干旱預(yù)處理對鹽脅迫下花生幼苗生理特性的影響

高榮嶸 郭峰 張毅 楊莎 張佳蕾 唐朝輝 耿耘 孟靜靜 李新國 萬書波

摘要：為探究干旱預(yù)處理對鹽脅迫下花生（Arachis hypogaea）幼苗生理特性的影響，以耐鹽品種花育25和不耐鹽品種花育22為試驗材料，采用室內(nèi)砂培試驗通過干旱后復(fù)水再鹽處理方法研究了干旱預(yù)處理對鹽脅迫下花生幼苗葉片的相對含水量、葉片光合性能、根系活力、葉片保護酶活性以及葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明：鹽脅迫增加了兩花生品種幼苗葉片丙二醛、脯氨酸、可溶性糖含量，降低了葉片相對含水量、葉綠素含量、最大光化學(xué)效率和光化學(xué)淬滅系數(shù)，且隨著脅迫時間的推移，超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶活性和根系活力呈先上升后下降趨勢，最終小于對照；與未干旱預(yù)處理相比，干旱預(yù)處理提高了鹽脅迫下兩花生品種幼苗葉片相對含水量、葉片抗氧化酶活性、根系活力和葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，降低了丙二醛含量以及減弱了對葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響。鹽脅迫下，干旱預(yù)處理可以有效提高不同抗鹽性花生品種幼苗葉片相對含水量和光合速率，增強滲透調(diào)節(jié)作用，提高體內(nèi)保護酶活性，降低細(xì)胞膜脂過氧化程度，保證細(xì)胞膜的完整性，維持正常的細(xì)胞代謝活動，從而有效減輕鹽脅迫對花生幼苗的傷害。

關(guān)鍵詞：花生；干旱預(yù)處理；鹽脅迫；幼苗；生長發(fā)育；耐鹽性

中圖分類號：S565.201文獻標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2018）06-0079-07

Abstract In order to explore the effects of drought pretreatment on physiological characteristics of peanut （Arachis hypogaea）， the cultivars HY25 and HY22 with high and low salt resistance respectively were used as experimental materials. Indoor sand culture experiments were conducted to study the effects of drought pretreatment on the relative water content， photosynthetic performance， protective enzyme activity and osmotic adjustment substance contents of leaves and root activity under salt stress with pretreatment of rehydration after drought treatment. The results showed that salt stress increased the contents of malondialdehyde （MDA）， proline and soluble sugar in leaves of the two cultivars seedlings， reduced the relative water content， chlorophyll content， maximum photochemical efficiency and photochemical quenching coefficient. With the time of stress going on， the superoxide dismutase （SOD） activity， peroxidase （POD） activity and root activity increased firstly， then decreased and finally lower than those of control. Compared with no drought pretreatment， drought pretreatment increased the relative water content， antioxidant enzyme activity and osmotic regulation substance content of leaves and root activity， reduced the content of MDA and weakened the influences on chlorophyll fluorescence parameters of the two cultivars seedlings under salt stress. These results showed that drought pretreatment could improve the leaf relative water content and photosynthetic rate of peanut， enhance the role of osmotic adjustment， improve the activities of protective enzymes， decrease cell membrane lipid peroxidation and ensure the integrity of cell membrane to maintain normal cell metabolism， thus effectively reduced the damage of salt stress to peanut seedlings.

Keywords Peanut； Drought pretreatment； Salt stress； Seedling； Growth and development； Salt tolerance

土壤鹽漬化已成為全世界面臨的嚴(yán)峻問題之一[1]。土壤鹽分會影響作物的生長發(fā)育，降低作物產(chǎn)量?；ㄉˋrachis hypogaea）是我國重要的油料作物和經(jīng)濟作物，在國民經(jīng)濟和人民生活中占有重要地位。近年來隨著耕地面積的不斷減少，糧油爭地矛盾日益突出，在鹽堿地上種植花生可以有效緩解這一矛盾[2]，而花生耐鹽性強弱成為解決問題的關(guān)鍵所在。因此，提高花生耐鹽性的研究對我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

