外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗生長和抗性生理的影響

劉建新 歐曉彬 王金成

(1.甘肅省高校隴東生物資源保護與利用省級重點實驗室,慶陽 745000； 2.隴東學院生命科學與技術(shù)學院,慶陽 745000)

土壤鹽堿化是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的世界性環(huán)境問題。據(jù)報道，全球有約9.5×108hm2的鹽堿地，中國鹽堿地面積達3.6×107hm2[1]。中國西北地區(qū)的鹽漬化土壤既含有NaCl和Na2SO4等中性鹽，兼含有NaHCO3和Na2CO3等堿性鹽，土壤的鹽化和堿化相伴發(fā)生，對植物生長發(fā)育造成鹽堿復合脅迫[2]。有研究表明，鹽堿復合脅迫不是鹽脅迫(中性性脅迫)和堿脅迫(堿性鹽脅迫)的簡單疊加，兩者具有協(xié)同效應(yīng)，且協(xié)同效應(yīng)遠比單一鹽脅迫或堿脅迫對植物的傷害更大[3]。迄今，關(guān)于植物鹽堿脅迫的研究多數(shù)以單一的NaCl[4]或NaHCO3[5]脅迫為主，鹽堿混合脅迫的研究尚少見報道。在鹽堿混合脅迫下，植物礦質(zhì)離子平衡[2]和光合系統(tǒng)遭受破壞[6]，活性氧代謝紊亂和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累改變[7]，線粒體功能衰退[1]和植株生長受抑[2]。因此，探尋增強植物鹽堿脅迫抗性的技術(shù)途徑，對合理利用鹽堿地改善生態(tài)環(huán)境、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

過氧化氫(hydrogen peroxide,H2O2)是植物細胞中能夠應(yīng)答多種逆境響應(yīng)的信號分子[8]。研究表明，H2O2可以誘導香蕉(Musanana)果實采后[9]和葡萄(Vitis)植株[10]的抗冷性，增強低溫脅迫下結(jié)縷草(Zoysiajaponica)和細葉結(jié)縷草(Zoysiatenuifolia)的抗氧化防護能力[11]。H2O2能夠介導鹽脅迫誘導的蠶豆(Viciafaba)氣孔關(guān)閉[12]，提高鹽脅迫玉米(Zeamays)抗氧化酶活性[13]，增強脅迫蛋白表達提高小麥(Triticumaestivum)耐鹽性[14]，減輕干旱脅迫下黃瓜(Cucumissativus)葉綠體膜的受害程度[15]，增強水稻(Oryzasativa)的耐鹽和耐熱性[16]及鎘脅迫的耐受性[17]，促進鹽堿混合脅迫下燕麥(Avenanuda)葉片脯氨酸的積累[18]，增強燕麥幼苗的耐堿性[19]。然而，外源H2O2能否通過鹽堿混合脅迫下作物生理響應(yīng)的調(diào)控，增強其鹽堿耐性，目前的研究鮮見報道。裸燕麥(AvenanudaL.)是我國西北、西南和華北陰涼山區(qū)普遍種植的一種小雜糧作物，其籽粒蛋白質(zhì)含量高，必需氨基酸均衡，并有降壓減脂等保健功效[20]。裸燕麥被稱為是改良鹽堿地的先鋒作物[21]，鹽堿脅迫成為影響其生長發(fā)育的重要因子。本研究以甘肅省廣泛種植的裸燕麥品種‘定莜6號’為材料，模擬種植地鹽堿的組成，研究噴施H2O2對鹽堿混合脅迫下幼苗生長及抗性生理的影響，探討H2O2提高其鹽堿耐性的作用及其生理機制，以期為利用H2O2增強裸燕麥鹽堿耐性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料培養(yǎng)

試驗于2017年4～7月在甘肅省高校隴東生物資源保護與利用省級重點實驗室和生物科技園日光溫室內(nèi)進行。裸燕麥品種‘定莜6號’種子(購自甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學研究院)用1% NaClO消毒10 min，用蒸餾水清洗后在25℃下催芽3 d，選發(fā)芽一致的萌發(fā)苗播種在塑料盆(口徑20 cm，高14 cm)中，基質(zhì)為珍珠巖，每盆播種約350株。澆足水后置于日光溫室中培養(yǎng)，晝/夜溫度為(24±8)℃/(18±9)℃，相對濕度65%～80%，光強380～720 μmol·m-2·s-1。當幼苗兩片葉子時進行間苗，每盆選留一致的健壯苗約250株，并澆一次1/2強度的Hoagland營養(yǎng)液300 mL以補充養(yǎng)分，在幼苗三葉一心期時進行處理。

