外源性脫落酸對(duì)玄參幼苗耐鹽堿能力的影響研究Δ

王建安，付英杰，王榮華，李艷芝，王欣（.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，山東 日照 7686；.日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 日照 7686）

·中藥資源與栽培·

外源性脫落酸對(duì)玄參幼苗耐鹽堿能力的影響研究Δ

王建安1＊，付英杰1，王榮華2，李艷芝1，王欣1（1.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，山東 日照 276826；2.日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 日照 276826）

目的：研究外源性脫落酸（ABA）對(duì)玄參幼苗耐鹽堿能力的影響，為在鹽堿地種植玄參提供理論依據(jù)。方法：50株玄參幼苗分為對(duì)照組、鹽堿組（75 mmol/L）和鹽堿（75 mmol/L）+ABA低、中、高濃度組（10、50、100 μmol/L），每組10株。移栽20 d起，每4 d干預(yù)1次，2周后測(cè)定各組植株生長(zhǎng)指標(biāo)（莖高、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、存活率）、生理指標(biāo)[葉綠素、可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）和游離脯氨酸（Pro）含量]、丙二醛（MDA）和過(guò)氧化氫（H2O2）含量、抗氧化酶活性[超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽還原酶（GR）活性]、莖和根中Na+和K+含量。結(jié)果：與對(duì)照組比較，鹽堿組玄參幼苗莖高、存活率、SP、莖中Na+和K+、根中Na+含量和CAT、GR活性顯著降低，葉綠素、Pro、MDA、H2O2、根中K+含量和SOD、POD活性顯著升高（P＜0.05或P＜0.01）。與鹽堿組比較，鹽堿+ABA中濃度組玄參幼苗莖高、鮮質(zhì)量、葉綠素含量顯著增加，MDA、莖中Na+含量顯著降低；低、中濃度組干質(zhì)量、SS、SP含量和SOD、CAT活性，高濃度組SS含量顯著增加；高濃度組莖高、干質(zhì)量顯著降低；低、高濃度組Pro含量顯著降低；低、中、高濃度組H2O2、根中Na+含量顯著降低，GR活性、莖和根中K+含量顯著升高；中、高濃度組POD活性顯著降低。結(jié)論：施加一定濃度的外源性ABA可有效提高玄參幼苗耐鹽堿的能力，增強(qiáng)植株對(duì)鹽堿環(huán)境的適應(yīng)能力。

玄參；鹽堿脅迫；外源性脫落酸；生長(zhǎng)指標(biāo)；抗氧化酶

目前，我國(guó)土壤鹽堿化問(wèn)題嚴(yán)重[1]。植物在此逆境下，會(huì)面臨高pH、滲透脅迫和營(yíng)養(yǎng)失衡等多重傷害而影響其生長(zhǎng)代謝，給全球農(nóng)牧業(yè)造成了嚴(yán)重危害。如何利用和治理鹽堿化土壤一直是各國(guó)學(xué)者關(guān)注的問(wèn)題。脫落酸（ABA）是一類(lèi)存在于植物體內(nèi)的內(nèi)源性倍半萜類(lèi)激素，在干旱、水澇、鹽漬等環(huán)境下可作為信號(hào)分子，促進(jìn)植物的葉片氣孔關(guān)閉、降低蒸騰作用、促進(jìn)根對(duì)水的輸導(dǎo)。此外，ABA在逆境下還可增強(qiáng)某些植物保護(hù)酶活性，以保護(hù)植物膜透性免遭破壞[2]。玄參（Scrophularia ningpoensis）為我國(guó)傳統(tǒng)中藥之一，具有滋陰降火、涼血解毒之功效。前期研究發(fā)現(xiàn)，玄參幼苗對(duì)鹽、堿有一定的耐受性[3]，但對(duì)鹽堿混合脅迫的耐受性如何至今尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究采用盆栽試驗(yàn)，測(cè)定外源ABA對(duì)鹽堿混合脅迫下玄參幼苗的生長(zhǎng)和生理指標(biāo)、抗氧化酶活性變化以及Na+、K+含量等的影響，為玄參在鹽堿地條件下的栽培提供理論依據(jù)。

1 材料

1.1 儀器

DL-PNT3000土壤鹽堿度（活度）檢測(cè)儀（德國(guó)STEPS公司）；UV-2450紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（日本島津公司）；AA-6800原子吸收分光光度計(jì)（日本島津公司）。

