外源褪黑素對鹽脅迫下金盞菊幼苗生長、光合及生理特性的影響

范海霞 趙颯 李靜 辛國奇

摘 ?要：為探討褪黑素（melatonine，MT）對鹽脅迫下金盞菊幼苗生理機(jī)制的影響，采用盆栽砂培法研究不同濃度外源褪黑素（0、50、100、200 μmol/L MT）對不同程度鹽脅迫（0、100、200 mmol/L NaCl）下金盞菊幼苗生長、光合作用及生理特性的影響。結(jié)果表明，100、200 mmol/L NaCl脅迫嚴(yán)重限制了金盞菊幼苗的生長，葉綠素含量、光化學(xué)熒光效率及光合作用強(qiáng)度降低，MDA、H2O2含量升高加劇了脂質(zhì)過氧化程度，誘導(dǎo)POD酶活性升高的氧化應(yīng)激反應(yīng)及脯氨酸含量增加。經(jīng)外源褪黑素處理能有效緩解鹽脅迫對金盞菊幼苗的傷害，其中100 μmol/L MT處理下株高、莖圍、地上部和根系干重較對照分別平均提高了17.35%、17.64%、32.14%和19.83%;葉綠素含量和Fv/Fm增幅分別達(dá)71.96%和4.13%，光合作用參數(shù)Pn、Gs和Tr平均分別提高了88.74%、97.21%和58.88%，而Ci降幅達(dá)18.07%;MDA和H2O2含量降幅達(dá)33.77%和64.29%，POD、CAT酶活性及可溶性蛋白、脯氨酸含量平均分別提高了118.02%、67.29%、55.47%和56.30%。鹽脅迫條件下，MT處理能有效提高抗氧化酶活性及降低脂質(zhì)過氧化水平，促進(jìn)可溶性蛋白和脯氨酸積累，改善光合熒光特性，最終表現(xiàn)為促進(jìn)金盞菊幼苗生長。

關(guān)鍵詞：褪黑素;鹽脅迫;金盞菊幼苗;光合作用;生理特性

中圖分類號：S681.7 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： To explore the effect of melatonine （MT） on the physiological mechanism of Calendula officinalis seedlings under salt stress， a pot-sand culture method was used to study different concentrations of exogenous melatonin （0， 50， 100， 200 μmol/L MT） effects on the growth， photosynthesis and physiological characteristics of C. officinalis seedlings under different levels of salt stress （0， 100， 200 mmol/L NaCl）. The results showed that 100 and 200 mmol/L NaCl stress severely restricted the growth of C. officinalis seedlings， reduced chlorophyll content， photochemical fluorescence efficiency and photosynthesis intensity. The content of MDA and H2O2 increased， which intensified the degree of lipid peroxidation， induced POD enzyme activity and proline content increased. Treatment with exogenous melatonin could effectively alleviate the damage of salt stress to marigold seedlings. The plant height， stem circumference， shoot and root dry weight under 100 μmol/L MT treatment increased by 17.35%， 17.64%， 32.14% and 19.83%， respectively com-pared with the control. Chlorophyll content and Fv/Fm increased by 71.96% and 4.13%， respectively. The photosynthesis parameters Pn， Gs and Tr increased by 88.74%， 97.21% and 58.88%， respectively， while Ci decreased by 18.07%. The content of MDA and H2O2 reduced by 33.77% and 64.29%， POD， CAT enzyme activity， soluble protein， and proline content increased by 118.02%， 67.29%， 55.47% and 56.30%. Under salt stress conditions， MT treatment could effectively increase the activity of antioxidant enzymes and reduce the level of lipid peroxidation， promote the accumulation of soluble protein and proline， improve photosynthetic fluorescence characteristics， and ultimately promote the growth of C. officinalis seedlings.

