陳浩婷，張鋮鋒，石玉，白龍強(qiáng)，李斌，張毅

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院/山西省設(shè)施蔬菜提質(zhì)增效協(xié)同創(chuàng)新中心，山西 太谷 030801）

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤次生鹽漬化成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要環(huán)境因素之一，嚴(yán)重制約了作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量提升[1]。有數(shù)據(jù)顯示，土壤鹽漬化的鹽分主要以NaCl和Ca（NO3）2為主，前者NaCl因地下水富含Na+和Cl-形成的鹽堿土所造成，后者Ca（NO3）2則由水肥管理不當(dāng)造成的土壤次生鹽漬化所致[2]。NaCl和Ca（NO3）2的單鹽脅迫試驗(yàn)證明，2種鹽脅迫的傷害機(jī)制存在差異，NaCl以離子毒害和滲透脅迫的雙重形式對(duì)植物造成傷害[3]；Ca（NO3）2則主要造成滲透脅迫；從植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度考慮，NaCl脅迫造成的高濃度Na+會(huì)抑制植物對(duì)K+的吸收，本身卻無法完全替代K+的功能；而Ca（NO3）2脅迫富含的Ca2+和NO3-卻是植物吸收大量元素鈣、氮的主要形式[4]。2種鹽脅迫均影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，可導(dǎo)致膜系統(tǒng)受損，光合作用受抑制，進(jìn)而致使作物的產(chǎn)量和品質(zhì)下降[5]。韓冰等[6]研究結(jié)果表明，在黃瓜生長(zhǎng)期用0.6% NaCl進(jìn)行灌溉處理后，果實(shí)產(chǎn)量顯著下降，果實(shí)中可溶性蛋白、可溶性糖含量等也均顯著降低。高濃度的硝酸鈣通過滲透脅迫使植物體內(nèi)的動(dòng)態(tài)平衡遭到破壞，從而導(dǎo)致植株代謝紊亂[7]。

多胺（Polyamines，PAs）是一類生物代謝中產(chǎn)生的低分子量脂肪族含氮堿基，在植物生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆性等方面起重要的調(diào)節(jié)作用。植物體內(nèi)多胺以腐胺（Put）、亞精胺（Spd）和精胺（Spm）為主[8]。脅迫環(huán)境下，植物體內(nèi)的多胺含量會(huì)迅速改變，并且不同種類和形態(tài)的多胺能相互轉(zhuǎn)化，從而提高抗逆性[9]。Put作為多胺代謝的中心物質(zhì)，在多胺合成酶作用下能進(jìn)一步合成Spd和Spm。有試驗(yàn)結(jié)果顯示，外源Put能改善生菜幼苗葉片細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)并保護(hù)鈣離子流動(dòng)來提高其抗旱性[10]；也能顯著緩解干旱脅迫對(duì)甜葉菊生理形態(tài)的抑制作用[11]。袁穎輝等[12]研究表明，外源Put能緩解NaCl脅迫對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)和光合作用的抑制，并維持黃瓜體內(nèi)Na+/K+平衡以減輕離子毒害；李雅潔等[13]研究顯示，外源Put能促進(jìn)Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗的干物質(zhì)積累，提高其光合速率和抗氧化酶活性。目前，有關(guān)Put緩解單鹽脅迫試驗(yàn)的研究較多，但在NaCl、Ca（NO3）2等滲透脅迫條件下，有關(guān)外源Put對(duì)2種鹽脅迫調(diào)控機(jī)制差異性比較的研究相對(duì)缺乏。

黃瓜（Cucumis sativusL.）屬于葫蘆科，是我國(guó)設(shè)施栽培的重要蔬菜作物之一。黃瓜幼苗的根系弱且分布淺，對(duì)鹽漬化環(huán)境極其敏感，極易受到鹽脅迫傷害，嚴(yán)重制約了設(shè)施黃瓜的高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。鹽脅迫下黃瓜幼苗會(huì)出現(xiàn)葉片變小、節(jié)間縮短、生長(zhǎng)點(diǎn)萎縮和早衰等現(xiàn)象，其水分代謝、抗氧化和光合作用等生理生化反應(yīng)均受到不同程度的抑制，從而導(dǎo)致黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的下降[14]。

