NaCl脅迫過(guò)程中噴施ALA對(duì)菘藍(lán)幼苗生長(zhǎng)及主要活性成分含量的影響

唐曉清,呂婷婷,趙雪玲,金美惠,肖云華,王康才

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,江蘇南京210095)

NaCl脅迫過(guò)程中噴施ALA對(duì)菘藍(lán)幼苗生長(zhǎng)及主要活性成分含量的影響

唐曉清①,呂婷婷,趙雪玲,金美惠,肖云華,王康才

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,江蘇南京210095)

以來(lái)源于安徽亳州和山西運(yùn)城的菘藍(lán)(Isatis indigotica Fort.)幼苗為實(shí)驗(yàn)材料,對(duì)100 mmol·L-1NaCl脅迫條件下噴施50.0、25.0、16.7、12.5和0.0 mg·L-15-氨基乙酰丙酸(ALA)后幼苗部分生長(zhǎng)指標(biāo)、葉片中靛藍(lán)和靛玉紅含量以及根中表告依春含量的變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:在100 mmol·L-1NaCl單一脅迫條件下,來(lái)源于安徽亳州的幼苗單株葉鮮質(zhì)量和葉片中靛藍(lán)和靛玉紅含量均低于對(duì)照,單株根鮮質(zhì)量、根冠比以及根中表告依春含量均高于對(duì)照;來(lái)源于山西運(yùn)城的幼苗單株葉和根鮮質(zhì)量、葉片中靛玉紅含量和根中表告依春含量均低于對(duì)照,根冠比和葉片中靛藍(lán)含量均高于對(duì)照。在NaCl脅迫過(guò)程中噴施ALA對(duì)菘藍(lán)幼苗生長(zhǎng)和有效成分的積累均有不同效應(yīng)。其中,噴施25.0 mg·L-1ALA后安徽亳州產(chǎn)幼苗單株葉和根鮮質(zhì)量均最高且顯著高于NaCl單一脅迫處理組;噴施16.7 mg·L-1ALA后山西運(yùn)城產(chǎn)幼苗單株葉和根鮮質(zhì)量均較高但與NaCl單一脅迫處理組無(wú)顯著差異。噴施50.0 mg·L-1ALA后安徽亳州產(chǎn)幼苗葉片中靛藍(lán)含量最高(0.376 mg·g-1),噴施25.0 mg·L-1ALA后其葉片中靛玉紅含量最高(9.977 mg·g-1),噴施16.7 mg·L-1ALA后其根中表告依春含量最高(0.229 mg·g-1),且均顯著高于NaCl單一脅迫處理組;噴施16.7 mg·L-1ALA后山西運(yùn)城產(chǎn)幼苗葉片中靛藍(lán)含量最高(0.282 mg·g-1),噴施12.5 mg·L-1ALA后其葉片中靛玉紅含量和根中表告依春含量均最高(分別為4.526和0.301 mg·g-1),且均顯著高于NaCl單一脅迫處理組。研究結(jié)果表明:噴施適宜濃度ALA能夠有效減輕NaCl脅迫對(duì)菘藍(lán)幼苗生長(zhǎng)的影響、提高其體內(nèi)藥用活性成分的含量;總體上看,產(chǎn)自安徽亳州的菘藍(lán)幼苗的耐鹽性較強(qiáng),且不同種源適宜的ALA濃度也有一定差異。

菘藍(lán);5-氨基乙酰丙酸(ALA);NaCl脅迫;生長(zhǎng);主要活性成分

5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,ALA)是動(dòng)植物體內(nèi)自然存在的一種化合物,一定濃度的ALA對(duì)植物生長(zhǎng)具有調(diào)節(jié)作用[1],有利于提高植物適應(yīng)逆境(鹽脅迫[2]、干旱脅迫[3]、冷脅迫[4]、弱光條件[5])的能力。

目前,中國(guó)鹽堿土面積已有2×107hm2,并隨現(xiàn)代灌溉技術(shù)的發(fā)展還將不斷擴(kuò)大;鹽害可造成植物吸水能力減少,引起植物生理干旱、細(xì)胞離子中毒、光合作用下降、呼吸作用不穩(wěn)定及蛋白質(zhì)合成受阻等問(wèn)題[6]。由于大多數(shù)農(nóng)作物為耐鹽性較弱的淡土植物,因此,提高作物耐鹽性及加強(qiáng)鹽堿土的生物治理和綜合開(kāi)發(fā)是目前農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的重大課題之一。