Keywords： melatonine; salt stress; Calendula officinalis seedlings; photosynthesis; physiological characteristics

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.05.018

土壤鹽漬化是限制干旱及半干旱地區(qū)作物生長的重要因素之一。隨著全球氣候變化加劇，土壤鹽漬化治理及作物耐鹽堿性研究日益成為我國生態(tài)環(huán)境治理及作物生產(chǎn)力提高的研究熱點(diǎn)[1-2]。鹽脅迫條件下，植物內(nèi)部組織細(xì)胞過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）、單線態(tài)氧（singlet oxygen，1O2）、羥基自由基（hydroxyl radical，OH-）等過氧化產(chǎn)物濃度增加，破壞植物細(xì)胞脂質(zhì)和核酸分子，影響植物光合生理代謝，抑制植物生長[3-4]。植物為了適應(yīng)鹽脅迫條件，形成了自身獨(dú)特的生理調(diào)節(jié)機(jī)制，其中抗氧化酶系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)就是植物本身為適應(yīng)環(huán)境而形成的重要生理機(jī)能。植物依賴以過氧化氫酶（catalase，CAT）和過氧化物酶（peroxidase，POD）等抗氧化酶為代表的抗氧化酶系統(tǒng)緩解鹽脅迫造成的植物細(xì)胞內(nèi)活性氧（reactive oxygen species，ROS）等高反應(yīng)活性的自由基過度積累[5-6]。鹽脅迫環(huán)境下，植物細(xì)胞內(nèi)新陳代謝過程被誘導(dǎo)改變，植物自身通過提高并積累脯氨酸、可溶性蛋白等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以促進(jìn)植物細(xì)胞對水分的攝取能力，從而應(yīng)對鹽脅迫影響[7]。

褪黑激素（melatonine，MT），又名N-乙?；?5-甲氧基色胺，是一種重要的外源性植物生長調(diào)節(jié)劑，在植物種子生根發(fā)芽、營養(yǎng)和生殖生長等關(guān)鍵生長發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用[8-9]。研究表明，褪黑素是一種較小的兩親化合物，通過進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞核和線粒體，參與調(diào)節(jié)植物生長和抗逆性，褪黑素在提高植物對鹽堿、干旱、重金屬、高溫、紫外線輻射等多種脅迫的抵抗能力方面發(fā)揮顯著作用[10-12]。研究表明，外源褪黑素能夠緩解干旱脅迫引起的蘋果葉片衰老，并且有效改善光合作用[13]。外源褪黑素發(fā)揮緩解植物非生物脅迫作用可能與抗氧化酶活性的增強(qiáng)有關(guān)。Liu等[14]研究表明，外源褪黑素處理顯著增強(qiáng)了脅迫條件下番茄幼苗的光合作用和抗氧化能力。在擬南芥上的研究發(fā)現(xiàn)，外源褪黑素通過增加抗氧化酶基因表達(dá)和抗氧化酶活性，以緩解鹽脅迫造成的氧化損傷[15]。

金盞菊（Calendula officinalis）屬菊科金盞菊屬植物，是早春園林和城市中最常見的草本花卉之一。目前關(guān)于金盞菊的研究多集中在栽培技術(shù)[16]、施肥管理[17]、病蟲害防治[18]和藥用價(jià)值[19]等方面，而在金盞菊的耐鹽及外源調(diào)控耐鹽性方面鮮有報(bào)道。鑒于此，本研究以金盞菊幼苗為材料，研究外源褪黑素對不同程度鹽脅迫下金盞菊幼苗生長、光合作用和生理特性的影響，探討褪黑素提高金盞菊幼苗耐鹽性的適宜濃度及生理機(jī)制，以期為金盞菊品種選育及土壤鹽漬化區(qū)域合理應(yīng)用與栽培推廣提供參考。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

試驗(yàn)用金盞菊（Calendula officinalis）種子由許昌市林業(yè)科學(xué)研究所提供，品種為卡布勞納（kablouna）。試驗(yàn)于2019年8月在許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院內(nèi)進(jìn)行。挑選優(yōu)質(zhì)飽滿種子，消毒浸種后播種于石英砂穴盤中。金盞菊種子播種后于溫室中栽培管理，待幼苗生長至四葉一心時(shí)期，移植于營養(yǎng)缽中培育，每缽1株。期間澆灌1/2霍格蘭營養(yǎng)液，培養(yǎng)條件設(shè)置為晝（14 h/30 ℃）、夜（10 h/20 ℃），光照強(qiáng)度約1 200～1 500 μmol/m2·s，相對濕度50%～65%。待幼苗生長至六葉一心時(shí)，開始試驗(yàn)處理。

