調(diào)環(huán)酸鈣對鹽堿脅迫下不同耐鹽性大豆品種根系生長及生理特性的影響

余明龍 靳 丹 劉美玲 李 瑤 鄭殿峰 馮乃杰 梁喜龍

(1廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院，廣東 湛江 524088；2黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江 大慶 163000；3廣東海洋大學(xué)深圳研究院，廣東 深圳 518000)

土壤鹽漬化已成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無法忽視的難題。鹽堿脅迫極大削減了作物的產(chǎn)量，使其產(chǎn)量潛力無法發(fā)揮，且在全球變暖的大背景下，干旱、半干旱地區(qū)的鹽漬化情況日趨加劇[1]。鹽堿脅迫是一種復(fù)合脅迫，一方面鹽分脅迫誘導(dǎo)了滲透脅迫和氧化損傷，另一方面堿分脅迫產(chǎn)生鹽分脅迫誘導(dǎo)同樣的損傷時，會進(jìn)一步增強(qiáng)根系對金屬離子吸收的抑制，從而加劇植物營養(yǎng)失衡。根系是植物與土壤環(huán)境直接接觸的器官，長時間暴露在鹽堿環(huán)境中會因離子毒害導(dǎo)致細(xì)胞膜破壞，引起水分和養(yǎng)分吸收障礙，內(nèi)源激素合成紊亂，最終造成根系和地上部葉片早衰或壞死[2]。大豆(Glyine max)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的雙子葉植物，也是植物蛋白和油脂的主要來源之一，作為一種中等鹽敏感作物[3]，鹽堿脅迫對大豆的種植面積和產(chǎn)量構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。葉面噴施植物生長調(diào)節(jié)劑作為一種有效緩解鹽堿脅迫對植物不利影響的栽培措施，在提高植物耐性方面具有高效、簡便的優(yōu)勢，近年來已得到廣泛應(yīng)用[4－7]。

調(diào)環(huán)酸鈣(3，5－二氧代4－丙?；h(huán)己烷羧酸鈣，Prohexadione-Calcium，Pro-Ca)是一種新型的抗赤霉素(gibberellin，GA)植物生長延緩劑，能阻斷GA20到GA1的3，β－羥基化來抑制赤霉素的生物合成[8]。因此，探究鹽堿脅迫下噴施Pro-Ca 對不同耐鹽性大豆根系形態(tài)和生理的潛在機(jī)制，對提高大豆的鹽堿耐性具有重要意義。國內(nèi)外研究表明，Pro-Ca 在緩解多種非生物脅迫造成的氧化損傷過程中發(fā)揮著積極作用。潘明君等[9]研究表明，低溫脅迫下葉面噴施Pro-Ca 可顯著提高煙草幼苗的根系活力，抑制丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量增加，提高脯氨酸含量，增強(qiáng)超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過氧化物酶(peroxidase，POD)和過氧化氫酶(catalase，CAT)活性。Bekheta 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下Pro-Ca 浸種可顯著降低蠶豆幼苗的株高，增加地上部干重、脯氨酸、光合色素和可溶性糖含量，顯著增強(qiáng)POD 活性，顯著降低內(nèi)源赤霉素和吲哚乙酸的含量。Aghdam[11]研究表明，番茄果實(shí)在Pro-Ca 溶液中浸泡5 min 后冷藏21 d，與清水浸泡冷藏處理相比，促進(jìn)了脯氨酸積累，降低了電解質(zhì)滲漏率(electrolyte leakage，EL)和MDA 含量。