菘藍(lán)(Isatis indigotica Fort.)為十字花科(Brassicaceae)植物,其葉為常用中藥“大青葉”[7]20、根為常用中藥“板藍(lán)根”[7]191。水分脅迫條件下菘藍(lán)體內(nèi)的有機(jī)酸及生物堿類成分能夠發(fā)生明顯變化[8-9],而鹽脅迫對(duì)菘藍(lán)葉內(nèi)的靛玉紅含量也有較大影響[10],表明逆境脅迫對(duì)菘藍(lán)體內(nèi)的次生物質(zhì)代謝影響較大。

在弱光條件下,低濃度ALA處理可以提高菘藍(lán)的生物學(xué)產(chǎn)量;而在其生物堿積累期,較高濃度的ALA處理可以提高菘藍(lán)的藥用成分含量[11]。呂婷婷等[12]的研究結(jié)果也表明:16.7 mg·L-1ALA處理能夠有效緩解鹽脅迫對(duì)菘藍(lán)種子萌發(fā)及幼苗抗氧化酶系統(tǒng)的影響、提高植株的抗鹽性。為了明確不同濃度ALA處理對(duì)耐鹽性不同的菘藍(lán)種源幼苗的生長(zhǎng)和活性成分含量的影響,作者以來(lái)自安徽亳州(耐鹽性較強(qiáng))和山西運(yùn)城(耐鹽性較弱)的2個(gè)菘藍(lán)種源為實(shí)驗(yàn)材料,研究了100 mmol·L-1NaCl脅迫條件下噴施不同濃度ALA對(duì)菘藍(lán)幼苗生長(zhǎng)及體內(nèi)靛藍(lán)、靛玉紅和表告依春3個(gè)主要活性成分含量的影響,以期為鹽逆境條件下菘藍(lán)次生代謝產(chǎn)物的調(diào)控提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為來(lái)自安徽亳州和山西運(yùn)城的菘藍(lán)栽培植株,由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院王康才教授鑒定;其中,安徽亳州種源的耐鹽性相對(duì)較強(qiáng),山西運(yùn)城種源的耐鹽性相對(duì)較弱。

于2013年4月28日在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)日光溫室內(nèi)進(jìn)行播種。選取2個(gè)菘藍(lán)種源的飽滿種子分別播種于直徑34 cm、高40 cm的塑料盆中,栽培基質(zhì)為W(蛭石)∶W(珍珠巖)∶W(園土)=2∶1∶1的混合基質(zhì);出苗后進(jìn)行常規(guī)管理并適時(shí)間苗。

供試ALA購(gòu)自蘇州益安生物科技有限公司,現(xiàn)配現(xiàn)用;靛藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)品(批號(hào)110716-201111)、靛玉紅標(biāo)準(zhǔn)品(批號(hào)110717-200204)和表告依春標(biāo)準(zhǔn)品(批號(hào)111753-201304)均購(gòu)自中國(guó)食品藥品檢定研究院;三氯甲烷為分析純。

1.2 方法

1.2.1 NaCl脅迫和ALA處理方法 當(dāng)幼苗長(zhǎng)出4片真葉時(shí),每盆保留長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗12株,于出苗20 d后向幼苗根部澆灌Hoagland營(yíng)養(yǎng)液,每盆1 L,每10天澆灌1次。于出苗40 d后開(kāi)始NaCl脅迫處理,在每盆幼苗的根部均勻澆灌100 mmol·L-1NaCl處理液1 L(對(duì)照澆灌等量清水),每7天澆灌1次,共澆灌5次;在每次澆灌NaCl溶液3 d后進(jìn)行ALA處理,于傍晚將不同濃度ALA溶液噴灑至幼苗全株,以葉片背面滴水為限,噴施前均加入體積分?jǐn)?shù)0.01%吐溫-20作為展著劑,每盆噴灑0.5 L,每7天噴灑1次,共噴灑5次。其中,CK為0 mmol·L-1NaCl和0 mg·L-1ALA;T0為100 mmol·L-1NaCl和0 mg·L-1ALA;T1為100 mmol·L-1NaCl和50 mg·L-1ALA; T2為100 mmol·L-1NaCl和25 mg·L-1ALA;T3為100 mmol·L-1NaCl和16.7 mg·L-1ALA;T4為100 mmol·L-1NaCl和12.5 mg·L-1ALA。每處理5盆,每盆視為1個(gè)重復(fù)。