植物在經(jīng)歷某種逆境后會增強對另外一些逆境的抵抗能力[3]，如低溫預(yù)處理下，石榴（Psidium guajava Linn.）通過調(diào)整自身滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及體內(nèi)保護酶活性，可降低細(xì)胞膜脂過氧化程度，保證細(xì)胞膜的完整性，維持正常的細(xì)胞代謝活動，從而減輕鹽脅迫對植株的傷害，表現(xiàn)出較強的抗鹽性[4]。目前有關(guān)干旱脅迫對植物的影響大多集中在干旱脅迫的負(fù)面影響上，隨著生產(chǎn)過程的深入，人們逐漸發(fā)現(xiàn)作物某一階段的適度干旱不但不會減產(chǎn)，反而會對作物產(chǎn)生有益的影響[5]。已有研究表明，與未經(jīng)干旱預(yù)處理相比，干旱預(yù)處理可以誘導(dǎo)植物滲透調(diào)節(jié)能力的提高，激活抗氧化酶活性，有效阻止葉片失水，從而增加植物的耐熱性[6]，還有研究表明干旱預(yù)處理可以提高植物的光合速率[7]、抗氧化酶活性[8]以及植株的耐鹽性[9]。

花生屬中等耐鹽作物，芽期和幼苗期是其對鹽脅迫最敏感的時期[10]。目前有關(guān)鹽脅迫對花生生理特性影響的報道相對較少。鹽脅迫下花生植株形態(tài)建成受到抑制，物質(zhì)積累減少[11]。而干旱預(yù)處理是否也如其它植物一樣會提高花生的抗鹽性？相關(guān)研究尚未見報道，因此研究干旱預(yù)處理對鹽脅迫下花生生長發(fā)育的影響可為花生鹽堿地栽培提供借鑒。由于不同品種花生耐鹽能力不同，因此本試驗選擇不耐鹽抗旱品種花育22和耐鹽抗旱品種花育25為試材，采用室內(nèi)砂培方式，研究干旱預(yù)處理對鹽脅迫下花生幼苗的抗氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量等的影響，旨在探討干旱預(yù)處理對花生抗鹽性的影響，以期為花生鹽堿地栽培技術(shù)研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心進行?；ㄓ?2和花育25由山東省花生研究所提供。

1.2 試驗處理

挑選大小一致、籽粒飽滿的花生種子用HgCl2消毒10 min，后用蒸餾水洗凈，均勻擺入底部鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，加入適量蒸餾水潤濕花生，置于35℃培養(yǎng)箱中黑暗培養(yǎng)2 d。待胚根長至約2 cm時，挑選長度一致的花生種子分別種植于裝有滅菌蛭石的塑料盆中，進行砂培，每盆1株，將各小盆放入長方形塑料盆后置于溫室 （溫度20～25℃，濕度60%～80%，光照12 h/黑暗12 h） 中培養(yǎng)。出苗后25 d分別進行處理，其中對照（CK）：澆灌1/2 Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng)；未干旱預(yù)處理（S）：澆灌含150 mmol·L–1 NaCl的1/2 Hoagland營養(yǎng)液；干旱預(yù)處理（D-S）：自然干旱3 d后澆水恢復(fù)3 d，再澆灌含150 mmol·L–1 NaCl的1/2 Hoagland營養(yǎng)液。每個處理36盆，重復(fù)3次。

