NaCl脅迫對(duì)夏枯草幼苗抗氧化能力及光合特性的影響

張利霞，常青山，侯小改，劉偉，李曉鵬，高宇航，張秀麗，丁生運(yùn)，肖瑞雪，張耀，鄧永恒

(1.河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南 洛陽471023;2.河南科技大學(xué)林學(xué)院，河南 洛陽471023)

NaCl脅迫對(duì)夏枯草幼苗抗氧化能力及光合特性的影響

張利霞1，常青山2*，侯小改1，劉偉1，李曉鵬1，高宇航1，張秀麗1，丁生運(yùn)1，肖瑞雪1，張耀1，鄧永恒1

(1.河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南 洛陽471023;2.河南科技大學(xué)林學(xué)院，河南 洛陽471023)

研究NaCl脅迫對(duì)夏枯草幼苗抗氧化能力與光合特性的影響，為夏枯草栽培管理、抗鹽育種提供理論依據(jù)。以夏枯草幼苗為材料，采用營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)的方法研究不同濃度NaCl(0、20、40、60、80 mmol/L)脅迫對(duì)夏枯草幼苗抗氧化酶、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、葉綠素、光合特性的影響。結(jié)果表明，隨著鹽脅迫濃度的升高，夏枯草葉片的超氧化物歧化酶(SOD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趨勢(shì)；過氧化物酶(POD)、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量與電導(dǎo)率呈不斷升高的趨勢(shì)；葉綠素 a和b、葉綠素a/b、類胡蘿卜素及總?cè)~綠素均呈逐漸下降的趨勢(shì)；凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)均表現(xiàn)下降的趨勢(shì)，胞間二氧化碳濃度(Ci)則表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢(shì)，而氣孔限制值(Ls)表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)。在20～60 mmol/L NaCl處理下，夏枯草葉片光合速率的下降主要是由氣孔限制引起的，在80 mmol/L NaCl處理下葉片光合速率的下降則主要是由非氣孔限制引起的。NaCl脅迫下，夏枯草通過提高抗氧化酶的活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量來保護(hù)光合機(jī)構(gòu)，從而提高夏枯草幼苗對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)性。

夏枯草；NaCl脅迫；光合；抗氧化酶

土壤的鹽漬化問題現(xiàn)已成為一個(gè)世界性難題。全球有鹽漬土地9.55億hm2，我國(guó)約有9913萬hm2的鹽漬土地，且鹽漬化土壤面積仍然在不斷增加[1]。鹽脅迫下，植物根系容易受鹽脅迫危害進(jìn)而影響地上部分的生長(zhǎng)[2]。目前，土壤的鹽漬化問題已嚴(yán)重地制約著中藥材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。研究藥用植物的耐鹽機(jī)理，提高其耐鹽能力，篩選藥用植物耐鹽品種已成為當(dāng)前中藥材栽培過程中的重要課題之一。

夏枯草(Prunellavulgaris)是唇形科夏枯草屬一種多年生草本植物，主要分布在歐亞溫帶地區(qū)及熱帶山區(qū)；在我國(guó)分布廣泛，在淮河流域與長(zhǎng)江中下游流域有野生種分布[3]。夏枯草是一種傳統(tǒng)中藥材，主要成分有三萜及苷類、黃酮類、香豆素等成分[4]，有清火明目，散結(jié)消腫等功效，常用于治療高血壓、肝炎等疾病[5]，在中成藥與保健品行業(yè)應(yīng)用比較廣泛[6]。作為具有重要藥用價(jià)值與醫(yī)療保健價(jià)值的夏枯草，目前有限的野生資源已不能滿足醫(yī)藥與保健品市場(chǎng)的大量需要，人工種植成為夏枯草藥材生產(chǎn)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)選擇[7]，但是由于農(nóng)藝措施不當(dāng)引起的次生鹽漬化成為影響夏枯草生產(chǎn)的一個(gè)重大問題。開展夏枯草的鹽脅迫相關(guān)研究對(duì)于培育夏枯草耐鹽品種、擴(kuò)大夏枯草種植區(qū)域及提高鹽漬土地資源的利用率均具有重要意義。

