鹽脅迫下ABA 對(duì)櫻桃幼苗光合及生理特性的影響

高 英，伍柳芬，劉 昊，田翁由，甘超林，楊麗芳

（1.天津農(nóng)學(xué)院 園藝園林學(xué)院，天津 300392；2.天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 林業(yè)果樹(shù)研究所，天津 300384）

土壤的鹽堿化是世界性的難題，對(duì)世界農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展影響頗大。中國(guó)鹽堿地面廣量大，主要分布在北部以及海濱地區(qū)[1]。提高植物的耐鹽性，使其適應(yīng)鹽堿地的生長(zhǎng)條件，對(duì)中國(guó)的種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有非常重要的意義。鹽害作為一種常見(jiàn)的非生物逆境，造成植物代謝紊亂，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)遲緩甚至死亡[2-3]。ABA 作為一種應(yīng)激激素，對(duì)干旱、寒冷、鹽害等逆境具有很好的緩解作用。陳燕等[4]研究發(fā)現(xiàn)，外源ABA 可以提高番木瓜幼苗的耐寒性。王璟[5]、朱菲菲等[6]研究發(fā)現(xiàn)，外施ABA 能夠提高景天、灰氈毛忍冬幼苗耐鹽性，緩解鹽濃度過(guò)高導(dǎo)致的滲透脅迫和離子脅迫，保證水分平衡，維持細(xì)胞膜正常的功能，減緩鹽脅迫對(duì)植物的傷害。Anbarasi 等[7]研究發(fā)現(xiàn)，外源ABA 可以增加鹽脅迫下海洋堿蓬的葉綠素含量。劉旭等[8]研究表明，ABA 可以減緩鹽脅迫對(duì)茄子幼苗造成的不利影響。肖強(qiáng)等[9]研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的外源脫落酸可以改善鹽脅迫下甘薯幼苗的光合作用，提高植物的耐鹽性。

櫻桃是中國(guó)經(jīng)濟(jì)效益較高的水果之一，近二十年來(lái)中國(guó)甜櫻桃發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為新興的高效益種植產(chǎn)業(yè)[10]。甜櫻桃是以嫁接為主的栽培果樹(shù)，在育苗時(shí)既要選擇好接穗品種，也要選擇好砧木品種[11]。砧木在植株抗逆性方面起著關(guān)鍵的作用，因此，關(guān)于櫻桃砧木的研究也日益增多，但是大部分研究還是集中于櫻桃砧木的栽培方面[12]。對(duì)于如何提高櫻桃砧木抗逆性的研究較少，且僅限于對(duì)幾個(gè)櫻桃砧木品種之間抗逆性的比較[13-15]，而如何提高櫻桃砧木的耐鹽性是目前亟待解決的問(wèn)題。

關(guān)于施加外源ABA 對(duì)櫻桃砧木耐鹽性的研究，目前還未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)將以鹽脅迫下的櫻桃砧木幼苗為試材，研究施加不同濃度外源ABA 對(duì)植株光合及生理特性的影響，篩選出最適外源ABA 濃度，并為深入研究外源ABA 緩解鹽脅迫的理論奠定基礎(chǔ)，為櫻桃的耐鹽栽培提供理論參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2 年生的櫻桃砧木幼苗（大青葉），選擇生長(zhǎng)一致、無(wú)病蟲(chóng)害的植株，采用盆栽的方式，種植于天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院的溫室大棚內(nèi)。栽培基質(zhì)為珍珠巖、蛭石和草炭土，按其體積比為0.4∶1∶1 混勻后裝盆。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的方法。先用中度脅迫鹽濃度150 mmol·L-1的NaCl 進(jìn)行處理[16]，然后設(shè)置6 個(gè)水平的ABA 濃度，分別為：CK2（0 mg·L-1）、A1（2.5 mg·L-1）、A2（5 mg·L-1）、A3（10 mg·L-1）、A4（20 mg·L-1）、A5（40 mg·L-1）。以不進(jìn)行鹽脅迫與ABA 處理的正常植株作為CK1，每個(gè)處理設(shè)置5 次重復(fù)。ABA 的施用為每株每5 d 噴施1 次，每次每株20 mL，共噴施6 次，處理30 d 時(shí)進(jìn)行取樣和指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.1 光合生理指標(biāo)的測(cè)定 選取各處理植株中上部長(zhǎng)勢(shì)一致的葉片。處理30 d 時(shí)，采用CI-340-便攜式光合測(cè)定儀測(cè)定葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間二氧化碳濃度（Ci），測(cè)定時(shí)間均為上午9：00—11：00。