根系具有吸收、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化和合成營養(yǎng)物質(zhì)的功能，其生長情況直接影響植物抗逆性，然而，以往關(guān)于外源Pro-Ca 提高植物耐鹽性的形態(tài)和生理機(jī)制研究多集中于地上部分且僅考慮單一鹽分脅迫，關(guān)于Pro-Ca 對鹽堿脅迫下植物根系生長和生理代謝影響的研究鮮見報道。本研究以大豆品種合豐50(耐鹽)和墾豐16(鹽敏感)為試材，探討葉面噴施Pro-Ca 對鹽堿脅迫下大豆根系形態(tài)特征、活性氧(reactive oxygen species，ROS)代謝、抗氧化防御系統(tǒng)、膜穩(wěn)定性和相容性溶質(zhì)含量的影響，并比較分析Pro-Ca 對不同耐鹽性大豆品種在形態(tài)和生理上響應(yīng)策略的異同，以期為改善鹽堿地大豆種植、提高大豆產(chǎn)量、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為耐鹽品種合豐50 和鹽敏感品種墾豐16(相對耐鹽性通過預(yù)試驗(yàn)確定)，供試調(diào)節(jié)劑為5%Pro-Ca，均由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院化控實(shí)驗(yàn)室提供。

栽培土壤(花土與蛭石的體積比為1 ∶2)含堿解氮91.2 mg·kg－1、速效磷41.5 mg·kg－1、速效鉀123.2 mg·kg－1、 有機(jī)質(zhì)25.4 g·kg－1，pH 值6.61。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年在黑龍江省大慶市國家雜糧工程技術(shù)研究中心盆栽場進(jìn)行。挑選籽粒均勻飽滿的大豆種子，先用無菌水洗滌，再經(jīng)5% NaClO 消毒2 min，用無菌水徹底洗滌后于室溫下干燥1 h。將干燥后的大豆種子均勻播種于雙色盆(上部直徑25 cm，下部直徑15 cm，高度20 cm，底部12 孔，每盆填充1 kg 左右土壤)中，每盆10 粒，不追加施肥。出苗后進(jìn)行間苗，每盆均保留8 株生長狀況相同的幼苗。正常水分管理至幼苗生長到V3 期(第三節(jié)期，主莖自初生葉節(jié)開始的三個節(jié)發(fā)育完全)，每品種分別設(shè)4 處理，每個處理32盆，即CK:灌溉清水＋噴施蒸餾水；Pro-Ca:灌溉清水＋噴施100 mg·L－1Pro-Ca；SA:灌溉110 mmol·L－1鹽堿溶液(NaCl ∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3＝9 ∶1 ∶9 ∶1，pH 值8.42)＋噴施蒸餾水；SA＋Pro-Ca:灌溉110 mmol·L－1鹽堿溶液＋噴施100 mg·L－1Pro-Ca。

前期研究得出100 mg·L－1Pro-Ca 對緩解大豆幼苗鹽堿脅迫的調(diào)控效果最好[12]。在脅迫開始時，為避免鹽沖擊效應(yīng)，鹽堿濃度按每天30、70、110 mmol·L－1遞增，到達(dá)110 mmol·L－1后作為第1 天，并且在達(dá)到預(yù)定鹽堿濃度的同時葉面噴施100 mg·L－1Pro-Ca，每組僅噴施等量蒸餾水或Pro-Ca 一次，均勻噴灑至每片葉子的正反面以濕潤不流滴為宜。此后每隔1 d 定時定量用110 mmol·L－1鹽堿溶液進(jìn)行澆灌，澆灌量為持水量的3 倍，約2/3 的溶液流出，從而將積累的鹽沖洗掉，以保持鹽濃度恒定(對照澆灌等量清水)，試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)。在鹽堿脅迫處理開始前取樣一次，記做BSA，隨后分別在噴施Pro-Ca 后3、6、9、12 和15 d 取樣，取樣部位均為倒三功能葉(第一片完全展開的三出復(fù)葉)，樣品用液氮冷凍，保存于－40℃冰箱待測。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 幼苗生長指標(biāo) 110 mmol·L－1鹽堿脅迫后15 d，在不破壞根系的情況下，將大豆幼苗從土壤中完整取出，用去離子水沖洗干凈，再用濾紙擦干水分，立即測定根長、地上部鮮重和根鮮重。然后將其于烘箱中105℃殺青30 min，75℃烘干至恒重，測量地上部干重和根干重。

