李嘉文， 麻冬梅， 蘇立娜， 張 玲， 侯汶君， 杭嘉慧

(寧夏大學(xué)西北土地退化與生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地/西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)室， 寧夏大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院， 寧夏 銀川 750021)

中圖分類號(hào)：S544.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1007-0435(2023)02-0396-08

Effects of Exogenous Melatonin on Oat Seedling Growth and Antioxidant System under Salt Stress

LI Jia-wen, MA Dong-mei*, SU Li-na, ZHANG Ling, HOU Wen-jun, HANG Jia-hui

(Cultivation Base of State Key Laboratory of Land Degradation and Ecosystem Restoration in Northwest China， Key Laboratory of Restoration and Restoration of Degraded Ecosystems in Northwest China， Ministry of Education， College of Eco-Environment， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021， China)

Abstract:Melatonin is an indoleamine growth hormone with multiple biological functions,as well as has an ability to regulate defense responses in plants under stress of adversity. The present study was conducted to explore the effects of exogenous melatonin on the phenotype,physiological indicators,enzyme activities and their related genes in oats (AvenasativaL.) seedlings under salt stress. This study was conducted in an artificial climate chamber and cultured by root irrigation to compare the changes in phenotypic indicators,osmotic regulatory substances,degree of membrane lipid peroxidation,antioxidant system activity,and expression levels of genes related to enzymes encoding antioxidants in ‘Baiyan7’ under the seven treatments of the single salt stress and combined treatment with salt and melatonin.The results showed that compared with salt stress,the plant height and root length of ‘Baiyan 7’ seedlings were significantly increased after the addition of exogenous melatonin,the membrane damage caused by oxidative stress was reduced,the expression level of lipoxygenase-related genes LOX was down-regulated,while osmotic imbalance was effectively alleviated;in terms of scavenging reactive oxygen species,the expression of related genes encoding antioxidant enzymes was up-regulated,the enzyme activity was significantly increased,and the activity of antioxidant system was significantly enhanced,which was most suitable at the added concentration of 150 μmol ·L-1.These results suggest that exogenous melatonin has an important role in alleviating salt stress to oats seedlings.

Keywords:Oat;Exogenous melatonin;Antioxidant system

土壤中含鹽類物質(zhì)如含鹽礦物質(zhì)和可溶性鹽的累積會(huì)造成土壤鹽漬化[1]。土壤鹽漬化是廣泛分布于全球的影響農(nóng)牧耕作、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的嚴(yán)峻問(wèn)題，主要集中于降水量小于蒸發(fā)量的草原氣候區(qū)。在我國(guó)，鹽漬土沉積問(wèn)題多年來(lái)一直備受關(guān)注，其影響范圍甚廣，西北地區(qū)如內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅等地的鹽漬土沉積問(wèn)題主要由漫灌等引起[2]。國(guó)內(nèi)外有關(guān)農(nóng)業(yè)發(fā)展的研究結(jié)果一致表明，鹽脅迫引起氧化脅迫后，植物細(xì)胞的體內(nèi)將會(huì)逐漸產(chǎn)生大量羥基自由基(OH-)和過(guò)氧化氫(H2O2)，即積累過(guò)量的生物活性氧(Reactive oxygen species，ROS)，導(dǎo)致植物細(xì)胞ROS的產(chǎn)生和抗氧化系統(tǒng)具有的清除能力嚴(yán)重失衡，從而引起氧化損傷，是當(dāng)前影響植物種群生存、耕種作物生長(zhǎng)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)量水平的重要農(nóng)業(yè)非生物逆境因素之一[3-4]。