目前，針對(duì)夏枯草鹽脅迫相關(guān)研究?jī)H見于鹽脅迫對(duì)夏枯草種子萌發(fā)的影響[8]，外源物質(zhì)對(duì)鹽脅迫下夏枯草種子與幼苗的影響[9-10]，及種子引發(fā)對(duì)夏枯草耐鹽能力的提高[11]等方面，而夏枯草幼苗對(duì)鹽脅迫耐受特性的研究比較匱乏，夏枯草幼苗的葉片與根系抗氧化酶、葉片色素含量與光合能力等對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)機(jī)制尚不明確。因此，本實(shí)驗(yàn)以夏枯草幼苗為實(shí)驗(yàn)材料，采用不同濃度NaCl溶液對(duì)HoagLand營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)的夏枯草幼苗進(jìn)行鹽脅迫處理，探究在不同鹽脅迫處理下夏枯草抗氧化酶、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及光合特性的變化特征，以期探明夏枯草幼苗的耐鹽特性，為夏枯草人工種植、耐鹽品種選育及在鹽漬土地進(jìn)行夏枯草的推廣種植提供借鑒。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料與培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)所用夏枯草種子采于南京青龍山。實(shí)驗(yàn)于2015年10月到2016年6月在河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中心和校內(nèi)大棚進(jìn)行。于2015年10月進(jìn)行夏枯草種子消毒，消毒之后的種子播種于穴盤中采用營(yíng)養(yǎng)土基質(zhì)育苗。2016年待幼苗長(zhǎng)到四葉期，取長(zhǎng)勢(shì)良好，形態(tài)一致的幼苗，采用泡沫板懸浮法，轉(zhuǎn)栽至規(guī)格相同的周轉(zhuǎn)箱中進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)。設(shè)置5組水箱進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)，以1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液為基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)液，采用HCl或KOH調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液pH至6.0，在自然光照條件下生長(zhǎng)，環(huán)境溫度為(25±5) ℃。幼苗水培期間每天用電動(dòng)氣泵供氧12 h，每4 d換一次營(yíng)養(yǎng)液。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

當(dāng)夏枯草幼苗生長(zhǎng)到6～8葉期時(shí)，每個(gè)處理選用40株長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的幼苗。采用前期預(yù)實(shí)驗(yàn)篩選出的鹽脅迫濃度對(duì)夏枯草幼苗進(jìn)行處理：1)CK組(1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液)；2) 20 mmol/L NaCl(1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+20 mmol/L NaCl)；3) 40 mmol/L NaCl (1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+40 mmol/L NaCl)；4) 60 mmol/L NaCl (1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+60 mmol/L NaCl)；5) 80 mmol/L NaCl (1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+80 mmol/L NaCl)，根據(jù)前期試驗(yàn)夏枯草對(duì)NaCl的耐受程度，設(shè)定20 mmol/L NaCl為低濃度鹽脅迫，40 mmol/L NaCl為中等濃度鹽脅迫，60 mmol/L NaCl為較高濃度鹽脅迫，80 mmol/L NaCl為高濃度鹽脅迫。連續(xù)鹽脅迫處理5 d后進(jìn)行夏枯草生理與光合指標(biāo)的測(cè)定。

1.3測(cè)定指標(biāo)及方法

采用氮藍(lán)四唑(NBT)還原法測(cè)定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性[12]，愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過氧化物酶(peroxidase, POD)活性[12]，分光光度計(jì)法測(cè)定抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)活性[13]；考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定可溶性蛋白含量[12]，蒽酮乙酸乙酯試劑法測(cè)定可溶性糖含量[12]，采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量[12]，電導(dǎo)儀法測(cè)定電導(dǎo)率[14]，采用80%的丙酮浸泡法測(cè)定葉綠素(chlorophyll，Chl)含量[12]，每個(gè)處理重復(fù)3次。

