外源GSH對(duì)NaCl脅迫下番茄幼苗葉片及根系離子微域分布的影響

周艷，劉慧英*，崔金霞，張健偉

（1石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝系，新疆石河子832003；2新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)特色果蔬栽培生理與種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子832003）

外源GSH對(duì)NaCl脅迫下番茄幼苗葉片及根系離子微域分布的影響

周艷1,2，劉慧英1,2*，崔金霞1,2，張健偉1,2

（1石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝系，新疆石河子832003；2新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)特色果蔬栽培生理與種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子832003）

【目的】鹽脅迫是限制新疆番茄生長(zhǎng)的重要障礙因子之一，而外源噴施谷胱甘肽(GSH)是解決這一問(wèn)題的有效措施。探討外源GSH緩解番茄鹽脅迫的效應(yīng)和作用機(jī)制，可為該措施的有效應(yīng)用提供理論依據(jù)。【方法】采用營(yíng)養(yǎng)液栽培法，選用番茄品種‘中蔬四號(hào)’為試材。在營(yíng)養(yǎng)液中加入NaCl100mg/L，使其產(chǎn)生鹽脅迫，以不加NaCl作為對(duì)照(CK)，試驗(yàn)處理包括不噴施GSH(NaCl)、噴施GSH(+GSH)、噴施GSH合成酶抑制劑(+BSO)以及噴施GSH和BSO(+BSO+GSH)。測(cè)定番茄幼苗葉片和根系中與耐鹽性相關(guān)的K+、Ca2+、Mg2+、Na+和Cl–的離子微域分布狀態(tài)和平衡。【結(jié)果】NaCl脅迫下番茄葉片和根系所有組織細(xì)胞中Na+和Cl–相對(duì)含量顯著提高，K+相對(duì)含量和K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl–比值降低，說(shuō)明NaCl脅迫使細(xì)胞中Na+和Cl–有害離子積累及胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)嚴(yán)重破壞；外源BSO施用進(jìn)一步加劇了NaCl脅迫下番茄葉片和根系細(xì)胞的K+/Na+失衡。而外源GSH施用抑制了NaCl脅迫下番茄葉片和根系對(duì)Na+的吸收，降低了Cl–的相對(duì)含量，提高了K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl–比值。外源GSH亦使NaCl+BSO脅迫下番茄葉片各組織及根系中皮層、內(nèi)皮層和中柱的Na+未檢出，根系和葉片各組織中Cl–相對(duì)含量顯著降低，K+和Ca2+相對(duì)含量及K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl–、Ca2+/Cl–比值顯著提高?！窘Y(jié)論】外源GSH通過(guò)抑制鹽脅迫下番茄葉片和根系對(duì)Na+的吸收，降低Cl–吸收，改善細(xì)胞中離子的微域分布和維持離子平衡,從而緩解了鹽脅迫對(duì)番茄的毒害作用，提高了番茄的耐鹽性。

谷胱甘肽番茄；鹽脅迫；離子微域分布；X-射線能譜

土壤鹽漬化已成為設(shè)施生產(chǎn)的主要限制因素和可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重障礙。鹽脅迫對(duì)植物造成的傷害主要表現(xiàn)為離子毒害、滲透脅迫和氧化脅迫。植物獲得耐鹽能力的重要策略之一就是維持鹽脅迫環(huán)境下細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)(離子和滲透平衡)。Na+、K+、Ca2+、Mg2+和Cl–是鹽脅迫下進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)的主要無(wú)機(jī)離子。近年來(lái)許多研究報(bào)道外源施用ABA、Ca2+、腐胺、硅和高鐵血紅素等物質(zhì)能夠顯著降低植株葉片或根系Na+和Cl–含量，提高K+/Na+和K+/Cl–比值，從而維持根部的離子穩(wěn)態(tài)，提高植株的抗鹽性[1–6]。

