覃凌薇，李 琳,2，陸海燕，劉同慶，王凌暉*

（1.廣西大學 林學院，廣西 南寧 530004；2.玉林師范學院，廣西 玉林 537000；3.廣西國有欽廉林場，廣西 欽州 535000）

我國半數以上的省份均分布有酸性土壤，占據全國土地面積的21%，此外，南方的酸性土壤總面積更是達到2.04億hm2［1-2］。大量報道指出，酸性土壤中的鋁會影響植物根的伸長，導致根尖發(fā)黑，根毛減少，最終阻礙植株的生長，現已成為人工種植林產量減少和樹種退化的最重要原因之一［3-4］。以硝普鈉（SNP）為供源的外源一氧化氮（NO）作為植物受到脅迫的傳遞信號，可以與活性氧（ROS）反應，緩解植物受到的脅迫毒害［5］。目前，用一氧化氮（NO）供體硝普鈉（SNP）來緩解植物受到脅迫的研究取得了一定進展，何虎翼等［6］研究鋁脅迫下施加SNP對黑麥（Secale cereale L. cv. King）和小麥（Triticum aestivum L. cv. Jinmai47）的根尖線粒體的影響，結果表明：SNP能夠有效提高黑麥和小麥根尖細胞的呼吸速率以及酶活性，減輕鋁脅迫對根尖線粒體的傷害；劉建新等［7］研究了鑭（La）脅迫下施加SNP對黑麥草（Lolium perenne L.）幼苗的光合影響，結果表明：SNP可以通過提高葉片的光合色素含量、凈光合速率、蒸騰速率等來改善葉片的光合活性，從而緩解La脅迫對黑麥草光合速率的抑制；張敏等［8］研究了銅（Cu）脅迫下施加SNP對番茄（Solanum lycopersicum L.）生理的影響，結果表明：SNP誘導番茄幼苗以及根部產生一些抗性物質從而抵抗銅脅迫。

閩楠（Phoebe bournei），俗稱楠木，為樟科（Lauraceae）楠屬（Phoebe）常綠闊葉大喬木，廣泛分布于我國云南、廣西等南亞熱帶地區(qū)，為國家Ⅱ級重點保護野生植物［9］。該樹種耐陰性強，喜濕潤溫暖氣候［10］。閩楠木屬于金絲楠木類，木材的紋理優(yōu)美，切面有閃光點或金色絲絨，可用來制作上等建筑家具、名貴工藝品等［11］。

近年來，由于閩楠木的巨大發(fā)展?jié)摿ΓP于閩楠木的研究逐漸增多，主要集中于閩楠容器育苗技術的研究［12-13］， 種群結構及造林［14-15］、干旱脅迫［16］、低溫脅迫［17-18］光照脅迫［19-20］等。但是，有關酸鋁（AlCl3）脅迫對閩楠幼苗所產生毒害影響的研究鮮有報道，因此，在本研究中，進行了SNP-AlCl3互作試驗，研究了SNP對鋁脅迫下閩楠木生理特性方面的緩解作用，以期為閩楠幼苗的栽培以及在酸性土壤種植提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇長勢良好一致、生長健壯的80株無病蟲害閩楠木實生苗。試驗地點在廣西壯族自治區(qū)南寧市的廣西大學林學院苗圃基地（東經108°17′，北緯22°48′）。試驗所涉及的化學藥品，如硝普鈉、氯化鋁、氫氧化鈉、鹽酸等藥品均購于南寧市羽瑞生物試劑經營部。栽培基質以腐植質土與苗圃熟土3∶1的比例充分混合，高錳酸鉀溶液消毒、堆積，靜置3 d。栽培容器為帶孔塑料營養(yǎng)盆(半徑為8 cm，高為20 cm)，每盆約2 kg栽培基質。于2018年3月移栽到營養(yǎng)盆中，試驗前每周給每盆補充1 L霍格蘭營養(yǎng)液，試驗開始后不再施加，緩苗至2019年3月開始進行預試驗處理，正式試驗于2019年4月~2020年1月進行。

1.2 試驗設計

試驗采用完全隨機的設計方法，參考楊梅［21］和楊林通［22］等的研究方法，共設置10個處理（表1），每個處理重復8次，設置5個鋁濃度水平，2個硝普鈉水平（表1）。每日按照植物的生長需求統(tǒng)一澆水，每周給每個處理施用250 mL不同濃度的AlCl3、SNP處理液，連續(xù)處理20周；用HCl或NaOH來調節(jié)處理液的pH值，使其維持在4.1~4.2；用K2SO4調平處理液中的K+濃度。