1.3 測定項目與方法

分別于鹽處理0、1、2 d和3 d取主莖倒2葉進行各指標(biāo)的測定，重復(fù)3次。

超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氮藍(lán)四唑法[14]；過氧化物酶（POD）活性測定使用愈創(chuàng)木酚法[15]；丙二醛（MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸法[16]；可溶性糖含量測定采用蒽酮法[17]；脯氨酸含量測定采用茚三酮-磺基水楊酸法[18]；根系活力測定采用TTC法[17]；葉綠素?zé)晒鈪?shù)用德國Walz公司生產(chǎn)的PAM-2000調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x進行測定；葉綠素含量采用乙醇提取法測定；葉片相對含水量測定方法：先求葉片鮮質(zhì)量Wf，然后將葉片浸入蒸餾水中數(shù)小時，使葉片吸水成飽和狀態(tài)，取出用吸水紙吸去表面的水分，立即放入已知質(zhì)量的瓶中稱質(zhì)量，再放入蒸餾水中一段時間后取出吸干表面水分，再稱質(zhì)量，直至質(zhì)量不再增加為止。此時即為葉片吸水飽和時的質(zhì)量Wt，再將樣品烘干，求得組織干質(zhì)量Wd，相對含水量（RWC）=（Wf-Wd）/（Wt-Wd）×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 16.0 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行處理間各指標(biāo)的差異顯著性檢驗，顯著性水平為P<0.05，采用最小顯著差異法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱預(yù)處理對鹽脅迫下花生幼苗葉片相對含水量的影響

葉片相對含水量可以反映植物在逆境中的耐受能力。從圖1可以看出，與對照組相比，未干旱預(yù)處理組（S）和干旱預(yù)處理組（D-S）兩品種花生葉片相對含水量均降低，且隨著脅迫時間的推移，相對含水量逐漸下降。在鹽脅迫第1、2 d時，葉片相對含水量S處理組高于D-S處理組，而到了第3 d前者顯著低于后者。由此可知，鹽脅迫可以導(dǎo)致花生葉片失水，但干旱預(yù)處理可以提高鹽脅迫后期花生葉片的相對含水量。

2.2 干旱預(yù)處理對鹽脅迫下花生幼苗葉片葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由表1可以看出，與對照相比，兩品種未干旱預(yù)處理組（S）和干旱預(yù)處理組（D-S）的葉綠素a、b含量均降低，且后者葉綠素a、b含量均顯著大于前者，可見，鹽脅迫可以使花生葉片葉綠素含量下降，但干旱預(yù)處理可以緩解鹽脅迫下葉綠素含量的下降。與對照相比，S處理組花育22葉綠素a、b分別下降65.16%、64.91%，而花育25分別下降51.18%、53.96%，D-S處理組花育22葉綠素a、b分別下降51.66%、43.90%，花育25分別下降41.56%、37.03%，與花育22相比花育25葉綠素a、b含量下降值均較小，表明花育25耐鹽性較強。

由表2可知，S處理組和D-S處理組中最大光化學(xué)效率顯著低于對照，表明鹽脅迫對兩品種PSⅡ反應(yīng)中心產(chǎn)生了傷害，降低了光反應(yīng)能力。其中，D-S處理組最大光化學(xué)效率大于S處理組，花育22未達(dá)顯著水平，花育25達(dá)顯著水平，可知，干旱預(yù)處理可以減輕鹽脅迫對花生PSⅡ反應(yīng)中心產(chǎn)生的傷害。光化學(xué)淬滅系數(shù)與最大光化學(xué)效率變化情況相同，兩品種非光化學(xué)淬滅系數(shù)在未干旱預(yù)處理組和干旱預(yù)處理組中均顯著高于對照，且干旱預(yù)處理組小于未干旱預(yù)處理組。

2.3 干旱預(yù)處理對鹽脅迫下花生幼苗根系活力的影響

從圖2可以看出，處理第1 d，未預(yù)處理組（S）兩品種根系活力均上升，1 d后，根系活力急劇下降；干旱預(yù)處理（D-S）條件下，花育22根系活力先上升，之后下降，而花育25在處理前2 d根系活力變化不明顯，2 d后開始下降?；ㄓ?2兩處理根系活力在處理1 d時均達(dá)到最大值，其中，S組大于對照，D-S組小于對照；而花育25 S組第1 d達(dá)到最大值且高于對照，D-S組第2 d達(dá)到最大值且低于對照，處理第3 d，兩品種S組和D-S組的根系活力都顯著低于對照。其中，花育22 S組和D-S組根系活力分別下降52.81%、40.19%，花育25分別下降51.64%、37.36%，可見干旱預(yù)處理組根系活力下降值小于未干旱處理組，表明干旱預(yù)處理可以緩解鹽脅迫對花生根系的傷害。