1.2.2 單株不同器官鮮質(zhì)量測(cè)定 于最后1次ALA處理7 d后采樣測(cè)定單株葉片和根的鮮質(zhì)量。每處理隨機(jī)采集10株幼苗,用蒸餾水洗凈并吸干表面水分,從基部將葉片和根分開(kāi),分別稱量單株葉片和根的鮮質(zhì)量,按公式“根冠比=單株根鮮質(zhì)量/單株葉片鮮質(zhì)量”計(jì)算根冠比。

1.2.3 主要活性成分含量測(cè)定 將根和葉片分別置于105℃殺青15 min,然后置于60℃條件下烘干至恒質(zhì)量,粉碎并過(guò)60目篩;葉片粉末用于靛藍(lán)和靛玉紅含量測(cè)定,根粉末用于表告依春含量測(cè)定。

1.2.3.1 靛藍(lán)和靛玉紅含量測(cè)定 采用HPLC法[7]21測(cè)定葉片中靛藍(lán)和靛玉紅含量。色譜條件:島津LC-20高效液相色譜儀,SPD-20檢測(cè)器;柱溫40℃;流動(dòng)相為V(甲醇)∶V(水)=75∶25;檢測(cè)溫度25℃;檢測(cè)波長(zhǎng)289 nm;理論塔板數(shù)不低于4 000(以靛玉紅計(jì))。

精密稱取靛藍(lán)和靛玉紅標(biāo)準(zhǔn)品各100 mg,分別用甲醇溶解后定容至50 mL,搖勻后用孔徑0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾;精密吸取靛藍(lán)和靛玉紅標(biāo)準(zhǔn)品溶液各5、8、10、15和20 μL,按上述色譜分析條件進(jìn)行HPLC分析。以色譜峰面積為縱坐標(biāo)(Y)、標(biāo)準(zhǔn)品濃度為橫坐標(biāo)(X)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合。靛藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為Y靛藍(lán)=(2.4×106)X+12 273.0,r=0.999 8 (n=3),線性范圍為40～400 μg;靛玉紅標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為Y靛玉紅=(1.9×104)X+2 282.2,r=0.999 1 (n=3),線性范圍為40～400 μg。

精密稱取各處理組葉片粉末0.5 g,每個(gè)樣品稱取3份,加入100 mL三氯甲烷,浸泡15 h后用索氏提取器于80℃水浴中回流提取至無(wú)色,提取液減壓濃縮蒸干,殘?jiān)眉状既芙獠⒍ㄈ葜?00 mL,搖勻后用0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾;吸取供試樣液20 μL,按上述色譜分析條件進(jìn)行HPLC分析,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算葉片中靛藍(lán)和靛玉紅的含量。

1.2.3.2 表告依春含量的測(cè)定 采用HPLC法[7]191測(cè)定根中表告依春的含量。色譜條件:島津LC-20高效液相色譜儀,SPD-20檢測(cè)器;柱溫40℃;流動(dòng)相為V(甲醇)∶V(體積分?jǐn)?shù)0.02%磷酸溶液)=10∶90;檢測(cè)溫度25℃;檢測(cè)波長(zhǎng)245 nm;理論塔板數(shù)不低于5 000(以表告依春計(jì))。

精密稱定表告依春標(biāo)準(zhǔn)品0.02 mg,用甲醇配制成質(zhì)量濃度40 μg·mL-1表告依春標(biāo)準(zhǔn)品溶液;分別吸取2、4、8、16和20 μL,按上述色譜條件進(jìn)行HPLC分析。以色譜峰面積為縱坐標(biāo)(Y)、標(biāo)準(zhǔn)品濃度為橫坐標(biāo)(X)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合。表告依春標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為Y=(6.2×106)X+18 923.0,r=0.999 6 (n=3),線性范圍為40～320 μg。

精密稱定各處理組根粉末1 g,每個(gè)樣品稱取3份,精密加入50 mL蒸餾水并稱量總質(zhì)量;煎煮2 h后冷卻并再次稱量總質(zhì)量,并用蒸餾水補(bǔ)足減失的質(zhì)量;搖勻并過(guò)濾,濾液于5 000 r·min-1離心10 min,上清液即為樣品溶液。精密吸取各樣品溶液20 μL,按上述色譜條件進(jìn)行HPLC分析,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算根中表告依春的含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用EXCEL 2003和SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析,并采用Duncan’s新復(fù)極差法比較不同處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果和分析

