外源水楊酸對(duì)桔梗幼苗鉛脅迫的緩解效應(yīng)

李堆淑，朱廣啟

（商洛學(xué)院生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西商洛726000）

外源水楊酸對(duì)桔梗幼苗鉛脅迫的緩解效應(yīng)

李堆淑，朱廣啟

（商洛學(xué)院生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西商洛726000）

為了明確外源水楊酸（SA）對(duì)鉛脅迫下桔梗幼苗的緩解作用，用4種不同試劑（蒸餾水（CK），0.1 mmol/L SA，200 mg/LPb2+，0.1 mmol/LSA＋200 mg/LPb2+）分別處理桔梗幼苗，測(cè)定桔梗幼苗葉片MDA含量、葉綠素含量、可溶性糖含量和過氧化物酶（POD）活性。結(jié)果表明，與CK相比，在鉛脅迫下桔梗幼苗葉片葉綠素含量、可溶性糖含量和POD活性均降低，MDA含量增加；施加外源SA處理使桔梗幼苗葉片葉綠素含量、可溶性糖含量和POD活性均顯著升高，MDA含量降低，說明外施SA對(duì)桔梗幼苗的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，可提高桔梗幼苗對(duì)鉛毒害的耐受力。

水楊酸（SA）；鉛脅迫；桔梗幼苗

桔梗（Platycodon grandiflorum（Jacq.）A.DC）屬于桔?？平酃伲且环N藥、食、賞兼具的多年生草本植物[1-2]，具有抗衰老、抗癌、宣肺、利咽，抗蟲殺菌等功效，因此，社會(huì)對(duì)其需求量越來越大，但由于鉛礦的開采，鉛鋅冶煉廠的廢氣、廢渣、廢水的排放，使鉛以多種途徑不斷地排入環(huán)境，而且鉛是一種穩(wěn)定的不易降解物質(zhì)，大量鉛沉積在水、空氣、植被、土壤、灰塵以及人們的生活環(huán)境中。Mishra等[3]采用葉面噴施Pb2+處理水稻，結(jié)果表明，水稻葉片脂氧合酶活性升高，使自由基積累過量，導(dǎo)致質(zhì)膜解體，造成植物細(xì)胞膜損傷。鉛使葉綠素生物合成過程受阻，植物光合作用能力減弱，以及多種代謝酶類活性降低、變性甚至酶結(jié)構(gòu)的改變，導(dǎo)致植物體內(nèi)一系列生理生化過程紊亂，并最終影響植物品質(zhì)[4-6]。夏建國等[7]采用不同土壤鉛濃度對(duì)茶樹進(jìn)行盆栽，結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)蜐舛鹊你U可以刺激植物生長(zhǎng)發(fā)育，而高濃度的鉛使植物受到損傷。

水楊酸（SA）是廣泛存在于植物界的一種小分子酚類物質(zhì)[8]，被認(rèn)為是一種新型的植物內(nèi)源激素，植物體自身能夠合成，但含量很低，能在韌皮部中運(yùn)輸。大量試驗(yàn)證明，SA在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中起著重要的調(diào)控作用。劉素純等[9]采用0～1 mmol/L SA葉面噴施對(duì)鉛脅迫下的黃瓜幼苗進(jìn)行處理，結(jié)果表明，SA使可溶性蛋白含量提高了47.9%，黃瓜幼苗葉片的MDA含量下降量和SOD活性增加量隨SA濃度升高而升高，而CAT活性增加量隨SA濃度升高而降低。張永平等[10]研究發(fā)現(xiàn)，外源SA有利于甜瓜幼苗在Cd脅迫下活性氧代謝的提高和對(duì)光能的捕獲與轉(zhuǎn)換，促進(jìn)了甜瓜幼苗的生長(zhǎng)，降低了Cd脅迫對(duì)甜瓜幼苗的抑制作用。寧娜等[11]研究發(fā)現(xiàn)，外源SA處理能夠改善0～0.5 mL/L烯草酮脅迫下谷子幼苗葉片的光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率，緩解烯草酮對(duì)谷子幼苗生長(zhǎng)的抑制作用。丁佳紅等[12]研究表明，SA能夠使銅脅迫下水稻幼苗的POD，CAT和SOD活性顯著提高，從而加強(qiáng)植物體內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)的功能，繼而增強(qiáng)水稻幼苗對(duì)銅毒害的耐受能力。