1.2 鹽堿混合溶液配制

先配制0.4 mol·L-1NaCl、0.2 mol·L-1Na2SO4、0.3 mol·L-1NaHCO3和0.02 mol·L-1Na2CO3原液，然后將兩種中性鹽NaCl、Na2SO4和兩種堿性鹽NaHCO3、Na2CO3按12∶8∶9∶1的摩爾比配制75 mmol·L-1的鹽堿混合溶液[2]。

1.3 H2O2實驗濃度的篩選

為了解鹽堿混合脅迫下內(nèi)源H2O2和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量的變化，按1.1方法培養(yǎng)的三葉一心期裸燕麥幼苗用75 mmol·L-1鹽堿混合溶液每天進行根部澆灌，每次澆灌量300 mL，連續(xù)澆灌7 d，在澆灌前和澆灌后每天取幼苗倒2葉和倒3葉測定H2O2和MDA含量。為確定緩解鹽堿混合脅迫適宜的H2O2噴施濃度，三葉一心期的裸燕麥幼苗早晚各葉面噴施一次濃度分別為0、0.001、0.01、0.1、1、5 mmol·L-1的H2O2溶液后每天根部澆灌75 mmol·L-1鹽堿混合溶液300 mL，澆灌第7 d取幼苗倒2葉和倒3葉測定MDA含量，以MDA含量下降最顯著的H2O2濃度作為進一步的實驗濃度(0.01 mmol·L-1)。

1.4 試驗處理方案

試驗設(shè)7個處理：

(1)CK(對照)：葉面噴施蒸餾水+根部澆灌Hoagland溶液；

(2)SA：葉面噴施蒸餾水+根部澆灌含75 mmol·L-1鹽堿混合溶液的Hoagland溶液；

(3)SA+H2O2：葉面噴施0.01 mmol·L-1H2O2+根部澆灌含75 mmol·L-1鹽堿混合溶液的Hoagland溶液；

(4)H2O2：葉面噴施0.01 mmol·L-1H2O2+根部澆灌Hoagland溶液；

(5)SA+DMTU：葉面噴施蒸餾水+根部澆灌含75 mmol·L-1鹽堿混合溶液和2 mmol·L-1二甲基硫脲(Dimethylthiourea，DMTU)的Hoagland溶液；

(6)SA+H2O2+DMTU：葉面噴施0.01 mmol·L-1H2O2+根部澆灌含75 mmol·L-1鹽堿混合溶液和2 mmol·L-1DMTU的Hoagland溶液；

(7)DMTU：葉面噴施蒸餾水+根部澆灌含2 mmol·L-1DMTU的Hoagland溶液。

DMTU是H2O2的淬滅劑，實驗濃度參考文獻[22]并由預(yù)備試驗確定。為避免鹽堿溶液沖擊幼苗，按每天25 mmol·L-1遞增至終濃度后記為處理開始。根部澆灌每天20:00進行，澆灌量約300 mL；葉面噴施僅在根部澆灌第一天的8:00和20:00各噴一次，以后不再噴施。噴施用噴霧器噴霧葉片正反面至滴液為止，噴施量每盆約10 mL，噴施液中添加2滴Tween-80以降低表面張力。每6盆為1個重復，重復3次，隨機排列。處理7 d后取幼苗葉片用液氮速凍后-70℃保存，用于測定相關(guān)生理指標。處理14 d后測定幼苗生長量。

1.5 測定指標與方法

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有結(jié)果以平均值±標準差表示，并對平均值進行單因素方差分析和Duncan法多重比較(P<0.05)。

為綜合評價裸燕麥的生理響應(yīng)，對正相關(guān)指標采用公式：

U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

計算隸屬函數(shù)值U(Xi)，負相關(guān)指標的U(Xi)計算公式為

U(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)i=1，2，……，n

(2)

式中：Xi為生理指標值；Xmin和Xmax為某一生理指標的最小值和最大值。

每一生理指標權(quán)重采用客觀賦權(quán)法計算：

Ij=Sj/Cj

(3)

式中：Ij表示某一生理指標在不同處理下的U(Xi)相對于對照組U(Xi)的比值；Sj是不同處理某一生理指標的U(Xi)，Cj是對照組某一生理指標U(Xi)的均值。