本試驗(yàn)以津春3號(hào)黃瓜品種為試材，探究在水培法模擬的等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下外源噴施Put對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)和生理特性（干鮮質(zhì)量、相對(duì)含水量、根系形態(tài)、葉綠素含量、相對(duì)電導(dǎo)率、超氧陰離子、過氧化氫及MDA含量、滲透勢(shì)、脯氨酸、游離氨基酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量等）的影響，以期探明外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫緩解機(jī)制的差異，為Put在設(shè)施黃瓜抗鹽栽培中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以津春3號(hào)黃瓜為試材，其種子購(gòu)自天津科潤(rùn)黃瓜研究所。腐胺購(gòu)自上海源葉有限公司，純度≥98%的腐胺以蒸餾水配制成200 mmol/L母液后再稀釋至8 mmol/L備用。NaCl、Ca（NO3）2均購(gòu)自天津市大茂化學(xué)試劑廠，二者純度均達(dá)到分析純水平。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2020年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝站和實(shí)驗(yàn)大樓內(nèi)進(jìn)行。前期對(duì)黃瓜種子進(jìn)行溫湯浸種、催芽和播種等一系列處理，培育壯苗，待黃瓜幼苗長(zhǎng)至兩葉一心階段，定植于裝有1/2劑量Hoagland配方營(yíng)養(yǎng)液（pH值為6.0±0.2）的塑料水培槽內(nèi)，之后每4 d更換一次營(yíng)養(yǎng)液，期間以稀硝酸（3 mol/L）調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液的酸堿度。待幼苗長(zhǎng)至三葉一心時(shí)，開始進(jìn)行外源腐胺噴施、NaCl脅迫和Ca（NO3）2脅迫處理，試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，分別為：CK.1/2 Hoagland配方營(yíng)養(yǎng)液；Na.75 mmol/L NaCl處理；Na+Put.75 mmol/L NaCl脅迫+8 mmol/L腐胺（Put）噴施處理；Ca.50 mmol/L Ca（NO3）2處理；Ca+Put.50 mmol/L Ca（NO3）2脅迫+8 mmol/L腐胺（Put）噴施處理。每個(gè)處理24株黃瓜幼苗，于每天17:00對(duì)幼苗功能葉兩面進(jìn)行外源腐胺噴施處理，以葉面完全潤(rùn)濕且不滴落為準(zhǔn)。同時(shí)，在塑料水培槽的營(yíng)養(yǎng)液中加入NaCl或Ca（NO3）2，分2 d將 二者的濃度分別調(diào)節(jié)至75、50 mmol/L（第1天濃度分別調(diào)節(jié)至37.5、25.0 mmol/L，第2天濃度分別調(diào)節(jié)至75、50 mmol/L），并以稀硝酸重新調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液的酸堿度。處理9 d后，取樣測(cè)定相關(guān)試驗(yàn)指標(biāo)，部分樣品于-80℃超低溫冰箱儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 生物量測(cè)定黃瓜幼苗以子葉為界分成地上部和地下部，用蒸餾水洗凈擦干并稱取鮮質(zhì)量；之后在105℃烘箱內(nèi)殺青15 min，接著在80℃烘箱內(nèi)烘干至恒質(zhì)量并稱取干質(zhì)量，每個(gè)處理設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。

1.3.2 葉片相對(duì)含水量測(cè)定葉片相對(duì)含水量參照李旭芬等[15]的直接稱重法，每個(gè)處理設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。

1.3.3 根系形態(tài)測(cè)定根系形態(tài)采用根系掃描儀（Epson Perfection V800 Photo）進(jìn)行掃描，將根系均勻擺放至托盤，用鑷子將根系分開，以保證根系無重疊，然后掃描圖像，并用根系分析軟件Win-RHIZO系統(tǒng)進(jìn)行分析，讀取根系總長(zhǎng)、總表面積、總體積和平均直徑等參數(shù)，每個(gè)處理設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。

1.3.4 相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定于處理9 d時(shí)取生長(zhǎng)點(diǎn)下第1、2片完全展開的功能葉和根尖，用自來水和去離子水分別沖洗表面，吸干表面水分后，用打孔器快速打取10個(gè)葉圓片或稱取0.3 g根系放入預(yù)先用去離子水洗凈并放入有蒸餾水的50 mL離心管內(nèi)，測(cè)定第1次電導(dǎo)值；將50 mL離心管放入搖床內(nèi)室溫條件下振蕩2 h，測(cè)定第2次電導(dǎo)值；將50 mL離心管放入沸水浴中煮10 min（殺死植物組織），取出試管將其冷卻至室溫，充分搖勻，測(cè)定第3次電導(dǎo)值，每個(gè)處理設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。