1.3.2 生理生化指標(biāo) 分別于鹽堿脅迫前(BSA)和110 mmol·L－1鹽堿脅迫后3、6、9、12 和15 d 進(jìn)行根系取樣，電解質(zhì)滲漏率參考Gupta 等[13]的方法測定；MDA 含量采用硫代巴比妥酸法測定，產(chǎn)生速率采用對氨基苯磺酸法測定，過氧化氫(H2O2)含量采用碘化鉀顯色法測定，抗壞血酸(ascorbic acid，AsA)含量采用4，7－二苯基－1，10－菲咯啉(4，7-diphenyl－1，10-phenanthroline，BP )顯色法測定，谷胱甘肽(glutathione，GSH)含量采用5，5－二硫代雙－2－硝基苯甲酸[5，5′-Dithiobis－(2-nitrobenzoic acid)，DTNB]顯色法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，脯氨酸含量采用酸性茚三酮法測定[14]； SOD、POD、CAT 和抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase，APX)活性根據(jù)Liu 等[15]的方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2019 對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、統(tǒng)計(jì)，運(yùn)用SPSS 26.0 單因素方差(ANOVA)分析和Duncan’s 多重比對法對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Origin 2019 進(jìn)行繪圖。數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫下噴施Pro-Ca 對大豆生長的影響

由表1 可知，鹽堿脅迫處理對大豆幼苗的生長具有顯著的不利影響，耐鹽品種合豐50 的根長、地上部鮮重、根鮮重、地上部干重和根干重分別較CK 降低了15.9%、18.0%、24.6%、27.6%和40.3%，鹽敏感品種墾豐16 分別較CK 降低了26.6%、16.3%、16.2%、11.4%和29.5%。葉面噴施Pro-Ca 緩解了鹽堿脅迫對大豆幼苗生長的抑制，與SA 相比，耐鹽品種合豐50根長、地上部鮮重、根鮮重、地上部干重和根干重分別增加了11.2%、7.1%、3.2%、18.8%和38.0%，墾豐16分別增加了23.6%、10.6%、19.8%、6.1%和37.6%，表明噴施Pro-Ca 能促進(jìn)鹽堿脅迫下大豆幼苗的生長，且對耐鹽品種合豐50 干物質(zhì)的增加效果大于鹽敏感品種墾豐16。

2.2 鹽堿脅迫下噴施Pro-Ca 對大豆根系電解質(zhì)滲漏率和MDA 含量的影響

由圖1 可知，與CK 相比，鹽堿脅迫下大豆根系電解質(zhì)滲漏率和MDA 含量隨脅迫時間延長明顯增加。耐鹽品種合豐50 和鹽敏感品種墾豐16 根系的電解質(zhì)滲漏率分別較CK 增加2.9～29.0 和15.8～36.1 個百分點(diǎn)，MDA 含量分別較CK 增加5.8% ～ 47.8%和6.5%～69.1%。說明大豆根系細(xì)胞膜在鹽堿脅迫條件下遭受了嚴(yán)重的氧化損傷，且對鹽敏感大豆品種造成的傷害高于耐鹽大豆品種。噴施Pro-Ca 降低了鹽堿脅迫下大豆根系電解質(zhì)滲漏率和MDA 含量，耐鹽品種合豐50 和鹽敏感品種墾豐16 大豆根系的電解質(zhì)滲漏率分別較SA 降低1.6～27.0 和0.3～24.5 個百分點(diǎn)，MDA 含量分別較SA 降低1.2%～5.0%和3.7%～23.4%。綜上表明，外源Pro-Ca 具有降低大豆根系膜脂過氧化作用的能力，從而在維持膜系統(tǒng)完整性中發(fā)揮積極作用，且對鹽敏感品種墾豐16 的降低效果高于耐鹽品種合豐50。