最后通過歸一化計算每一生理指標權(quán)重Wj=Ij/∑Ij，綜合評價值：

D=[∑U(Xi)×Wj]

(4)

式中：D值越大，植株耐鹽堿的能力越強。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿混合脅迫下裸燕麥葉片中H2O2和MDA含量的動態(tài)變化

從圖1可見，與鹽堿混合脅迫第0天相比，脅迫第1天即可使裸燕麥葉片內(nèi)H2O2含量急劇增加，之后快速下降并保持相對穩(wěn)定，在脅迫第6～7天時呈現(xiàn)增加趨勢。鹽堿混合脅迫下裸燕麥葉片中MDA含量的變化趨勢與H2O2含量的變化類似。H2O2含量出現(xiàn)暴發(fā)式驟增現(xiàn)象表明其可能作為內(nèi)源信號參與鹽堿脅迫響應(yīng)，但H2O2作為活性氧(Reactive oxygen species，ROS)在脅迫后期的上升可能誘導了細胞膜脂過氧化的發(fā)生，使膜脂過氧化產(chǎn)物MDA含量急劇增加。

圖1 鹽堿混合脅迫下裸燕麥葉片中H2O2和MDA含量的變化 不同字母表示處理間5%水平差異顯著，下同。Fig.1 Changes of H2O2 and MDA contents in naked oat leaves under salt-alkaline mixed stress The different letters in the figure indicate significant differences at P<0.05,the same as below.

2.2 緩解鹽堿混合脅迫H2O2濃度的篩選

由圖2可知，75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫下，葉面噴施0.001和0.01 mmol·L-1H2O2處理與噴施蒸餾水的CK(0 mmol·L-1H2O2處理)相比，裸燕麥幼苗葉片中的MDA含量顯著下降，其中0.01 mmol·L-1H2O2處理的下降最為顯著，而噴施0.1～5 mmol·L-1H2O2處理的MDA含量與CK差異不顯著或顯著升高。因此，緩解鹽堿混合脅迫的H2O2實驗濃度選用0.01 mmol·L-1。

圖2 75 mol·L-1鹽堿混合脅迫下不同濃度H2O2對裸燕麥幼苗葉片MDA含量的影響Fig.2 Effect of different concentrations of H2O2 on the MDA content in leaves of naked oat seedlings under 75 mol·L-1 salt-alkaline mixed stress

2.3 外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗生長的影響

從表1可見，與CK相比，鹽堿混合脅迫處理(SA)顯著降低了裸燕麥幼苗的根長、株高和單株干重，噴施H2O2可使正常生長和鹽堿混合脅迫下的裸燕麥幼苗根長、株高和單株干重均顯著增加。鹽堿混合脅迫下添加H2O2淬滅劑DMTU處理(SA+DMTU)的根長、株高和單株干重顯著低于單一鹽堿脅迫處理(SA)，SA+H2O2+DMTU處理下的根長、株高和單株干重也顯著低于SA+H2O2處理，而單獨施用DMTU的根長、株高和單株干重與CK無顯著差異。

表1外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗生長的影響

Table1EffectofexogenousH2O2onthegrowthofnakedoatseedlingsundersalt-alkalinemixedstress

處理Treatment根長Root length(cm)株高Plant height(cm)單株干重Dry weight per plant(mg)CK21.81±0.56b27.30±0.70b30.78±0.78bSA12.24±0.76e15.32±0.95e17.28±1.07eSA+H2O216.58±0.76c20.74±0.95c23.39±1.08cH2O225.19±1.00a31.53±1.25a35.55±1.41aSA+DMTU9.79±0.93f12.25±1.17f13.81±1.31fSA+H2O2+DMTU13.75±0.81d17.21±1.02d19.41±1.15dDMTU22.06±0.40b27.62±0.50b31.14±0.57b

2.4 外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗葉片光合色素含量的影響

從表2可知，與CK相比，鹽堿混合脅迫處理(SA)顯著降低了裸燕麥幼苗葉片的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量，但葉綠素a/b的變化不明顯；鹽堿混合脅迫下噴施H2O2處理(SA+H2O2)的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量顯著高于SA處理，分別提高了8.36%、21.3%、11.8%和79.2%，而葉綠素a/b的差異不顯著；鹽堿混合脅迫下添加DMTU處理(SA+DMTU)除類胡蘿卜素含量顯著高于單獨SA處理外，其它各種色素含量與單獨SA處理無顯著差異；SA+H2O2+DMTU處理與SA+H2O2處理相比，葉綠素a和類胡蘿卜素含量及葉綠素a/b差異不顯著，而葉綠素b和總?cè)~綠素含量顯著降低；單獨施用H2O2或DMTU的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量明顯低于CK，但葉綠素a/b和類胡蘿卜素含量無顯著差異。