1.2.2 葉綠素含量的測(cè)定 選擇處理30 d 的植株，摘下中上部長(zhǎng)勢(shì)一致的新鮮櫻桃葉片，提取葉綠體色素，參照文獻(xiàn)[17]的方法。將葉綠素提取液放置于分光光度計(jì)的玻璃比色皿中，以95%的乙醇作為對(duì)照調(diào)零，在649、665 nm 處分別測(cè)定吸光度值，并通過(guò)下列公式進(jìn)行計(jì)算：

1.2.3 滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化酶活性的測(cè)定 脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、POD 活性、SOD 活性分別采用磺基水楊酸法、考馬斯亮藍(lán)G-250 法、愈創(chuàng)木酚法、氮藍(lán)四唑法測(cè)定[17]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 本試驗(yàn)利用Microsoft Excel 2016整理原始數(shù)據(jù)，采用SPSS17.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，用Duncan 法對(duì)各參數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗葉綠素含量的影響

由圖1 可知，CK2 處理的葉綠素a 含量顯著低于CK1 處理，表明鹽脅迫會(huì)抑制葉綠素的合成。在鹽脅迫下，各處理隨著噴施ABA 濃度的增加，葉綠素a 含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，噴施外源ABA 的A1、A2、A4 處理與CK2 處理不存在顯著差異；A3 處理顯著高于CK2 處理，較CK2 顯著升高了19.32%；A5 處理顯著低于CK2 處理，較CK2 顯著降低了14.61%。以A3 的處理效果最佳，A5 的處理效果最差。

圖1 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗葉綠素a 含量的影響

由圖2 可知，在鹽脅迫處理下，葉綠素b 含量與葉綠素a 含量的變化趨勢(shì)一致，A3 處理較CK2 處理顯著升高了16.29%，A5 處理較CK2 處理顯著降低了15.48%，其中以A3 的處理效果最佳，A5 的處理效果最差。

圖2 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗葉綠素b 含量的影響

由圖3 可知，CK1 處理的葉綠素(a+b)的含量顯著高于其他處理。在鹽脅迫下，噴施外源ABA 的A1、A2、A4 處理分別與CK2 處理均不存在顯著性差異，A3 處理較CK2 處理顯著增加了18.44%，A5處理較CK2 處理顯著降低了14.86%。

圖3 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗葉綠素(a+b)含量的影響

綜合以上分析可知，在鹽脅迫下，噴施10 mg·L-1外源ABA 可以在一定程度上提升櫻桃幼苗的光合色素含量，但噴施10 mg·L-1外源ABA 不足以使其恢復(fù)到正常的狀態(tài)。

2.2 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗光合特性的影響

由圖4 可知，經(jīng)過(guò)鹽脅迫的CK2 處理，其各光合指標(biāo)明顯低于未經(jīng)過(guò)鹽脅迫的CK1 處理，說(shuō)明鹽脅迫會(huì)降低植物葉片的光合作用。在鹽脅迫下，噴施不同濃度外源ABA，各處理下的光合作用均顯著高于CK2 處理，說(shuō)明噴施外源ABA 會(huì)提高鹽脅迫下植物葉片的光合作用，并隨噴施ABA 濃度的增加，呈先升高后降低的趨勢(shì)。A3 處理凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度最高，分別較CK2 處理顯著增加了245.21%、151.93%、271.93%、17.81%，且A3 處理下除凈光合速率外的光合指標(biāo)與CK1 處理之間不存在顯著性差異，說(shuō)明A3 處理效果最佳。