1.2 材料與試劑

玄參幼苗（采自浙江省磐安縣）于2014年3月底栽植于濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院日照校區(qū)藥用植物園試驗(yàn)基地中；ABA（上海源葉生物科技有限公司，批號(hào)：A25A6L2，純度：＞98%）；牛血清白蛋白[生工生物工程（上海）股份有限公司，批號(hào)：B67328]；Na+溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[批號(hào)：GBW（E）080127，質(zhì)量濃度：1 000 μg/mL]、K+溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[批號(hào)：GBW（E）080553，質(zhì)量濃度：1 000 μg/mL]均購(gòu)自中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；其他試劑均為分析純，水為蒸餾水。

2 方法

2.1 藥材栽培

本試驗(yàn)設(shè)在濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院日照校區(qū)中藥種植基地進(jìn)行，前作黃芩。試驗(yàn)田為砂質(zhì)壤土，土壤（H2O）pH 6.58，有機(jī)質(zhì)16.38 mg/g。分別稱(chēng)量4 kg上述土壤置于直徑30 cm、高25 cm的塑料花盆中（下置托盤(pán)以保證鹽堿的濃度的穩(wěn)定），共設(shè)120盆。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用全因子隨機(jī)設(shè)計(jì)，選取生長(zhǎng)健壯的種芽栽種于花盆中。緩苗期正常管理，每隔4 d澆灌100 mL含1/2大量元素（以下簡(jiǎn)稱(chēng)1/2倍）的霍格蘭氏（Hoagland）營(yíng)養(yǎng)液[4]。待長(zhǎng)至5片葉時(shí)，選取10株長(zhǎng)勢(shì)相同的為一組進(jìn)行移栽，分別為對(duì)照組、鹽堿組（75 mmol/L）和鹽堿（75 mmol/L）+ABA低、中、高濃度組（10、50、100 μmol/L）。移栽20 d起，對(duì)照組植株根部澆灌1/2倍Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+葉面噴施蒸餾水；鹽堿組植株根部澆灌1/2倍Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+75 mmol/L鹽堿混合溶液（按照文獻(xiàn)[5]方法略作調(diào)整，稱(chēng)取氯化鈉2.255 g、無(wú)水硫酸鈉2.840 g、碳酸氫鈉1.290 g、無(wú)水碳酸鈉0.160 g加水溶解并稀釋成1 000 mL即得，下同），葉面噴施蒸餾水；鹽堿+ABA低、中、高濃度組植株根部澆灌1/2倍Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+75 mmol/L鹽堿溶液，葉面噴施10、50、100 μmol/L ABA。每4 d根部澆灌1次，噴施以葉面均勻布滿水膜為準(zhǔn)，2周后測(cè)定各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)。

2.3 指標(biāo)測(cè)定

2.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 用直尺和游標(biāo)卡尺（精度均為1 mm）測(cè)量幼苗的莖高。幼苗以去離子水沖凈并吸干水分后，分別稱(chēng)地上部分的鮮質(zhì)量；置于烘箱于105℃殺青烘干20 min后，在70℃下干燥至恒質(zhì)量，稱(chēng)量其干質(zhì)量。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，以植物葉片、莖干枯萎定義為死亡，根據(jù)玄參幼苗的死亡情況，計(jì)算其存活率。存活率（%）＝（總植株數(shù)－死亡植株數(shù)）/總植株數(shù)×100%

2.3.2 生理指標(biāo)測(cè)定 以紫外-可見(jiàn)分光光度法測(cè)定葉綠素含量[5]。分別以茚三酮法[6]、考馬斯亮藍(lán)法[7]和蒽酮-硫酸法[8]測(cè)定游離脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白（SP）和可溶性糖（SS）等物質(zhì)的含量。

2.3.3 丙二醛（MDA）和過(guò)氧化氫（H2O2）含量測(cè)定MDA含量測(cè)定 采用硫代巴比妥酸法[9]，H2O2含量參照文獻(xiàn)[10]的方法測(cè)定。

2.3.4 抗氧化酶活性測(cè)定 采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶（POD）活性；采用紫外分光光度法測(cè)定過(guò)氧化氫酶（CAT）活性；按照試劑盒說(shuō)明書(shū)操作測(cè)定谷胱甘肽還原酶（GR）活性[11]。

2.3.5 礦質(zhì)元素含量測(cè)定 以原子吸收光譜法測(cè)定莖和根中的Na+、K+含量[12]。

2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。所有數(shù)據(jù)均采用±s表示，采用Duncan多重比較。P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 結(jié)果

3.1 各組玄參幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

與對(duì)照組比較，鹽堿組玄參幼苗莖高、存活率顯著降低（P＜0.01）；與鹽堿組比較，鹽堿+ABA中濃度組玄參幼苗莖高、鮮質(zhì)量顯著增加，低、中濃度組干質(zhì)量顯著增加，但高濃度組莖高、干質(zhì)量顯著降低（P＜0.05或P＜0.01），結(jié)果詳見(jiàn)表1。