表2外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗葉片光合色素含量的影響

Table2EffectofexogenousH2O2onthephotosyntheticpigmentcontentsofnakedoatseedlingsundersalt-alkalinemixedstress

處理Treatment葉綠素aChlorophyll a(mg·g-1)葉綠素bChlorophyll b(mg·g-1)總?cè)~綠素Total Chlorophyll(mg·g-1)葉綠素a/bChlorophyll a/b類胡蘿卜素Carotenoid(mg·g-1)CK0.839±0.007a0.326±0.001a1.165±0.007a2.572±0.028ab0.178±0.002aSA0.634±0.002d0.235±0.003c0.869±0.002ef2.700±0.046ab0.096±0.077bSA+H2O20.687±0.018c0.283±0.007b0.970±0.016c2.429±0.104b0.172±0.016aH2O20.779±0.033b0.279±0.037b1.058±0.056b2.818±0.374ab0.166±0.015aSA+DMTU0.614±0.037d0.207±0.014c0.821±0.029f2.981±0.346ab0.169±0.002aSA+H2O2+DMTU0.681±0.011c0.231±0.036c0.911±0.035ed3.003±0.511ab0.139±0.004abDMTU0.720±0.024c0.232±0.016c0.952±0.013cd3.117±0.318a0.157±0.006a

處理TreatmentO·2 含量O·2 content(nmol·g-1)H2O2含量H2O2 content(μmol·g-1)MDA含量MDA content(nmol·g-1)CK60.15±9.77e5.63±0.05e11.55±0.33eSA155.36±8.04b 9.82±0.42b14.40±0.19bSA+ H2O2111.81±6.33c6.40±0.32d12.48±0.16dH2O2109.78±5.27c10.34±0.07a12.48±0.28dSA+DMTU257.66±11.50a7.71±0.18c15.88±0.18aSA+H2O2+DMTU253.61±4.64a7.34±0.38c13.56±0.15cDMTU86.49±7.65d5.50±0.20e12.66±0.26d

2.5 外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗葉片和MDA含量的影響

2.6 外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗葉片活性氧清除酶活性的影響

從表4可見，與CK相比，鹽堿混合脅迫處理(SA)下裸燕麥幼苗葉片SOD和POD活性顯著升高，而CAT和APX活性顯著降低；SA+H2O2處理的SOD、POD、CAT和APX活性顯著高于SA處理，增幅分別為57.2%、17.4%、137.40%和95.5%；SA+DMTU處理與SA處理相比，SOD、POD、CAT和APX活性均顯著下降；SA+H2O2+DMTU處理的SOD、POD、CAT和APX活性也顯著低于SA+H2O2處理；單獨H2O2處理與CK相比，SOD和APX活性顯著提高，POD和CAT活性無顯著變化；單獨DMTU處理除CAT活性下降外，其它酶活性與CK無顯著差異。

2.7 外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗葉片抗氧化物質(zhì)含量的影響

與CK相比，鹽堿混合脅迫處理(SA)的裸燕麥幼苗葉片ASA含量無顯著差異，GSH含量顯著下降，類黃酮、總酚和原花青素含量明顯提高(表5)。SA+H2O2處理與SA處理相比，ASA和GSH含量分別顯著下降了18.0%和19.9%，類黃酮、總酚和原花青素含量分別顯著提高了30.0%、15.4%和15.4%；SA+DMTU處理的ASA、GSH、類黃酮、總酚和原花青素含量均明顯低于SA處理；SA+H2O2+DMTU處理的ASA、類黃酮、總酚和原花青素含量顯著低于SA+H2O2處理，而GSH含量卻相反；單獨H2O2或DMTU處理的ASA、GSH顯著低于CK，而類黃酮、總酚和原花青素含量差異不顯著。

表4外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗葉片SOD、POD、CAT和APX活性的影響

Table4EffectofexogenousH2O2ontheactivitiesofSOD,POD,CATandAPXofnakedoatseedlingleavesundersalt-alkalinemixedstress

表5外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗葉片ASA、GSH、類黃酮、總酚和原花青素含量的影響

