荊芥幼苗對鹽脅迫的生理響應

周 瑩 趙永娟 黃麗瑾 唐楠煜 唐曉清 王康才

(南京農(nóng)業(yè)大學園藝學院，江蘇南京 210095)

土壤鹽漬化是嚴重制約全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的非生物脅迫因素之一[1]。據(jù)聯(lián)合國糧食和農(nóng)業(yè)組織(the United Nations Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO)統(tǒng)計，全球有超過8億hm2土地不同程度的受到鹽漬化的危害[2]。我國有超過3 000萬hm2土地屬于鹽堿地[3]。此外，不合理的輪作、施肥和灌溉等加劇了土壤的次生鹽漬化。由于Na＋和Cl-是土壤中所占比例較高的2種主要鹽分，因此植物耐鹽研究也主要集中在抗Na＋和Cl-方面。鹽脅迫下，植物首先受到的直接危害是滲透脅迫，且持續(xù)存在，表現(xiàn)為高濃度的Na＋引起的土壤水勢下降，導致植物吸水困難，甚至還會引起植物組織內(nèi)的水分外滲而發(fā)生脫水，導致植物生理干旱，抑制植物的生長。其次是離子失調(diào)導致的毒害和營養(yǎng)元素的虧缺，即大量的Na＋競爭取代植物生長所必需的K＋、破壞細胞內(nèi) Ca2＋平衡，抑制植物對養(yǎng)分的吸收。最后，植物受到氧化脅迫即細胞膜透性發(fā)生改變，生理生化代謝出現(xiàn)紊亂和有毒物質(zhì)積累，最終導致植物的生長發(fā)育被抑制甚至傷害致死[4]。

荊芥(Schizonepeta tenuifolia Briq.)為唇形科裂葉荊芥屬植物，以全草或花穗入藥，是傳統(tǒng)中藥材，可用于治療感冒、頭痛、麻疹等[5]，在中國、日本、韓國等國家被廣泛使用，也是多種中成藥的重要原料。此外，荊芥還可食用、驅(qū)蚊[6]、殺蟲[7]等，具有重要的藥用和經(jīng)濟價值。目前，臨床上應用的荊芥多來源于人工栽培，在我國大部分地區(qū)均有種植。然而，作為荊芥主產(chǎn)區(qū)的東北和華北地區(qū)，土壤鹽漬化問題較為突出。因此開展荊芥的鹽脅迫相關(guān)研究，對藥用植物荊芥的規(guī)范化栽培和抗逆馴化研究具有重要意義。本研究采用盆栽砂培試驗，研究不同濃度NaCl脅迫下荊芥幼苗生長、質(zhì)膜穩(wěn)定性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量和離子吸收與分配，明確荊芥對鹽脅迫的生理響應特征，以期為深入探討鹽脅迫對荊芥的影響奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試種子購自河北安國鑫誠中藥材種業(yè)，經(jīng)南京農(nóng)業(yè)大學園藝學院王康才教授鑒定為唇形科荊芥(Schizonepeta tenuifolia.Briq)的種子。

1.2 試驗方法

1.2.1 植物材料的培養(yǎng) 選取籽粒飽滿、大小均勻的荊芥種子，播于裝有栽培基質(zhì)∶蛭石∶珍珠巖1∶2∶1(v∶v∶v)的盆缽中，置于日光溫室內(nèi)發(fā)芽，澆蒸餾水保持濕潤。出苗后用1/4 Hoagland營養(yǎng)液澆灌培養(yǎng)。出苗37 d后，選取長勢一致(高約15 cm)的幼苗，轉(zhuǎn)入裝有石英砂的小盆(上口徑9.0 cm，下口徑6.0 cm，高7.5 cm)中，每盆定苗2株，每個處理35盆。每盆隔2 d澆灌一次1/2 Hoagland營養(yǎng)液，每次200 mL，澆灌3次后進行脅迫處理。