表1 硝普鈉—酸鋁互作處理

1.3 指標測定

于2019年9月試驗結束后，在每個處理組中隨機選擇無病蟲害、長勢一致的3株植株，每株植株摘取中上部分的3～5片功能葉。根據《植物生理學實驗指導》［23-24］中生理指標的測定方法，用丙酮-無水乙醇法測定葉片中的葉綠素含量，硫代巴比妥酸（TBA）法測定丙二醛（MDA）含量，蒽酮比色法測定可溶性糖含量，考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白的含量，酸性茚三酮法測定游離脯氨酸的含量，NBT光化還原法測定葉片超氧化物歧化酶的活性，紫外光吸收法測定過氧化氫酶的活性，木酚法測定過氧化物酶的活性，所有指標測定重復3次。

1.4 數據統(tǒng)計與分析

試驗數據采用Excel 2019繪制圖表，SPSS 19.0進行方差分析，多重比較和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 硝普鈉—酸鋁互作對閩楠幼苗葉片光合色素含量的影響

由圖1可知，不同處理組的閩楠幼苗葉片的葉綠素a（圖1A）、葉綠素b（圖1B）、類胡蘿卜素（圖1C）和總葉綠素（圖1D）含量變化明顯。大體上隨著鋁脅迫的濃度增加，葉片中的光合色素含量呈現先上升后下降的趨勢。在鋁脅迫下，未施加SNP處理時，T3與T7、T9的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、總葉綠素等含量有顯著性差異（P＜0.05）,T3與T5無顯著性差異（P＞ 0.05)；施加SNP處理時，T10與T4、T6、T8的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、總葉綠素的含量有顯著性差異,T4與T6無顯著性差異。其中，當處理組鋁濃度為0.2 mmol/L時，葉片中的葉綠素a、葉綠素b含量最高，而當處理組鋁濃度為0.8 mmol/L時，葉片中的葉綠素a、葉綠素b含量最低。在鋁濃度保持不變的情況下，施加0.1 mmol/L硝普鈉處理的葉片色素含量均要比未施加硝普鈉處理的高。在未施加硝普鈉的處理組中，低濃度鋁0.2 mmol/L處理時，葉片中的葉綠素b含量最高, FW為0.51 mg/g；當高濃度鋁0.8 mmol/L處理時，葉綠素b含量最低，FW為0.42 mg/g。在施加0.1 mmol/L硝普鈉的處理組中，處理T4（鋁濃度為0.2 mmol/L）葉綠素b含量最高，處理T10（鋁濃度為0.8 mmol/L）的含量最低，分別是未施加硝普鈉的1.13倍和1.07倍。可見，高濃度鋁（鋁濃度為0.8 mmol/L）處理下，鋁對閩楠幼苗葉片光合色素合成的抑制作用要遠大于硝普鈉的緩解作用。

圖1 硝普鈉—酸鋁互作對閩楠幼苗葉片光合色素含量的影響

在低濃度鋁（0.2 mmol/L）下，0.1 mmol/L SNP處理組中，葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、總葉綠素的含量最大，而高濃度鋁（0.8 mmol/L）下，0.0 mmol/L SNP處理組中，葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、總葉綠素的含量最小。

2.2 硝普鈉—酸鋁互作對閩楠幼苗葉片丙二醛含量的影響

由圖2可知，不同鋁處理下，隨著鋁濃度增加，葉片中丙二醛含量總體呈現先下降后升高的趨勢。在鋁脅迫下，未施加SNP處理時，T3與T5、T7、T9的丙二醛含量有顯著性差異（P＜ 0.05),T5與T7，T7與T9無顯著性差異（P＞ 0.05)；施加SNP處理時，T4、T6分別與T10間有顯著性差異，T4、T6、T8各處理間均無顯著性差異。鋁濃度處理相同時，施加硝普鈉的葉片丙二醛含量要低于其對應的未施加組。其中，當鋁處理為0.2 mmol/L時，葉片中丙二醛含量最小，為0.98 μmol/g，而鋁處理0.8 mmol/L時，丙二醛含量最大，為1.16 μmol/g。施加相同硝普鈉的情況下，鋁脅迫組中的MDA含量要高于對應的未施加鋁組。因此，閩楠幼苗丙二醛含量隨著鋁濃度的提高而增加。分別在處理組T9和處理處理組T4中，葉片中的丙二醛分別達到最大值和最小值，分別為1.43μmol/g和0.98μmol/g。