Table5EffectofexogenousH2O2onthecontentsofASA,GSH,flavonoids,totalphenolsandprocyanidinsofnakedoatseedlingleavesundersalt-alkalinemixedstress

處理TreatmentASA含量ASA content(mg·g-1)GSH含量GSH content(mg·g-1)類黃酮含量Flavonoids content(mg·g-1)總酚含量Total phenols content(mg·g-1)原花青素含量Procyanidins content(mg·g-1)CK2.303±0.119a0.764±0.010a7.29±0.87d5.14±0.23c3.17±0.25cdSA2.330±0.040a0.679±0.002b13.45±0.58b6.09±0.10b4.73±0.30bSA+H2O21.910±0.017b0.544±0.004c17.49±0.78a7.03±0.19a5.45±0.23aH2O22.007±0.021b0.403±0.004e8.26±0.24d4.43±0.13cd2.83±0.23dSA+DMTU1.203±0.085c0.489±0.010d11.71±1.18c3.58±0.32e2.78±0.23dSA+H2O2+DMTU0.833±0.032d0.664±0.017b11.42±0.42c3.95±0.12de3.18±0.08cdDMTU0.937±0.023d0.494±0.009d8.59±1.01d4.43±0.94cd3.32±0.39c

2.8 外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由表6可知，與CK相比，鹽堿混合脅迫(SA)導致裸燕麥幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和游離氨基酸含量顯著降低，脯氨酸含量顯著升高；SA+H2O2處理的可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和脯氨酸含量顯著高于SA處理，增幅分別為17.8%、91.6%和8.8%，而游離氨基酸含量明顯下降了13.5%；SA+DMTU處理與SA處理相比，可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量顯著提高，而游離氨基酸和脯氨酸含量明顯下降；SA+H2O2+DMTU處理的可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和游離氨基酸含量均顯著高于SA+H2O2處理，而脯氨酸含量顯著降低；單獨H2O2處理與CK相比，可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量明顯下降，可溶性糖含量顯著升高，脯氨酸含量變化不大；單獨DMTU處理的可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量顯著高于CK，游離氨基酸含量明顯降低，脯氨酸含量無顯著差異。

表6外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

Table6EffectofexogenousH2O2onthecontentsofosmoticregulatorysubstanceofnakedoatseedlingleavesundersalt-alkalinemixedstress

處理Treatment可溶性蛋白質(zhì)Soluble protein(mg·g-1)可溶性糖Soluble sugar(mg·g-1)游離氨基酸Free amino acid(mg·g-1)脯氨酸Proline(μg·g-1)CK6.59±0.37b4.92±0.47d18.16±0.22a170.84±4.52cSA5.50±0.46c3.45±0.12e15.41±1.29b216.71±8.29bSA+H2O26.48±0.36b6.61±0.31c13.33±0.60c235.83±3.59aH2O25.80±0.48c7.37±0.18b9.45±0.32e174.73±10.59cSA+DMTU8.13±0.04a8.32±0.26a10.85±1.16de143.12±13.46dSA+H2O2+DMTU7.65±0.13a8.01±0.18a15.80±0.40b138.42±12.86dDMTU7.70±0.32a6.47±0.04c10.99±1.12d180.88±10.01c

2.9 外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗生理響應(yīng)的隸屬函數(shù)綜合分析

圖3 外源H2O2對裸燕麥幼苗鹽堿耐性的隸屬函數(shù)綜合評價Fig.3 Effects of exogenous H2O2 on the comprehensive evaluation value of membership function to salt-alkaline resistance in naked oat seedlings