2.3 鹽堿脅迫下噴施Pro-Ca 對大豆根系生速率和H2O2 積累的影響

2.4 鹽堿脅迫下噴施Pro-Ca 對大豆根系抗氧化酶活性的影響

由圖3 可知，鹽堿脅迫(SA)下，耐鹽品種合豐50根系的SOD、POD 和APX 活性均隨脅迫時間延長呈增加趨勢，CAT 活性在處理9 d 后逐漸降低，但活性始終高于CK；鹽敏感品種墾豐16 的4 種抗氧化酶活性均隨脅迫時間延長呈先增加后降低的趨勢，且在脅迫后15 d 均低于CK。表明相比于鹽敏感品種墾豐16，耐鹽品種合豐50 能誘導(dǎo)更高的抗氧化酶活性以應(yīng)對鹽堿脅迫。SA＋Pro-Ca 能進(jìn)一步提升合豐50 和墾豐16 根系的SOD、POD、CAT 和APX 活性，與SA 相比，耐鹽品種合豐50 和鹽敏感品種墾豐16 的根系SOD活性分別增加14.3%～161.8%和4.1%～23.6%，POD活性分別增加4.4%～25.6%和0.3%～18.1%，CAT 活性分別增加3.4%～36.8%和2.8%～36.1%，APX 活性分別增加4.5%～28.1%和2.6%～35.2%。說明鹽堿脅迫下噴施適宜濃度的Pro-Ca 可以增加大豆根系的抗氧化酶活性，有利于清除ROS，增強(qiáng)根系對鹽堿環(huán)境的耐受能力。

2.5 鹽堿脅迫下噴施Pro-Ca 對大豆根系A(chǔ)sA 和GSH 含量的影響

由圖4 可知，與CK 相比，鹽堿脅迫提高了2 個大豆品種根系的AsA 含量，但均未達(dá)到差異顯著水平；合豐50 根系GSH 含量在脅迫后9～15 d 顯著低于CK，而墾豐16 根系GSH 含量僅在脅迫后15 d 顯著低于CK。與SA 相比，SA＋Pro-Ca 處理合豐50 和墾豐16根系的AsA 含量均有所增加，但差異不顯著；合豐50根系GSH 含量在脅迫后9 和12 d 分別較SA 顯著增加27.9%和13.1%，墾豐16 根系GSH 含量在脅迫后15 d 較SA 顯著增加53.5%。與CK 相比，單獨(dú)噴施Pro-Ca 也能在一定程度上增加大豆根系A(chǔ)sA 含量，但會降低大豆根系GSH 含量。

2.6 鹽堿脅迫下噴施Pro-Ca 對大豆根系滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由圖5 可知，鹽堿脅迫下2 個大豆品種根系的可溶性蛋白含量均隨脅迫時間延長呈先上升后下降的趨勢，且墾豐16 根系的可溶性蛋白含量在脅迫后15 d顯著低于CK；而在鹽堿脅迫下噴施Pro-Ca 可明顯提高大豆根系可溶性蛋白含量，分別較SA 增加6.6%～17.8%(合豐50)和3.8%～10.4%(墾豐16)。與CK相比，SA 和SA＋Pro-Ca 的可溶性糖和脯氨酸含量均有所增加，但SA＋Pro-Ca 比SA 積累了更高的可溶性糖和脯氨酸含量，SA＋Pro-Ca 的可溶性糖含量分別較SA增加5.1%～7.8%(合豐50)和6.2%～28.0%(墾豐16)，脯氨酸含量分別增加19.1%～31.9%(合豐50)和6.9%～27.8%(墾豐16)。正常條件下噴施Pro-Ca也對耐鹽品種合豐50 和鹽敏感品種墾豐16 根系的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量具有一定影響，但從整個取樣進(jìn)程來看總體與CK 差異不顯著。上述結(jié)果表明葉面噴施Pro-Ca 能促進(jìn)鹽堿脅迫下大豆根系滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的生物合成，緩解脅迫對根系的損傷，維持細(xì)胞膨壓，促進(jìn)根系吸水。