試驗(yàn)設(shè)置3級鹽脅迫程度分組，分別澆灌含有0、100、200 mmol/L NaCl的霍格蘭營養(yǎng)液。處理前期，鹽脅迫程度以50 mmol/L每天遞增，直至到預(yù)定濃度，然后每天按預(yù)定濃度澆灌一次，處理液澆灌量為持水量的3倍，約2/3的溶液流出，從而將以前的積余鹽沖洗掉，以保持NaCl濃度恒定。在每級鹽脅迫分組，噴施4個(gè)濃度（0、50、100、200 μmol/L）褪黑素溶液處理金盞菊幼苗，從第一次開始每隔5 d噴施一次，以葉面濕露不滴水為準(zhǔn)。試驗(yàn)共12個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)15株幼苗。處理21 d后取樣測定金盞菊幼苗生長參數(shù)，取不同處理金盞菊幼苗中部功能葉片進(jìn)行生理指標(biāo)的測定。

1.2 ?方法

1.2.1 ?生長指標(biāo)測定 ?幼苗用蒸餾水沖洗干凈，用直尺和游標(biāo)卡尺測定幼苗的株高和莖圍。將地上部和根系分開，置于105 ℃下殺青30 min，后在80 ℃潔凈烘箱烘干至恒重，使用精密天平稱量其干物質(zhì)量。根冠比=根系干重/地上部干重。

1.2.2 ?葉片光合熒光指標(biāo)測定 ?采用95%乙醇提取測定葉片葉綠素a和葉綠素b含量，總?cè)~綠素=葉綠素a+葉綠素b[20]。使用便攜式熒光測定儀（PAM- 2100，德國Walz）測定葉綠素?zé)晒釶SⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）。使用便攜式光合測定系統(tǒng)（LI-6400XT，美國LI-COR）測定葉片凈光合速率（photosynthetic，Pn）、氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance，Gs）、蒸騰速率（transpiration rate，Tr）和胞間CO2濃度（intercellular CO2 concentration，Ci）等光合作用參數(shù)。

1.2.3 ?葉片生理指標(biāo)測定 ?參照李合生等[21]的方法，采用硫代巴比妥酸法（thiobarbituric acid，TBA）測定丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量;參照林植芳等[22]的方法，測定葉片過氧化氫（H2O2）含量;參照王學(xué)奎等[20]的方法，采用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶（POD）活性。采用紫外吸收法測定過氧化氫酶（CAT）活性;可溶性蛋白的含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法進(jìn)行測定;脯氨酸的含量采用酸性茚三酮法進(jìn)行測定。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用Origin 9.0進(jìn)行分析繪圖，對平均值用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?不同處理對幼苗生長參數(shù)的影響

不同處理對鹽脅迫下金盞菊幼苗生長參數(shù)的影響如表1所示。在沒有施用外源褪黑素處理中，金盞菊幼苗株高、莖圍、地上部干重和根系干重表現(xiàn)出隨鹽脅迫水平的升高而逐漸降低的趨勢，而根冠比有所升高，特別是200 mmol/L鹽脅迫處理下金盞菊幼苗株高、莖圍、地上部干重和根系干重較0 mmol/L鹽脅迫處理分別降低了14.31%、7.28%、22.79%和17.95%，而根冠比增加了8.42%，說明鹽脅迫限制了金盞菊幼苗的正常生長。在不同程度鹽脅迫處理下，施用不同濃度外源褪黑素處理均能促進(jìn)金盞菊幼苗生長，具體表現(xiàn)為100 μmol/L MT>50 μmol/L MT>200 μmol/L MT。與0 μmol/L MT處理相比，100 μmol/L MT處理下金盞菊幼苗在不同程度鹽脅迫處理下株高、莖圍、地上部干重和根系干重平均分別提高了17.35%、17.64%、32.14%和19.83%，而根冠比平均降低了23.34%，且兩褪黑素濃度處理在不同鹽脅迫水平下差異均顯著（P<0.05）。以上分析可以看出，鹽脅迫嚴(yán)重抑制了金盞菊幼苗的生長，而通過外源施用不同濃度褪黑素處理能有效提高幼苗各項(xiàng)生長參數(shù)，其中以100 μmol/L MT處理對促進(jìn)鹽脅迫下金盞菊幼苗生長效果最好。