3 討論

3.1 外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗活性氧代謝的影響

3.2 外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累的影響

積累可溶性糖和脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)是植物適應(yīng)滲透脅迫的重要機制[7]。根部澆灌5 μmol·L-1H2O2可提高150 mmol·L-1NaCl脅迫下燕麥幼苗葉片的可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、有機酸和脯氨酸含量及K+/Na+比值，降低游離氨基酸含量[32]；葉面噴施0.01 mmol·L-1H2O2使75 mmol·L-1NaHCO3脅迫下燕麥幼苗葉片中可溶性糖、脯氨酸和游離氨基酸含量顯著降低，有機酸含量明顯提高，可溶性蛋白質(zhì)含量則變化不大[19]。本研究結(jié)果表明，75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫導致裸燕麥幼苗葉片中可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和游離氨基酸含量顯著下降，脯氨酸含量顯著提高(表6)；噴施0.01 mmol·L-1H2O2可使鹽堿混合脅迫裸燕麥幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量降幅明顯減小，而游離氨基酸含量降幅和脯氨酸含量增幅進一步增大；添加H2O2淬滅劑DMTU后明顯提高了可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和游離氨基酸含量，而降低了脯氨酸含量(表6)。表明H2O2參與鹽堿脅迫下裸燕麥幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累的調(diào)控。這與與前人外源H2O2可提高鹽脅迫下小麥可溶性糖含量的結(jié)果類似[37]，但與外源H2O2處理降低NaCl脅迫下大麥(Hordeumvulgare)葉片脯氨酸含量的結(jié)果不同[30]。說明脅迫條件和植物種類不同對滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累存在差異。噴施H2O2能夠降低鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗游離氨基酸含量和提高可溶性蛋白質(zhì)含量的原因可能與H2O2能夠增強脅迫蛋白表達有關(guān)[14]，而噴施H2O2提高可溶性糖含量可能是H2O2增強植物光系統(tǒng)Ⅱ光化學活性[38]進而提高糖合成所致。噴施H2O2促進鹽堿混合脅迫下裸燕麥脯氨酸積累的機制可能與H2O2能夠激活脯氨酸合成的關(guān)鍵酶鳥氨酸δ-氨基轉(zhuǎn)移酶和Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶活性有關(guān)[18]。然而，H2O2調(diào)控滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累的具體機理尚需進一步深入探究。

3.3 外源H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗生長的影響及鹽堿耐性綜合評價

生物量是植物在鹽堿條件下生理響應(yīng)的綜合體現(xiàn)，也是反映植物鹽堿耐性強弱的直接指標。裸燕麥生物量的積累與參與植物光合作用光能吸收和傳遞的葉綠素含量密切相關(guān)[21]。鹽堿條件下，植物光合碳同化下降[6]，滲透調(diào)節(jié)和維持生長能耗增加，植株生長受到抑制[2]。外施5 μmol·L-1H2O2能夠緩解150 mmol·L-1NaCl脅迫下燕麥幼苗生長的抑制[32]；外施50 μmol·L-1H2O2可提高100 mmol·L-1NaHCO3脅迫下燕麥幼苗葉片葉綠素a/b比值和幼苗生長量[19]。本試驗結(jié)果表明，噴施0.01 mmol·L-1H2O2可有效提高75 mmol·L-1鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量(表2)，降低裸燕麥根長、株高和植株干重的下降程度(表1)。而H2O2淬滅劑能夠逆轉(zhuǎn)H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥光合色素積累(表2)和植株生長(表1)的促進作用。這與外源H2O2可緩解鹽堿土壤對馬鈴薯(Solanumtuberosum)生長發(fā)育抑制的研究結(jié)果一致[39]。說明外源H2O2能夠增強裸燕麥幼苗對鹽堿脅迫的適應(yīng)能力。這一方面可能與H2O2顯著提高鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗活性氧清除酶活性(表4)和抗氧化次生代謝物質(zhì)含量(表5)，從而降低活性氧積累誘導的膜脂氧化傷害(表3)有關(guān)；另一方面，可能與H2O2能夠提高鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量(表6)，從而增強細胞滲透調(diào)節(jié)能力有關(guān)。因為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累的增加，有利于維持或降低細胞滲透勢，防止細胞過度失水；同時還可保護蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定細胞器功能[40]。為綜合評價噴施H2O2對鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗生理響應(yīng)的調(diào)節(jié)效應(yīng)，采用隸屬函數(shù)分析表明，鹽堿混合脅迫下的綜合評價值D顯著高于CK(圖3)，說明裸燕麥通過生理代謝調(diào)節(jié)增強了對鹽堿脅迫的適應(yīng)能力。噴施H2O2進一步提高了鹽堿混合脅迫下裸燕麥幼苗的D值，而H2O2的淬滅劑完全逆轉(zhuǎn)了H2O2對D值的提升作用(圖3)。H2O2對裸燕麥幼苗生理響應(yīng)的綜合評價結(jié)果與H2O2對裸燕麥幼苗生長的影響基本一致(表1)，說明外源H2O2通過生理代謝調(diào)控能夠提高裸燕麥幼苗對鹽堿脅迫的適應(yīng)能力，這可為利用H2O2提高裸燕麥鹽堿耐性栽培管理提供參考。

4 結(jié)論