谷胱甘肽(glutathione，GSH)是植物體內(nèi)含量豐富的含巰基的低分子肽，是機(jī)體內(nèi)重要的水溶性抗氧化物質(zhì)，在抗氧化和對(duì)氧化還原(redox)敏感的信號(hào)傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)中起著關(guān)鍵性作用。植物細(xì)胞中GSH庫(kù)受到嚴(yán)格的穩(wěn)態(tài)調(diào)控，當(dāng)植物細(xì)胞感知調(diào)節(jié)redox平衡的GSH庫(kù)的高度穩(wěn)態(tài)遭到破壞，則積極進(jìn)行細(xì)胞或基因表達(dá)的適應(yīng)性改變。因此，GSH與植物對(duì)各種生物和非生物環(huán)境脅迫的耐性密切相關(guān)。有研究表明，外源GSH處理可以提高植物對(duì)低溫、鹽漬、重金屬等逆境脅迫的抗性[7]。我們前期的研究結(jié)果亦表明，外源GSH通過(guò)誘導(dǎo)提高鹽脅迫下番茄幼苗葉片的還原庫(kù)力水平和活性氧清除能力，維持細(xì)胞redox平衡處于還原狀態(tài)，有效保護(hù)光合系統(tǒng)，促進(jìn)光系統(tǒng)Ⅱ光化學(xué)反應(yīng)活性,降低鹽脅迫對(duì)光合暗反應(yīng)的抑制，從而緩解鹽脅迫對(duì)番茄植株的危害，提高其耐鹽性[8]。但GSH提高番茄耐鹽性是否與其對(duì)植物在鹽害下的離子穩(wěn)態(tài)的維持有關(guān)還不太清楚。

因此，本研究以番茄為材料，采用X射線電子探針?lè)椒ㄑ芯糠謩e噴施GSH、BSO(GSH合成抑制劑)和BSO+GSH對(duì)鹽(NaCl)脅迫下番茄幼苗葉片及根尖選擇性吸收離子特別是與植物耐鹽性密切相關(guān)的K+、Ca2+、Mg2+和Na+、Cl–等離子的微域分布和平衡的影響,以期進(jìn)一步闡明GSH緩解番茄鹽脅迫的效應(yīng)和作用機(jī)理，為加速開發(fā)利用鹽漬土提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

試驗(yàn)于石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)站進(jìn)行。以番茄品種‘中蔬四號(hào)’為試材，種子催芽后播種于草炭和蛭石體積比為2∶1的基質(zhì)中。在四葉一心期，挑選形態(tài)長(zhǎng)勢(shì)整齊一致的番茄幼苗移入帶泡沫蓋板的12L水桶中，裝入10L用去離子水配制的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液(pH=6.2)。待幼苗長(zhǎng)至六葉一心時(shí)進(jìn)行不同處理，其中氯化鈉(NaCl)于處理時(shí)直接加入營(yíng)養(yǎng)液中，于每日9:00葉片噴施5mmol/L谷胱甘肽(GSH)和1 mmol/L GSH合成抑制劑(BSO)，試驗(yàn)期間全天通氣。

試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理：1)無(wú)NaCl脅迫營(yíng)養(yǎng)液，葉片噴施蒸餾水(CK)；2)NaCl脅迫營(yíng)養(yǎng)液，葉面噴施蒸餾水(NaCl)；3)NaCl脅迫營(yíng)養(yǎng)液，葉片噴施GSH (+GSH)；4)NaCl脅迫營(yíng)養(yǎng)液，葉片噴施1mmol/L BSO(+BSO)；5)NaCl脅迫營(yíng)養(yǎng)液，葉片噴濕GSH和BSO(+BSO+GSH)。

每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)5株。處理后10d取樣進(jìn)行根系與葉片離子微域分布的分析測(cè)定。

1.2 葉片礦質(zhì)元素 (離子) 分布的 X-射線能譜微域分析

參照施衛(wèi)明等[9]的方法進(jìn)行樣品處理。在處理后10d，各處理每一重復(fù)隨機(jī)選取番茄1株，取自生長(zhǎng)點(diǎn)倒數(shù)第三片功能葉，用鋒利的刀片切割葉片主脈基部的部分作葉樣，迅速投入液氮(–196℃)中冷凍2～3min，利用冷凍斷裂獲取根的橫截面，以冷凍真空干燥儀(HUS-5GB，Hitachi)干燥12h后，再用離子濺射儀(E-1010，Hitachi)噴鍍金膜，在掃描電子顯微鏡(S-3000N，Hitachi)上，用能譜儀(EMAX-250，Hitachi)分析元素。工作條件：加速電壓為20kV，束流40μA，工作距離15cm，光斑大小400μm，樣品與能譜探頭的夾角為35°，附帶表樣程序計(jì)算機(jī)判斷各峰值代表的元素種類，并自動(dòng)計(jì)算出峰譜中K、Na、Mg、Cl、Ca5種元素分別占細(xì)胞中礦質(zhì)元素總重量的百分?jǐn)?shù)。按番茄葉片的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同一葉片每一微區(qū)選取3個(gè)點(diǎn)分析，分析微區(qū)為表皮、木質(zhì)部、韌皮部、薄壁組織、柵欄組織、海綿組織的細(xì)胞(圖1)，每處理3次重復(fù)。