氣體交換參數(shù)的測(cè)定：采用便攜式LI-6400光合作用測(cè)定系統(tǒng)(LI-COR，Lincon，NE，USA)于晴朗無云的上午9:00-11:00進(jìn)行測(cè)定，設(shè)置 CO2濃度為380 μmol/mol，葉室溫度為25 ℃，測(cè)定光強(qiáng)為1000 μmol/(m2·s)[10]。在此設(shè)定條件下測(cè)定夏枯草幼苗倒數(shù)第2～3片功能葉片的凈光合速率(net photosynthetic rate，Pn)、胞間CO2濃度(intercellular CO2concentration，Ci)、氣孔導(dǎo)度(stomatal conductance，Gs)與蒸騰速率(transpiration rate，Tr)。氣孔限制值 (Ls)：Ls= 1-Ci/Ca(Ca為大氣CO2濃度)。每個(gè)處理重復(fù)4次，結(jié)果取平均值。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用軟件SPSS 16.0與Excel 2010進(jìn)行方差分析與數(shù)據(jù)計(jì)算，Duncan法進(jìn)行多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同濃度NaCl脅迫對(duì)夏枯草葉片抗氧化酶活性的影響

由表1可知，NaCl脅迫下夏枯草幼苗的SOD活性，均顯著高于對(duì)照組CK下夏枯草幼苗的SOD活性。隨著NaCl濃度的升高先增大后減小，夏枯草幼苗的SOD活性在60 mmol/L NaCl濃度處理下達(dá)到最大值，相對(duì)于CK增加了48.84%，在80 mmol/L NaCl濃度處理下降低，但仍顯著高于對(duì)照CK。

夏枯草幼苗葉片的POD活性隨著NaCl脅迫濃度的增加一直呈上升的趨勢(shì)，NaCl脅迫處理下的POD活性均高于對(duì)照組(CK)，其中40～80 mmol/L NaCl處理下POD活性顯著高于CK，分別比CK增加了3.70，13.06與14.52倍，且80 mmol/L NaCl處理下POD活性顯著高于其他各處理。

表1 不同濃度NaCl脅迫對(duì)夏枯草幼苗葉片SOD活性、POD活性和APX活性的影響Table 1 Effects of different concentration of NaCl stress on the activity of SOD, POD and APX in the leaves of P. vulgaris seedlings U/(g·min)

注: 同列不同小寫字母表示0.05水平差異顯著，下同。

Notes: Different small letters in the same column mean significant difference at 0.05 level, the same below.

夏枯草幼苗的APX活性隨著NaCl脅迫濃度的升高呈先升高后降低的趨勢(shì)，NaCl脅迫處理下APX活性均顯著高于CK處理，在20～40 mmol/L NaCl處理下呈上升趨勢(shì)，當(dāng)NaCl濃度為40 mmol/L時(shí)POD活性最大，比CK增加了1.59倍；在60～80 mmol/L NaCl處理下呈下降趨勢(shì)，但仍顯著高于CK處理。

2.2不同濃度NaCl脅迫對(duì)夏枯草葉片可溶性蛋白與可溶性糖的影響

由表2可知，隨著鹽脅迫濃度的升高，夏枯草葉片的可溶性蛋白含量呈先升高后下降的趨勢(shì)，在20～40 mmol/L NaCl處理下的可溶性蛋白含量增幅不大，與CK處理相比差異不顯著。在60～80 mmol/L NaCl處理下增幅較大，均顯著高于CK，在60 mmol/L NaCl處理下可溶性蛋白的含量達(dá)到最大值，相對(duì)于CK增加了32.29%。

夏枯草葉片的可溶性糖含量則隨著鹽脅迫濃度增加呈一直升高的趨勢(shì)，在20 mmol/L NaCl處理下可溶性糖含量與對(duì)照CK相比差異不顯著，在40～80 mmol/L NaCl處理均顯著高于對(duì)照CK，且在80 mmol/L NaCl處理下，可溶性糖含量達(dá)到最高，比CK增加了1.70倍。

表2 不同濃度NaCl脅迫對(duì)夏枯草葉片的可溶性蛋白、可溶性糖、MDA、電導(dǎo)率的影響Table 2 Effects of different concentration of NaCl stress on soluble protein, soluble sugar, MDA and electric conductivity in the leaves of P. vulgaris seedlings