2.1 NaCl脅迫過(guò)程中噴施ALA對(duì)不同種源菘藍(lán)幼苗生長(zhǎng)的影響

在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中噴施不同濃度ALA對(duì)不同種源菘藍(lán)單株葉片和根的鮮質(zhì)量以及根冠比的影響見(jiàn)表1。

2.1.1 產(chǎn)自安徽亳州的幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)比較 對(duì)來(lái)源于安徽亳州的菘藍(lán)幼苗部分生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果(表1)顯示:100 mmol·L-1NaCl單一脅迫處理對(duì)其地上部分生長(zhǎng)有明顯的抑制作用,其單株葉鮮質(zhì)量低于對(duì)照,而單株根鮮質(zhì)量則高于對(duì)照,根冠比則顯著大于對(duì)照。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中噴施50.0、25.0和16.7 mg·L-1ALA后,其單株葉鮮質(zhì)量均高于NaCl單一脅迫處理組,而噴施12.5 mg·L-1ALA后其單株葉鮮質(zhì)量則低于NaCl單一脅迫處理組,且在所有處理組中最低;噴施25.0 mg·L-1ALA后單株葉鮮質(zhì)量最大(18.39 g),顯著(P＜0.05)高于其他濃度ALA處理組以及對(duì)照組。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中噴施25.0 mg·L-1ALA,幼苗單株根鮮質(zhì)量最大(3.85 g),均與對(duì)照及其他處理組間有顯著差異;噴施12.5 mg·L-1ALA后單株根鮮質(zhì)量低于對(duì)照但差異不顯著。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中噴施不同濃度ALA,幼苗根冠比均高于對(duì)照,但僅NaCl單一脅迫處理組和16.7 mg·L-1ALA處理組幼苗的根冠比與對(duì)照差異顯著,其余處理組與對(duì)照組間及各處理組間幼苗根冠比均無(wú)顯著差異。

2.1.2 產(chǎn)自山西運(yùn)城的幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)比較 對(duì)來(lái)源于山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗部分生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果(表1)顯示:100 mmol·L-1NaCl單一脅迫處理對(duì)菘藍(lán)幼苗地上部分和地下部分的生長(zhǎng)均具有明顯的抑制作用,單株葉和根的鮮質(zhì)量均低于對(duì)照,而根冠比則大于對(duì)照。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中,噴施25.0和16.7 mg·L-1ALA后幼苗單株葉鮮質(zhì)量均高于NaCl單一脅迫處理組,其中噴施16.7 mg·L-1ALA后單株鮮葉質(zhì)量最大(16.67 g),但與NaCl單一脅迫處理組間無(wú)顯著差異;而噴施50.0和12.5 mg·L-1ALA后單株葉鮮質(zhì)量則低于NaCl單一脅迫處理組。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中,噴施50.0～12.5 mg·L-1ALA后幼苗單株根鮮質(zhì)量均低于對(duì)照和NaCl單一脅迫處理組,其中,噴施16.7 mg·L-1ALA后幼苗單株根鮮質(zhì)量最大(2.52 g),但與對(duì)照和NaCl單一脅迫處理組間均無(wú)顯著差異。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中,噴施16.7和12.5 mg·L-1ALA后幼苗的根冠比均顯著高于對(duì)照,但與NaCl單一脅迫處理組無(wú)顯著差異;而噴施50.0和25.0 mg·L-1ALA后幼苗的根冠比均與對(duì)照無(wú)顯著差異,但均顯著低于其他處理組。

表1 NaCl脅迫過(guò)程中噴施不同濃度5-氨基乙酰丙酸(ALA)對(duì)來(lái)源于安徽亳州和山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗生長(zhǎng)的影響(ˉX±SD)1)Table1 Effect of spraying 5-aminolevulinic acid(ALA)with different concentrations on growth of Isatis indigotica Fort.seedlings from Bozhou of Anhui and Yuncheng of Shanxi during process of NaCl stress(SD)1)

表1 NaCl脅迫過(guò)程中噴施不同濃度5-氨基乙酰丙酸(ALA)對(duì)來(lái)源于安徽亳州和山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗生長(zhǎng)的影響(ˉX±SD)1)Table1 Effect of spraying 5-aminolevulinic acid(ALA)with different concentrations on growth of Isatis indigotica Fort.seedlings from Bozhou of Anhui and Yuncheng of Shanxi during process of NaCl stress(SD)1)

1)同列中不同的小寫字母表示在0.05水平上的差異顯著性Different small letters in the same column indicate the significant difference at 0.05 level.

?