1.3 根系礦質(zhì)元素 (離子) 分布的 X-射線能譜微域分析

在處理后第10d隨機(jī)選取各處理的番茄植株3株，清洗根系，用雙面刀片取距根尖3～4cm的根段，之后方法同葉片的材料處理及測(cè)定方法。按番茄根系的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析微區(qū)為表皮、外皮層、中皮層、內(nèi)皮層、中柱的細(xì)胞(圖1)，每處理3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel和SPSS16.0對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和差異顯著性檢驗(yàn)(Duncan’s法)。

圖1 冷凍真空干燥后番茄不同器官橫切面電鏡掃描圖Fig. 1 Electron-microscope scanning image of freeze-vacuum-dried cross-section of different organs of tomato

2 結(jié)果與分析

2.1 外源 GSH 對(duì) NaCl 脅迫下番茄幼苗葉片細(xì)胞中離子相對(duì)含量的影響

由表1可見，對(duì)照處理下番茄葉片各組織的細(xì)胞中未檢測(cè)到Na+。與對(duì)照相比，NaCl脅迫下番茄葉片各組織的細(xì)胞中Na+和Cl–元素相對(duì)含量均顯著提高，Cl–相對(duì)含量在表皮、薄壁組織、韌皮部、木質(zhì)部、海綿組織及柵欄組織中的增幅分別為716.1%、407.5%、766.7%、190.9%、132.4%和458.9%；K+相對(duì)含量在葉片各組織細(xì)胞中均顯著降低，降幅分別為73.1%、320.0%、62.7%、97.1%、36.7%及145.8%；Ca2+相對(duì)含量在薄壁組織顯著降低，在韌皮部顯著增加，而在其他組織細(xì)胞不存在顯著差異；Mg2+相對(duì)含量在木質(zhì)部未檢測(cè)到，在表皮不存在顯著差異，在薄壁組織、韌皮部、海綿組織和柵欄組織顯著降低。

NaCl脅迫下噴施外源GSH使番茄葉片各組織細(xì)胞中的Na+相對(duì)含量降低至檢測(cè)限之下，即恢復(fù)至對(duì)照水平；各組織細(xì)胞中Cl–相對(duì)含量均顯著下降，K+相對(duì)含量均顯著升高；Ca2+相對(duì)含量在海綿組織和柵欄組織中顯著增加，在韌皮部中顯著降低。在其他組織中差異均不顯著；Mg2+相對(duì)含量除在表皮中不存在顯著差異外，在其他組織中均顯著增加。

外源噴施BSO使NaCl脅迫下番茄葉片Na+相對(duì)含量除在海綿組織中顯著降低24.8%外，在其他組織中均顯著提高；Cl–相對(duì)含量在薄壁組織、韌皮部和柵欄組織中顯著提高，在木質(zhì)部、海綿組織中顯著降低，在表皮中有所降低但不存在顯著差異；K+相對(duì)含量在柵欄組織中顯著提高，木質(zhì)部和海綿組織中顯著降低，而在表皮、韌皮部和薄壁組織中無(wú)顯著差異；Ca2+相對(duì)含量在薄壁組織、木質(zhì)部及柵欄組織中均顯著提高，在表皮、海綿組織和韌皮部中不存在差異；Mg2+相對(duì)含量在木質(zhì)部、柵欄組織細(xì)胞中顯著增高，在表皮中顯著降低，在其它組織中不存在顯著差異。

表1 不同處理番茄幼苗葉片不同組織細(xì)胞中離子相對(duì)含量Table 1 Relative content of ions in leaf tissues of tomato seedlings under different treatments

與+BSO處理相比，+BSO+GSH處理下番茄葉片各組織細(xì)胞中均未檢測(cè)出Na+；Cl–相對(duì)含量在各組織細(xì)胞中均顯著降低；K+和Ca2+相對(duì)含量在各組織中均顯著提高；在表皮、海綿組織中Mg2+相對(duì)含量顯著降低。在薄壁組織、韌皮部、木質(zhì)部和柵欄組織中未檢測(cè)到Mg2+。