1.3.5 葉綠素含量測(cè)定葉綠素含量的測(cè)定采用乙醇浸提法，稱取0.1 g葉片移入玻璃試管內(nèi)，加入10 mL 96%的乙醇溶液，密封后移入黑暗環(huán)境下放置12 h，待葉片完全脫色后將提取液在665、649、470 nm下測(cè)取吸光值并計(jì)算，每個(gè)處理設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。

1.3.6 超氧陰離子、過氧化氫和MDA含量測(cè)定超氧陰離子含量測(cè)定參考高俊鳳[16]的方法略有改動(dòng)，每個(gè)處理設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。稱取0.1 g黃瓜幼苗葉片和根系，加入預(yù)冷的50 mmol/L磷酸緩沖液（pH值7.8）后研磨至勻漿并離心（4℃，6 500 g，10 min），提取上清液后用對(duì)氨基苯磺酸法測(cè)定。

過氧化氫含量測(cè)定采用碘化鉀法，每個(gè)處理設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)，稱取0.1 g樣品加入預(yù)冷的丙酮溶液，研磨成勻漿后離心（4℃，12 000 g，10 min），提取上清液用碘化鉀測(cè)定。

丙二醛含量測(cè)定參考高俊鳳[16]的硫代巴比妥酸法，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。

1.3.7 抗氧化酶活性測(cè)定酶液提取參考潘媛媛等[17]的方法略有改動(dòng)，每個(gè)處理設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。稱取0.1 g黃瓜幼苗葉片和根系，加入預(yù)冷的磷酸鉀緩沖液（50 mmol/L，pH值7.8），在冰浴中研磨至勻漿后移入10 mL離心管進(jìn)行離心（4℃，6 300 g，15 min），提取上清液待測(cè)。SOD活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（NBT）方法，POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，CAT活性采用紫外吸光光度法測(cè)定，每個(gè)處理設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。

1.3.8 滲透勢(shì)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量測(cè)定滲透勢(shì)用滲透勢(shì)儀進(jìn)行測(cè)定，對(duì)黃瓜葉片和根系凍樣進(jìn)行五凍五消（冰凍：-80℃超低溫冰箱內(nèi)進(jìn)行冰凍，一次用時(shí)10 min；消融：常溫下進(jìn)行消融，一次用時(shí)20 min），處理之后用WESCOR 5600滲透式儀測(cè)定樣品中汁液的滲透勢(shì)；脯氨酸、游離氨基酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量的測(cè)定均參考范惠玲等[18]的方法，每個(gè)處理設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)。游離氨基酸含量測(cè)定采用茚三酮顯色法；可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法；可溶性糖含量測(cè)定采用苯酚法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)測(cè)定參數(shù)每個(gè)處理均重復(fù)3次，所得數(shù)據(jù)均以SPSS軟件進(jìn)行P＜0.05的顯著性分析，并以Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源Put對(duì) 等 滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗干鮮質(zhì)量的影響

從表1可以看出，黃瓜幼苗干鮮質(zhì)量在等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下均顯著下降。與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別顯著下降43.33%和31.00%（P＜0.05）；地下部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別顯著下降50.10%和30.36%（P＜0.05）。與CK相比，Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗的地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別顯著下降39.95%和23.33%（P＜0.05）；地下部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別顯著下降59.89%和34.66%（P＜0.05）。與Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理后Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別顯著升高27.86%和19.65%（P＜0.05）；地下部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別顯著升高130.75%和78.27%（P＜0.05）。外源Put對(duì)NaCl脅迫下黃瓜幼苗的干鮮質(zhì)量積累無顯著緩解效果。

表1 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗干鮮質(zhì)量的影響Tab.1 Effects of exogenous Put on dry and fresh weight of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress g/株

2.2 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片相對(duì)含水量的影響

圖1顯示，外源Put能有效緩解等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片相對(duì)含水量的降低趨勢(shì)。與CK相比，等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗相對(duì)含水量均顯著下降。Put處理能顯著提高等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片相對(duì)含水量。