1.2.2 NaCl脅迫處理 分別用含有 0(CK)、25、50、75和100 mmol·L-1NaCl的1/2 Hoagland營養(yǎng)液每天澆灌1次，澆灌量是石英砂基本持水量的4倍，以將前期的積余鹽沖洗干凈，保持NaCl濃度穩(wěn)定。為避免鹽沖擊效應，采用漸進式進行NaCl處理，除對照組(CK)外，NaCl濃度每隔2 d以25 mmol·L-1遞增，在同一時間達到不同處理濃度。脅迫處理12 d后進行各項指標分析測定。荊芥整個培養(yǎng)過程均在日光溫室內(nèi)進行，溫度15～30℃，空氣相對濕度60%～80%。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 鹽害指數(shù)的計算 觀察各處理植株的生長情況，按照鹽害分級標準進行分級，鹽害分級標準為0級:葉片伸展，生長正常；1級:少量葉片邊緣干枯或黃化；2級:50%葉片及少量莖段干枯或黃化；3級:80%以上葉片黃化，50%以上莖段干枯；4級:完全死亡。然后參照秦紅艷等[8]的方法略作修改，計算鹽害指數(shù):

1.3.2 生長指標的測定 各處理隨機選取15株荊芥幼苗，分別測定其處理前后的株高，按照公式計算株高增加速率(cm·d-1):

測量株高后將植株洗凈，50℃烘干至恒重，然后分別測定地上部和根的干重。隨機選取各處理平整舒展且完整的荊芥葉片，利用 Image J軟件(National Institutes of Health，美國)測量葉片單面面積，每個處理重復5次，按照公式計算比葉面積(specific leaf area，SLA):

1.3.3 葉綠素含量的測定 用95%乙醇于黑暗環(huán)境中冷浸提取葉綠素，采用分光光度法測定葉綠素含量，各處理每次隨機稱取5株中部的葉片0.2 g，每個處理重復5次[9]。

1.3.4 可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白含量的測定 參照王學奎[9]的方法，稱取荊芥幼苗相同部位的葉片0.1 g，采用蒽酮比色法分別測定可溶性糖和脯氨酸含量；稱取葉片0.5 g，分別采用磺基水楊酸法和考馬斯亮藍G-250法測定可溶性蛋白含量。試驗均重復3次。

1.3.5 Na＋、K＋和 Ca2＋含量的測定 植株根、莖、葉樣品(50℃)烘干粉碎研磨后，過0.59 mm篩。準確稱取樣品粉末0.100 0 g置于內(nèi)插管，加入2 mL硝酸，輕搖使混合均勻，蓋好內(nèi)插管蓋放入微波消解爐中消解30 min，冷卻后開罐，用去離子水將消解液定容至25 mL，混勻后備用。利用Optimal 2100DV電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國PerKinElmer公司)測定荊芥不同部位 Na＋、K＋和 Ca2＋的含量，測定條件為射頻功率1 300 W，輔助氣流量0.2 L·min-1，等離子體氣流量15 L·min-1，積分時間90 s。試驗重復3次。

1.3.6 丙二醛和電解質(zhì)滲透率的測定 稱取荊芥幼苗相同部位葉片 0.5 g，采用硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid，TBA)法[10]測定丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量。同上，稱取葉片 0.1 g，參照 Tuna等[11]的方法測定電解質(zhì)滲漏率(electrolyte leakage percentage，ELP)。試驗均重復3次。

1.3.7 保護酶活性的測定 稱取荊芥幼苗相同部位的葉片0.5 g，利用相應的試劑盒(南京建成生物工程研究所)分別測定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過氧化物酶(peroxidase，POD)、過氧化氫酶(catalase，CAT)的活性。試驗均重復3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

利用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)處理及分析；Origin 9.0軟件作圖；采用Duncan法進行處理間的差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下荊芥幼苗的鹽害指數(shù)

由圖1可知，0、25 mmol·L-1NaCl處理下，荊芥幼苗均沒有受到鹽害脅迫，50～100 mmol·L-1NaCl處理下，荊芥幼苗受鹽脅迫影響明顯，其中100 mmol·L-1NaCl處理下荊芥幼苗鹽害指數(shù)最高，為69.27%。試驗中可觀察到0、25 mmol·L-1NaCl處理下荊芥幼苗葉片伸展，生長正常；50 mmol·L-1NaCl處理下荊芥幼苗少量葉片邊緣干枯或黃化；75 mmol·L-1NaCl處理下荊芥幼苗大量葉片及部分莖段干枯或黃化；100 mmol·L-1NaCl處理下荊芥幼苗大量葉片及莖段干枯，甚至有些植株完全死亡。結(jié)果表明，荊芥幼苗能在短時間內(nèi)耐受低濃度的NaCl脅迫，但隨著NaCl濃度的升高，鹽害逐漸加重。