圖2 硝普鈉—酸鋁互作對閩楠幼苗葉片丙二醛含量的影響

2.3 硝普鈉—酸鋁互作對閩楠幼苗葉片滲透調節(jié)物質的影響

由圖3可知，葉片中的可溶性糖含量（圖3A）和可溶性蛋白含量（圖3B）隨著鋁濃度的增加，大體呈現先上升后降低的趨勢。在鋁脅迫下，未施加SNP處理時，T3、T5與T7、T9處理間的可溶性糖含量有顯著性差異（P＜ 0.05），T3、T5與T9的可溶性糖含量存在極顯著性差異（P＜ 0.01），T3、T5間的可溶性糖含量無顯著性差異（P＞ 0.05）；在施加SNP處理時，T4與T6、T8、T10間的可溶性糖含量存在顯著性差異，T4與T10間的可溶性糖含量有極顯著性差異，T2、T6、T8、T10間的可溶性糖含量無顯著性差異。未施加硝普鈉中，低鋁濃度0.2 mmol/L處理時，葉片的可溶性糖含量和可溶性蛋白達到最大值，高鋁濃度0.8 mmol/L處理時，可溶性糖含量和可溶性蛋白達到最小值。葉片中的可溶性糖含量隨著鋁濃度增加而減少，低濃度鋁促進可溶性糖的合成，高濃度鋁則會抑制合成。施加相同鋁濃度的情況下，0.1 mmol/L硝普鈉處理的閩楠幼苗中的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均大于其對應的未施加組。

試驗結果顯示，葉片中的游離脯氨酸含量（圖3C）隨著鋁濃度的增加，大體呈現先下降后上升的趨勢。未施加硝普鈉中，低鋁濃度0.2 mmol/L處理時，葉片游離脯氨酸達到最低，為219.60 μg/g；低鋁濃度0.8 mmol/L處理時，葉片游離脯氨酸達到最高，為314.56 μg/g，表明低鋁濃度可以抑制葉片游離脯氨酸的產生，降低葉片中游離脯氨酸的含量，促進閩楠幼苗的生長，而高鋁濃度則反之。施加0.1 mmol/L SNP處理組中，相同鋁濃度情況下，SNP處理組游離脯氨酸含量比未施加硝普鈉低，說明硝普鈉對游離脯氨酸的合成起到了抑制作用，緩解了鋁對閩楠幼苗的毒害，提高了植株的耐鋁性。

圖3 硝普鈉—酸鋁互作對閩楠幼苗葉片滲透調節(jié)物質含量的影響

2.4 硝普鈉鋁互作對閩楠幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

由圖4可知，閩楠幼苗葉片中SOD（圖4A）、CAT（圖4B）、POD（圖4C）含量隨著鋁濃度的增加，大體呈現先下降后上升的趨勢。在鋁脅迫下，未施加SNP處理時，T3、T5鋁處理的SOD、CAT、POD含量與T7、T9具有顯著性差異（P＜ 0.05），但與T3和T5、T7和T9處理間的無顯著性差異（P＞ 0.05）；在施加SNP處理時，T10與T4、T5、T6處理間的SOD含量有顯著性差異，但T4、T5、T6處理間的SOD含量無顯著性差異, T4、T6、T8、T10處理之間的CAT含量均有顯著性差異，T10與T8、T6、T4處理間的POD含量有顯著性差異,但T8、T6、T4處理組之間無顯著性差異。施加相同濃度鋁的情況下，外加硝普鈉處理后葉片中超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶含量均高于其對應條件下未加硝普鈉的處理組。其中，當鋁濃度為0.8 mmol/L時，葉片中的SOD、CAT、POD達到最大值；當鋁濃度為0.2 mmol/L時，葉片中的SOD、CAT、POD達到最小值?？梢姡蜐舛蠕X可以降低閩楠幼苗細胞中的SOD、CAT、POD的活性，促進閩楠幼苗的生長；而高濃度鋁處理下，葉片細胞中SOD、CAT、POD活性最高，抑制閩楠幼苗的生長；同時，添加硝普鈉可以通過提高閩楠幼苗葉片中SOD、CAT、POD的活性來抵御高濃度鋁的毒害作用，在一定程度上緩解鋁脅迫，提高閩楠幼苗的耐鋁抗性。

圖4 硝普鈉—酸鋁互作對閩楠幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

2.5 閩楠幼苗部分生理指標的相關性分析

閩楠幼苗在硝普鈉-氯化鋁處理下部分生理指標的相關性分析結果顯示（表2），閩楠幼苗的葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素生理指標間呈極顯著正相關（P＜ 0.01），類胡蘿卜素和可溶性糖、可溶性蛋白生理指標間呈顯著正相關（P＜ 0.05），丙二醛、游離脯氨酸、SOD、CAT、POD生理指標間呈極顯著正相關，但是葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、類胡蘿卜素與游離脯氨酸、丙二醛、CAT、SOD、POD之間呈負相關（P＜ 0.05）。由此看出，閩楠幼苗遭遇鋁脅迫時，葉片光合色素和合成受到抑制，膜脂過氧化程度嚴重，細胞膜通透性遭到破壞，此時，植株內部通過提高SOD等活性氧化物的含量來抵御鋁脅迫。