圖1 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗相對(duì)含水量的影響Fig.1 Effects of exogenous Put on relative water content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.3 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃 瓜幼苗根系形態(tài)的影響

從 表2可 以 看 出，與CK相 比，NaCl脅 迫 下 黃瓜幼苗根系長(zhǎng)度、面積、體積和直徑分別顯著下降54.76%、37.01%、61.43%和61.87%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗根系面積、體積和直徑分別顯著下降25.95%、45.97%和51.80%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗根系長(zhǎng)度、面積、體積和直徑分別顯著上升75.87%、62.13%、154.40%和62.56%（P＜0.05）；與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗的根系面積、體積和直徑分別顯著上升41.52%、137.98%和32.74%（P＜0.05）。

表2 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗根系形態(tài)的影響Tab.2 Effects of exogenous Put on root morphology of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.4 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅 迫 下 黃 瓜幼苗葉綠素含量的影響

從 表3可 以 看 出，與CK相 比，NaCl脅 迫下 黃瓜幼苗的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和總?cè)~綠素含量分別顯著下降19.23%、28.23%、31.64%和23.65%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下則分別顯著下降23.45%、18.25%、27.76%和22.94%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉綠素b、類胡蘿卜素和總?cè)~綠素含量分別顯著增加32.95%、15.00%和14.94%（P＜0.05）；與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉綠素a和總?cè)~綠素含量均顯著增加，而葉綠素b和類胡蘿卜素含量均無顯著差異（P＜0.05）。

表3 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉綠素含量的影響Tab.3 Effects of exogenous Put on chlorophyll content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress mg/g

2.5 外 源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗超氧陰離子含量的影響

由圖2可知，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中超氧陰離子含量分別顯著升高5.42倍和7.33倍（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中超氧陰離子含量分別顯著升高4.81倍和5.02倍（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中超氧陰離子含量分別顯著降低49.59%和32.81%（P＜0.05）；與單 純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中超氧陰離子含量分別顯著降低44.05%和30.16%（P＜0.05）。

圖2 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗超氧陰離子含量的影響Fig.2 Effects of exogenous Put on superoxide anion content in cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.6 外 源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅 迫 下 黃 瓜幼苗過氧化氫含量的影響

從 圖3可 以 看 出，與CK相 比，NaCl脅 迫 下 黃瓜幼苗葉片、根系中過氧化氫含量分別顯著升高0.65倍和3.26倍（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片、根系中過氧化氫含量分別顯著升高1.66倍和4.12倍（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中過氧化氫含量分別顯著下降33.02%和30.31%（P＜0.05）；與單 純Ca（NO3）2脅 迫 相 比，Put處 理Ca（NO3）2脅 迫下黃瓜幼苗葉片、根系中過氧化氫含量分別顯著下降77.80%和39.19%（P＜0.05）。

圖3 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗過氧化氫含量的影響Fig.3 Effects of exogenous Put on hydrogen peroxide content in cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.7 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃 瓜幼苗相對(duì)電導(dǎo)率的影響

圖4顯 示，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中相對(duì)電導(dǎo)率分別顯著升高98.69%和31.46%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片、根系中相對(duì)電導(dǎo)率分別顯著升高46.75%和31.46%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中相對(duì)電導(dǎo)率分別顯著下降23.44%和42.05%（P＜0.05）。與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中相對(duì)電導(dǎo)率分別顯著下降23.18%和40.33%（P＜0.05）。

圖4 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗相對(duì)電導(dǎo)率的影響Fig.4 Effects of exogenous Put on the relative conductivity of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.8 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃 瓜幼苗MDA含量的影響

由 圖5可 知，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中MDA含量分別顯著升高1.70倍和0.58倍（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片、根系中MDA含量分別顯著升高1.28倍和0.98倍（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中MDA含量分別顯著下降38.93%和41.03%（P＜0.05）；與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜 幼苗 葉片、根系中MDA含量分別顯著下降53.89%和31.46%（P＜0.05）。

圖5 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗MDA含量的影響Fig.5 Effects of exogenous Put on MDA content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.9 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅 迫 下 黃 瓜幼苗抗氧化酶活性的影響