ROS增加，會(huì)對(duì)植物體細(xì)胞及其它各種重要生理過(guò)程系統(tǒng)造成損傷，引起細(xì)胞凋亡造成植物死亡[5]。植物體在進(jìn)化及演變發(fā)展過(guò)程中已經(jīng)形成了一個(gè)比較完善的應(yīng)激防御系統(tǒng)，來(lái)平衡活性氧的產(chǎn)生和清除。幾乎存在于所有的細(xì)胞間室、胞漿、線粒體、胞外體和過(guò)氧化物酶體等的如超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)、過(guò)氧化物酶(Peroxidase，POD)、過(guò)氧化氫酶(Catalase，CAT)等抗氧化物酶對(duì)清除活性氧具有重要作用[6-7]。

飼用燕麥(AvenasativaL.)是普遍種植于世界各地的優(yōu)質(zhì)牧草，為禾本科燕麥屬一年生植物，因其突出的鹽堿耐受性，不僅是很多國(guó)家都重要推廣種植的糧飼作物，也是我國(guó)北方的和西北地區(qū)的傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)耐鹽堿飼料作物。相較于其他牧草作物，燕麥的鹽堿耐受性使得它能夠在更惡劣的土地生存，因此研究燕麥對(duì)于非生物脅迫下的植物防御機(jī)制是很有必要的。

褪黑素作為普遍存在于動(dòng)植物細(xì)胞體內(nèi)中的吲哚胺類生長(zhǎng)調(diào)節(jié)素，在動(dòng)物體內(nèi)主要起調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律等作用，其化學(xué)名稱為N-乙酰-5-甲氧基色胺(C13N2H16O2)，英文縮寫為MT。有研究表明，褪黑素可以在多種非生物脅迫條件下，如干旱[9]、鹽害[10]、冷害[11]和重金屬離子[12]等環(huán)境中增強(qiáng)植物的抗逆性。添加外源褪黑素能夠促進(jìn)根系和葉片對(duì)鈣質(zhì)元素的吸收，緩解鹽脅迫下Na+,Cl-等植物對(duì)的毒害，增強(qiáng)植物的生存能力，調(diào)節(jié)高溫加鹽漬等環(huán)境下滲透物質(zhì)的積累量，緩解滲透失衡，維持膜系統(tǒng)功能的相對(duì)完整。外源褪黑素在直接作為抗氧化劑的同時(shí)也能通過(guò)影響抗氧化酶的活性及其相關(guān)基因的表達(dá)量來(lái)增強(qiáng)植物對(duì)逆境的耐受性，還能調(diào)節(jié)內(nèi)源褪黑素的含量及其合成相關(guān)基因COMT的表達(dá)量來(lái)促進(jìn)防御反應(yīng)的發(fā)生[13-18]。然而在飼用燕麥上，關(guān)于外源褪黑素的研究還很有限，因此本研究選用耐鹽牧草飼用燕麥作為研究對(duì)象，以探究褪黑素對(duì)飼用燕麥的逆境調(diào)控能力和途徑，為研究燕麥的耐鹽性和褪黑素作用機(jī)制提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料的選擇與預(yù)處理

根據(jù)查閱文獻(xiàn)及耐鹽性綜合評(píng)價(jià)選擇‘白燕7號(hào)’(耐鹽)[19]作為本次的研究對(duì)象，篩選出種子顆粒大而飽滿又具有自然生長(zhǎng)發(fā)芽能力的優(yōu)良種子，使用終濃度75%酒精消毒處理30 s，再使用稀釋成0.1%的氯化汞溶液浸泡洗滌7 min，最后用無(wú)菌蒸餾水沖洗2～3次。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)于2022年7月15日至8月20日在寧夏大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院5樓人工氣候室進(jìn)行。將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的種子再次挑選后，隨機(jī)播種至32孔(4×8)的穴盤內(nèi)，每個(gè)孔種5粒，播種當(dāng)天澆1 L水，后每間隔3 d澆水。生長(zhǎng)7 d后，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移入水培盒(13 cm×9 cm×11 cm,六孔)，使用霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行水培緩苗培養(yǎng)，每3 d更換營(yíng)養(yǎng)液，7 d后挑選長(zhǎng)勢(shì)一致生長(zhǎng)旺盛的幼苗進(jìn)行處理。本次實(shí)驗(yàn)共設(shè)計(jì)7個(gè)不同處理，每個(gè)處理三次重復(fù)(表1)。CK為對(duì)照組，使用蒸餾水培養(yǎng)，不添加鹽和褪黑素。鹽與褪黑素復(fù)合處理采用鹽溶液和褪黑素溶液1∶1添加。處理方法采用水培根灌。連續(xù)培養(yǎng)8 d，直至葉片邊緣發(fā)黃，每隔3 d更換一次水培盒內(nèi)的溶液。處理完畢后，使用鮮樣進(jìn)行生長(zhǎng)指標(biāo)、相對(duì)含水量、相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)量，然后取樣放入—80℃冰箱，以備生理指標(biāo)和qRT-PCR的測(cè)定。