圖1 鹽脅迫下荊芥幼苗的鹽害指數(shù)Fig.1 Salt injury index of S.tenuifolia seedlings under salt stress

2.2 鹽脅迫對荊芥幼苗株高增加速率、單株干重和比葉面積的影響

由表1可知，隨著NaCl處理濃度的增加，荊芥幼苗的株高增加速率均呈顯著下降趨勢(P＜0.05)，分別是 CK的 67.31%、62.50%、40.38%和 27.88%。25 mmol·L-1NaCl處理下，單株地上部干重與CK間差異不顯著(P＞0.05)，而其單株根干重較CK顯著增加。50～100 mmol·L-1NaCl處理下，單株地上部干重和根干重均顯著下降。隨著NaCl脅迫程度的增加，荊芥幼苗比葉面積呈下降趨勢，但25、50 mmol·L-1NaCl處理下，比葉面積與CK相比差異均不顯著(P＞0.05)；而75、100 mmol·L-1NaCl處理下，比葉面積均顯著減少，分別是CK的69.52%和51.28%。

表1 鹽脅迫對荊芥幼苗株高增加速率、單株干重和比葉面積的影響Table1 Effect of salt stress on the increasing rate of plant height，dry weight and SLA of S.tenuifolia seedlings

2.3 鹽脅迫對荊芥葉片中葉綠素含量的影響

由表2可知，隨著NaCl濃度的增大，荊芥葉片中葉綠素a、葉綠素b含量均呈先增加后降低的趨勢，且均在25 mmol·L-1NaCl處理下達到最大，分別是 CK的1.23倍和1.33倍。50 mmol·L-1NaCl處理組荊芥葉片中的葉綠素a和葉綠素b含量與CK相比，均差異不顯著。而75和100 mmol·L-1NaCl處理下，荊芥葉片中葉綠素a、葉綠素b含量均顯著低于CK(P＜0.05)，分別是CK的0.83倍、0.62倍和0.90倍、0.74倍?？?cè)~綠素含量變化趨勢與葉綠素a和葉綠素b相同。

2.4 鹽脅迫對荊芥幼苗葉片MDA含量和電解質(zhì)滲漏率的影響

由圖2-A可知，隨著NaCl濃度的增加，荊芥幼苗葉片中MDA含量顯著增加，分別是CK的1.97、4.42、5.89、7.38倍。由圖2-B可知，與 CK相比，25～75 mmol·L-1NaCl處理下的葉片電解質(zhì)滲漏率均顯著升高，且在75 mmol·L-1NaCl處理下達到最大，是CK的8.17倍；100 mmol·L-1NaCl處理下的葉片電解質(zhì)滲漏率與75 mmol·L-1NaCl處理組相比，雖略有下降，但差異不顯著。

表2 鹽脅迫對荊芥葉片中葉綠素含量的影響Table2 Effect of salt stress on the chlorophyll content of S.tenuifolia leaves /(mg·mg-1)

圖2 鹽脅迫對荊芥幼苗葉片MDA含量和電解質(zhì)滲漏率的影響Fig.2 Effect of salt stress on MDA content and ELP of S.tenuifolia leaves

2.5 鹽脅迫對荊芥幼苗葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由表3可知，荊芥幼苗葉片中可溶性糖含量隨著NaCl濃度的增加而增加，其中25 mmol·L-1NaCl處理下葉片中可溶性糖含量與CK相比差異不顯著；50～100 mmol·L-1NaCl處理下，荊芥幼苗葉片中可溶性糖含量均顯著增加(P＜0.05)，分別是CK的1.08、1.60、1.79倍。25 mmol·L-1NaCl處理下，荊芥幼苗葉片中脯氨酸含量與CK相比略有下降，但差異不顯著(P＞0.05)；50～100 mmol·L-1NaCl處理下，葉片中脯氨酸含量均呈先增加后降低的趨勢，分別是CK的1.76、4.93、4.12倍。荊芥幼苗葉片中可溶性蛋白含量在0～100 mmol·L-1NaCl處理下呈先增加后降低的趨勢。在50 mmol·L-1NaCl處理下達到最大，是CK的2.23倍；75和100 mmol·L-1NaCl處理下的葉片可溶性蛋白含量與50 mmol·L-1NaCl處理相比，均顯著降低，分別是其 0.75、0.40 倍，其中 100 mmol·L-1NaCl處理與CK相比無顯著性差異(P＞0.05)。