2.2 外源 GSH 對(duì) NaCl 脅迫下番茄幼苗葉片細(xì)胞中離子平衡的影響

由表2可見，因?qū)φ杖~片各組織中Na+相對(duì)含量在檢測(cè)限以下,因此對(duì)照中未計(jì)算K+/Na+和Ca2+/Na+。與對(duì)照相比，NaCl脅迫下番茄葉片細(xì)胞中K+、Ca2+與Na+和Cl–之間的平衡發(fā)生了顯著改變。番茄葉片在各組織細(xì)胞中K+/Na+和Ca2+/Na+呈降低趨勢(shì)。K+/Cl–和Ca2+/Cl–亦均顯著降低。

表2 不同處理番茄幼苗葉片不同組織細(xì)胞中離子相對(duì)含量比值Table 2 Ratio of ion relative contents in cells of leaf tissues of tomato seedlings under different treatments

噴施GSH處理使NaCl脅迫下番茄葉片各組織中Na+相對(duì)含量降至檢出限以下，且顯著增加各組織細(xì)胞中K+/Cl–和Ca2+/Cl–比值；噴施BSO處理使NaCl脅迫下番茄葉片表皮、薄壁組織和木質(zhì)部細(xì)胞中K+/Na+比值、表皮組織細(xì)胞中Ca2+/Na+顯著降低，對(duì)韌皮部、海綿組織和柵欄組織中K+/Na+比值無(wú)顯著影響。對(duì)各組織細(xì)胞中K+/Cl–和Ca2+/Cl–亦無(wú)顯著影響。

+BSO+GSH處理的番茄葉片各組織細(xì)胞中Na+相對(duì)含量降至檢出限以下；與+BSO處理相比，K+/Cl–和Ca2+/Cl–均顯著增加。

2.3 外源 GSH 對(duì) NaCl 脅迫下番茄幼苗根系細(xì)胞中離子相對(duì)含量的影響

表3是根據(jù)不同處理下根尖各組織細(xì)胞的分析圖譜計(jì)算出的各離子相對(duì)含量百分?jǐn)?shù)(不同處理下番茄幼苗根尖組織細(xì)胞的X射線電子探針點(diǎn)分析圖譜略)。與對(duì)照相比，NaCl脅迫下番茄根系在表皮、外皮層、中皮層、內(nèi)皮層和中柱細(xì)胞中Na+和Cl–相對(duì)含量均顯著提高，Na+相對(duì)含量增幅范圍在753.5%～1908.4%，其中以表皮增幅最大，中柱增幅最小。Cl–在外表皮和中柱增幅較大，分別達(dá)到518.8%和508.5%，表皮增幅最小，為309.7%；NaCl脅迫下番茄根系各組織的細(xì)胞中K+相對(duì)含量均較對(duì)照顯著降低；Ca2+相對(duì)含量在內(nèi)皮層顯著增加，在中柱顯著降低，在其他組織無(wú)顯著差異；Mg2+相對(duì)含量除外表皮無(wú)顯著差異外，在其他組織中均顯著降低。

表3 不同處理番茄幼苗根系組織細(xì)胞中離子相對(duì)含量Table 3 Relative content of ions in root tissues of tomato seedlings under different treatments

噴施外源GSH使NaCl脅迫下的番茄根系各組織中的Na+的相對(duì)含量均降至檢出限以下；Cl–的相對(duì)含量在各組織中均顯著降低，較對(duì)照分別降低了826.0%、1188.2%、1665.1%、1466.2%及318.4%；K+的相對(duì)含量在表皮、內(nèi)皮層和中柱組織細(xì)胞中顯著增加；Ca2+的相對(duì)含量在外皮層、中皮層和中柱細(xì)胞中顯著增加，在內(nèi)皮層和表皮細(xì)胞不存在顯著差異；Mg2+的相對(duì)含量在根系各組織中均顯著增加。顯然，噴施外源GSH顯著降低了對(duì)番茄根系細(xì)胞有毒害作用的離子相對(duì)含量，改善了鹽脅迫下根系中離子的微域分布。