表1 鹽與褪黑素添加設(shè)計(jì)Table 1 The design for salt and melatonin addition treatments

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1生長(zhǎng)指標(biāo) 選擇處理后的燕麥幼苗鮮樣，株高、根長(zhǎng)用卷尺測(cè)量并記錄。

1.3.2生理指標(biāo) 取-80℃冷凍保存的幼苗葉片，用硫代巴比妥酸法[20]測(cè)量丙二醛(Malondialdehyde，MDA)含量。使用烘干法測(cè)量相對(duì)含水量，取新鮮葉片稱取鮮重并記錄數(shù)據(jù)，后放入蒸餾水浸泡24 h稱飽和水重并記錄數(shù)據(jù)，放入60℃烘箱烘干，稱取干重并記錄數(shù)據(jù)，通過(guò)公式相對(duì)含水量=[(鮮重—干重)/(飽和重—干重)]×100%得到相對(duì)含水量數(shù)據(jù)。相對(duì)電導(dǎo)率使用浸泡法測(cè)量[21]。CAT，SOD，POD酶活性以及脯氨酸含量均按陳建勛[22]所述方法測(cè)量和計(jì)算。

1.3.3熒光定量qRT-PCR 從—80℃冷凍樣本中稱取0.1 g新鮮葉片，倒入液氮快速研磨成粉末后，利用TIANGEN總RNA提取試劑盒(RNAprep Pure Plant Plus Kit)，后使用(HiScript All-in-one RT SuperMix Perfect for qPCR)試劑盒將提取的葉片總RNA反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。相關(guān)引物見(jiàn)表2，其中根據(jù)從小麥TrPrx(LOC606365)基因序列克隆得到AsPrx部分CDS序列設(shè)計(jì)引物，SOD和CAT相關(guān)基因的引物參考Nisha[23]的研究。每個(gè)樣本設(shè)置3個(gè)技術(shù)重復(fù)，內(nèi)參基因選擇燕麥肌動(dòng)蛋白基因Actin。使用Universal RNA ExtractionKit試劑盒進(jìn)行qRT-PCR。PCR程序設(shè)置為：95℃3 min，95℃ 30 s，58℃ 15 s，72℃ 30 s，共35個(gè)循環(huán)，最后72℃延伸5 min。使用2-△△ct法計(jì)算相關(guān)基因的表達(dá)水平。

表2 引物設(shè)計(jì)Table 2 The qRT-PCR analysis primers

1.4 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)利用Excel 2021進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，使用SPSS 26進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用單因素方差分析(ANOVA)，Duncan檢驗(yàn)(P<0.05)，使用origin 2021繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源褪黑素對(duì)鹽脅迫下‘白燕7號(hào)’表型生長(zhǎng)的影響