2.1.3 不同種源幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的綜合分析 比較結(jié)果表明(表1):在100 mmol·L-1NaCl單一脅迫條件下,來(lái)源于安徽亳州和山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗的單株葉鮮質(zhì)量分別較各自的對(duì)照低22.67%和37.61%;而來(lái)源于安徽亳州的幼苗的單株根鮮質(zhì)量則比對(duì)照高62.64%,來(lái)源于山西運(yùn)城的幼苗單株根鮮質(zhì)量則比對(duì)照低3.76%,說(shuō)明產(chǎn)自安徽亳州的菘藍(lán)幼苗的耐鹽性高于產(chǎn)自山西運(yùn)城的幼苗。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中噴施25.0 mg·L-1ALA后來(lái)源于安徽亳州的幼苗單株葉和根的鮮質(zhì)量均最高,分別比NaCl單一脅迫處理組高69.03%和30.07%;而噴施16.7 mg·L-1ALA后來(lái)源于山西運(yùn)城的幼苗單株葉和根鮮質(zhì)量均較高,分別比NaCl單一脅迫處理組高43.58%和低1.56%。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在NaCl脅迫過(guò)程中噴施較低濃度ALA對(duì)菘藍(lán)葉片的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用并進(jìn)而促進(jìn)其根的生長(zhǎng),由此說(shuō)明適宜濃度的ALA有利于緩解菘藍(lán)幼苗受到的NaCl脅迫,使其葉和根的生長(zhǎng)量明顯提高。此外,在NaCl脅迫過(guò)程中噴施同濃度ALA,來(lái)源于安徽亳州和山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)有明顯差異,說(shuō)明耐鹽性不同的菘藍(lán)種源適應(yīng)的ALA水平也不同。

2.2 NaCl脅迫過(guò)程中噴施ALA對(duì)不同種源菘藍(lán)幼苗主要活性成分含量的影響

在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中噴施不同濃度ALA對(duì)不同種源菘藍(lán)幼苗葉片中靛藍(lán)和靛玉紅含量及根中表告依春含量的影響見(jiàn)表2。

2.2.1 對(duì)葉片中靛藍(lán)和靛玉紅含量的影響 對(duì)來(lái)源于安徽亳州的菘藍(lán)幼苗葉片中靛藍(lán)和靛玉紅含量的分析結(jié)果(表2)顯示:在100 mmol·L-1NaCl單一脅迫條件下,幼苗葉片中靛藍(lán)和靛玉紅含量均顯著低于對(duì)照(P＜0.05)。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中噴施50.0～12.5 mg·L-1ALA,隨ALA濃度降低,葉片中靛藍(lán)含量也逐漸降低,其中,噴施50.0 mg·L-1ALA后葉片中靛藍(lán)含量最高(0.376 mg·g-1),并與各處理組間存在顯著差異(P＜0.05);而葉片中靛玉紅含量則隨ALA濃度降低呈低濃度時(shí)增加、高濃度時(shí)降低的趨勢(shì),其中,噴施25.0 mg·L-1ALA后葉片中靛玉紅含量最高(9.977 mg·g-1),且與各處理組間存在顯著差異。

表2 NaCl脅迫過(guò)程中噴施不同濃度5-氨基乙酰丙酸(ALA)對(duì)來(lái)源于安徽亳州和山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗主要活性成分含量的影響(ˉX±SD)1)Table2 Effect of spraying 5-aminolevulinic acid(ALA)with different concentrations on main active component content in Isatis indigotica Fort. seedlings from Bozhou of Anhui and Yuncheng of Shanxi during process of NaCl stress(ˉX±SD)1)

對(duì)來(lái)源于山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗葉片中靛藍(lán)和靛玉紅含量的分析結(jié)果(表2)顯示:在100 mmol·L-1NaCl單一脅迫條件下,幼苗葉片中靛藍(lán)含量略高于對(duì)照、靛玉紅含量則顯著低于對(duì)照。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中噴施50.0～12.5 mg·L-1ALA后幼苗葉片中靛藍(lán)含量均高于對(duì)照,且噴施50.0和16.7 mg·L-1ALA后葉片中靛藍(lán)含量均顯著高于對(duì)照及其他處理組,其中噴施16.7 mg·L-1ALA后葉片中靛藍(lán)含量最高(0.282 mg·g-1);葉片中靛玉紅含量則隨著ALA濃度降低呈低濃度時(shí)降低、高濃度時(shí)增加的趨勢(shì),其中噴施12.5 mg·L-1ALA后葉片中靛玉紅含量最高(4.526 mg·g-1),顯著高于對(duì)照及其他處理組。