外源噴施BSO使NaCl脅迫下番茄根系各組織中的Na+相對(duì)含量除在外表皮顯著升高14.5%外，在表皮、中皮層和中柱中均顯著降低，在內(nèi)皮層中不存在顯著變化；Cl–相對(duì)含量除在表皮中顯著升高14.4%外，在其他組織細(xì)胞中均顯著降低；K+相對(duì)含量除在中柱中無(wú)顯著差異外，在表皮、外皮層、中皮層和內(nèi)皮層中均顯著降低；Ca2+相對(duì)含量在中皮層和中柱中無(wú)顯著變化，在表皮及外皮層中顯著增加，在內(nèi)皮層中顯著降低；Mg2+相對(duì)含量在表皮、中皮層和內(nèi)皮層組織細(xì)胞中均顯著增加，在外皮層不存在顯著差異，在中柱細(xì)胞中降至檢出限以下。

與+BSO處理相比，+BSO+GSH處理下番茄根系表皮及外皮層細(xì)胞中的Na+相對(duì)含量顯著降低，降幅分別為1011.7%、1400.0%，在中皮層、內(nèi)皮層和中柱組織中降至檢出限以下；Cl–相對(duì)含量在各組織細(xì)胞中均顯著降低；各組織細(xì)胞中K+和Ca2+相對(duì)含量均顯著增加；Mg2+相對(duì)含量在表皮、內(nèi)皮層中顯著降低，在其它組織細(xì)胞中不存在顯著變化。

2.4 外源 GSH 對(duì) NaCl 脅迫下番茄幼苗根系細(xì)胞中離子平衡的影響

由表4可以看出，與對(duì)照相比，NaCl脅迫下番茄根系各組織細(xì)胞中K+、Ca2+與Na+、Cl–之間的平衡發(fā)生了改變。NaCl脅迫下番茄根系表皮、外皮層、內(nèi)皮層和中柱細(xì)胞中K+/Na+和Ca2+/Na+均顯著降低；K+/Cl–在各組織細(xì)胞中均顯著降低；Ca2+/Cl–比值除在中柱細(xì)胞中顯著降低外，在其他組織細(xì)胞中均不存在顯著差異。

與NaCl相比，NaCl脅迫下噴施外源GSH使番茄根系各組織細(xì)胞中的Na+相對(duì)含量降至檢出限以下，且顯著增加K+/Cl–和Ca2+/Cl–比值，這與在番茄葉片上表現(xiàn)相同。

噴施外源BSO處理使NaCl脅迫下番茄根系中皮層細(xì)胞中K+/Na+比值顯著降低、Ca2+/Na+顯著提高，但對(duì)其他組織細(xì)胞中的K+/Na+和Ca2+/Na+比值無(wú)顯著影響；噴施外源BSO處理對(duì)番茄根系各組織細(xì)胞中K+/Cl–比值亦無(wú)顯著影響，顯著提高中柱細(xì)胞中Ca2+/Cl–，但對(duì)其他組織細(xì)胞中該比值無(wú)顯著影響。

與+BSO處理相比，+BSO+GSH處理的番茄根系表皮、外皮層中K+/Na+和Ca2+/Na+比值顯著增加。各組織細(xì)胞中K+/Cl和Ca2+/Cl–比值均顯著提高。

3 結(jié)論與討論

鹽分對(duì)植物的危害主要取決于鹽分離子濃度、分布及植物的耐鹽性，鹽分對(duì)植物毒害的機(jī)制之一是植物體內(nèi)過(guò)多的鹽分離子對(duì)植物產(chǎn)生的離子毒害效應(yīng)。鹽脅迫下，Na+和Cl–等有害離子大量進(jìn)入植株體內(nèi)，破壞離子和水分平衡，最終對(duì)植株生長(zhǎng)造成傷害[10–11]。鹽脅迫下一些植物根系和葉片等部位產(chǎn)生的“鹽斑”是鹽分在體內(nèi)分布不均勻從而使植物受傷害的外在表現(xiàn)。植物往往通過(guò)根的選擇性吸收限制Na+進(jìn)入，促進(jìn)Na+外排及區(qū)隔化，維持離子平衡，降低鹽害影響[12–13]。K+、Ca2+和Mg2+等離子對(duì)提高植物的耐鹽性起著非常重要的作用[14–16]。所以控制植物對(duì)離子的選擇性吸收和區(qū)隔化對(duì)植物在逆境下的正常生長(zhǎng)有至關(guān)重要的作用[17]。