2.2 ?不同處理對幼苗葉綠素含量和熒光的影響

由圖1可知，隨著鹽脅迫程度的提高，未施用外源褪黑素處理下金盞菊幼苗葉綠素含量及最大光化學(xué)效率Fv/Fm均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。與0 mmol/L鹽脅迫處理相比，200 mmol/L鹽脅迫處理下幼苗葉綠素含量及最大光化學(xué)效率Fv/Fm分別降低了50.21%和3.05%，說明鹽脅迫造成金盞菊幼苗葉片光合色素含量及光化學(xué)熒光效率降低。在不同程度鹽脅迫處理下，不同濃度外源褪黑素處理均能提高金盞菊幼苗葉片葉綠素含量及最大光化學(xué)效率Fv/Fm，與0 μmol/L MT處理相比，50 μmol/L MT、100 μmol/L MT及200 μmol/L MT處理下金盞菊幼苗葉綠素含量及最大光化學(xué)效率Fv/Fm平均分別提高了38.73%和3.26%、71.96%和4.13%、26.04%和1.98%。在不同濃度褪黑素處理之間，100 μmol/L MT處理在不同程度鹽脅迫處理下金盞菊幼苗葉片葉綠素含量均顯著高于50 μmol/L MT及200 μmol/L MT處理（P<0.05），而在最大光化學(xué)效率Fv/Fm方面，200 mmol/L鹽脅迫處理?xiàng)l件下100 μmol/L MT處理下金盞菊幼苗最大光化學(xué)效率Fv/Fm顯著高于其他兩褪黑素濃度處理（P<0.05）。從以上分析可以看出，鹽脅迫導(dǎo)致金盞菊幼苗葉綠素及光化學(xué)熒光受損，通過施用不同濃度外源褪黑素能不同程度提高及改善金盞菊幼苗葉綠素含量及熒光，其中以100 μmol/L MT處理效果最佳。

2.3 ?不同處理對幼苗光合參數(shù)的影響

不同處理對鹽脅迫下金盞菊幼苗光合作用參數(shù)的影響如表2所示。隨著鹽脅迫水平的升高，在沒有施用外源褪黑素處理中，金盞菊幼苗葉片Pn、Gs和Tr表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，而胞間CO2濃度Ci有所升高，其中200 mmol/L鹽脅迫處理下金盞菊幼苗Pn、Gs和Tr較0 mmol/L鹽脅迫處理分別降低了15.91%、18.55%和9.21%，而Ci增加了25.30%，說明鹽脅迫下金盞菊幼苗葉片光合作用能力受到限制。在不同程度鹽脅迫處理下，施用不同濃度外源褪黑素處理均能有效改善金盞菊幼苗葉片光合及CO2同化能力，具體表現(xiàn)為100 μmol/L MT>50 μmol/L MT>200 μmol/L MT。與0 μmol/L MT處理相比，100 μmol/L MT處理下金盞菊幼苗在不同程度鹽脅迫處理下Pn、Gs和Tr分別平均提高了88.74%、97.21%和58.88%，而Ci平均降低了18.07%，且兩褪黑素濃度處理在不同鹽脅迫水平下差異均顯著（P<0.05）。在不同濃度褪黑素處理之間，100 mmol/L鹽脅迫處理?xiàng)l件下100 μmol/L MT處理金盞菊幼苗葉片Pn、Gs和Tr亦顯著高于50 μmol/L MT和200 μmol/L MT處理。以上分析可以看出，鹽脅迫嚴(yán)重抑制了金盞菊幼苗葉片的光合作用能力，而通過外源施用不同濃度褪黑素處理能有效改善幼苗各項(xiàng)光合作用參數(shù)以提高光合作用強(qiáng)度，其中以100 μmol/L MT處理最好。