本研究以桔梗為材料，通過用外源水楊酸誘導(dǎo)桔梗抗鉛脅迫的可能性及機(jī)理，緩解鉛污染造成的毒害，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中提高作物抗金屬能力以及植物修復(fù)技術(shù)提供一種新途徑，也為重金屬脅迫保護(hù)反應(yīng)和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料桔梗種子由商洛學(xué)院食品與生物醫(yī)藥工程學(xué)院植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試劑

0.1 mmol/L水楊酸（SA），200mg/L的乙酸鉛溶液。

1.3 方法

1.3.1 桔梗的培養(yǎng)及處理 挑選飽滿圓潤(rùn)、大小均勻、無破皮的桔梗種子，用KMnO4消毒10 min，以蒸餾水沖洗數(shù)次，風(fēng)干后用蒸餾水浸泡種子24 h，然后將種子擺放在鋪有2層濾紙的干凈培養(yǎng)皿上，每個(gè)培養(yǎng)皿放入50粒桔梗種子，擺放整齊后，置于25℃左右的生化培養(yǎng)箱中，每天定時(shí)加入適量的蒸餾水，以保持種子濕潤(rùn)，待到桔梗幼苗1.5 cm高時(shí)將其移栽至裝有沙質(zhì)土壤的小花盆中，3～4葉期開始處理，分別用4種試劑進(jìn)行處理：1.蒸餾水（CK）；2.0.1 mmol/LSA；3.200 mg/LPb2+；4.0.1 mmol/L SA＋200 mg/LPb2+。葉面噴施桔梗幼苗，每種處理20株，之后每間隔1 d采樣，一直到第5天。

1.3.2 生理生化指標(biāo)測(cè)定 葉綠素含量采用丙酮法測(cè)定[13]；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸的比色法測(cè)定[14]；過氧化物酶（POD）活性的提取及其測(cè)定參照張龍翔等[14]的方法進(jìn)行；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA對(duì)鉛脅迫下桔梗幼苗MDA含量的影響

由表1可知，0～5 d桔梗幼苗葉片中MDA含量的變化為：CK和單一200 mg/L Pb2+脅迫處理的桔梗幼苗葉片中MDA含量一直呈上升趨勢(shì)，但單一200 mg/LPb2+脅迫后桔梗幼苗葉片中MDA含量升高速度較CK快得多，到第5天MDA含量達(dá)到最高值，與CK相比顯著增加了105.45%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05），表明Pb2+脅迫對(duì)桔梗幼苗傷害程度較深；單一外施0.1 mmol/L SA后，桔梗幼苗葉片中MDA含量隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì)，在第3天達(dá)到最低值，其葉片中MDA含量為0.873 μmol/L，與CK、單一200 mg/L Pb2+脅迫、0.1 mmol/L SA＋200 mg/L Pb2+在第3天時(shí)的MDA含量相比，MDA含量分別下降了36.56%，64.74%，42.79%，下降效果達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；0.1 mmol/LSA＋200 mg/LPb2+處理桔梗幼苗，其葉片中MDA含量隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)先升高再下降的趨勢(shì)，第3天達(dá)到最高值，為1.526 μmol/L。在同一時(shí)間，桔梗幼苗葉片中MDA含量的變化為：?jiǎn)我?00 mg/L Pb2+脅迫＞0.1 mmol/LSA＋200 mg/L Pb2+＞CK＞外施0.1 mmol/L SA。這說明鉛脅迫下MDA含量增加，使質(zhì)膜受損，外源SA處理可以緩解Pb2+脅迫對(duì)桔梗幼苗葉片的質(zhì)膜傷害，維持膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

