外源脯氨酸對NaCl脅迫下番茄幼苗光合特性的影響

摘要[目的] 為了研究外源脯氨酸對NaCl脅迫下番茄葉片光合特性的影響。[方法] 以番茄“中蔬四號”為材料，測定其葉綠素含量和光合特性。[結(jié)果] 葉綠素含量隨著鹽濃度的升高先增加后減少。一定濃度的外源脯氨酸可以延緩葉綠素含量下降的趨勢。細胞間CO2濃度隨著鹽濃度的增加先下降后上升，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率隨鹽濃度的增加而下降。[結(jié)論] 外源脯氨酸可以提高鹽脅迫番茄幼苗的細胞間CO2濃度、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率。

關(guān)鍵詞番茄；脯氨酸；鹽脅迫；光合特性

中圖分類號S641.2文獻標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2015）24-009-03

土壤的鹽漬化問題已經(jīng)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一個十分嚴峻的問題。全球的鹽漬化土地約占陸地總面積的10%。封閉式的栽培設(shè)施或肥水管理不當(dāng)常易引起設(shè)施土壤鹽類的積聚。土壤的鹽漬化已成為國內(nèi)外設(shè)施栽培中普遍存在的問題，嚴重影響栽培設(shè)施的利用率，影響設(shè)施蔬菜栽培的可持續(xù)發(fā)展。在鹽脅迫下離子失調(diào)與單鹽毒害以及膜透性的改變使光合作用受到抑制，使得植物積累有毒的代謝產(chǎn)物。其中，提高作物的抗鹽性是緩解鹽脅迫對植物的傷害，提高作物產(chǎn)量的重要方法。脯氨酸是多種植物體內(nèi)最有效的一種親和性滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，具有降低細胞質(zhì)中的水勢、維持細胞內(nèi)的水分平衡、穩(wěn)定細胞結(jié)構(gòu)和保護生物大分子的作用。筆者通過施用不同濃度脯氨酸，觀察不同濃度NaCl脅迫對番茄葉片光合特性的影響，為在設(shè)施條件下栽培番茄提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試材料是番茄“中蔬四號”（市售）。所用的藥品有氯化鈉、脯氨酸，均為分析純（市售）。

1.2試驗處理

將供試種子用蒸餾水浸種24 h。入選的種子必須種粒飽滿、大小均勻。將種子置于溫度為25 ℃恒溫箱中，24 h催芽后栽入育苗盤中，每隔3 d澆對應(yīng)濃度的鹽水，每隔3 d澆1次水。15 d后分苗移栽。選取每個處理中較健壯的幼苗，移于大盆中，緩苗后澆對應(yīng)濃度的鹽溶液，并且將苗移到陽光充足的地方進行生長，葉面噴施對應(yīng)濃度的脯氨酸，每隔2 d噴1次，連續(xù)噴3次。噴施用量以葉面向下滴水為宜。脯氨酸設(shè)0（對照，蒸餾水）、15、30、50 mg/L 4個濃度，氯化鈉設(shè)0（對照，蒸餾水）、50、100、150 mmol/L 4個濃度。該研究共設(shè)16個處理。每個處理設(shè)3個重復(fù)。

1.3測定方法

1.3.1葉片總?cè)~綠素的測定。

葉綠素a和葉綠素b在濃度96%乙醇中最大吸收峰的波長分別為665和649 nm。

Ca=13.95D665-6.88D649

Cb=24.96D649-7.32D665

取16個不同處理的生長期51 d的番茄葉片鮮重0.1 g，剪碎后放在試管中，加入20 ml乙醇，放在黑暗處24 h后用分光光度計測定其葉綠素的光吸收值。

葉綠素的含量（mg/g）=色素的濃度（mg/L）×提取液的體積（ml）×稀釋的倍數(shù)/樣品的鮮重（g）

1.3.2光合特性的測定。

選擇晴朗無風(fēng)的天氣，在上午9：00～11：00用便攜式光合儀LI6400測定葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）。

1.4統(tǒng)計方法

用Excel表格作圖，同時用SPSS 18.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同濃度脯氨酸對鹽脅迫下番茄葉片葉綠素的影響

從圖1和圖2可以看出，葉綠素a和葉綠素b含量變化趨勢相同。在沒有外施脯氨酸（Pro 0 mg/L）的條件下，隨著鹽濃度的升高，葉綠素a和葉綠素b含量都有先升高后降低的趨勢；當(dāng)鹽濃度為50 mmol/L時，葉綠素a和葉綠素b含量都達到峰值，與對照相比分別提高了41.8%和34.3%，與對照存在著顯著差異（P<0.05）；隨著鹽濃度的增加，葉綠素a和葉綠素b含量都下降。從圖3可以看出，低鹽濃度（0～50 mmol/L）有利于葉綠素的合成；隨著鹽濃度的增加，這種促進作用逐漸減弱，直到抑制葉綠素的合成。

外施脯氨酸有利于緩解鹽脅迫對葉綠素的破壞。在同等的鹽濃度條件下，15 mg/L脯氨酸對葉綠素的促進作用最大；當(dāng)NaCl濃度為100 mmol/L時，即處理為NaCl 100 mmol/L、Pro 15 mg/L，其葉綠素含量比同等鹽濃度條件下提高34.6%，存在顯著差異（P<0.5）；在高濃度的脯氨酸條件下，外施脯氨酸對葉綠素含量的影響不大。從圖3可以看出，50 mmol/L脯氨酸對緩解葉綠素下降的趨勢幾乎沒有作用，說明脯氨酸對提高番茄的耐鹽性有一個閥值。