本試驗(yàn)的X射線電子探針(EDX)技術(shù)分析結(jié)果表明，NaCl脅迫下的番茄葉片和根系所有組織的細(xì)胞中Na+和Cl–相對(duì)含量均較對(duì)照顯著提高，同時(shí)K+相對(duì)含量降低，K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl–比值均呈降低趨勢(shì)。說(shuō)明NaCl脅迫使細(xì)胞中的離子穩(wěn)態(tài)受到嚴(yán)重破壞，Na+和Cl–有害離子的積累及其胞內(nèi)離子平衡的嚴(yán)重失調(diào)是造成番茄幼苗傷害的重要原因。而NaCl脅迫下噴施外源GSH可明顯降低番茄葉片和根系各個(gè)組織細(xì)胞中Cl–相對(duì)含量，Na+相對(duì)含量均降低到檢測(cè)限之下，恢復(fù)至對(duì)照水平。K+、Ca2+和Mg2+的相對(duì)含量的變化表現(xiàn)出器官和組織差異性，但總體表現(xiàn)為在根系和葉片組織細(xì)胞中提高，且K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl–比值均顯著提高。說(shuō)明噴施外源GSH抑制了鹽脅迫下番茄對(duì)Na+的吸收，顯著降低了對(duì)番茄根系細(xì)胞有毒害作用的離子相對(duì)含量，改善了鹽脅迫下根系中離子的微域分布，從而緩解了鹽脅迫對(duì)番茄的毒害作用，提高了番茄的耐鹽性。這一發(fā)現(xiàn)為GSH提高鹽脅迫番茄體內(nèi)K+、Ca2+和Mg2+濃度，降低Na+和Cl–濃度，進(jìn)而提高番茄的耐鹽性提供了直接的證據(jù)。Liang[18]研究認(rèn)為，鹽脅迫下硅對(duì)根系H+-ATPase活性的提高可能是硅提高鉀、鈉選擇性比率的原因。我們前期的研究亦表明外源GSH介導(dǎo)高的還原庫(kù)力和活性氧清除能力，有效緩解了鹽脅迫導(dǎo)致的膜脂過(guò)氧化程度，維持了膜的完整性和正常功能[19]。Chen等[20]研究認(rèn)為耐鹽大麥根系質(zhì)膜的Na+、K+轉(zhuǎn)運(yùn)體控制鹽脅迫后的K+/Na+平衡。因此，外源GSH通過(guò)何種途徑調(diào)控鹽脅迫下番茄幼苗葉片及根尖選擇性吸收離子來(lái)提高耐鹽性的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

表4 不同處理番茄幼苗根系不同組織細(xì)胞中離子相對(duì)含量比值Table 4 Ratio of ion relative contents in root tissue cells of tomato seedlings under different treatments

BSO是谷胱甘肽合成抑制劑。金曉芬[21]研究認(rèn)為，外源BSO處理使Pb脅迫下東南景天GSH含量降低，因此葉片受害加劇。本試驗(yàn)中，噴施外源BSO使NaCl脅迫下番茄葉片表皮、薄壁組織和木質(zhì)部細(xì)胞中K+/Na+比值、表皮細(xì)胞中Ca2+/Na+顯著降低，使番茄根系皮層細(xì)胞中K+/Na+比值顯著降低、Ca2+/Na+和Ca2+/Cl–顯著提高。Chen等[20]認(rèn)為維持細(xì)胞的K+/Na+平衡是植物耐鹽性的關(guān)鍵因素。而細(xì)胞內(nèi)Ca2+作為第二信使、代謝調(diào)節(jié)因子和膜穩(wěn)定劑參與細(xì)胞膜生物電和胞內(nèi)生化過(guò)程，在細(xì)胞正常機(jī)能活動(dòng)和抗逆調(diào)控中起重要作用。本試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明外源BSO施用進(jìn)一步加劇了離子失衡，從而導(dǎo)致NaCl脅迫對(duì)番茄的傷害加劇，而NaCl脅迫下番茄葉片和根系Ca2+相對(duì)含量的提高，可能是逆境下植物的一種適應(yīng)性反應(yīng)，這有待進(jìn)一步研究。而鹽脅迫下噴施外源BSO后再噴施GSH使番茄葉片各組織細(xì)胞及根系中皮層、內(nèi)皮層和中柱組織細(xì)胞均未檢測(cè)出Na+，恢復(fù)至對(duì)照水平，根系和葉片各組織中Cl–相對(duì)含量顯著降低，K+和Ca2+相對(duì)含量及K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl–、Ca2+/Cl–顯著提高，進(jìn)一步證明了外源GSH在降低有毒害作用的離子吸收、改善鹽脅迫下離子微域分布和維持離子平衡上發(fā)揮重要作用，這是GSH提高番茄耐鹽性和減輕番茄鹽害的重要機(jī)制之一。