2.4 ?不同處理對幼苗MDA和H2O2含量的影響

由圖2可知，隨著鹽脅迫程度的提高，未施用外源褪黑素處理下金盞菊幼苗MDA和H2O2含量均呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢。與0 mmol/L鹽脅迫處理相比，100 mmol/L和200 mmol/L鹽脅迫處理下幼苗MDA和H2O2含量分別升高了26.32%和47.89%、63.75%和132.68%，說明鹽脅迫造成金盞菊幼苗葉片細(xì)胞過氧化程度增加。在不同程度鹽脅迫處理下，不同濃度外源褪黑素處理均能降低金盞菊幼苗葉片MDA和H2O2含量，與0 μmol/L MT處理相比，50、100及200 μmol/L MT處理下金盞菊幼苗MDA和H2O2含量平均分別降低了27.83%和42.72%、33.77%和64.29%、12.01%和24.78%。在不同濃度褪黑素處理之間，0及200 mmol/L鹽脅迫處理?xiàng)l件下100 μmol/L MT處理下金盞菊幼苗MDA含量顯著低于其他兩褪黑素濃度處理（P<0.05），100 μmol/L MT處理在不同程度鹽脅迫處理下金盞菊幼苗H2O2含量均顯著低于50及200 μmol/L MT處理（P<0.05）。從以上分析可以看出，鹽脅迫導(dǎo)致金盞菊幼苗葉片細(xì)胞脂質(zhì)過氧化程度增加，通過施用不同濃度外源褪黑素能不同程度降低鹽脅迫下細(xì)胞內(nèi)MDA和H2O2含量以緩解細(xì)胞脂質(zhì)過氧化對金盞菊幼苗的傷害，其中以100 μmol/L MT處理對降低鹽脅迫下金盞菊幼苗MDA和H2O2含量效果最好。

2.5 ?不同處理對幼苗POD和CAT酶活性的影響

由圖3可知，在未施用外源褪黑素處理?xiàng)l件下，隨著鹽脅迫程度的提高，金盞菊幼苗POD酶活性逐漸降低，而CAT酶活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。與0 mmol/L鹽脅迫處理相比，100 mmol/L和200 mmol/L鹽脅迫處理下幼苗POD酶活性分別降低了38.22%和60.19%，而CAT酶活性分別升高了24.39%和17.88%，說明鹽脅迫對金盞菊幼苗造成脅迫傷害，同時(shí)金盞菊幼苗通過自身抗氧化酶系統(tǒng)調(diào)節(jié)抗氧化酶活性以協(xié)調(diào)過氧化的傷害。在不同程度鹽脅迫處理下，不同濃度外源褪黑素處理均能提高金盞菊幼苗POD和CAT酶活性，與0 μmol/L MT處理相比，50 μmol/L MT、100 μmol/L MT及200 μmol/L MT處理下金盞菊幼苗POD和CAT酶活性平均分別提高了69.97%和36.93%、118.02%和67.29%、47.79%和28.43%。在不同濃度褪黑素處理之間，100 μmol/L MT處理在不同程度鹽脅迫處理下金盞菊幼苗POD和CAT酶活性均顯著高于50 μmol/L MT及200 μmol/L MT處理（P<0.05）。從以上分析可以看出，施用不同濃度外源褪黑素能不同程度提高金盞菊幼苗在鹽脅迫下抗氧化酶活性，其中以100 μmol/L MT處理對提高鹽脅迫下金盞菊幼苗POD和CAT酶活性效果最好。

2.6 ?不同處理對幼苗可溶性蛋白和脯氨酸含量的影響

由圖4可知，隨著鹽脅迫程度的提高，在未施用外源褪黑素處理?xiàng)l件下金盞菊幼苗可溶性蛋白含量逐漸降低，而脯氨酸含量逐漸升高。與0 mmol/L鹽脅迫處理相比，100 mmol/L和200 mmol/L鹽脅迫處理下幼苗可溶性蛋白含量分別降低了15.17%和24.83%，而脯氨酸含量分別升高了18.87%和109.08%。在不同程度鹽脅迫處理下，不同濃度外源褪黑素處理均能提高金盞菊幼苗可溶性蛋白和脯氨酸含量，與0 μmol/L MT處理相比，50 μmol/L MT、100 μmol/L MT及200 μmol/L MT處理下金盞菊幼苗可溶性蛋白和脯氨酸含量分別平均提高了43.82%和29.39%、55.47%和56.30%、26.10%和11.79%。在不同濃度褪黑素處理之間，0 mmol/L鹽脅迫處理?xiàng)l件下100 μmol/L MT處理金盞菊幼苗可溶性蛋白含量顯著高于其他兩褪黑素濃度處理（P<0.05），100 mmol/L鹽脅迫處理?xiàng)l件下100 μmol/L MT處理金盞菊幼苗可溶性蛋白含量顯著高于200 μmol/L MT處理，而在200 mmol/L鹽脅迫處理?xiàng)l件不同褪黑素濃度處理間差異不顯著（P>0.05）。100 mmol/L及200 mmol/L鹽脅迫處理?xiàng)l件下，100 μmol/L MT處理金盞菊幼苗脯氨酸含量顯著高于其他兩褪黑素濃度處理（P<0.05）。整體來看，以100 μmol/L MT處理對提高鹽脅迫下金盞菊幼苗可溶性蛋白和脯氨酸含量效果最好。