從 表4可以看出，與CK相 比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片中SOD活性顯著升高29.19%，POD和CAT活性均顯著下降，根系中SOD活性顯著下降40.37%，CAT活性顯著升高68.84%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片SOD活性顯著升高24.77%，POD活性顯著下降36.47%，根系中SOD活性顯著下降29.90%，CAT活性顯著升高44.45%（P＜0.05）。相比單純鹽脅迫，Put處理NaCl脅迫下葉片中SOD活性顯著下降16.82%，POD和CAT活性分別顯著升高43.80%和14.51%，根系中SOD和POD活性分別顯著升高0.52倍和6.67倍，CAT活性顯著下降33.31%（P＜0.05）；Put處理Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片中POD活性顯著升高65.49%，SOD和CAT活性均顯著下降，根系中SOD、POD和CAT活性均顯著升高，其中POD活性顯著增加8.02倍（P＜0.05）。

表4 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗SOD、POD和CAT活性的影響Tab.4 Effects of exogenous Put on SOD，POD，and CAT activities of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl andCa（NO3）2 stress

2.10 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗滲透勢(shì)的影響

從圖6可 以看出，與CK相比，等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片和根系滲透勢(shì)均出現(xiàn)顯著下降趨勢(shì)。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片和根系滲透勢(shì)均顯著上升；與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2下黃瓜幼苗葉片滲透勢(shì)顯著下降，根系滲透勢(shì)顯著上升。

圖6 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗滲透勢(shì)的影響Fig.6 Effects of exogenous Put on the osmotic potential of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.11 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸含量的影響

由 圖7可 知，與CK相 比，NaCl脅迫 黃瓜幼苗葉片中脯氨酸含量顯著升高1.05倍，但根系中的含量顯著下降（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片脯氨酸含量顯著升高2.10倍。與單純鹽脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下幼苗葉片中脯氨酸含量顯著升高44.11%（P＜0.05）；Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中脯氨酸含量分別顯著下降72.79%和39.98%（P＜0.05）。

圖7 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸含量的影響Fig.7 Effects of exogenous Put on the proline content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.12 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗游離氨基酸含量的影響

由 圖8可 知，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中游離氨基酸含量分別顯著下降25.04%和17.78%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片中游離氨基酸含量顯著下降32.04%，根系中顯著升高12.11%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜葉片中游離氨基酸含量顯著升高32.86%，根系中顯著下降22.32%（P＜0.05）。與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片中游離氨基酸含量顯著升高70.93%，根系中顯著下降27.70%（P＜0.05）。

圖8 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗游離氨基酸含量的影響Fig.8 Effects of exogenous Put on free amino acid content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.13 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗可溶性蛋白含量的影響

由 圖9可 知，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片可溶性蛋白含量顯著下降17.03%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片可溶性蛋白含量顯著下降21.44%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理后NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片可溶性蛋白含量著升高17.28%（P＜0.05）。與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理后Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中可溶性蛋白含量均顯著升高（P＜0.05）。

圖9 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗可溶性蛋白含量的影響Fig.9 Effects of exogenous Put on soluble protein content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.14 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗可溶性糖含量的影響

由圖10可知，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜葉片中可溶性糖含量顯著升高85.64%，根系中顯著降低了33.70%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下葉片中可溶性糖含量顯著升高47.15%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下幼苗葉片中可溶性糖含量顯著降低29.51%，根系中顯著升高39.06%（P＜0.05）；與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃 瓜葉片中可 溶性糖含量顯著降低23.08%，根系中顯著升高25.40%（P＜0.05）。