3.2 各組玄參幼苗生理指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

與對(duì)照組比較，鹽堿組玄參幼苗葉綠素、Pro含量顯著升高，SP含量顯著降低（P＜0.01）；與鹽堿組比較，鹽堿+ABA中濃度組玄參幼苗葉綠素含量顯著增加，低、中濃度組SS、SP含量與高濃度組SS含量顯著增加（P＜0.05或P＜0.01），低、高濃度組Pro含量顯著降低（P＜0.05或P＜0.01），結(jié)果詳見(jiàn)表1。

3.3 各組玄參幼苗MDA與H2O2含量測(cè)定結(jié)果

與對(duì)照組比較，鹽堿組玄參幼苗MDA與H2O2含量顯著升高（P＜0.01）；與鹽堿組比較，鹽堿+ABA中濃度組玄參幼苗MDA含量顯著降低，低、中、高濃度組H2O2含量顯著降低（P＜0.01），結(jié)果詳見(jiàn)表1。

3.4 各組玄參幼苗抗氧化酶活性測(cè)定結(jié)果

與對(duì)照組比較，鹽堿組玄參幼苗SOD、POD活性顯著升高，CAT、GR活性顯著降低（P＜0.05或P＜0.01）；與鹽堿組比較，鹽堿+ABA低、中濃度組玄參幼苗SOD、CAT活性顯著升高，中、高濃度組POD活性顯著降低，低、中、高濃度組GR活性顯著升高（P＜0.05或P＜0.01），結(jié)果詳見(jiàn)表1。

3.5 各組玄參幼苗中Na+和K+含量測(cè)定結(jié)果

與對(duì)照組比較，鹽堿組玄參幼苗莖中Na+和K+、根中Na+含量顯著升高，根中K+含量顯著降低（P＜0.05或P＜0.01）；與鹽堿組比較，鹽堿+ABA中濃度組玄參幼苗莖中Na+含量顯著降低，低、中、高濃度組根中Na+含量顯著降低，莖和根中K+含量均顯著增加（P＜0.01），結(jié)果詳見(jiàn)表1。

4 討論

有研究表明，ABA作為一種植物內(nèi)源激素，可通過(guò)關(guān)閉氣孔、減少根對(duì)水分的吸收、修復(fù)由活性氧（ROS）對(duì)植物造成的傷害等措施提高植物對(duì)非生物脅迫環(huán)境的耐受性[1]。

本課題組前期研究表明，低、中、高濃度（10、50、100 μmol/L，下同）ABA可降低玄參幼苗存活率，高濃度ABA可降低幼苗高度與鮮質(zhì)量。結(jié)合本研究結(jié)果，表明其可能的機(jī)制是逆境激活了ABA合成的信號(hào)通路，調(diào)節(jié)了蒸騰、光合等作用有關(guān)[1]。

有研究顯示，逆境可導(dǎo)致植物葉片中葉綠素含量降低，降低了光合速率，減少了同化產(chǎn)物[13]。本課題組前期研究表明，中濃度ABA可降低植株葉綠素水平，這與ABA促進(jìn)植物衰老、促使葉綠素水解等功能有關(guān)。結(jié)合本研究結(jié)果，表明ABA可阻止光合色素的氧化降解，在一定程度上緩解了鹽堿對(duì)玄參幼苗的傷害。

植物在鹽堿脅迫下可通過(guò)調(diào)節(jié)Pro、SS、SP等物質(zhì)的含量來(lái)緩解大量鹽離子對(duì)植物帶來(lái)的一系列傷害[4]。本課題組前期研究表明，低、中、高濃度ABA可增加植株SS含量，中、高濃度ABA可增加植株P(guān)ro含量，中濃度ABA可增加植株SP含量，這與鹽堿脅迫下ABA作用的結(jié)果基本一致，在一定程度上增強(qiáng)了玄參幼苗的抗鹽堿脅迫的能力。

植物在鹽堿脅迫下可產(chǎn)生大量的MDA和H2O2[7]，兩者會(huì)對(duì)植物細(xì)胞膜造成嚴(yán)重傷害，破壞其結(jié)構(gòu)和生理的正常性和完整性，從而對(duì)植物造成嚴(yán)重傷害。本課題組前期研究表明，中、高濃度ABA可增加植株ABA含量，低、中、高濃度ABA可增加H2O2含量。當(dāng)有鹽堿脅迫時(shí)，ABA則可降低兩者含量，進(jìn)一步增強(qiáng)其抗鹽堿脅迫的能力。

一定濃度的外源ABA在一定程度可以上通過(guò)提高植物體內(nèi)抗氧化酶的活性或者激發(fā)其基因表達(dá)，以此來(lái)降低植物在非生物脅迫下ROS物質(zhì)的傷害，這與本研究前期結(jié)果一致。但本研究結(jié)果顯示，中、高濃度ABA作用下的POD和高濃度ABA作用下的CAT水平有所下降，有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