3 ?討論

鹽脅迫下植物生理生化代謝過程受到影響，植物通過主動(dòng)或被動(dòng)的形態(tài)調(diào)節(jié)可以提高對脅迫環(huán)境的適應(yīng)性[23]。本試驗(yàn)中，鹽脅迫降低了金盞菊幼苗的株高、莖圍、地上部干重和根系干重等形態(tài)指標(biāo)，而根冠比有所提高，這與前人關(guān)于鹽脅迫下金盞菊幼苗生長的研究結(jié)果相一致[24]。外源施用不同濃度褪黑素能促進(jìn)金盞菊幼苗生長，尤其是100 μmol/L褪黑素處理下對鹽脅迫下金盞菊幼苗生長形態(tài)參數(shù)改善最為顯著，這可能與褪黑素能夠促進(jìn)生長細(xì)胞分裂以及提高生長素、赤霉素等植物激素水平有關(guān)[25]。據(jù)報(bào)道，褪黑素能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞壁延伸的物理過程以誘導(dǎo)植物根系生長，在脅迫環(huán)境中相對旺盛生長的根系吸水能力提高并促進(jìn)了植株生長[26]。另外，褪黑素對鹽脅迫下金盞菊幼苗生長的促進(jìn)作用可能與提高了葉片的光合作用效率有很大關(guān)系[27]，這在本試驗(yàn)中對金盞菊幼苗光合及熒光特性的研究中也得到了驗(yàn)證（圖1和表2）。

植物葉綠素含量及光合熒光特性是反映光合作用進(jìn)程及有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化積累的重要參數(shù)。在鹽脅迫條件下，葉綠素合成受阻以及酶促作用導(dǎo)致分解加快，導(dǎo)致植物葉片葉綠素含量降低以致影響光合作用的正常進(jìn)行[28]。研究表明，應(yīng)用外源褪黑素處理可能抑制鹽脅迫造成的葉綠素降解酶活性的增強(qiáng)，或者促進(jìn)參與葉綠素生物合成的δ氨基乙酰丙酸和原葉綠素酸酯還原酶復(fù)合體的合成，從而提高了植物葉片葉綠素含量[29]。本試驗(yàn)中，金盞菊幼苗葉片最大光化學(xué)效率Fv/Fm隨鹽脅迫程度的增加而降低，而外源褪黑素的施用明顯增加了葉片光化學(xué)效率（圖1B），且以100 μmol/L褪黑素處理效果最好。鹽脅迫條件下金盞菊幼苗葉片F(xiàn)v/Fm的降低表明PSⅡ中QA到QB的電子遷移受到抑制，實(shí)際光能轉(zhuǎn)換效率大大降低[30]。本試驗(yàn)中，外源施用褪黑素下金盞菊幼苗Fv/Fm有所提高，說明褪黑素處理有助于維持較高的熒光電子傳遞效率及緩解PSⅡ反應(yīng)中心被破壞程度，提高鹽脅迫條件下PSⅡ光化學(xué)效率來提高葉片光合能力，這與前人的研究結(jié)果一致[31]。

本試驗(yàn)中，鹽脅迫造成金盞菊幼苗葉片Pn、Tr和Gs降低，而Ci升高（表2），說明鹽脅迫導(dǎo)致光合作用生理過程紊亂。研究表明，鹽脅迫下細(xì)胞過氧化破壞了葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)，使光化學(xué)過程中電子傳遞受阻，影響類囊體蛋白質(zhì)合成和參與卡爾文循環(huán)的相關(guān)酶活性，最終導(dǎo)致植物葉片氣孔導(dǎo)度降低、CO2同化緩慢、葉片蒸騰速率和光合速率下降等問題[32]。施用不同濃度褪黑素，鹽脅迫下金盞菊幼苗光合作用參數(shù)明顯改善，這可能是由于葉片光合色素含量增加，同時(shí)植株根系旺盛生長的同時(shí)促進(jìn)了地上部莖葉的生長，光合作用性能得到改善[33]。也有報(bào)道指出，褪黑素可作為抗氧化劑介入植物對干旱脅迫引起的過氧化防御體系，保護(hù)葉綠體和光合作用機(jī)構(gòu)，提高光合作用能力[34]。