2.4 干旱預(yù)處理對鹽脅迫下花生幼苗葉片活性氧清除酶活性的影響

鹽脅迫下花生幼苗葉片SOD、POD活性都呈先上升后下降趨勢?；ㄓ?2：處理第1 d，SOD、POD活性均高于對照，且干旱預(yù)處理組（D-S）活性大于未預(yù)處理組（S）；處理第2 d，D-S組SOD活性緩慢增加，S組SOD活性下降，D-S組和S組POD活性均開始下降，處理第3 d，SOD、POD活性持續(xù)下降并低于對照，其中，D-S組活性大于S組?；ㄓ?5：處理第1 d，SOD、POD活性均高于對照，且干旱預(yù)處理組大于未預(yù)處理組；處理第2 d，SOD、POD活性開始下降，處理第3 d，SOD、POD活性均低于對照，但干旱預(yù)處理組活性大于未預(yù)處理組（圖3）。

2.5 干旱預(yù)處理對鹽脅迫下花生幼苗葉片丙二醛含量的影響

由圖4可知，兩品種未干旱預(yù)處理組和干旱預(yù)處理組MDA含量均隨著處理時間的延長逐漸增加，且均高于對照，表明鹽脅迫增加花生葉片膜脂的氧化程度。整個脅迫時期，干旱預(yù)處理組MDA含量一直低于未干旱預(yù)處理組，可見干旱預(yù)處理可以降低鹽脅迫下花生幼苗葉片MDA含量，從而減輕鹽脅迫對葉片的傷害。

2.6 干旱預(yù)處理對鹽脅迫下花生幼苗葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

從圖5可以看出，未干旱預(yù)處理組（S）和干旱預(yù)處理組（D-S）中兩花生品種幼苗葉片的脯氨酸、可溶性糖含量隨著脅迫時間的延長呈逐漸增加趨勢，且高于對照。處理第3 d，與對照相比，S處理組花育22、花育25脯氨酸含量分別增加68.74%、76.14%，D-S處理組分別增加102.80%、131.34%，可見，兩處理下花育25體內(nèi)積累了較多的脯氨酸。兩品種S處理組可溶性糖含量分別增加55.75%、92.98%，D-S處理組分別增加69.03%、109.21%。隨著脅迫時間的推移，兩品種D-S組處理脯氨酸含量、可溶性糖含量始終高于S組處理。由此可知，干旱預(yù)處理均能提高不同花生品種的滲透調(diào)節(jié)能力。

3 討論與結(jié)論

葉片的相對含水量反映植物對逆境的適應(yīng)能力，相對含水量越大，植物對逆境的適應(yīng)能力越強[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，干旱預(yù)處理后，兩個花生品種在鹽脅迫下葉片的相對含水量均顯著高于未預(yù)處理（圖1），表明干旱預(yù)處理提高了花生幼苗的抗逆性。滲透調(diào)節(jié)是植物抵御鹽脅迫的重要生理機制，鹽脅迫下植物細(xì)胞積累有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸、可溶性糖等來進行滲透調(diào)節(jié)從而增強其耐鹽能力[20]。鹽脅迫下，干旱預(yù)處理可以增加鹽脅迫下花生幼苗葉片脯氨酸和可溶性糖含量（圖5），從而增加花生幼苗細(xì)胞滲透勢，提高其吸水能力，并能穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)大分子蛋白質(zhì)和膜結(jié)構(gòu)與功能，避免鹽脅迫的傷害，以此提高花生耐鹽能力[21]。