2.3不同濃度NaCl脅迫對(duì)夏枯草葉片MDA含量與電導(dǎo)率的影響

由表2可知，夏枯草葉片MDA含量與電導(dǎo)率隨著鹽脅迫濃度的增加均表現(xiàn)出一直升高的趨勢(shì)，均在20 mmol/L NaCl處理下與對(duì)照CK差異不顯著，在40～80 mmol/L NaCl處理下均顯著高于對(duì)照，其中MDA含量分別比對(duì)照CK增長(zhǎng)了64.03%、89.19%與1.55倍，電導(dǎo)率分別比CK增長(zhǎng)了37.27%、81.13%和1.06倍。夏枯草MDA含量與電導(dǎo)率均在80 mmol/L NaCl處理下增加幅度最大，且顯著高于其他各處理。

2.4不同濃度NaCl脅迫對(duì)夏枯草葉綠素含量的影響

由表3可以看出，夏枯草幼苗葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、總?cè)~綠素含量和葉綠素a/b均隨著NaCl濃度的升高而呈下降趨勢(shì)，而且不同NaCl脅迫處理下的色素含量與葉綠素 a/b均低于對(duì)照組CK。不同濃度NaCl脅迫處理下的葉綠素a含量與對(duì)照CK相比均顯著下降，其中60～80 mmol/L NaCl處理的下降幅度較大，分別比對(duì)照降低了32.40%與45.60%。不同濃度NaCl脅迫處理下的葉綠素b含量?jī)H在80 mmol/L NaCl處理下與CK相比顯著降低了30.58%。夏枯草葉片的葉綠素 a/b在20～40 mmol/L NaCl處理下與對(duì)照CK相比差異不顯著，在60～80 mmol/L NaCl處理下則顯著低于CK，分別比CK降低15.18%與20.56%。夏枯草葉片的類胡蘿卜素含量在不同鹽脅迫下均顯著低于CK處理，隨著鹽脅迫濃度的增加分別降低了17.35%、24.42%、40.38%與50.38%，且彼此相比均達(dá)差異顯著水平。夏枯草葉片的總?cè)~綠素含量在不同鹽脅迫處理下均顯著低于CK處理，分別比CK降低了16.72%、26.63%、29.59%與42.44%。

2.5不同濃度NaCl脅迫對(duì)夏枯草葉片光合指標(biāo)的影響

由表4可知，隨著鹽脅迫濃度的升高，夏枯草葉片的Pn、Gs與Tr均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且均顯著低于對(duì)照CK。夏枯草葉片的Ci則表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢(shì)，Ls表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)。隨著鹽脅迫濃度的升高，60～80 mmol/L NaCl處理下Pn、Gs、Tr下降幅度最大，Pn分別比CK降低了76.42%與86.73%，Gs分別降低了85.00%與85.78%，Tr分別降低了78.08%與80.31%。在 20～60 mmol/L鹽脅迫處理下Ci與對(duì)照CK相比均有不同程度的下降，但在鹽脅迫濃度為80 mmol/L時(shí)Ci則高于CK，但差異不顯著。對(duì)于Ls來說，20～60 mmol/L NaCl脅迫處理下Ls均高于CK，其中60 mmol/L NaCl處理顯著高于對(duì)照CK處理，而在80 mmol/L NaCl脅迫處理下的Ls則低于對(duì)照CK。

表3 不同濃度NaCl脅迫對(duì)夏枯草葉綠素含量的影響Table 3 Effects of different concentration of NaCl stress on chlorophyll content in the leaves of P. vulgaris seedlings mg/g FW

表4 不同濃度NaCl脅迫對(duì)夏枯草葉片Pn、Gs、Ci、Tr和Ls的影響Table 4 Effects of different concentration of NaCl stress on Pn, Gs, Ci, Tr and Ls in the leaves of P. vulgaris seedlings