表2 硝普鈉-酸鋁互作對閩楠幼苗生長及生理指標變化的相關性分析

3 結論與討論

當植物處于脅迫狀態(tài)下時，外在形態(tài)和生理生化過程會受到不同程度的影響，光合色素合成減少，光合作用受阻，抗氧化酶活性增強等，最終導致整株植物生長發(fā)育不良或矮化，嚴重的會導致植株死亡［25-26］。本研究結果表明，閩楠幼苗中的光合色素、可溶性糖和可溶性蛋白含量隨著鋁濃度的升高而減少；反之，丙二醛、游離脯氨酸含量則隨之升高；并且施加硝普鈉處理組中發(fā)現葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素、類胡蘿卜素、可溶性糖和可溶性蛋白含量得到了顯著增加，而丙二醛與游離脯氨酸的含量則明顯減少。由此可見，硝普鈉提供的一氧化氮可以緩解鋁對閩楠幼苗的脅迫，這與前人得出高濃度鋁阻礙植物生長結論基本一致，施加硝普鈉可以在緩解脅迫的結論基本一致［27-28］。高濃度SNP處理會使部分植物體內酶活性下降，甚至失活，無法達到緩解植物脅迫毒害［29］。在本次研究中較高濃度的硝普鈉總體上不會對閩楠幼苗產生硝化作用，阻礙植株生長，這與侯文娟等［30］對尾巨桉（Eucalyptus DH3229）的硝普鈉-氯化鋁互作研究有所不同，其原因可能在于不同植物個體對硝普鈉敏感程度不同。

植物處于脅迫逆境下，過氧化程度加劇，從而產生大量活性氧自由基阻礙植物生長［31］。SOD、CAT、POD酶作為植物體內的保護酶，對緩解逆境下植物所受到的脅迫有重要作用。不同植物種類在鋁脅迫下，葉片中活性氧化物含量變化存在差異。在本次研究中發(fā)現，低濃度的鋁脅迫對閩楠幼苗起促進作用，SNP可以緩解閩楠幼苗受到的鋁脅迫。與付曉鳳等［32］土沉香 ( Aquilaria sinensis）的研究結論基本一致，但在活性氧化物含量變化上存在差異，土沉香幼苗在高濃度鋁脅迫下，隨著鋁濃度的增加，葉片中SOD、POD、CAT的含量不斷降低，反而在低鋁濃度脅迫下，土沉香幼苗抗氧化酶系統(tǒng)活性升高，緩解鋁對土沉香幼苗的毒害作用。本研究中，隨著鋁濃度的增加，閩楠幼苗SOD、POD、CAT活性升高，提高了閩楠幼苗的耐鋁性，這可能是閩楠幼苗與土沉香幼苗對鋁的抗性不同。亢 亞 超 等［33］對 格 木（Erythrophleum fordii）幼苗硝普鈉—酸鋁互作研究中，格木幼苗SOD、POD、CAT含量隨著鋁濃度的增加而升高，這與閩楠幼苗變化基本一致，但SOD、POD、CAT含量在施加硝普鈉的處理后存在差異。在鋁濃度一致的情況下，施加0.1 mmol/L硝普鈉的格木幼苗SOD、POD、CAT的含量均高于其同等條件下未施加組；而在本研究中，相同鋁濃度脅迫時，施加0.1 mmol/L SNP后閩楠幼苗SOD、POD、CAT活性均低于同等條件下未施加組。這兩者之間的差異原因可能是閩楠幼苗與格木對于硝普鈉緩解鋁脅迫機制不同，硝普鈉對2種植物的緩解強弱也有所區(qū)別。這需要進一步通過分根或其他試驗研究，探明SNP是通過植物體內機制還是體外機制起到緩解鋁毒害的作用。在本次研究中，處理T4（0.2 mmol/L，0.1 mmol/L SNP）狀態(tài)下的閩楠幼苗生長最佳，葉片中的葉綠素a、葉綠素b、可溶性糖及可溶性蛋白等含量最大，其他不利于生長的生理指標含量最小。硝普鈉—酸鋁互作可以提高閩楠幼苗的耐鋁能力，但高濃度酸鋁依舊能夠破壞閩楠幼苗的生長，產生大量活性氧自由基，積累有害產物，打破閩楠幼苗的生理平衡和代謝平衡，阻礙植株生長。同時，施加硝普鈉可以緩解鋁脅迫對閩楠幼苗的毒害。

綜上所述，低濃度鋁（0.2~0.4 mmol/L）脅迫可以促進閩楠幼苗的生長，施加SNP對受到鋁脅迫的閩楠幼苗生長起到緩解作用，可為閩楠幼苗的育種栽培以及抗性研究提供參考依據。