表1 SA對(duì)鉛脅迫下桔梗幼苗MDA含量的影響 μmol/L

2.2 SA對(duì)鉛脅迫下桔梗幼苗葉綠素含量的影響

由表2可知，0～5 d桔梗幼苗葉片中葉綠素含量的變化為：CK、外施0.1 mmol/LSA處理的桔梗幼苗葉片中葉綠素含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)一直呈上升趨勢(shì)，但外施0.1 mmol/LSA的桔梗幼苗葉片中葉綠素含量升高速度較CK快，到第5天時(shí)葉綠素含量達(dá)到最高值，較CK顯著增加了8.4%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）；單一200 mg/L Pb2+脅迫的桔梗幼苗葉片中葉綠素含量一直呈下降趨勢(shì)，到第5天葉綠素含量達(dá)到最低值，與CK、外施0.1 mmol/L SA處理相比，分別顯著下降了54.99%，58.50%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）；0.1 mmol/L SA＋200 mg/L Pb2+處理桔梗幼苗，其葉片中葉綠素含量隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，第3天達(dá)到最高值，為14.023 mg/g。在同一時(shí)間，桔梗幼苗葉片中葉綠素含量的變化為：外施0.1 mmol/L SA＞CK＞0.1 mmol/LSA＋200 mg/LPb2+＞單一200 mg/L Pb2+脅迫。這表明外源SA處理一定程度地緩解了鉛對(duì)桔梗幼苗葉片葉綠素含量造成的負(fù)面效應(yīng)。

表2 SA對(duì)鉛脅迫下桔梗幼苗葉綠素含量的影響 mg/g

2.3 SA對(duì)鉛脅迫下桔梗幼苗可溶性糖含量的影響

由表3可知，在0～5 d桔梗幼苗葉片中可溶性糖含量的變化為：CK和單一外施0.1 mmol/L SA處理桔梗幼苗，其葉片中可溶性糖含量均是先升高后降低，但單一外施0.1 mmol/L SA處理桔梗幼苗葉片中可溶性糖含量升高速度較CK快，到第3天可溶性糖含量達(dá)到最高值（67.64%），較CK顯著增加了21.61%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05），表明單一外施0.1 mmol/L SA對(duì)桔梗幼苗具有保護(hù)作用；單一200 mg/LPb2+脅迫處理桔梗幼苗，其葉片中可溶性糖含量一直降低，到第5天下降為29.45%，與CK、單一外施0.1 mmol/L SA和0.1 mmol/L SA＋ 200 mg/L Pb2+處理在第5天時(shí)的可溶性糖含量相比，分別下降42.60%，50.35%，36.41%，下降效果達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；0.1mmol/LSA＋200 mg/LPb2+處理桔梗幼苗，其葉片中可溶性糖含量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，呈下降—升高—下降的趨勢(shì)，在第3天可溶性糖含量達(dá)到最小值（42.35%），在第4天可溶性糖含量達(dá)到最高值（55.94%），說明外源SA處理可以緩解Pb2+脅迫對(duì)桔梗幼苗葉片的傷害。在同一時(shí)間，桔梗幼苗葉片中可溶性糖含量的變化為：外施0.1 mmol/L SA＞CK＞0.1 mmol/L SA＋200 mg/L Pb2+＞單一200 mg/LPb2+脅迫。