圖4 鹽脅迫下外源ABA 對(duì)櫻桃幼苗光合指標(biāo)的影響

2.3 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2.3.1 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗可溶性蛋白含量的影響 由圖5 可知，鹽脅迫下，隨著噴施外源ABA 濃度的增加，可溶性蛋白含量呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，并在A5 處理時(shí)達(dá)到最高。噴施一定量的外源ABA 可以提高鹽脅迫下櫻桃幼苗葉片的可溶性蛋白含量。對(duì)照CK2 處理與A2 處理不存在顯著性差異，但是A2 處理的可溶性蛋白含量較CK2 處理增加了4.15%。A5 處理可溶性蛋白含量達(dá)到最高，較CK2 處理顯著增加了27.51%。

圖5 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗可溶性蛋白含量的影響

2.3.2 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗脯氨酸含量的影響 由圖6 可知，鹽脅迫會(huì)促進(jìn)脯氨酸含量的增加，CK2 處理較CK1 處理顯著增加了245.87%。一定量的外源ABA 使鹽脅迫下櫻桃幼苗的脯氨酸含量增加。CK2 處理與A2、A3、A4、A5 處理之間均存在顯著性差異，且A2、A3、A4、A5 處理分別較CK2 處理顯著增加了9.29%、19.57%、12.16%、14.04%，并在A3 處理時(shí)脯氨酸含量達(dá)到最高值，表明A3 處理時(shí)的效果最佳。

圖6 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗脯氨酸含量的影響

2.4 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗抗氧化酶活性的影響

2.4.1 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗POD 活性的影響 由圖7 可知，鹽脅迫會(huì)提高櫻桃幼苗的POD活性，CK2 處理較CK1 處理顯著增加了將近2 倍。A1、A2、A4、A5 處理的POD 活性與CK2 處理不存在顯著性差異。而A3 處理的POD 活性顯著高于CK1、CK2 處理，且較CK1、CK2 處理分別顯著增加了近4 倍和1 倍，說(shuō)明A3 處理效果最好。

圖7 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗POD 活性的影響

2.4.2 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗SOD 活性的影響 由圖8 可知，鹽脅迫會(huì)增加櫻桃幼苗的SOD活性，CK2 處理較CK1 處理顯著增加了79.65%。適當(dāng)濃度的外源ABA 會(huì)使鹽脅迫下櫻桃幼苗SOD 活性增加，A2、A3、A4、A5 處理SOD 活性均顯著高于CK2 處理，SOD 活性呈現(xiàn)隨外源ABA 濃度的升高而升高的趨勢(shì)，A3、A4、A5 處理之間SOD 活性差異不顯著，表明噴施外源ABA 濃度達(dá)到10 mg·L-1之后，SOD 活性的升高幅度不再明顯。

圖8 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下櫻桃幼苗SOD 活性的影響

3 討論與結(jié)論

3.1 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下植株光合色素的影響

脫落酸（ABA）是一種植物激素，可以延緩植物生長(zhǎng)，具有促進(jìn)植物體抵御外界非生物逆境脅迫的功能[18-19]，而在鹽脅迫下植物體內(nèi)脫落酸含量顯著增加[20]，具有加強(qiáng)抵御鹽脅迫的功效。本試驗(yàn)研究了植株在鹽脅迫下噴施外源ABA 后的光合色素含量變化，結(jié)果表明噴施外源ABA 促進(jìn)鹽脅迫下櫻桃幼苗葉片葉綠素的合成，這與劉旭等[8]研究結(jié)果一致。劉旭等對(duì)茄子幼苗生理特性的研究中發(fā)現(xiàn)，噴施外源ABA 可以提高茄子幼苗的葉綠素含量。筆者分析發(fā)現(xiàn)，本試驗(yàn)在10 mg·L-1ABA 濃度處理下，葉綠素含量始終保持最高，表明該濃度ABA 對(duì)抵御鹽脅迫的效果最佳，而40 mg·L-1ABA 高濃度對(duì)抵御鹽脅迫的作用不佳，甚至?xí)鹨种谱饔?，而關(guān)于脫落酸的促進(jìn)和抑制作用機(jī)理還有待深入研究。