3 討論

植物在鹽脅迫下產(chǎn)生的大量活性氧自由基會(huì)引起植物的膜脂過氧化，表現(xiàn)為膜脂過氧化產(chǎn)物MDA的增加；同時(shí)質(zhì)膜通透性增強(qiáng)引起電解質(zhì)的滲漏，導(dǎo)致電導(dǎo)率的升高，使植物代謝產(chǎn)生紊亂[15]。本研究結(jié)果表明，夏枯草幼苗的MDA與電導(dǎo)率均隨著NaCl處理濃度的升高而不斷增加，且NaCl脅迫濃度越高，MDA與電導(dǎo)率值增加越顯著。在20 mmol/L的NaCl處理下MDA和電導(dǎo)率與對(duì)照CK相比差異不顯著，說明低濃度鹽脅迫對(duì)夏枯草葉片細(xì)胞質(zhì)膜的傷害較小，電解質(zhì)滲漏較輕。高濃度的NaCl處理下，MDA和電導(dǎo)率顯著高于對(duì)照，說明夏枯草幼苗葉片的質(zhì)膜在高濃度NaCl脅迫下受到鹽脅迫的嚴(yán)重?fù)p害，細(xì)胞膜內(nèi)電解質(zhì)的滲漏達(dá)到了較為嚴(yán)重的程度。對(duì)鹽脅迫下紫穗槐(Amorphafruticosa)與海濱雀稗(Paspalumvaginatum)的研究表明，鹽脅迫濃度的增加導(dǎo)致了MDA的升高，并加劇了對(duì)植物細(xì)胞膜的破壞，本研究與前人研究一致[16-17]。

可溶性蛋白與可溶性糖是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可溶性蛋白含量的增加可以提高植物細(xì)胞的持水力，降低細(xì)胞的滲透勢(shì)[18]；可溶性糖含量的增加可以降低植物細(xì)胞的滲透勢(shì)，提高細(xì)胞汁液濃度，促進(jìn)根系對(duì)水分的吸收，同時(shí)降低離子毒害，起到穩(wěn)定與保護(hù)細(xì)胞膜的作用[19]。本研究中，可溶性蛋白含量隨著鹽脅迫濃度的升高呈先升高后下降的趨勢(shì)，在高濃度NaCl脅迫處理下夏枯草葉片的可溶性蛋白含量降低，原因可能在于鹽脅迫濃度超出了夏枯草葉片本身的耐受極限，可溶性蛋白含量因而下降，本研究與劉鳳歧等[20]和張懷山等[21]的研究類似。在本研究中，夏枯草葉片的可溶性糖含量隨著鹽脅迫濃度的增加而不斷上升，與劉炳響等[22]對(duì)白榆(Ulmuspumila)和韓宇等[23]對(duì)藥用紅花(Carthamustinctorius)的研究一致，本研究說明在20～60 mmol/L的鹽濃度下，鹽脅迫可以促進(jìn)可溶性蛋白與可溶性糖合成代謝，提高可溶性蛋白與可溶性糖的含量，增強(qiáng)夏枯草對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)能力。而在80 mmol/L的NaCl脅迫下，夏枯草葉片的可溶性蛋白含量下降，而可溶性糖含量依舊升高，說明較高濃度的NaCl脅迫可能已超過了夏枯草的耐受極限，抑制了蛋白質(zhì)的合成或促進(jìn)了其分解[20-24]，而可溶性糖含量的持續(xù)升高意味著其成為主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[23]。