表3 鹽脅迫對荊芥葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響Table3 Effects of salt stress on the content of osmoregulation substances in S.tenuifolia leaves/(mg·mg-1)

2.6 鹽脅迫對荊芥葉片中抗氧化酶活性的影響

由圖3可知，隨著NaCl濃度的增加，荊芥葉片中SOD、CAT活性均呈先上升后下降的趨勢，POD活性則呈逐漸下降趨勢。SOD和 CAT活性均在25 mmol·L-1NaCl處理下達到最高，分別是CK的1.95和2.69倍。50 mmol·L-1NaCl處理下的SOD活性與CK 差異不顯著，75、100 mmol·L-1NaCl處理組SOD 活性相比CK分別下降了32.96%和62.69%。50和75 mmol·L-1NaCl處理組間的CAT活性差異不顯著，但75和100 mmol·L-1NaCl處理組間的CAT活性差異顯著。 25～100 mmol·L-1NaCl處理下，POD 活性呈顯著降低趨勢，與 CK相比分別降低 15.18%、54.25%、69.32%、88.19%。

圖3 鹽脅迫對荊芥葉片中抗氧化酶活性的影響Fig.3 Effect of salt stress on the activity of antioxidant enzymes in S.tenuifolia leaves

2.7 鹽脅迫對荊芥植株離子吸收與分配的影響

由表4可知，NaCl脅迫促進了荊芥植株內(nèi)Na＋的積累。NaCl脅迫處理下，根和葉中Na＋含量均隨著脅迫程度的增加而顯著增加，100 mmol·L-1NaCl處理下二者的 Na＋含量分別是CK的8.3和13.0倍，莖中Na＋含量在 NaCl脅迫下也顯著增加，其中 100 mmol·L-1NaCl處理組與 75 mmol·L-1NaCl處理組間差異不顯著，分別為CK的8.5倍和9.0倍。

NaCl脅迫下，荊芥的根、莖中K＋含量均呈降低趨勢。不同濃度NaCl處理下(除75 mmol·L-1NaCl處理組外)，葉中K＋含量均呈下降趨勢。各NaCl處理下，根中K＋含量均較CK顯著減少，其中75 mmol·L-1NaCl處理組與50 mmol·L-1NaCl處理組間差異不顯著，100 mmol·L-1NaCl處理組較 75 mmol·L-1NaCl處理組顯著降低35.00%。 莖中K＋含量在25、50 mmol·L-1NaCl處理下均降低但差異不顯著，但在75、100 mmol·L-1NaCl處理下均顯著降低，較CK分別降低13.95%、23.26%。葉中K＋含量在各NaCl處理下均顯著降低，其中75 mmol·L-1NaCl處理下，葉中 K＋含量有增加的趨勢，較50 mmol·L-1NaCl處理組增加 10.34%，100 mmol·L-1NaCl處理下，葉中 K＋含量再次減少，較 75 mmol·L-1NaCl處理組顯著降低13.79%。

NaCl脅迫下，荊芥植株各部位Ca2＋含量變化趨勢與 K＋基本一致。 根中 Ca2＋含量在 25、50 mmol·L-1NaCl處理下與 CK 差異均不顯著，75、100 mmol·L-1NaCl處理組較CK分別顯著降低25.00%和33.33%，但二者間差異不顯著。各NaCl處理下，莖中Ca2＋含量均較 CK顯著降低，分別降低 12.50%、12.50%、25.00%和 33.33%。25 mmol·L-1NaCl處理組除與100 mmol·L-1處理間的葉片 Ca2＋含量差異顯著，與其他處理間差異均不顯著，且100 mmol·L-1NaCl處理組較CK顯著降低29.27%。結(jié)果表明，鹽脅迫下Na＋與K＋主要集中在地上部分；Ca2＋在根和莖中含量相近且略低于葉。