和蒸餾水處理的對(duì)照組相比，150 mmol·L-1鹽脅迫使幼苗的株高(圖2I)和根長(zhǎng)(圖2II)分別顯著降低了27.3%和42.1%(P<0.05)。鹽處理下，燕麥幼苗葉片邊緣發(fā)黃較多，植物呈現(xiàn)萎蔫狀態(tài)，葉片細(xì)長(zhǎng)較為柔軟(圖1)。褪黑素能夠有效緩解NaCl造成的生長(zhǎng)抑制(P<0.05)，株高在褪黑素濃度200 μmol·L-1處理下增幅最大，達(dá)20.4%，但不同濃度處理之間的株高變化的差異性沒(méi)有達(dá)到顯著水平。根長(zhǎng)在M1(50 μmol·L-1)處理下增幅最大，為34.8%，但各處理和褪黑素濃度變化沒(méi)有線性變化關(guān)系。

2.2 外源褪黑素對(duì)鹽脅迫下‘白燕7號(hào)’葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

與CK(蒸餾水)組相比150 μmol·L-1鹽處理下的幼苗葉片相對(duì)含水量降低了23.2%(圖3I)(P<80.05)。不同濃度的褪黑素處理都能夠緩解鹽脅迫帶來(lái)的滲透失水，其中在M3處理下緩解效果最佳，增加了25.8%。與CK(蒸餾水)組相比鹽處理下脯氨酸含量顯著增加23.5%(圖3II)(P<0.05)。與單獨(dú)鹽脅迫處理相比,復(fù)合處理下的脯氨酸含量均顯著提高，在M3處理下最佳，上升了46.8%。這表明鹽脅迫會(huì)造成燕麥幼苗葉片內(nèi)滲透失衡，褪黑素通過(guò)提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累來(lái)維持滲透平衡，從而達(dá)到增強(qiáng)其對(duì)逆境鹽脅迫下的耐受限度。

2.3 外源褪黑素對(duì)鹽脅迫下‘白燕7號(hào)’葉片細(xì)胞膜透性的影響

鹽處理方式下幼苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率比蒸餾水處理顯著增加了62.3%(圖4I)(P<0.05)，使其細(xì)胞膜透性增加。褪黑素能夠有效降低鹽脅迫下的電導(dǎo)率，在M3處理時(shí)效果最好，下降了27.9%。與蒸餾水處理相比，鹽脅迫使幼苗葉片的丙二醛(MDA)含量顯著增加(P<0.05)；復(fù)合處理相比于脅迫處理的MDA水平顯著下降(P<0.05)，不同褪黑素濃度處理之間有明顯差異(圖4II)，在M4處理時(shí)效果最好，下降了66.6%。這表明褪黑素能夠有效緩解鹽脅迫造成的燕麥幼苗細(xì)胞膜透性增加和膜脂過(guò)氧化程度升高，且與褪黑素濃度相關(guān)。

圖1 幼苗表型生長(zhǎng)狀況Fig.1 Phenotypic growth status of the ‘Baiyan 7’ Seedling under different treatments注：CK為0 mmol·L-1 NaCl+0 μmol·L-1 MT；N為150 mmol·L-1 NaCl+0 μmol·L-1 MT；M1為150 mmol·L-1 NaCl+50 μmol·L-1 MT；M2為150 mmol·L-1 NaCl+100 μmol·L-1 MT；M3為150 mmol·L-1 NaCl+150 μmol·L-1 MT，M4為150 mmol·L-1 NaCl+200 μmol·L-1 MT；M5為150 mmol·L-1 NaCl+250 μmol·L-1 MT。下同Note:CK denote as 0 mmol·L-1 NaCl+0 μmol·L-1 MT；N 150 mmol·L-1 NaCl+0 μmol·L-1 MT；M1 150 mmol·L-1 NaCl+50 μmol·L-1 MT；M2 150 mmol·L-1 NaCl+100 μmol·L-1 MT；M3 150 mmol·L-1 NaCl+150 μmol·L-1 MT，M4 150 mmol·L-1 NaCl+200 μmol·L-1 MT；M5 150 mmol·L-1 NaCl+250 μmol·L-1 MT. The same as below