Na+和K+被認(rèn)為是植物對(duì)抗各種不良環(huán)境的指標(biāo)，鹽堿脅迫下適當(dāng)控制植物吸收Na+、K+的量，可以有效增加植物的抗性[14]。本研究結(jié)果顯示，ABA可以降低玄參幼苗中的Na+濃度，提高K+濃度，緩解鹽堿脅迫對(duì)玄參幼苗的傷害。

Etehadnia M等[15]報(bào)道ABA施用的次數(shù)以及施用時(shí)間可影響對(duì)植物鹽堿脅迫的耐受性，因此今后還需考察施用頻次與施用的濃度對(duì)玄參適應(yīng)鹽堿脅迫的影響，探求較合適的施用時(shí)間、施用次數(shù)。

綜上所述，一定濃度的外源ABA可有效緩解鹽堿脅迫下對(duì)玄參幼苗的傷害，提高其生存能力，對(duì)今后合理利用鹽堿地進(jìn)行草藥栽培及后期管理具有借鑒意義。

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Study on the Effects of Exogenous Abscisic Acid on Salt-alkali Tolerance of Scrophularia ningpoensis Seedlings

WANG Jian'an1，F(xiàn)U Yingjie1，WANG Ronghua2，LI Yanzhi1，WANG Xin1（1.College of Pharmaceutical Science，Jining Medical University，Shandong Rizhao 276826，China；2.Rizhao Polytechnic，Shandong Rizhao 276826，China）

OBJECTIVE：To study the effects of exogenous abscisic acid（ABA）on salt-alkali tolerance ofScrophularia ningpoensisseedlings，and to provide theoretic evidence for cultivatingS.ningpoensisin salt-alkali soil.METHODS：50S.ningpoensisseedlings were divided into control group，salt-alkali group（75 mmol/L），salt-alkali（75 mmol/L）+ABA low-concentration，medium-concentration and high-concentration groups（10，50，100 μmol/L），with 10 plants in each group.20 days after transplanting，the plants were sprayed with drugs every 4 days.Growth indexes of the plants（length of stem，fresh weight，dry weight，survival rate），physiological indexes[the contents of chlorophyll，soluble sugar（SS），soluble protein（SP）and free proline（Pro）]，the contents of MDA and H2O2，the activities of antioxidase[the activities of SOD，POD，CAT，GR]and the contents of Na+and K+in stem and root were determined in each group 2 weeks later.RESULTS：Compared with control group，stem height and survival rate ofS.ningpoensisseedlings，SP，the contents of Na+and K+in the stem，the contents of Na+，CAT and GR in the roots were all decreased significantly in salt-alkali group；while chlorophyll，Pro，MDA and H2O2contents，the content of K+in the roots and the activities of SOD and POD were all increased significantly（P＜0.05 orP＜0.01）.Compared with salt-alkali group，stem height ofS.ningpoensisseedlings，fresh weight and chlorophyll content were increased significantly in salt-alkali+ABA medium-concentration group，while MDA and the content of Na+in the stem were decreased significantly；dry weight，the contents of SS and SP，the activities of SOD and CAT were increased significantly in salt-alkali+ABA low-concentration and medium-concentration groups，while the SS content was increased in salt-alkali+ABA high-concentration group；stem height and dry weight were decreased significantly in salt-alkali+ABA high-concentration group；Pro content of salt-alkali+ABA low-concentration and high-concentration groups were decreased significantly；H2O2，Na+content in the roots were decreased significantly in salt-alkali+ABA low-concentration，medium-concentration and high-concentration groups；while GR activity，K+content in the stem and roots were increased significantly；POD activity were decreased significantly in salt-alkali+ABA medium-concentration and high-concentration groups.CONCLUSIONS：The addition of a certain concentration of exogenous ABA can effectively increase salt-alkali tolerance ofS.ningpoensisseedlings and strengthen the ability of the plant adapting to salt-alkali environment.

Scrophularia ningpoensis；Salt-alkali stress；Exogenous abscisic acid；Growth indexes；Antioxidas

R931.2；Q945.78

A

1001-0408（2017）04-0573-04

2016-05-08

2016-12-10）

（編輯：劉明偉）

山東省醫(yī)藥衛(wèi)生科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（No. 2013WS0333）；濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院重點(diǎn)課題（No.JYZ013KJ007）

＊副教授，碩士。研究方向：藥用植物資源與活性成分。電話：0633-2983695。E-mail：anansen@163.com

DOI10.6039/j.issn.1001-0408.2017.04.39