250法[14]、硫酸蒽酮法[15]進行測定。MDA含量測定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用SPSS26.0軟件進行數(shù)據(jù)分析和差異顯著性檢驗（P<0.05）。用MicrosoftExcel2010軟件進行數(shù)據(jù)處理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 γ-PGA對鹽脅迫下小白菜生長的影響

2.1.1 對出苗率的影響 鹽脅迫下，施用γ-PGA能提高小白菜的出苗率（圖1）。其中，γ-PGA4和γ-PGA8處理的提升效果均達顯著水平（P<0.05），分別較對照提高了29.0%和11.0%。

2.1.2 對株高、根長和單株鮮重的影響 由表2看出，鹽脅迫下施用γ-PGA可促進小白菜植株生長，株高、根長和單株鮮重隨γ-PGA施用量的增加先升高后降低，以γ-PGA4處理的提升效果最好，分別較CK提高50.9%、26.0%、51.9%。

2.2 γ-PGA對鹽脅迫下小白菜葉片抗氧化酶活性的影響

γ-PGA處理均顯著提高鹽脅迫下小白菜葉片的SOD活性，以γ-PGA4處理最高，較對照提高33.1%（圖2A）。僅γ-PGA4處理顯著提高小白菜葉片的POD活性，較對照提高67.5%，γ-PGA2和γ-PGA8處理較CK無顯著差異（圖2B）。γ-PGA處理均顯著提高小白菜葉片的CAT活性，γ-PGA2、γ-PGA4、γ-PGA8分別較對照提高34.6%、84.4%、47.9%，以γ-PGA4處理最高（圖2C）。

2.3 γ-PGA對鹽脅迫下小白菜葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

γ-PGA2和γ-PGA8處理下小白菜葉片可溶性糖含量較對照略有下降，但差異不顯著（P>0.05）;γ-PGA4處理則顯著提高葉片可溶性糖含量，較對照提高25.4%（圖3A）。γ-PGA處理顯著提高葉片脯氨酸含量，且三個處理間差異顯著，以γ-PGA4處理最高，較對照提高64.9%，其次是γ-PGA2（圖3B）。γ-PGA2、γ-PGA4及γ-PGA8處理均顯著提高了鹽脅迫下小白菜葉片可溶性蛋白含量，分別較對照提高7.5%、6.3%、11.7%，以γ-PGA8處理最高，γ-PGA4處理最低（圖3C）。

2.4 γ-PGA對鹽脅迫下小白菜葉片MDA含量的影響

由圖4可以看出，不同用量γ-PGA處理均顯著降低鹽脅迫下小白菜葉片MDA含量（P<0.05），γ-PGA2、γ-PGA4、γ-PGA8分別較CK降低12.9%、27.3%、18.5%，以γ-PGA4處理降幅最大。

3 討論與結(jié)論

植物所處環(huán)境與其生物量有密切關(guān)系，γ-PGA能顯著緩解鹽脅迫造成的植物生物量減少，促進出苗并提高株高、根長以及全株鮮重[16，17]。生物量的增加意味著小白菜體內(nèi)活性氧（ROS）毒害作用減弱，滲透調(diào)節(jié)能力增強。本研究結(jié)果表明，γ-PGA能提高鹽脅迫下小白菜種子的出苗率，以每666.7m2施用4kg的效果最好，其次為施用8kg處理，兩者增幅均達顯著水平。這是由于γ-PGA具有一定的保水性能，影響了種子出苗及幼苗生長[18]。尹成紅等研究表明，γ-PGA對玉米幼苗有明顯的促生作用[19]，對種子萌發(fā)及生長發(fā)育發(fā)揮著極其重要的作用，能夠提高種子發(fā)芽率[20]，與本研究結(jié)果一致。

大量研究表明，鹽脅迫下，植物體內(nèi)會產(chǎn)生大量的活性氧自由基（ROS）[21]，導致細胞膜受到較為嚴重損害[22];而施用γ-PGA能清除植物體內(nèi)的ROS，從而增強植物對逆境的適應，保證其正常的生命活動[23，24]。本研究結(jié)果表明，不同用量γ-PGA均提高了Na2SO4 脅迫下小白菜的抗氧化酶活性，尤其顯著提高了SOD和CAT活性，666.7m2施用4kg顯著提高POD活性，體現(xiàn)出植物的應激反應能力[25]。通常ROS對植物細胞的傷害程度是通過MDA含量直接反映出來的[26]，當脅迫程度超過植物的耐受極限時，抗氧化酶活性降低，MDA大量積累。但在本研究條件下，γ-PGA處理能顯著抑制鹽脅迫下MDA含量的增加。說明γ-PGA能有效清除鹽脅迫環(huán)境下小白菜中ROS的積累，緩解鹽脅迫對小白菜生長發(fā)育造成的傷害。

鹽脅迫下，植物通過積累脯氨酸來提高細胞內(nèi)滲透壓，以維持細胞或組織持水，緩解鹽害，提高耐鹽能力。植物受害越嚴重，其體內(nèi)脯氨酸含量越高，反之，脯氨酸含量越低[27]。大量研究表明，在逆境條件下，施用一些外源功能性物質(zhì)（例如甜菜堿等）可增加植物體內(nèi)脯氨酸含量，從而增強作物抗逆性[28]?？扇苄缘鞍啄芴岣呒毎Ｋ芰?，其積累越多，細胞保水能力就越強。逆境脅迫下，植物可通過將淀粉分解為可溶性糖的形式來提高細胞液濃度，降低滲透勢，調(diào)節(jié)植物體內(nèi)水分。鹽脅迫下植物體內(nèi)可溶性蛋白、可溶性糖含量會增加，這些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的變化與植物自身抗逆性有關(guān)，是植物對鹽脅迫的一種響應方式[29]。本研究表明，當小白菜受到鹽脅迫時，666.7m2施用2～8kgγ-PGA能顯著提高其體內(nèi)脯氨酸和可溶性蛋白含量，4kgγ-PGA用量能顯著提高可溶性糖含量。這可能是因為植物為適應逆境脅迫，通過不斷積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)降低細胞水勢[30]，以從環(huán)境中吸收水分維持細胞的正常膨壓[31]，從而為植株健康生長提供必要條件[32]。

本試驗條件下，施用γ-PGA能促進鹽脅迫下小白菜出苗，提高株高、根長、鮮重及葉片SOD、POD、CAT活性和脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白含量，降低MDA含量。綜合來看，以每666.7m2施用4kgγ-PGA效果最好，與對照相比，出苗率提高29.0%，株高、根長和單株鮮重分別提高50.9%、26.0%和51.9%，有效緩解了鹽脅迫對小白菜生長發(fā)育的傷害。本研究結(jié)果可為硫酸鹽型鹽堿地小白菜高效栽培提供參考。