圖2 各濃度下‘白燕7號(hào)’表型指標(biāo)的變化Fig.2 Variations of the phenotypic indicators of the ‘Baiyan 7’ seedlings under different treatments注：數(shù)據(jù)柱形標(biāo)注不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同Note：Value columns with different lowercase letters mean significant difference (P<0.05). The same as below

圖3 各濃度下‘白燕7號(hào)’透調(diào)節(jié)物質(zhì)的變化Fig.3 Variations of permeable regulatory substances in ‘Baiyan 7’ seedlings under different treatments

圖4 各濃度下‘白燕7號(hào)’細(xì)胞膜透性的變化Fig.4 Variations of cell membrane permeability of ‘Baiyan 7’ seedlings under different treatments

2.4 外源褪黑素對(duì)鹽脅迫下‘白燕7號(hào)’幼苗葉片抗氧化系統(tǒng)的影響

150 mmol·L-1NaCl處理下的POD,SOD,CAT酶活性顯著低于對(duì)照組(圖5)(P<0.05)，在逆境鹽脅迫下，‘白燕7號(hào)’幼苗葉片的抗氧化酶活性受到顯著限制(P<0.05)。在5個(gè)復(fù)合處理方式下，三種抗氧化酶活性相較于單獨(dú)鹽處理都有明顯增加(P<0.05)，其中在添加50 μmol·L-1外源褪黑素處理POD酶活性最高；在添加100 μmol·L-1外源褪黑素處理SOD酶活性最高；在添加150 μmol·L-1外源褪黑素CAT酶活性最高，三種抗氧化酶的最適外源褪黑素濃度各不相同，且抗氧化酶活性與褪黑素濃度之間沒(méi)有顯著的變化關(guān)系。

圖5 各處理梯度的‘白燕7號(hào)’抗氧化系統(tǒng)活性Fig.5 Activities of antioxidant system of ‘Baiyan 7’ seedlings under different treatments

2.5 外源褪黑素對(duì)鹽脅迫下‘白燕7號(hào)’幼苗葉片相關(guān)抗逆基因表達(dá)水平的影響

由圖6可知，與蒸餾水處理的對(duì)照組相比，150 mmol·L-1NaCl處理下抗逆的相關(guān)基因表達(dá)水平都有顯著變化(P<0.05)，其中編碼三種抗氧化酶POD，SOD，CAT的相關(guān)基因表達(dá)水平分別下降了71.1%，58.3%，66.7%，表明高濃度的鹽會(huì)抑制抗氧化酶相關(guān)基因的表達(dá)，編碼脂氧合酶的相關(guān)基因LOX上調(diào)了173%，會(huì)使膜脂過(guò)氧化程度加劇。與單獨(dú)鹽處理相比，復(fù)合處理能夠顯著上調(diào)編碼抗氧化酶基因的表達(dá)，增強(qiáng)抗氧化酶的活性，其中在M3處理時(shí)效果最佳。復(fù)合處理下脂氧合酶相關(guān)基因LOX的表達(dá)也有顯著下調(diào)，表明添加褪黑素能有效緩解鹽脅迫下膜系統(tǒng)的損傷，維持其正常功能。

圖6 各處理梯度下‘白燕7號(hào)’抗氧化酶相關(guān)基因與LOX基因表達(dá)水平變化Fig. 6 Variation of the genes expression related to the antioxidant system in the ‘Baiyan 7’ seedling leaves under different treatments