比較結(jié)果表明:在100 mmol·L-1NaCl單一脅迫條件下,來(lái)源于安徽亳州的菘藍(lán)幼苗葉片中靛藍(lán)含量比對(duì)照低45.03%,而來(lái)源于山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗葉片中靛藍(lán)含量則比對(duì)照高16.04%;來(lái)源于安徽亳州和山西運(yùn)城的幼苗葉片中靛玉紅含量分別比對(duì)照低45.60%和35.27%。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中,噴施50.0和25.0 mg·L-1ALA后來(lái)源于安徽亳州的幼苗葉片中靛藍(lán)和靛玉紅含量均最高,分別比NaCl單一脅迫處理組高51.00%和213.64%;而噴施16.7和12.5 mg·L-1ALA后,來(lái)源于山西運(yùn)城的幼苗葉片中靛藍(lán)和靛玉紅含量最高,分別比NaCl單一脅迫處理組高14.63%和132.46%。

上述結(jié)果表明:來(lái)源于安徽亳州的菘藍(lán)幼苗葉片中靛藍(lán)和靛玉紅的合成和積累對(duì)NaCl脅迫的敏感性強(qiáng)于來(lái)源于山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗。在100 mmol·L-1NaCl脅迫條件下噴施適宜濃度的ALA能提高菘藍(lán)幼苗葉片內(nèi)靛藍(lán)和靛玉紅含量,其中,噴施較高濃度(25.0～50.0 mg·L-1)ALA對(duì)來(lái)源于安徽亳州的菘藍(lán)幼苗葉片中靛藍(lán)和靛玉紅的積累有利,而噴施較低濃度(12.5～16.7 mg·L-1)ALA則對(duì)來(lái)源于山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗葉片中靛藍(lán)和靛玉紅的積累有利。

2.2.2 對(duì)根中表告依春含量的影響 對(duì)來(lái)源于安徽亳州的菘藍(lán)幼苗根中的表告依春含量的分析結(jié)果(表2)顯示:在100 mmol·L-1NaCl單一脅迫條件下,菘藍(lán)幼苗根中的表告依春含量顯著高于對(duì)照(P＜0.05)。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中噴施50.0～16.7 mg·L-1ALA后,根中表告依春含量隨ALA濃度的降低逐漸增加,但在噴施12.5 mg·L-1ALA后又有所降低;其中,噴施25.0、16.7和12.5 mg·L-1ALA后根中表告依春含量顯著高于NaCl單一脅迫處理組,且噴施16.7 mg·L-1ALA后根中表告依春含量最高(0.229 mg·g-1)。

對(duì)來(lái)源于山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗根中表告依春含量的分析結(jié)果(表2)顯示:在100 mmol·L-1NaCl單一脅迫條件下,幼苗根中表告依春含量顯著低于對(duì)照。在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中噴施50.0～12.5 mg·L-1ALA后,根中表告依春含量隨ALA濃度降低呈低濃度時(shí)降低、高濃度時(shí)增加的趨勢(shì),其中噴施12.5 mg·L-1ALA后根中表告依春含量最高(0.301 mg·g-1),顯著高于其他處理組但顯著低于對(duì)照。

比較結(jié)果表明:在100 mmol·L-1NaCl脅迫條件下,來(lái)源于安徽亳州的菘藍(lán)幼苗根中表告依春含量比對(duì)照高7.10%,而來(lái)源于山西運(yùn)城的幼苗根中表告依春則比對(duì)照低52.85%;在100 mmol·L-1NaCl脅迫過(guò)程中噴施16.7和12.5 mg·L-1ALA后,來(lái)源于安徽亳州和山西運(yùn)城的幼苗根中表告依春含量均最高,分別比NaCl單一脅迫處理組高26.52%和21.37%。

上述研究結(jié)果說(shuō)明:100 mmol·L-1NaCl脅迫對(duì)來(lái)源于安徽亳州的菘藍(lán)幼苗根中表告依春的積累有利,而對(duì)來(lái)源于山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗根中表告依春的積累則有抑制作用。而在NaCl脅迫條件下噴施適宜濃度ALA則有利于菘藍(lán)幼苗根中表告依春的積累有利,其中噴施25.0和16.7 mg·L-1ALA對(duì)來(lái)源于安徽亳州的菘藍(lán)幼苗根中表告依春的積累有利,而噴施12.5 mg·L-1ALA則對(duì)來(lái)源于山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗根中表告依春的積累有利。