鹽脅迫下植物生成過量活性氧自由基，損傷細(xì)胞質(zhì)膜并破壞正常的生理生化代謝，同時(shí)植物通過抗氧化酶防御系統(tǒng)等機(jī)制應(yīng)對過氧化脅迫[35]。丙二醛（MDA）是表征細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化的重要指標(biāo)，H2O2含量亦是常用來判斷細(xì)胞過氧化程度的重要指標(biāo)[36]。本實(shí)驗(yàn)中，金盞菊幼苗葉片MDA和H2O2含量隨鹽脅迫程度的增加而提高，說明脅迫下脂質(zhì)過氧化嚴(yán)重破壞了細(xì)胞膜的完整性和穩(wěn)定性。經(jīng)外源褪黑素處理，MDA和H2O2含量由不同程度降低，100 μmol/L褪黑素處理下含量最低，表明褪黑素可以作為抗氧化劑，遏制鹽脅迫導(dǎo)致的過量自由基積累對細(xì)胞的毒性作用[37]。本實(shí)驗(yàn)中，鹽脅迫對金盞菊幼苗造成脅迫傷害，同時(shí)金盞菊幼苗通過自身抗氧化酶系統(tǒng)調(diào)節(jié)CAT和POD抗氧化酶活性以協(xié)調(diào)過氧化的傷害（圖3）。通過外源施用褪黑素能夠介導(dǎo)調(diào)節(jié)牡丹幼苗葉片抗氧化酶活性，其中以100 μmol/L 褪黑素處理下對提高鹽脅迫下金盞菊幼苗POD和CAT酶活性效果最好。研究發(fā)現(xiàn)，脅迫條件下植物MDA和H2O2含量的增加與POD和CAT等抗氧化酶活性的降低有很大關(guān)系，導(dǎo)致OH·無法得到有效清除，以致MDA和H2O2含量大量積累[38]。因此，經(jīng)外源褪黑素處理下金盞菊幼苗POD和CAT抗氧化酶活性顯著提高，相應(yīng)的葉片中MDA和H2O2含量降低，這在本試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證（圖2和圖3）。

滲透調(diào)節(jié)是植物為了應(yīng)對脅迫環(huán)境而進(jìn)化的生理機(jī)制之一。研究發(fā)現(xiàn)，處于鹽脅迫和水分脅迫中植物葉片普遍出現(xiàn)可溶性蛋白含量降低的情況[39]，這也與本試驗(yàn)得到的結(jié)果一致。本試驗(yàn)中金盞菊幼苗葉片可溶性蛋白含量隨鹽脅迫水平的增加而降低，通過外源施用褪黑素能顯著增加蛋白質(zhì)含量緩解鹽脅迫對金盞菊幼苗的影響（圖4A）。研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下植物葉片可溶性蛋白減少可能與涉及到蛋白質(zhì)合成的相關(guān)酶變性以及氨基酸含量降低有關(guān)，而褪黑素能夠提高相關(guān)蛋白質(zhì)代謝酶活性，從而促進(jìn)可溶性蛋白合成[35]。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫水平的提高會(huì)增加金盞菊幼苗葉片中脯氨酸含量，而通過外源施用褪黑素進(jìn)一步提高了葉片中脯氨酸的積累（圖4B），這與前人的研究結(jié)果有一致的表現(xiàn)[40-41]。本試驗(yàn)中經(jīng)外源褪黑素處理葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量提高表明，經(jīng)外源褪黑素處理的牡丹幼苗具有較高的滲透調(diào)節(jié)能力，緩解干旱脅迫造成的傷害。

綜上所述，鹽脅迫嚴(yán)重抑制了金盞菊幼苗的生長，施用外源褪黑素能有效促進(jìn)金盞菊幼苗對鹽脅迫的適應(yīng)性，且以100 μmol/L褪黑素處理效果最好。鹽脅迫條件下，通過外源褪黑素處理能有效提高金盞菊幼苗葉片抗氧化酶活性及降低脂質(zhì)過氧化水平，促進(jìn)可溶性蛋白和脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累，同時(shí)保持較高的光合色素含量及改善光合熒光特性，最終表現(xiàn)為促進(jìn)鹽脅迫下金盞菊幼苗生長。

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