3 討論

鹽脅迫是阻礙燕麥幼苗正常生長(zhǎng)的重要非生物脅迫因子之一。本研究表明在150 mmol·L-1鹽脅迫下‘白燕7號(hào)’幼苗的表型生長(zhǎng)受到了抑制，株高及根長(zhǎng)都顯著降低，葉片萎蔫，邊緣發(fā)黃。李彥等[24]研究同樣表明鹽脅迫限制植物正常發(fā)育速度，降低體內(nèi)組織和器官的生長(zhǎng)和分化效率。本研究顯示鹽脅迫處理對(duì)幼苗造成滲透脅迫，葉片內(nèi)的相對(duì)含水量顯著降低，脯氨酸含量顯著上升，幼苗的滲透壓平衡失調(diào)，使其吸收養(yǎng)分的能力下降；同時(shí)鹽脅迫造成幼苗體內(nèi)的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量上升，引起膜系統(tǒng)損傷，膜透性升高，這與Koyro等[25]的結(jié)論具有一致性。Chen等[26]的研究也表明當(dāng)鹽濃度在150 mmol·L-1時(shí)，燕麥的抗氧化系統(tǒng)的工作效率受到限制。

外源褪黑素的添加能顯著提高燕麥幼苗在鹽脅迫情況下的生長(zhǎng)能力，與單獨(dú)鹽脅迫相比，鹽與褪黑素復(fù)合處理下的燕麥幼苗的株高和根長(zhǎng)的生長(zhǎng)得到顯著改善，這與熊毅等[27]的研究結(jié)果具有相似性，但本研究表明褪黑素濃度的變化并不會(huì)引起葉片幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的顯著變化。

本研究結(jié)果顯示褪黑素能夠顯著緩解鹽脅迫引起的燕麥幼苗葉片的滲透調(diào)節(jié)失衡，提高相對(duì)含水量和增加脯氨酸的積累。游離脯氨酸作為植物體內(nèi)一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[28]，在鹽脅迫過(guò)程中，賴氨酸能夠轉(zhuǎn)化為脯氨酸、氨基丁酸等其他氨基酸。本次研究顯示，在褪黑素的調(diào)節(jié)作用下，脯氨酸積累量增加，這表明更多的賴氨酸進(jìn)行了轉(zhuǎn)化，以此緩解鹽脅迫帶來(lái)的滲透失衡，在施加濃度為150 μmol·L-1外源褪黑素時(shí)效果最佳，這與Zhang等[29]在小麥中的研究結(jié)果一致。在本研究中，鹽脅迫導(dǎo)致幼苗葉片的丙二醛含量和相對(duì)電導(dǎo)率顯著上升，從而造成膜系統(tǒng)受損。褪黑素有利于保護(hù)植物體細(xì)胞在外界非生物脅迫環(huán)境下能維持細(xì)胞膜功能的相對(duì)完整性，保障細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性來(lái)提高植物的抗逆性[30]。相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛(MDA)水平與細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，當(dāng)植物體內(nèi)二者水平較高時(shí)表明其膜系統(tǒng)受鹽脅迫的損害嚴(yán)重，本研究中，與鹽脅迫相比，復(fù)合處理下的葉片內(nèi)的丙二醛和相對(duì)含水量顯著降低，表明添加外源褪黑素能夠緩解鹽脅迫對(duì)燕麥幼苗葉片在細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的損傷，增加脯氨酸的積累，從而減緩逆境對(duì)植物的生理和生長(zhǎng)抑制。