當(dāng)植物處于鹽脅迫時(shí)，活性氧產(chǎn)生和清除的動(dòng)態(tài)平衡模式就會(huì)被打破，迅速積累的活性氧會(huì)引起膜脂過氧化，使植物受到傷害死亡[25]。植物為防御活性氧帶來的傷害，可以通過植物體內(nèi)SOD、POD與APX等抗氧化酶來清除植物體內(nèi)的多余活性氧，來維持膜的穩(wěn)定性，減少活性氧對(duì)植物細(xì)胞膜脂過氧化產(chǎn)生的傷害[26]。在本試驗(yàn)中，經(jīng)不同濃度的NaCl脅迫后，夏枯草幼苗葉片的SOD與APX活性先升高后降低，POD活性則不斷升高。原因可能在于植物細(xì)胞對(duì)活性氧耐受存在一個(gè)閾值，在閾值內(nèi)抗氧化酶的活性可以不斷提高，一旦超過這個(gè)閾值，多余的活性氧可能會(huì)對(duì)抗氧化酶本身造成傷害，降低酶的活性[27-28]，本研究中SOD與APX下降的鹽脅迫濃度不同反映這兩個(gè)酶的耐受閾值可能存在不同，而POD活性的持續(xù)升高反映該酶可能具有較高的耐受閾值，類似的研究也出現(xiàn)在朱金方等[28]與郭巧生等[29]的研究中。在本研究中，不同濃度的鹽脅迫可以提高夏枯草葉片的SOD、POD與APX活性，說明夏枯草通過提高抗氧化酶的活性來平衡體內(nèi)活性氧的水平，提高植物的耐鹽性[30]。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素物質(zhì)，其含量的變化是衡量植物鹽害程度的重要生理指標(biāo)之一。本研究結(jié)果表明，夏枯草葉片色素含量在鹽脅迫下降低，且鹽脅迫濃度越高，葉綠素含量下降幅度越大。原因可能在于鹽脅迫導(dǎo)致葉片中的離子含量升高，降低了色素與色素蛋白之間的結(jié)合能力，引起類囊體膜超微結(jié)構(gòu)的破壞，導(dǎo)致葉綠體的解體，促進(jìn)葉綠素的降解[31-33]，另一個(gè)原因可能在于鹽脅迫下夏枯草葉片類胡蘿卜素含量顯著減少，降低了對(duì)活性氧的淬滅能力，引起活性氧自由基的增加，進(jìn)一步加速了葉綠素的分解[34]。在本研究中，葉綠素 a的下降幅度高于葉綠素b, 原因可能在于葉綠素a對(duì)鹽脅迫處理下產(chǎn)生活性氧的敏感性強(qiáng)于葉綠素b，從而導(dǎo)致葉綠素a/b隨鹽脅迫濃度的增加而不斷下降[35]。

光合作用是反映植物對(duì)鹽脅迫響應(yīng)有效生理指標(biāo)之一，分析葉片光合作用下降的原因通常為氣孔限制與非氣孔限制。當(dāng)Ci與Gs同時(shí)下降，且Ls值升高時(shí)，一般認(rèn)為氣孔因素引起Pn的下降；當(dāng)Ci升高而Gs下降，且Ls降低時(shí)，認(rèn)為非氣孔因素是引起Pn下降的主要原因[36-37]。本實(shí)驗(yàn)中，在20～60 mmol/L NaCl脅迫處理下，Ci和Gs與CK相比同時(shí)下降，且Ls值升高，說明20～60 mmol/L NaCl濃度處理下的Pn下降主要是由于氣孔因素引起。與CK相比，在80 mmol/L NaCl脅迫處理下，Ci升高而Gs下降，且Ls降低，說明該處理下Pn的下降主要是由非氣孔因素引起的，這可能是由于高濃度鹽脅迫引起細(xì)胞內(nèi)鹽離子的過量積累，使得葉片的超微結(jié)構(gòu)受到破壞，造成光合器官受到損傷，而鹽脅迫下夏枯草葉片葉綠素含量的降低，削弱了葉片對(duì)光能的傳遞與吸收能力，葉肉細(xì)胞光合活性因而降低，導(dǎo)致光合能力的最終下降[38]。前人研究表明，氣孔與非氣孔因素對(duì)于光合作用的影響并非相互獨(dú)立，而是隨著鹽脅迫時(shí)間與強(qiáng)度呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)的變化[39]，結(jié)合本研究說明引起夏枯草光合作用下降的影響因素發(fā)生轉(zhuǎn)變的原因可能與鹽脅迫的強(qiáng)度有關(guān)。在20～60 mmol/L濃度鹽脅迫下，夏枯草葉片光合受抑制主要是氣孔限制，在高濃度鹽脅迫下，夏枯草葉片的光合受到抑制主要由于非氣孔因素引起的，本研究與楊淑萍等[38]在海島棉(Gossypiumspp.)、袁軍偉等[40]在‘馬瑟蘭’葡萄(Vitisspp.)上的研究類似。