2.2不同濃度的脯氨酸對鹽脅迫下番茄葉片光合特性的影響

2.2.1不同濃度的脯氨酸對鹽脅迫下番茄葉片凈光合速率的影響。

從圖4可以看出，隨著鹽濃度的增加，番茄的凈光合速率下降。當(dāng)NaCl濃度為0 mg/L，脯氨酸濃度為15 mg/L時，番茄的凈光合速率有明顯的提高作用；30 mg/L脯氨酸處理的凈光合速率下降幅度較小。這說明在施外源脯氨酸的作用下，脯氨酸可以顯著提高鹽脅迫下番茄的凈光合速率。

2.2.2不同濃度的脯氨酸對鹽脅迫下番茄葉片氣孔導(dǎo)度的影響。

從圖5可以看出，隨著鹽濃度的增加，番茄葉片的氣孔導(dǎo)度值總體上逐漸減小，但外施一定濃度的脯氨酸，其氣孔導(dǎo)度均高于對照，特別是在鹽濃度為100 mmol/L的條件下，15 mg/L處理明顯高于對照和其他處理。這說明外施一定濃度的脯氨酸對氣孔導(dǎo)度的降低具有一定的緩解作用。當(dāng)脯氨酸濃度為30 mg/L，NaCl濃度為0 mmol/L時，葉片氣孔導(dǎo)度值達最大值，為0.7 mol/（m2·s）；當(dāng)脯氨酸濃度為0 mg/L，NaCl濃度為150 mmol/L時，其氣孔的導(dǎo)度值達最小值，為0.03 mol/（m2·s）。

2.2.3不同濃度的脯氨酸對鹽脅迫下番茄葉片胞間CO2濃度的影響。

從圖6可以看出，隨著鹽濃度的增加，胞間CO2濃度先降低后升高。在鹽濃度為0～100 mmol/L條件下，外施脯氨酸的處理均高于未施脯氨酸的處理。

2.2.4不同濃度的脯氨酸對鹽脅迫下番茄葉片蒸騰速率的影響。

從圖7可以看出，蒸騰速率的曲線與凈關(guān)合速率、氣孔導(dǎo)度的曲線相似，即隨著鹽濃度的增加，蒸騰速率下降，脯氨酸對蒸騰速率的下降具有一定的緩解作用。在沒有鹽處理的條件下，外源脯氨酸有利于葉片的蒸騰作用。30 mg/L脯氨酸處理蒸騰作用值最高，可以達到2.89 mmol/（m2·s），比清水對照1.9 mmol/（m2·s）高出52.1%。過高濃度脯氨酸的效果不是很明顯。

3結(jié)論與討論

葉綠素不僅直接關(guān)系到植物光合同化過程，而且是植物耐鹽性的重要生理指標(biāo)之一。研究中，在低鹽脅迫下，番茄葉綠素含量高于對照；隨著鹽濃度的增加，葉綠素含量逐漸下降。在正常條件下，葉綠素與葉綠蛋白結(jié)合緊密；在鹽脅迫下，它們之間的結(jié)合變得松弛，葉綠素遭到破壞，葉片中葉綠素含量降低，而鹽處理引起葉片葉綠素含量增加，可能是由于在鹽脅迫下促使細胞積累脯氨酸而有利于葉綠素的合成，或是破壞細胞膜的透性，使得葉綠素分子大量的外滲。很多的研究已證明，外源脯氨酸可以提高植物葉綠素的含量。研究還表明，噴施濃度15、30 mg/L脯氨酸可以提高番茄葉片葉綠素含量，而濃度為50 mg/L的脯氨酸則作用不大?？梢姡诟彼岬氖褂眠^程中存在濃度效應(yīng)，適宜濃度的脯氨酸可以有效清除植物體內(nèi)的活性氧，減少鹽脅迫對植物葉綠素的傷害。

在鹽脅迫下，植物的光合速率降低。鹽脅迫對光合作用的抑制有氣孔因素，也有非氣孔因素 。盧元芳等研究認為，在NaCl脅迫下，菠菜幼苗葉片的凈光合速率、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度下降，水分利用率降低，光合的非氣孔限制因素增加。鄭國琦等研究表明，鹽脅迫使得枸杞葉片氣孔導(dǎo)度下降，輕度脅迫下光合速率的下降主要受氣孔關(guān)閉的制約，而當(dāng)脅迫加重時，在葉內(nèi)細胞CO2濃度升高的

情況

下，光合速率仍呈下降趨勢。此時，氣孔對光合的制約較小，而Na+和Cl-的大量積累對光合酶活性產(chǎn)生直接的毒

害作用。該研究結(jié)果顯示，在低鹽條件下葉片氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度都呈下降的趨勢。在低鹽條件下，氣孔因素是番茄光合速率下降的主要原因。隨著鹽濃度的增加，葉片氣孔導(dǎo)度合速率繼續(xù)下降，而胞間CO2濃度則上升，說明在高鹽條件下，非氣孔因素是其主要原因。

總之，適宜濃度的脯氨酸可以緩解鹽脅迫對番茄的傷害。

43卷24期唐依萍等外源脯氨酸對NaCl脅迫下番茄幼苗光合特性的影響

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