2.7 主成分分析

對2 個大豆品種4 個處理的16 個耐鹽堿指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(principal components analysis，PCA)，結(jié)果如表2 所示。提取了特征值>1 的主成分，耐鹽品種合豐50 的第一主成分(PC1)、第二主成分(PC2)和第三主成分(PC3) 方差貢獻(xiàn)率分別為59.188%、16.955%和9.715%，而鹽敏感品種墾豐16 的PC1、PC2 和PC3 的方差貢獻(xiàn)率分別為43.729%、21.950%和19.033%，耐鹽品種合豐50 和鹽敏感品種墾豐16的總方差解釋率均大于80%，說明3 個主成分可以較為完整的反映Pro-Ca 對大豆根系耐鹽性的不同信息。

表2 總方差解釋Table 2 Total variance explained

由圖6 可知，耐鹽品種合豐50 的PC1 系數(shù)為正且載荷值較高的指標(biāo)有電解質(zhì)滲漏率、MDA、H2O2、SOD、POD、APX 和可溶性糖，說明PC1 的各項(xiàng)指標(biāo)可概括為抗氧化酶和膜脂過氧化相關(guān)因子；PC2系數(shù)為正且載荷值較高的指標(biāo)有CAT、AsA、可溶性蛋白和脯氨酸等，說明PC2 的各項(xiàng)指標(biāo)可概括為滲透調(diào)節(jié)相關(guān)因子。而鹽敏感品種墾豐16 的PC1 系數(shù)為正且載荷值較高的指標(biāo)有、H2O2、AsA、可溶性糖和脯氨酸，說明PC1 的各項(xiàng)指標(biāo)可概括為ROS 和滲透調(diào)節(jié)相關(guān)因子；PC2 系數(shù)為正且載荷值較高的指標(biāo)有根鮮重、根干重、根長和可溶性蛋白，說明PC2 的各項(xiàng)指標(biāo)可概括為根系生長相關(guān)因子。

以主成分綜合得分評價Pro-Ca 對不同耐鹽性大豆品種相關(guān)耐鹽因子的影響，結(jié)果如圖7 所示。在鹽堿脅迫條件下，葉面噴施Pro-Ca 耐鹽品種合豐50 和鹽敏感品種墾豐16 的主成分綜合得分比BSA 分別增加6.8%～150.6%和1.3%～421.9%。由此可知，葉面噴施適宜濃度Pro-Ca 能提高大豆根系的耐鹽性能力，且對不同耐鹽性大豆品種均具有明顯的正向調(diào)控作用。

3 討論

鹽堿脅迫對大豆生長和生產(chǎn)產(chǎn)生的負(fù)面影響表現(xiàn)在鹽度誘導(dǎo)的高滲透壓(低水分利用效率)和堿度導(dǎo)致高pH 值的離子毒害綜合效應(yīng)[16]。根系是植物最先感受土壤鹽堿化的器官，根系生長受抑制是鹽脅迫下植物最早和最明顯的癥狀[17－18]。本研究發(fā)現(xiàn)，與正常生長的處理(CK)相比，鹽堿脅迫抑制了大豆生長參數(shù)的增加，降低了根長、地上部鮮重、根鮮重、地上部干重和根干重，且對鹽敏感品種墾豐16 的抑制作用強(qiáng)于耐鹽品種合豐50。鹽堿脅迫下葉面噴施適宜濃度的調(diào)環(huán)酸鈣(Pro-Ca)明顯改善了鹽堿脅迫對大豆生長的抑制作用，表現(xiàn)為根長、地上鮮重、根鮮重、地上干重和根干重均有所增加，說明外源Pro-Ca 對鹽堿脅迫下大豆根系生長具有正向調(diào)控作用。這與Bekheta 等[10]在蠶豆上的研究結(jié)果一致。