光合作用為植物生長發(fā)育提供物質(zhì)和能量，是植物生長發(fā)育的基礎(chǔ)。葉綠素是光合作用過程中的重要組成部分，其含量的高低直接影響光合效率。葉綠素?zé)晒夥从彻夂献饔眠^程中一些重要的調(diào)節(jié)過程，通過對其分析可了解有關(guān)光合過程光能利用途徑的信息[22]。汪波[23]發(fā)現(xiàn)花前干旱鍛煉提高了花后干旱逆境條件下小麥旗葉光合能力。本研究發(fā)現(xiàn)，未干旱預(yù)處理組和干旱預(yù)處理組的兩花生品種幼苗葉片葉綠素含量、最大光化學(xué)效率和光化學(xué)淬滅系數(shù)均降低，且干旱預(yù)處理組大于未干旱預(yù)處理組（表1、表2），這與番茄（Lycopersicon esculentum）上的結(jié)果類似[9]。由此表明，干旱預(yù)處理可以減輕鹽脅迫對花生幼苗光合系統(tǒng)的影響。

土壤鹽分對植物最直接危害部位是根系[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽處理第1 d兩品種根系活力上升，之后急劇下降并顯著低于對照（圖2）。表明隨著鹽脅迫時間的延長，根系活力受抑制程度加大，根系吸收能力持續(xù)下降，水分失衡加劇，葉片相對含水量下降引起光合速率進一步降低，導(dǎo)致鹽脅迫對植株的傷害加重[25]。處理第3 d，兩品種干旱預(yù)處理組根系活力均大于未干旱預(yù)處理組，說明干旱預(yù)處理可以減輕鹽脅迫對花生根系的傷害。

當(dāng)作物受到鹽脅迫時體內(nèi)會產(chǎn)生大量的活性氧，需要啟動整個防御系統(tǒng)抵御鹽脅迫造成的氧化傷害，而SOD、POD、CAT等是清除活性氧的關(guān)鍵酶，其中SOD是抗氧化系統(tǒng)中第一個發(fā)揮作用的酶，負(fù)責(zé)將超氧陰離子自由基（O·—2）催化為過氧化氫和氧氣，之后過氧化氫被CAT和POD等抗氧化酶催化為水，SOD、POD等活性能較好地反映作物在逆境下的抵抗能力[26]。干旱預(yù)處理的兩品種幼苗葉片的SOD、POD活性均顯著高于未預(yù)處理（圖3），這可能是干旱預(yù)處理激活了花生葉片細(xì)胞內(nèi)抗氧化體系的信號傳導(dǎo)，因而在鹽脅迫下，具有更強的清除能力，也就能夠更好地保護植物免受氧化傷害。可見干旱預(yù)處理可以減少花生體內(nèi)活性氧的積累，從而減輕逆境下受傷害的程度，推測干旱預(yù)處理通過刺激花生幼苗葉片細(xì)胞內(nèi)ROS的積累和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，使之發(fā)揮信號分子的功能，進而增加花生幼苗的抗鹽性。

MDA是膜脂過氧化作用的產(chǎn)物之一，其含量多少是膜受損傷程度的標(biāo)志[27]。鹽脅迫下花育22的MDA含量變化大于花育25（圖4），說明鹽脅迫下花育25受到的傷害較花育22小，且干旱預(yù)處理可降低花生幼苗葉片MDA含量，從而緩解鹽脅迫對其傷害[28]。

干旱預(yù)處理與植物的抗逆性有關(guān)[9]?？到ê甑萚29]發(fā)現(xiàn)短期的干旱預(yù)處理提高了玉米（Zea mays L.）幼苗對干旱脅迫、冷脅迫、熱脅迫及鹽脅迫的適應(yīng)能力。本研究發(fā)現(xiàn)，干旱預(yù)處理可通過提高鹽脅迫下花生光合作用效率、體內(nèi)抗氧化酶活性、滲透物質(zhì)調(diào)節(jié)能力和降低丙二醛含量，減輕其幼苗在鹽脅迫下的傷害，表明干旱預(yù)處理可提高花生耐鹽性，但其作用機理有待于進一步研究。

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