3 討論和結(jié)論

適宜濃度的ALA能夠有效緩解植物所遭受的各種逆境脅迫傷害[13-15];Balestrasse等[16]認(rèn)為:ALA能通過(guò)提高血紅素蛋白的活性有效減輕低溫脅迫對(duì)大豆〔Glycine max(Linn.)Merr.〕植株的破壞性傷害,而對(duì)大豆植株的生長(zhǎng)則沒(méi)有任何不利影響;高年春等[17]的研究結(jié)果表明:外源ALA可以緩解鹽脅迫對(duì)草莓(Fragaria×ananassa Duch.)葉片PSⅡ的傷害,使其能保持較高的光能轉(zhuǎn)化效率和光合能力,使光合產(chǎn)物的積累量較高。本研究中,100 mmol·L-1NaCl脅迫條件下來(lái)源于安徽亳州和山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗單株葉片鮮質(zhì)量均低于對(duì)照,來(lái)源于山西運(yùn)城的幼苗單株根鮮質(zhì)量也低于對(duì)照,表明菘藍(lán)幼苗的生長(zhǎng)均受到一定程度的抑制;但來(lái)源于安徽亳州的幼苗單株根鮮質(zhì)量則高于對(duì)照,表明來(lái)源于安徽亳州的菘藍(lán)幼苗耐鹽性可能強(qiáng)于來(lái)源于山西運(yùn)城的幼苗。在同水平NaCl脅迫過(guò)程中噴施不同濃度ALA后菘藍(lán)幼苗葉片和根的生長(zhǎng)差異較大,其中噴施16.7～25.0 mg·L-1ALA后來(lái)源于安徽亳州的幼苗單株葉和根鮮質(zhì)量總體上高于對(duì)照和NaCl單一脅迫處理組,表現(xiàn)出一定的耐鹽性;而來(lái)源于山西運(yùn)城的幼苗在噴施ALA后單株葉鮮質(zhì)量均低于對(duì)照,其中,僅25.0和16.7 mg·L-1ALA處理組單株葉鮮質(zhì)量高于NaCl單一脅迫處理組,說(shuō)明適宜濃度ALA能在一定程度上緩解NaCl脅迫對(duì)山西運(yùn)城菘藍(lán)幼苗的傷害。綜合比較結(jié)果顯示:產(chǎn)自山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗的耐鹽性明顯低于產(chǎn)自安徽亳州的菘藍(lán)幼苗。

菘藍(lán)是重要的藥用植物,因此在栽培生產(chǎn)過(guò)程中不僅要關(guān)注其藥材產(chǎn)量還要注重其體內(nèi)主要活性成分的積累量。菘藍(lán)葉片所含的靛玉紅及其根中所含的表告依春是其重要的次生代謝產(chǎn)物,分別是中藥大青葉和板藍(lán)根的質(zhì)量控制指標(biāo)[7]21,191,其含量直接關(guān)系到臨床藥效。因此,在菘藍(lán)生長(zhǎng)過(guò)程中應(yīng)該采取適宜的栽培管理措施,促進(jìn)菘藍(lán)產(chǎn)量的增加以及藥用有效成分含量的提高,提升其藥材產(chǎn)量和質(zhì)量。由藥材質(zhì)量控制指標(biāo)可見(jiàn):大青葉中靛玉紅含量應(yīng)不低于0.02%(即0.2 mg·g-1)[7]21,板藍(lán)根中的表告依春含量應(yīng)不低于0.02%(即0.2 mg·g-1)[7]191。本研究結(jié)果顯示:在正常栽培(對(duì)照)條件下,供試2個(gè)產(chǎn)地菘藍(lán)幼苗葉片中靛玉紅含量均顯著高于0.2 mg·g-1,但來(lái)源于安徽亳州的幼苗根中的表告依春含量低于0.2 mg·g-1,來(lái)源于山西運(yùn)城的幼苗根中表告依春含量則達(dá)到0.2 mg·g-1;而在100 mmol·L-1NaCl脅迫條件下噴施適宜濃度ALA處理后,2個(gè)產(chǎn)地幼苗葉片中的靛玉紅含量和根中的表告依春含量均高于0.2 mg·g-1,其中噴施16.7～25.0 mg·L-1ALA后產(chǎn)自安徽亳州的菘藍(lán)幼苗葉片中靛玉紅含量和根中表告依春含量均較高,而噴施較低濃度(12.5 mg·L-1) ALA則對(duì)產(chǎn)自山西運(yùn)城的菘藍(lán)幼苗體內(nèi)靛玉紅和表告依春的積累有利。