綜上所述，外源噴施GSH通過(guò)抑制鹽脅迫番茄對(duì)Na+的吸收，顯著降低對(duì)番茄葉片和根系細(xì)胞有毒害作用的離子吸收，改善鹽脅迫下根系中離子的微域分布和維持離子平衡，從而緩解了鹽脅迫對(duì)番茄的毒害作用，提高了番茄的耐鹽性。

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Effects of exogenous glutathione on ions micro-distribution in leaf and root of tomato seedlings under NaCl stress

ZHOU Yan1,2,LIU Hui-ying1,2*,CUI Jin-xia1,2,ZHANG Jian-wei1,2
(1 Department of Horticulture, College of Agronomy, Shihezi University, Shihezi, Xinjiang 832000, China; 2 Key Laboratory of Special Fruits and Vegetables Cultivation Physiology and Germplasm Resources Utilization of Xinjiang Production and Construction Groups, Shihezi, 832003, China)

【Objectives】NaCl stress is one of the major obstacles during tomato growth in Xinjiang,and glutathione(GSH)spray has been considered as an effective solution.Exploring the effect and mechanism of exogenous GSH on alleviating salt stress in tomato will provide theoretical basis for the efficient use of GSH.【Methods】A hydroponic experiment was conducted and tomato(Solanum lycopersicum L.)cv.Zhongshu No. 4was used as experimental material.100mg/L NaCl was added into the nutrition solution to form NaCl stress growth condition.The solution without NaCl was used as control(CK),and the main treatments included no glutathione spraying(NaCl),GSH spraying(+GSH),glutathione synthesis inhibitor spraying(+BSO)and both GSH+BSO spraying(+BSO+GSH).The ion micro-distribution status and balance of K+,Ca2+,Mg2+,Na+and Cl–in leaf and root of tomato seedlings were measured.【Results】Under NaCl stress condition,both Na+and Cl–contents were increased significantly,and the K+content and the ratios of K+/Na+,Ca2+/Na+and K+/Cl–were decreased in all the cells of leaf and root of tomato seedlings.It indicated that NaCl stress caused the plant accumulation of harmful ions Na+and Cl–and the serious damage of intracellular ions steady status in the cells of leaf and root of tomato seedlings.The application of exogenous BSO further intensified the off-balance of the ratio of K+/Na+in leaf and root of tomato seedlings under NaCl stress.While the application of exogenous GSH inhibited the absorption of Na+and significantly decreased the relative content of Cl–and increased the ratios of K+/Na+,Ca2+/Na+and K+/Cl–in leaf and root of tomato seedlings under NaCl stress.Under salt stress with BSO treatments,the application of exogenous GSH also greatly inhibited the absorption of Na+and resulted in the relative content of Na+in cells of all tissues of leaf and in mediopellis,endodermis and stele of tomato root was below the detection limit.Under salt stress with BSO treatments,the application of exogenous GSH significantly decreased the relative content of Cl–and increased the relative content of K+and Ca2+and the ratios of K+/Na+,Ca2+/Na+,K+/Cl–and Ca2+/Cl–in leaf and root of tomato seedlings.【Conclusions】GSH could alleviate the toxicity from salt ions and enhanced salt tolerance in tomato seedlings by inhibiting the absorption of Na+, decreasing the absorption of toxic ions and optimizing ions micro-distribution and maintaining ion balance in cells of leaf and root of tomato seedlings under salt stress.

glutathione tomato;salt stress;ionmicro-distribution;X-ray energy dispersive spectrum

2016–08–11接受日期：2017–03–27

國(guó)家自然科學(xué)基金（31360478，31160391）；國(guó)家星火重點(diǎn)項(xiàng)目（2015GA891008）；兵團(tuán)國(guó)際合作項(xiàng)目（2014BC002）資助。

周艷（1991—），女，四川南充人，博士研究生，主要從事植物逆境生理研究。E-mail：286138826@qq.com

*通信作者E-mail：hyliuok@aliyun.com