ROS 是一把雙刃劍，在植物響應(yīng)環(huán)境脅迫中發(fā)揮著雙重作用，主要取決于ROS 在產(chǎn)生和猝滅之間的微妙平衡是否被打破[19－20]。低水平的ROS 在植物的代謝過程中發(fā)揮信使的作用，傳遞脅迫信息，促使植物做出適應(yīng)性反應(yīng)以應(yīng)對不良環(huán)境。然而，在持續(xù)的脅迫條件下，植物體內(nèi)開始逐漸積累大量的ROS(如1O2、、H2O2和HO·)，進(jìn)一步加劇膜脂過氧化作用誘導(dǎo)MDA 含量增加，造成細(xì)胞膜損傷，表現(xiàn)為電解質(zhì)滲漏率增加[21－22]，而電解質(zhì)滲漏率和MDA 含量的變化可以反映細(xì)胞膜對脅迫環(huán)境的抵抗能力和損傷程度[23]。本研究結(jié)果表明，與CK 相比，大豆根系的產(chǎn)生速率和H2O2含量在鹽堿脅迫下隨處理時間延長明顯增加，電解質(zhì)滲漏率和MDA 含量也同步增加，鹽敏感品種墾豐16 相較與耐鹽品種合豐50 產(chǎn)生了更高水平的和H2O2，說明鹽堿脅迫打破了細(xì)胞間ROS 的代謝平衡，鹽敏感品種墾豐16 比耐鹽品種合豐50 在鹽堿脅迫下遭受了更為嚴(yán)重的氧化損傷，也從側(cè)面說明耐鹽品種根系膜系統(tǒng)受到外界環(huán)境的傷害較小，能夠保持較高的相對完整性，間接地體現(xiàn)出較好的耐鹽堿性，這與前人的研究相一致[24－27]。

抗氧化防御是植物抵御氧化脅迫的一種重要潛在機(jī)制，由SOD、POD、CAT 和APX 等酶類抗氧化劑和AsA 和GSH 等非酶抗氧化物質(zhì)兩部分組成[28－31]。本研究發(fā)現(xiàn)，在鹽堿脅迫下，耐鹽品種合豐50 根系的SOD、POD、CAT 和APX 活性總體均高于CK，而墾豐16 根系的SOD、POD、CAT 和APX 活性均隨脅迫時間延長呈先上升后下降的趨勢并最終低于CK。此外，兩品種根系的AsA 含量在整個處理階段呈增加趨勢，而GSH 含量呈降低趨勢，說明大豆根系的抗氧化防御系統(tǒng)被激活以響應(yīng)鹽堿脅迫，然而，這種反應(yīng)機(jī)制在鹽敏感品種墾豐16 中可能隨鹽脅迫時間延長而受到抑制。與鹽堿處理相比，葉面噴施Pro-Ca 改善了這種狀況，提高了2 個大豆品種根系的SOD、POD、CAT 和APX活性，AsA 和GSH 含量也同時增加；另外，SA＋Pro-Ca顯著降低了鹽堿脅迫條件的產(chǎn)生速率和H2O2含量，削弱了膜脂過氧化作用，減少了MDA 的產(chǎn)生，進(jìn)而降低了電解質(zhì)滲漏率。以上結(jié)果表明，外源Pro-Ca能增強(qiáng)大豆根系抗氧化系統(tǒng)活性，緩解鹽堿脅迫誘導(dǎo)的氧化傷害，從而保護(hù)根系的結(jié)構(gòu)和功能，促進(jìn)根系生長。