2.8 鹽脅迫對荊芥植株 K＋/Na＋和 Ca2＋/Na＋的影響

由表5可知，隨著NaCl濃度的增加，荊芥植株根、莖、葉中的 K＋/Na＋均呈顯著下降趨勢。 100 mmol·L-1NaCl處理下，荊芥植株根、莖、葉中的K＋/Na＋值均為最低，分別較CK下降97.06%、89.85%和93.74%，但根和葉中與50、75 mmol·L-1NaCl處理組差異均不顯著。

與 K＋/Na＋變化趨勢相似，根、莖、葉的 Ca2＋/Na＋值也隨著NaCl濃度的增加均呈下降趨勢。25 mmol·L-1NaCl處理下，根、莖、葉的Ca2＋/Na＋值較CK 顯著降低，分別為CK的15.16%、42.39%和25.05%。50 mmol·L-1NaCl處理組與25 mmol·L-1NaCl處理組相比，根中 Ca2＋/Na＋值差異不顯著，莖、葉中 Ca2＋/Na＋值分別顯著降低64.09%、47.76%。 75 mmol·L-1NaCl處理組與 50mmol·L-1NaCl處理組相比，根、莖中 Ca2＋/Na＋值分別顯著降低38.00%和34.18%，葉中Ca2＋/Na＋值則差異不顯著。100 mmol·L-1NaCl處理組與75 mmol·L-1NaCl處理組相比，根、莖、葉中 Ca2＋/Na＋值均差異不顯著。 100 mmol·L-1NaCl處理下，K＋/Na＋值在根中最小，莖中最大；Ca2＋/Na＋值則在根中最大，莖中最小。

表4 鹽脅迫對荊芥植株離子吸收與分配的影響Table4 Effect of salt stress on ion uptake and distribution in S.tenuifolia /(mmol·g-1DW)

表5 鹽脅迫對荊芥植株 K＋/Na＋和 Ca2＋/Na＋的影響Table5 Effect of salt stress on K＋/Na＋and Ca2＋/Na＋of S.tenuifolia

3 討論

3.1 鹽脅迫對荊芥生長的影響

本研究表明，隨著鹽脅迫程度的加劇，荊芥幼苗株高增加速率持續(xù)降低。鹽處理濃度≥50 mmol·L-1時，植株干重明顯減少。鹽處理濃度為25 mmol·L-1時，植株干重尤其是根干重顯著增加，說明荊芥幼苗根系對低鹽脅迫具有一定的耐受性，其通過擴大生長量以平衡鹽脅迫對根系吸收功能的損傷，維持地上部的正常生長[12]。SLA表示植物單位葉干質(zhì)量的光截獲面積，可以反映植物對資源獲取和利用情況[13]。SLA減小表明植物的生產(chǎn)力下降，但在逆境中的適應性更強[14]。本研究中，隨著鹽脅迫程度的加深，荊芥幼苗SLA逐漸減小，說明荊芥葉片變厚，葉片內(nèi)部水分傳導距離增加，降低了植物體內(nèi)水分的散失，使得蒸騰速率降低，水分利用效率上升[15]。進一步分析發(fā)現(xiàn)，SLA的降低導致植株獲取光能的能力減弱，使得碳同化物減少，進而反饋抑制荊芥葉片的生長[16]。本研究中，輕度鹽脅迫(25 mmol·L-1NaCl)處理下荊芥幼苗的葉綠素含量顯著增加，隨著鹽濃度的增加，葉綠素含量呈下降趨勢。研究表明，低濃度NaCl可以使葉綠素的含量增加[17-18]。而高濃度NaCl脅迫下，荊芥葉片的葉綠素含量降低，推測可能是葉片中的離子含量升高，導致色素與色素蛋白之間的結(jié)合能力降低，類囊體膜超微結(jié)構(gòu)被破壞，使葉綠體解體，葉綠素降解[19]。