在低濃度20～40 mmol/L NaCl脅迫下，夏枯草可以通過體內(nèi)抗氧化酶系統(tǒng)緩解鹽脅迫對(duì)葉片產(chǎn)生的傷害，避免葉片光合結(jié)構(gòu)受到損害，維持較強(qiáng)的光合能力。而高濃度80 mmol/L NaCl處理對(duì)夏枯草葉片細(xì)胞造成嚴(yán)重傷害，破壞光合結(jié)構(gòu)，造成葉綠素降解，最終嚴(yán)重影響葉片的光合能力。由此可知，夏枯草對(duì)鹽脅迫極為敏感，對(duì)于中低濃度的鹽脅迫危害有一定的耐受性，屬于一種輕度耐鹽植物。

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EffectsofNaClstressonantioxidantcapacityandphotosyntheticcharacteristicsofPrunellavulgarisseedlings

ZHANG Li-Xia1, CHANG Qing-Shan2*, HOU Xiao-Gai1, LIU Wei1, LI Xiao-Peng1, GAO Yu-Hang1, ZHANG Xiu-Li1, DING Sheng-Yun1, XIAO Rui-Xue1, ZHANG Yao1, DENG Yong-Heng1

1.College of Agriculture, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China; 2.College of Forestry, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China

The effects of salt stress on antioxidant capacity and photosynthetic characteristics ofPrunellavulgarisseedlings were studied to provide a theoretical understanding to aid cultivation and management, and the breeding of salt resistant varieties ofP.vulgaris.P.vulgarisseedlings were incubated in nutrient solution, the seedlings were treated with NaCl concentrations of 0, 20, 40, 60 and 80 mmol/L. Antioxidant enzyme activities, osmolyte concentrations, chlorophyll content, and photosynthesis parameters were quantified after the treatment. The results showed that with increasing salt concentration, superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, and soluble protein content increased with increasing salt concentration to 40 or 60 mmol/L and then decreased as concentration rose further; peroxidase, soluble sugar content, malondialdehyde content and electric conductivity showed a continuously rising trend; chlorophyll a and chlorophyll b, chlorophyll a/b, carotenoid and total chlorophyll declined with every increase in salt concentration, as did net photosynthetic rate, transpiration rate and stomatal conductance. Intercellular CO2concentration first decreased as NaCl concentration increased, with the lowest value at 60 mmol/L salt concentration and the highest at 80 mmol/L NaCl. The stomatal limit value steadily increased from 0.26 in CK to 0.38 in 60 mmol/L NaCl, and then decreased to 0.24 at 80 mmol/L. The decrease in net photosynthetic rate caused by 20-60 mmol/L NaCl stress was considered to be a result of stomatal restriction, the decrease of net photosynthetic rate caused by 80 mmol/L NaCl stress was mainly attributable to non-stomatal limitation. Under NaCl stress,P.vulgarisincreased the activity of antioxidant enzymes and the contents of osmolytes, and thus increased salt stress tolerance.

Prunellavulgaris; NaCl stress; photosynthesis; antioxidant enzyme

10.11686/cyxb2016397http//cyxb.lzu.edu.cn

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2016-11-01；改回日期：2017-07-25

河南省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(162102110095)，河南科技大學(xué)學(xué)科提升振興A計(jì)劃項(xiàng)目(13660001)，河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研資助項(xiàng)目(15A180037, 16A220005)，河南科技大學(xué)高級(jí)別項(xiàng)目培育基金(2015GJB029)，河南科技大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目(4024-13480054，4026-13480038)和河南科技大學(xué)大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃(SRTP)項(xiàng)目(2014254，2014281, 2015152，2016136)資助。

張利霞(1982-)，女，河南滎陽人，講師，博士。E-mail: hkdzlx @126.com

*通信作者Corresponding author. E-mail: hkdcqs @126.com