鹽脅迫下植物通過增加細(xì)胞中相容性溶質(zhì)含量來維持滲透平衡并支持水分的吸收[32－33]。脯氨酸和可溶性糖是2 種重要的滲透調(diào)節(jié)溶質(zhì)，有利于細(xì)胞溶膠中的代謝穩(wěn)定，保持細(xì)胞膨壓，此外，脯氨酸還可以作為ROS 的清除劑，與抗氧化酶協(xié)同作用降低植物體內(nèi)的ROS[34]?？扇苄缘鞍撞粌H可以作為滲透調(diào)節(jié)劑參與滲透調(diào)節(jié)，還能反映植物器官的損傷程度[35]。本研究中，鹽堿脅迫下2 個大豆品種根系中的脯氨酸和可溶性糖含量均增加，從而使植物根系細(xì)胞維持較低的滲透勢來刺激水分吸收，保證了植物在鹽堿脅迫條件下正常生長。大量研究已經(jīng)證明，植物受到脅迫會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的生物合成受阻或加速蛋白質(zhì)的降解[36－37]，由于可溶性蛋白降解會產(chǎn)生大量的游離氨基酸，而脯氨酸是各種作物中第一批迅速增加的氨基酸之一，因此根系中脯氨酸含量的增加可能與蛋白質(zhì)分解有關(guān)[38]。鹽堿脅迫下噴施Pro-Ca 均誘導(dǎo)了耐鹽品種合豐50 和鹽敏感品種墾豐16 根系可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量增加，但耐鹽品種合豐50 在處理后期脯氨酸含量明顯低于鹽敏感品種墾豐16，可能是由于耐鹽品種比鹽敏感品種合成了更高的可溶性蛋白含量；此外，Cao 等[39]研究也表明鹽脅迫下鹽敏感品種比耐鹽品種積累更多的脯氨酸。綜上表明，Pro-Ca 可通過促進(jìn)滲透保護(hù)劑的積累來調(diào)節(jié)根系水勢并保護(hù)根系功能，從而緩解鹽堿脅迫的不利影響。

植物的耐鹽堿性與諸多因素有關(guān)，簡化指標(biāo)不能準(zhǔn)確反映其調(diào)控能力，因此，需對Pro-Ca 賦予植物的耐鹽堿性進(jìn)行多指標(biāo)綜合評價，從而明確其對不同耐鹽性植物的調(diào)控機(jī)制和調(diào)控能力。通過PCA 對耐鹽品種合豐50 和鹽敏感品種墾豐16 分別提取了總貢獻(xiàn)率為85.858%和84.711%的3 個主成分，對3 個主成分進(jìn)行可視化分析發(fā)現(xiàn)，Pro-Ca 通過增強(qiáng)共同的防御機(jī)制，即降低ROS(、H2O2)積累，增強(qiáng)滲透調(diào)節(jié)和抑制膜脂過氧化作用來提高2 個大豆品種的耐鹽堿性，但不同的是，Pro-Ca 主要通過激活抗氧化酶(SOD、POD、CAT 和APX)途徑提高耐鹽品種合豐50 的耐鹽堿性，卻通過改善根系表型(根鮮重、根干重和根長)提高鹽敏感品種墾豐16 的耐鹽堿性。此外，Pro-Ca 對不同耐鹽性大豆品種根系耐鹽堿性的主成分綜合得分進(jìn)一步表明其對耐鹽品種合豐50 和鹽敏感品種墾豐16 根系均具有較好的調(diào)控效果。以上試驗(yàn)結(jié)果表明，Pro-Ca 通過不同的耐鹽機(jī)制共同賦予了不同耐鹽性大豆品種根系獨(dú)特的適應(yīng)鹽堿化生境的生理機(jī)制。

4 結(jié)論

葉面噴施Pro-Ca 處理可有效地促進(jìn)鹽堿脅迫下不同耐鹽性大豆品種根系生長和生物量的積累，上調(diào)抗氧化酶活性和非抗氧化物質(zhì)含量，增強(qiáng)活性氧清除能力，并能加速相容性溶質(zhì)(可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸)的生物合成，維持根系滲透壓，減少鹽堿脅迫下電解質(zhì)外滲，從而緩解鹽堿脅迫對根系造成的傷害。主成分分析表明Pro-Ca 對耐鹽品種合豐50 和鹽敏感品種墾豐16 均具有較好的調(diào)控效果。