3.2 鹽脅迫對荊芥質(zhì)膜穩(wěn)定性的影響

本研究中，荊芥幼苗葉片中MDA與電解質(zhì)滲漏率均隨著NaCl濃度的升高而顯著增加。研究表明，膜系統(tǒng)，尤其是細胞膜，是鹽脅迫對植物傷害的最敏感部位和原初位點[20]。植物在鹽脅迫下產(chǎn)生的大量活性氧自由基會引起植物的膜脂過氧化，表現(xiàn)為膜脂過氧化產(chǎn)物MDA含量增加[21]和質(zhì)膜通透性增強，即胞內(nèi)電解質(zhì)外滲[22]，質(zhì)膜穩(wěn)定性下降。這與本研究結(jié)果基本相同。本研究結(jié)果表明，高濃度NaCl脅迫嚴重損害了荊芥幼苗的質(zhì)膜，導致其代謝發(fā)生紊亂，發(fā)生葉片、莖干枯甚至植株的死亡。

3.3 鹽脅迫對荊芥滲透調(diào)節(jié)的影響

滲透調(diào)節(jié)是植物在逆境脅迫下的一種自我調(diào)整與適應。鹽脅迫下，由于外界滲透勢較低，植物細胞發(fā)生水分虧缺現(xiàn)象。因此植物會積累一些可溶性的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在細胞內(nèi)部以降低胞內(nèi)滲透勢，使其在鹽逆境下仍能吸收水分[23]。脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。本研究結(jié)果表明，隨著鹽脅迫程度的加深，荊芥幼苗葉片中的可溶性蛋白和脯氨酸含量均呈先增加后降低的趨勢，分別在50 mmol·L-1和 75 mmol·L-1NaCl處理下達到最高，這是由于鹽脅迫下荊芥通過刺激體內(nèi)脯氨酸的積累，并誘導產(chǎn)生大量蛋白質(zhì)以提高自身抵抗鹽脅迫的能力，然而高濃度的鹽脅迫超過了荊芥自身的耐受極限，導致可溶性蛋白和脯氨酸的合成受阻，含量下降。這與王雨等[24]的研究結(jié)果類似。不同的是，隨著鹽脅迫的加深，荊芥幼苗葉片中可溶性糖的含量呈不斷上升趨勢，且在100 mmol·L-1NaCl處理組達到最高，這是由于在高鹽脅迫下，當可溶性蛋白和脯氨酸合成受阻時，可溶性糖起主要的滲透調(diào)節(jié)作用。

3.4 鹽脅迫對荊芥抗氧化酶系統(tǒng)的影響

鹽脅迫會導致植物細胞中線粒體和葉綠體電子傳遞的泄漏加劇[25]，引起活性氧(reactive oxygen species，ROS)的大量積累，對脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸造成氧化損傷[26]。由SOD、CAT、POD等構(gòu)成的抗氧化酶系統(tǒng)是植物遭受環(huán)境脅迫時重要的防御體系，在ROS清除過程中發(fā)揮重要作用[27]。荊芥幼苗葉片中SOD、CAT活性均隨著NaCl濃度的升高呈先增加后降低的趨勢，在25 mmol·L-1NaCl時二者活性皆達到最大值。這是由于低鹽濃度可誘導SOD、CAT活性增強，能有效清除植株體內(nèi)的ROS，減少氧化傷害，從而維持荊芥的生長；而當NaCl處理濃度高于50 mmol·L-1時，活性氧自由基積累過多，膜脂過氧化作用加劇，細胞膜的穩(wěn)定性被破壞，SOD、CAT活性受到抑制[28]。本研究中，POD活性呈逐漸下降趨勢，這與鹽脅迫下紅麻[29]、沙冬青[30]和沙棘幼苗[31]葉片中POD活性的變化趨勢均不同，說明POD在荊芥體內(nèi)對鹽脅迫極為敏感，耐受閾值低[32]。由此推測，荊芥幼苗抗鹽脅迫的酶促機制可能是SOD和CAT起主要作用，也可能是由于SOD、POD、CAT三者不能協(xié)調(diào)一致完成活性氧的清除，導致荊芥幼苗抗氧化能力減弱，從而引發(fā)一系列活性氧損傷[33]。