表3 SA對(duì)鉛脅迫下桔梗幼苗可溶性糖含量的影響 %

2.4 SA對(duì)鉛脅迫下桔梗幼苗的POD活性的影響

由表4可知，在0～5d桔梗幼苗葉片中POD活性的變化為：CK、外施0.1 mmol/LSA處理的桔梗幼苗葉片中POD活性先升高后降低，但外施0.1mmol/L SA的桔梗幼苗葉片中POD活性升高速度較CK快，到第3天POD活性達(dá)到最高值（0.537 U/g），較CK（0.461 U/g）顯著增加了16.70%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）；單一200 mg/L Pb2+脅迫的桔梗幼苗葉片中POD活性含量一直呈下降趨勢(shì)，到第5天POD活性含量達(dá)到最低值（0.140 U/g），與CK、外施0.1 mmol/L SA相比，分別顯著下降了67.14%，67.96%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05）；0.1 mmol/LSA＋200 mg/LPb2+處理桔梗幼苗，其葉片中POD活性隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，但升高的速度比CK、外施0.1 mmol/L SA均較慢，第3天達(dá)到最高值（0.411 U/g）。在同一時(shí)間，桔梗幼苗葉片中POD活性含量的變化為：外施0.1 mmol/L SA＞CK＞0.1 mmol/L SA＋200 mg/L Pb2+＞單一200 mg/L Pb2+脅迫。SA＋Pb2+處理桔梗幼苗后的POD活性較Pb2+高，說明添加SA能夠使POD活性升高，從而緩解鉛對(duì)植物造成的抑制作用。

表4 SA對(duì)鉛脅迫下桔梗幼苗POD活性的影響 U/g

3 結(jié)論與討論

重金屬脅迫會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育造成一定程度傷害，添加外源SA可一定程度提高植物抗逆境脅迫的耐受能力。葉綠素是高等植物中一類重要色素，在吸收和利用光能方面起著重要作用，其含量高低反映了植物光合作用能力的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)植物受到逆境脅迫時(shí)，體內(nèi)活性氧累積引發(fā)膜脂過氧化，MDA作為膜脂過氧化產(chǎn)物，對(duì)植物細(xì)胞具有很強(qiáng)毒性，其含量多少能反映植物遭受逆境傷害的程度。POD是清除生物體內(nèi)活性氧的重要酶類，若其活性降低，會(huì)導(dǎo)致活性氧增多，從而嚴(yán)重破壞到細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和組分，影響膜的生物功能的正常進(jìn)行。本研究結(jié)果表明，桔梗遭受鉛脅迫處理時(shí)，桔梗幼苗葉片MDA含量增加，葉綠素含量、可溶性糖含量和POD活性總體均呈降低趨勢(shì)，從而使光合作用能力減弱，膜脂過氧化程度加?。ㄒ蚧钚匝醮罅糠e累而與清除系統(tǒng)無法保持平衡所致），最終導(dǎo)致植物體內(nèi)一系列生理生化過程紊亂，影響植物生長(zhǎng)和植物品質(zhì)。而適當(dāng)?shù)奶砑油庠碨A處理可使桔梗幼苗對(duì)環(huán)境中鉛的吸收有效地減少，進(jìn)而緩解鉛對(duì)桔梗造成的毒害作用。吳順等[16]研究了水楊酸對(duì)鉛脅迫下小白菜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的緩解效應(yīng)，結(jié)果表明，SA預(yù)處理可以不同程度地緩解Pb對(duì)小白菜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的毒害效應(yīng)，發(fā)芽率升高，幼苗體內(nèi)鉛積累減少，促進(jìn)了根的伸長(zhǎng)，葉綠素含量升高。邢繼巖[17]研究了水楊酸處理對(duì)鉛脅迫下花椰菜生長(zhǎng)特性及生理生化指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，在鉛脅迫下，花椰菜種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長(zhǎng)與鉛濃度呈負(fù)相關(guān)；MDA含量增加，POD活性降低。此研究與本研究的研究結(jié)果基本一致。

［1］張承，龍友華，和桂秋，等.生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑浸種對(duì)桔梗種子萌發(fā)及生長(zhǎng)的影響[J].中藥材，2015，28（1）：22-25.

［2］劉周莉，何興元，陳瑋.鎘脅迫對(duì)金銀花生理生態(tài)特征的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，20（1）：40-44.

［3］Mishra A，Choudhur I M.A efects of salicylic acid on heavy metalinduced membrane deterioration mediated bylipoxygenase in rice[J]. Biologic Plant，1999，42：409-415.

［4］秦天才，吳玉樹，王煥校.Cd，Pb及其相互作用對(duì)小白菜生理生化特性的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，1994，14（1）：46-50.