在植物的非生物脅迫中，ROS的過(guò)度積累會(huì)破壞細(xì)胞膜的通透性和完整性，同時(shí)ROS也作為信號(hào)分子激活抗氧化系統(tǒng)[31]。鹽脅迫能夠使燕麥幼苗葉片內(nèi)的細(xì)胞產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，通過(guò)細(xì)胞外物質(zhì)和質(zhì)膜蛋白的互作，脅迫信號(hào)由膜上受體率先感知，產(chǎn)生的Ca2+和ROS作為二級(jí)信使，來(lái)激活葉片內(nèi)相關(guān)的防御基因和抗氧化系統(tǒng)，本研究中復(fù)合處理與單獨(dú)鹽脅迫處理相比，幼苗葉片抗氧化系統(tǒng)的活性顯著提高，編碼脂氧合酶的相關(guān)基因LOX表達(dá)水平下調(diào)。脂氧合酶能催化產(chǎn)生膜脂過(guò)氧化物，是茉莉酸積累的重要調(diào)節(jié)因子，與MDA途徑不同，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑參與脅迫反應(yīng)，在本研究中葉片內(nèi)LOX基因在復(fù)合處理下表達(dá)量下調(diào)揭示茉莉酸(JA)信號(hào)通路可能也參與了褪黑素介導(dǎo)的鹽應(yīng)激反應(yīng)，這與褪黑素能夠通過(guò)多種調(diào)節(jié)方式影響植物的抗逆性這一結(jié)果具有一致性[32-33]。本研究中與單獨(dú)鹽脅迫相比，復(fù)合處理下葉片內(nèi)抗氧化酶活性及其相關(guān)基因的表達(dá)水平都顯著提高，這表明褪黑素在ROS含量增加時(shí)不僅能直接作為抗氧化劑清除過(guò)量的ROS，還通過(guò)增加抗氧化酶活性和抗氧化酶基因的表達(dá)，來(lái)提高鹽處理下燕麥幼苗的生理活性[34]。褪黑素也能通過(guò)影響細(xì)胞信號(hào)的傳導(dǎo)以觸發(fā)氧化還原反應(yīng)來(lái)增強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化防御機(jī)制，脅迫處理如干旱、高鹽等會(huì)促進(jìn)H2O2和OH-的產(chǎn)生，本研究中對(duì)幼苗進(jìn)行鹽脅迫時(shí)，產(chǎn)生大量ROS，抗氧化系統(tǒng)因高濃度的鹽造成清除能力受到抑制，而復(fù)合處理下，褪黑素能夠使編碼抗氧化酶SOD，CAT，APX等的基因表達(dá)水平上調(diào)，來(lái)緩解ROS的損害。植物中的Ⅲ類Prxs可以通過(guò)轉(zhuǎn)移不同供體的電子來(lái)催化過(guò)氧化循環(huán)中H2O2的還原[35]。ROS的主要產(chǎn)生場(chǎng)所是具有高強(qiáng)度代謝活性和電子流速率的線粒體、葉綠體和過(guò)氧化物酶體等，本研究中與單獨(dú)鹽脅迫相比，復(fù)合處理下定位于線粒體和細(xì)胞壁中[8]且具有高底物特異性的過(guò)氧化物酶Prxs的相關(guān)基因AsPrx表達(dá)水平上調(diào)，增強(qiáng)了過(guò)氧化物酶活性，增強(qiáng)了燕麥幼苗的抗逆性，這與Zhang[36]發(fā)現(xiàn)IbPrx基因的高表達(dá)能夠增強(qiáng)甘薯在逆境生長(zhǎng)條件下的過(guò)氧化物酶活性和降低H2O2的含量研究結(jié)果具有相似性。

4 結(jié)論

鹽分會(huì)阻礙燕麥幼苗的正常生長(zhǎng)，限制其表型發(fā)育，添加不同濃度外源褪黑素均可以顯著緩解，在50 μmol·L-1濃度下效果最佳。同時(shí)外源褪黑素有利于提高脯氨酸含量以維持滲透平衡，保護(hù)膜系統(tǒng)，下調(diào)了LOX基因表達(dá)水平，降低膜脂過(guò)氧化程度，上調(diào)了編碼抗氧化物酶POD，SOD，CAT基因的表達(dá)水平，提高抗氧化劑POD，SOD，CAT酶活性，提高‘白燕7號(hào)’清除活性氧的能力，在M3處理即150 μmol·L-1時(shí)綜合效果最佳。本研究對(duì)進(jìn)一步了解褪黑素對(duì)燕麥緩解鹽脅迫的作用機(jī)制具有一定的參考意義。