3.5 鹽脅迫對荊芥離子吸收和分配的影響

隨著鹽脅迫程度的加深，Na＋在荊芥植株各部位不斷積累，最終Na＋含量表現(xiàn)為葉＞莖＞根。地上部分Na＋含量高于根部，說明根系吸收Na＋后沒有被截留，而是較多地運往地上部積累于莖和葉，尤其是葉中，這樣可以降低葉片滲透勢，促進水分向地上部位運輸，從而緩解鹽脅迫造成的生理干旱[34-35]。但Na＋在葉片中的過量積累會抑制荊芥植株的生長發(fā)育，造成離子毒害[36]，這也是高鹽脅迫下荊芥葉片和莖干枯，甚至植株死亡的原因。

K＋作為高等植物體內(nèi)質(zhì)量分數(shù)最高的陽離子，在調(diào)控離子平衡、細胞膨壓、滲透調(diào)節(jié)、光合作用和蛋白質(zhì)合成等方面發(fā)揮著重要作用[37]。Na＋與K＋有相似的離子半徑和水合能，二者存在明顯的拮抗效應[38]。因此荊芥植株對Na＋的大量吸收會抑制其對K＋的吸收，導致各部位K＋和K＋/Na＋隨著鹽脅迫的增強而顯著降低，以根部的下降幅度最大，這與寧建鳳等[39]的研究結(jié)果一致。研究表明，鹽脅迫下維持植株體內(nèi)合理的K＋/Na＋是植物耐鹽的重要原因，也是衡量植物耐鹽性的重要指標[40]，其比值越低，表明K＋受Na＋的抑制越明顯，植株受鹽害越嚴重[41]，荊芥鹽害指數(shù)的上升也驗證了這一點。

Ca2＋是植物生長所必需的營養(yǎng)元素，也是偶聯(lián)胞外信號與胞內(nèi)生理反應的第二信使，能維持細胞壁、細胞膜以及膜蛋白的穩(wěn)定，對植物適應逆境條件起著重要作用[42]。鹽脅迫下，植物積累Ca2＋有助于細胞維持較低的滲透勢，促進根系對水分的吸收[43]，盡量降低鹽脅迫對植株的傷害。而在本研究中，隨著鹽濃度的增加，荊芥Ca2＋含量呈降低趨勢，說明荊芥在NaCl脅迫下不能通過協(xié)調(diào)Ca2＋的吸收轉(zhuǎn)運來緩解鹽害，可以推測荊芥Ca2＋/Na＋的減少可能和Na＋的大量積累導致離子含量失衡有關(guān)[44]；也可能是由于質(zhì)膜上的Ca2＋被高活性的Na＋取代[45]，導致細胞膜穩(wěn)定性的降低，大量Na＋進入細胞。

前期研究表明，鹽脅迫對荊芥幼苗的次生代謝過程也有顯著影響[46]，其葉片腺毛分泌物中組分的種類以及相對含量在鹽脅迫下發(fā)生明顯變化，主要表現(xiàn)在以胡薄荷酮為主的單萜類物質(zhì)的減少、酯類物質(zhì)的增加。輕度鹽脅迫(25 mmol·L-1NaCl)下，黃酮和總酚含量均明顯增加，與本研究中SOD和CAT變化趨勢類似，起協(xié)同抗氧化作用。因受自然條件及氣候差異的影響，我國北方鹽漬化土壤類型較為復雜，除NaCl外，還含有其他氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽等，同時還伴隨著土壤的堿化。因此，與25 mmol·L-1NaCl相比，實際生產(chǎn)中的土壤鹽漬化問題更為復雜，鹽漬土上種植荊芥還有待進一步研究和驗證。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，輕度鹽脅迫(25 mmol·L-1NaCl)下，荊芥幼苗干物質(zhì)量和綠素含量增加，葉片內(nèi)SOD、CAT清除活性氧活力增強，可以抵御鹽脅迫造成的傷害，維持植株的正常生長；但隨著鹽脅迫強度的增加，雖然葉片內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)合成被激發(fā)，但質(zhì)膜損害嚴重，穩(wěn)定性下降，抗氧化酶活性受到抑制，離子穩(wěn)態(tài)干擾加劇，荊芥生長受到抑制，甚至在高鹽(75和100 mmol·L-1NaCl)脅迫下出現(xiàn)植株枯萎死亡。綜上，荊芥對鹽脅迫極為敏感，但對低濃度的鹽脅迫具有一定的耐受性。