圖10 外源Put對(duì)等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗可溶性糖含量的影響Fig.10 Effects of exogenous Put on soluble sugar content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，等滲Ca（NO3）2、NaCl脅迫下黃瓜幼苗干鮮質(zhì)量、葉綠素含量和相對(duì)含水量均顯著降低，根系生長(zhǎng)受到顯著抑制，這與田紀(jì)元[19]和程玉靜 等[20]在Ca（NO3）2或NaCl單鹽脅迫試驗(yàn)中的結(jié)論一致。因?yàn)镃a（NO3）2脅迫會(huì)引起植物滲透失水和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)受損等，高濃度的Ca2+還會(huì)影響根系對(duì)其他礦質(zhì)元素的吸收；而NaCl脅迫引起滲透失水的同時(shí)會(huì)抑制植物對(duì)K+、Ca2+和Mg2+等的吸收并阻礙多種生理代謝的正常進(jìn)行[19]。腐胺作為多胺代謝的中心物質(zhì)，具有穩(wěn)定生物大分子促進(jìn)核酸合成等功能[20]，過去的多項(xiàng)試驗(yàn)證明，外源腐胺能有效維持低溫、干旱和鹽脅迫下植物的正常生長(zhǎng)[21-23]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，外源腐胺均顯著改善了等滲Ca（NO3）2、NaCl脅迫下黃瓜幼苗的根系形態(tài)，并促進(jìn)了幼苗在脅迫下的水分代謝和礦質(zhì)元素吸收，具體表現(xiàn)為腐胺處理后鹽脅迫下黃瓜幼苗根系長(zhǎng)度、表面積、平均直徑和總體積以及葉片相對(duì)含水量均有顯著增加的趨勢(shì)。植物葉片相對(duì)含水量能夠有效反映植物體內(nèi)的水分狀況，是衡量其抗逆性的重要生理指標(biāo)[24]。水在植物中不僅作為多種物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體還是多種反應(yīng)發(fā)生必要的媒介[25]。葉片相對(duì)含水量升高能促進(jìn)植物的蒸騰作用、光合作用以及葉綠素合成；但鹽脅迫會(huì)抑制葉片相對(duì)含水量和葉綠素的積累，進(jìn)而抑制植物的光合作用[26]。外源腐胺處理后鹽脅迫下的葉片能夠維持正常的伸展?fàn)顟B(tài)和葉綠素含量水平。試驗(yàn)中外源腐胺處理后等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片中的葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素等含量均有顯著升高的趨勢(shì)。根系形態(tài)、葉片相對(duì)含水量和葉綠素含量與光合作用密切相關(guān)，也與黃瓜幼苗的碳水化合物代謝相關(guān)聯(lián)，對(duì)生物量的積累具有直接或間接的調(diào)控作用。研究結(jié)果顯示，等滲鹽脅迫阻礙了幼苗根系形態(tài)建成，并抑制了葉片相對(duì)含水量和葉綠素的積累，進(jìn)一步導(dǎo)致其干鮮質(zhì)量的下降；而外源腐胺有效緩解了上述趨勢(shì)，對(duì)NaCl脅迫無顯著影響，但顯著提高了Ca（NO3）2脅迫下幼苗的干鮮質(zhì)量，與植株生物量的增加呈正相關(guān)。

脅迫環(huán)境下，植物體內(nèi)自由基代謝失衡導(dǎo)致過量超氧陰離子和過氧化氫的積累，并進(jìn)一步造成膜脂過氧化等損傷[27]。曾文靜[28]研究發(fā)現(xiàn)，等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下幼苗的Fv/Fm、ФPSII、Fv/Fo和qP均顯著下降，導(dǎo)致超氧陰離子和過氧化物過量積累；而Put能通過保護(hù)鹽脅迫下幼苗的葉綠素類囊體膜等結(jié)構(gòu)以緩解超氧陰離子和過氧化物的產(chǎn)生[29]。因此，Put處理后等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗的葉片和根系中超氧陰離子和過氧化氫含量均顯著降低。MDA是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物，其含量高低能有效反映膜脂過氧化程度和對(duì)脅迫的反應(yīng)強(qiáng)度；相對(duì)電導(dǎo)率則是反映植物受逆境脅迫后細(xì)胞膜透性和膜脂過氧化的重要指標(biāo)，膜系統(tǒng)受損越嚴(yán)重，相對(duì)電導(dǎo)率越高[30]。Put能穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，并與ROS直接反應(yīng)或以提高抗氧化酶活性等方式清除脅迫下的ROS[31]；因此，Put處理后等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片和根系的MDA含量以及相對(duì)電導(dǎo)率均顯著下降。總體上看，外源Put能有效緩解等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗超氧陰離子、過氧化氫、MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率升高的趨勢(shì)，但Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗超氧陰離子、過氧化氫和MDA含量等指標(biāo)降低幅度顯著高于等滲NaCl脅迫。這表明Put對(duì)Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗過氧化產(chǎn)物生成的抑制作用和維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)作用的效果更明顯，也反映出NaCl脅迫相比等滲Ca（NO3）2脅迫對(duì)膜系統(tǒng)的脅迫程度更為顯著，更容易影響植株的正常生長(zhǎng)發(fā)育。