［5］殷日群，王煥校，曲仲湘.重金屬對(duì)蠶豆（Vicia faba）根尖核酸含量及核酸酶活性影響研究[J].環(huán)境科學(xué)，1992，13（5）：31-35.

［6］彭鳴，王煥校，吳玉樹.Cd，Pb誘導(dǎo)玉米幼苗（Zea mays L.）細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的變化[J].中國環(huán)境科學(xué)，1991，11（6）：426-431.

［7］夏建國，蘭海霞，吳德勇.鉛脅迫對(duì)茶樹生長(zhǎng)及葉片生理指標(biāo)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29（7）：43-48.

［8］林忠平，胡雷.植物抗逆性與水楊酸介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑的關(guān)系[J].植物學(xué)報(bào)，1997，39（2）：185-188.

［9］劉素純，蕭浪濤，廖柏寒，等.水楊酸對(duì)鉛脅迫下黃瓜幼苗葉片膜脂過氧化的影響[J].生態(tài)環(huán)境，2006，15（1）：45-49.

［10］張永平，范紅偉，楊少軍，等.外源水楊酸對(duì)鎘脅迫下甜瓜幼苗生長(zhǎng)、光合作用和活性氧代謝的緩解效應(yīng)[J].植物生理學(xué)報(bào)，2014，50（10）：1555-1562.

［11］寧娜，郭平毅，姚滿生，等.外源水楊酸對(duì)谷子烯草酮脅迫的緩解效應(yīng)[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（12）：1254-1258.

［12］丁佳紅，薛正蓮，楊超英.水楊酸對(duì)銅脅迫下水稻幼苗膜脂過氧化作用的影響[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（1）：14-18.

［13］陳鈞輝，李俊，張?zhí)?，?生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：科學(xué)出版社，2013：16-17.

［14］高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù) [M].西安：世界圖書出版社，2000：195-199.

［15］張龍翔，張庭芳，李令嬡.生化實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)[M].2版.北京：高等教育出版社，1997：179.

［16］吳順，羅光宇，蔡燕.水楊酸對(duì)鉛脅迫下小白菜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的緩解效應(yīng)[J].種子，2010，29（11）：29-31.

［17］邢繼巖.水楊酸處理對(duì)鉛脅迫下花椰菜生長(zhǎng)特性及生理生化指標(biāo)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（12）：5449-5450.

Relieving Effects of Exogenous Salicylic Acid onPlatycodon grandiflorumSeedling under Lead Stress

LI Duishu，ZHUGuangqi
（College ofBiopharmaceutical Engineeringand Food Science，ShangluoUniversity，Shangluo726000，China）

To define the relieving effect of exogenous salicylic acid（SA）on Platycodon grandiflorum seedling under lead stress, Platycodon grandiflorum seedling were treated with four different reagents（distilled water（CK）,0.1 mmol/L SA,200 mg/L Pb2+, 0.1 mmol/L SA＋200 mg/L Pb2+）.The MDA content,chlorophyll content,soluble sugar content and the peroxidase（POD）activity of Platycodon grandiflorum seedling leaf were determinated.The results showed that chlorophyll content,soluble sugar content and POD activity of Platycodon grandiflorum seedling leaf decreased,MDA content increased than CK under the lead stress.Chlorophyll content, soluble sugar content and POD activity of Platycodon grandiflorum seedling leaves which were treated by exogenous salicylic acid（SA）increased significantly,MDAcontent decreased.The result explained that applyingexogenous SA could promote the growth of Platycodon grandiflorum seedlings,and improve the stress tolerance ofPlatycodon grandiflorum seedlings tolead poisoning.

salicylic acid;lead stress;Platycodon grandiflorum seedling

S567.23＋9

A

1002-2481（2016）08-1165-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.08.26

2016-06-23

陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目（16JK1239）

李堆淑（1977-），女，寧夏隆德人，副教授，碩士，主要從事植物逆境生理學(xué)及微生物研究工作。