研究結(jié)果[18]表明:適宜濃度(50 mg·L-1)ALA處理可以顯著提高100 mmol·L-1NaCl脅迫條件下半夏〔Pinellia ternata(Thunb.)Tenoreex Breit.〕幼苗的耐鹽能力及其主要藥用成分(總生物堿)的含量。本研究結(jié)果顯示:噴施適宜濃度ALA可以有效減輕NaCl脅迫對(duì)菘藍(lán)幼苗的傷害,并能促進(jìn)其體內(nèi)靛藍(lán)、靛玉紅及表告依春等生物堿類成分的積累。因此,為充分利用鹽堿土資源,可在鹽漬化土壤中種植菘藍(lán);為減輕鹽漬化土壤對(duì)菘藍(lán)生長(zhǎng)的影響,可噴施適宜濃度ALA,以達(dá)到促進(jìn)植株生長(zhǎng)、增加藥用活性成分含量的雙重目的。

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(責(zé)任編輯:佟金鳳)

Effect of spraying ALA on growth and main active component content of Isatis indigotica seedling

during NaCl stress process TANG Xiaoqing①,LYU Tingting,ZHAO Xueling,JIN Meihui,XIAO Yunhua,WANG Kangcai(College of Horticulture,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095, China),J.Plant Resour.&Environ.2014,23(4):55-61

Taking Isatis indigotica Fort.seedlings from Bozhou of Anhui and Yuncheng of Shanxi as experimental materials,changes of some growth indexes,contents of indigo and indirubin in leaf and epigoitrin content in root of seedling after spraying50.0,25.0,16.7,12.5 and 0.0 mg·L-15-aminolevulinic acid(ALA)under 100 mmol·L-1NaCl stress condition were researched.The results show that under 100 mmol·L-1NaCl single stress condition,leaf fresh weight per plant and contents of indigo and indirubin in leaf of seedling from Bozhou of Anhui all are lower than those of the control,and root fresh weight per plant,root-shoot ratio and epigoitrin content in root all are higher than those of the control;while,fresh weights of leaf and root per plant,indirubin content in leaf and epigoitrin content in root of seedling from Yuncheng of Shanxi all are lower than those of the control,and both root-shoot ratio and indigo content in leaf are higher than those of the control.During NaCl stress process,there aredifferent effects of spraying ALA on growth and accumulation of active components of I.indigotica seedling.In which,after spraying 25.0 mg·L-1ALA,fresh weights of leaf and root per plant of seedling from Bozhou of Anhui are the highest and are significantly higher than those in NaCl single stress treatment group;while after spraying 16.7 mg·L-1ALA,those from Yuncheng of Shanxi are high but with no significant difference from those in NaCl single stress treatment group.Indigo content in leaf of seedling from Bozhou of Anhui is the highest(0.376 mg·g-1)after spraying 50.0 mg·L-1ALA,its indirubin content in leaf and epigoitrin content in root are also the highest(9.977 and 0.229 mg·g-1, respectively)after spraying 25.0 and 16.7 mg·L-1ALA,respectively,and all of them are significantly higher than those in NaCl single stress treatment group;indigo content in leaf of seedling from Yuncheng of Shanxi is the highest(0.282 mg·g-1)after spraying 16.7 mg·L-1ALA,its indirubin content in leaf and epigoitrin content in root are the highest(4.526 and 0.301 mg·g-1,respectively)after spraying 12.5 mg·L-1ALA,and all of them are significantly higher than those in NaCl single stress treatment group.It is suggested that spraying ALA with suitable concentration can effectively reduce the effect of NaCl stress on growth of I.indigotica seedling and enhance content of medicinal active components in vivo.In general,salt tolerance of I.indigotica seedling from Bozhou of Anhui is stronger,and the suitable concentration of ALA for different provenances also has a certain difference.

Isatis indigotica Fort.;5-aminolevulinic acid(ALA);NaCl stress;growth;main active component

Q945.78;Q946.8;S567.2.048

A

1674-7895(2014)04-0055-07

10.3969/j.issn.1674-7895.2014.04.08

2014-02-25

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31171486)

唐曉清(1970—),女,四川威遠(yuǎn)人,博士,副教授,主要研究方向?yàn)樗幱弥参镌耘嗯c中藥質(zhì)量控制。

①通信作者E-mail:xqtang@njau.edu.cn