SOD、POD和CAT是植物抗氧化系統(tǒng)的關(guān)鍵酶，能有效清除活性氧以維持活性氧的代謝平衡。研究顯示，外源Put能顯著提高鹽脅迫下植物的抗氧化酶活性，從而降低過氧化傷害[5]。試驗(yàn)中，與單純Ca（NO3）2脅迫相比，外源Put能促進(jìn)Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗根系SOD、POD和CAT活性顯著升高，但葉片中的SOD和CAT活性卻顯著下降。Put作為H+的載體能部分代替行使SOD功能以歧化反應(yīng)方式消除活性氧[32]；同時(shí)能促進(jìn)NO3-含量升高以消耗過氧化氫[33]，因此，葉面噴施Put后Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片中SOD和CAT活性出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。相比單純NaCl脅迫，外源Put對(duì)NaCl脅迫下黃瓜幼苗SOD、POD活性的調(diào)節(jié)趨勢(shì)與等滲Ca（NO3）2脅迫結(jié)果基本一致，但在CAT活性變化上完全相反，這表明外源Put對(duì)等滲條件下不同種類鹽脅迫植株的抗氧化酶的影響效應(yīng)存在一定的差異。

有研究表明，Ca（NO3）2脅迫和NaCl脅迫均能以滲透脅迫形式抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育[34]，植物細(xì)胞滲透勢(shì)的高低在一定程度上體現(xiàn)了植物細(xì)胞受滲透脅迫的傷害程度[35]。Put作為一種小分子多胺物質(zhì)不僅能直接參與滲透調(diào)節(jié)，而且對(duì)其他滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量也具有調(diào)節(jié)作用[27]，因此，Put處理后等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗滲透勢(shì)呈上升趨勢(shì)。植物能通過合成大量滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（如脯氨酸、游離氨基酸、可溶性糖和可溶性蛋白等）來維持細(xì)胞膜兩側(cè)的滲透平衡[36]。試驗(yàn)結(jié)果顯示，相比CK，Ca（NO3）2下黃瓜幼苗脯氨酸和可溶性糖總含量均顯著上升，游離氨基酸和可溶性蛋白總含量顯著下降。經(jīng)Put處理的Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸和可溶性糖總含量顯著下降，游離氨基酸和可溶性蛋白總含量則顯著上升，表明Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以游離氨基酸和可溶性蛋白為主。相比CK，NaCl脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸和可溶性糖總含量顯著上升，游離氨基酸和可溶性蛋白總含量顯著下降；Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸、游離氨基酸和可溶性蛋白總含量顯著上升，可溶性糖含量顯著下降，表明Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以脯氨酸、游離氨基酸和可溶性蛋白為主。鹽脅迫下外源Put處理能增強(qiáng)植株自身對(duì)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量和比例的調(diào)節(jié)能力，主要通過提高黃瓜幼苗游離氨基酸和可溶性蛋白含量并降低脯氨酸和可溶性糖含量來維持滲透平衡以促進(jìn)其他正常生理代謝反應(yīng)的進(jìn)行。脯氨酸是植物多種生理代謝的重要反應(yīng)物，其除滲透調(diào)節(jié)功能外仍具有穩(wěn)定生物大分子結(jié)構(gòu)的功能[37]。試驗(yàn)中Put僅僅提高NaCl脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸含量，是因?yàn)镹aCl脅迫易造成離子毒害進(jìn)而引起生物大分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致脯氨酸含量顯著增加。外源噴施Put可有效增強(qiáng)等滲Ca（NO3）2、NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片和根系的滲透調(diào)節(jié)能力，但不同等滲條件下外源噴施Put會(huì)誘導(dǎo)黃瓜幼苗葉片和根出現(xiàn)不同生理反應(yīng)的具體差異機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，外源Put能有效提高等滲Ca（NO3）2、NaCl脅迫下黃瓜幼苗的抗氧化和滲透調(diào)節(jié)能力，從而改善自身的生物量積累、葉片相對(duì)含水量和根系形態(tài)建成等；同時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，等滲鹽脅迫下外源Put誘導(dǎo)黃瓜幼苗抗氧化酶活性以及脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)發(fā)生改變的機(jī)制存在顯著差異。