3.2 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下植株光合特性的影響

本研究結(jié)果表明，噴施外源ABA 能有效提高鹽脅迫下櫻桃砧木幼苗的光合作用。在鹽脅迫下，經(jīng)過(guò)外源ABA 處理的櫻桃砧木幼苗葉片的光合作用明顯強(qiáng)于未經(jīng)過(guò)外源ABA 噴施的處理，光合作用是植物積累有機(jī)物的重要途經(jīng)，這對(duì)櫻桃砧木在鹽堿地能正常生長(zhǎng)具有重要意義。ABA 是一種脅迫激素，在遭遇鹽脅迫時(shí)，ABA 可以調(diào)節(jié)植物的生理生化過(guò)程，從而降低鹽脅迫對(duì)植株的危害。本試驗(yàn)與黃杏的研究結(jié)果一致。黃杏[21]研究表明ABA 能提高甘蔗葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率值，并且能通過(guò)促進(jìn)氣孔開(kāi)放來(lái)增強(qiáng)光合能力，促進(jìn)光合作用。

噴施適當(dāng)濃度的ABA 可以有效緩解鹽脅迫對(duì)櫻桃砧木幼苗的傷害，促進(jìn)葉綠素的合成，確保光合作用的正常進(jìn)行。但是，施加外源ABA 濃度要遵循適當(dāng)原則。田禮欣等[22]研究發(fā)現(xiàn)，外源ABA 具有“低促高抑”的效應(yīng)，本試驗(yàn)結(jié)果與其相符，在ABA 濃度為10 mg·L-1時(shí)，緩解鹽脅迫下櫻桃砧木幼苗光合作用的抑制現(xiàn)象最明顯，ABA 濃度超過(guò)10 mg·L-1時(shí)會(huì)存在抑制現(xiàn)象。

3.3 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下植株滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

當(dāng)植物遭受一定的逆境脅迫時(shí)，植物自身具備一定的自我調(diào)節(jié)能力。植物體內(nèi)游離脯氨酸和可溶性蛋白質(zhì)作為滲透保護(hù)物質(zhì)，對(duì)植物的滲透調(diào)節(jié)起重要作用。高水平的脯氨酸有利于植物在逆境下維持細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，同時(shí)對(duì)生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能起到穩(wěn)定和保護(hù)作用[23]。在本研究中，鹽脅迫下可溶性蛋白含量有所降低，與朱菲菲等[6]試驗(yàn)規(guī)律不完全相同，其原因可能是處理的天數(shù)過(guò)長(zhǎng)或者是植物的耐鹽機(jī)理不一樣而產(chǎn)生的差異?？扇苄缘鞍缀侩S著外源ABA 濃度的升高而增高，當(dāng)噴施ABA 濃度超過(guò)10 mg·L-1之后，可溶性蛋白含量的增加量不再顯著。

噴施外源ABA 可以促進(jìn)鹽脅迫下櫻桃砧木幼苗體內(nèi)脯氨酸含量的增加，從而提高植株的抗逆性。本研究發(fā)現(xiàn)，在鹽脅迫下，脯氨酸含量有所增加，以抵抗鹽脅迫環(huán)境，這與劉旭等[8]的研究結(jié)論一致。脯氨酸含量隨著外源ABA 的增加而不斷增加，但是當(dāng)外源ABA 濃度超過(guò)10 mg·L-1之后，緩解效應(yīng)便不再顯著。因此，10 mg·L-1ABA 為緩解鹽脅迫植株的最佳濃度。

3.4 外源ABA 對(duì)鹽脅迫下植株抗氧化酶活性的影響

當(dāng)植物遭受鹽脅迫時(shí)，植物體的POD、SOD 活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，表明植物體內(nèi)在遭受逆境時(shí)自身會(huì)自我調(diào)節(jié)，但是自我調(diào)節(jié)能力有限，足以看出抗氧化酶的活性與植物的抗逆性之間有著不可分割的聯(lián)系[24]。鹽脅迫會(huì)提高櫻桃幼苗葉片的POD、SOD 活性，這與劉旭等[8]的研究結(jié)果一致。當(dāng)噴施外源ABA 進(jìn)行輔助時(shí)，可以提高植株抵抗逆境的能力。李小玲等[25]研究表明，外源ABA 可以提高鹽脅迫下黃芩的POD 的活性，本研究與該結(jié)論一致。在本研究中，ABA 濃度為10 mg·L-1時(shí)POD 活性最高，即10 mg·L-1外源ABA 處理效果最佳。

SOD 是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，生物體在新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)能被其消除，可以延長(zhǎng)植物體的壽命。在本研究中，隨著外源ABA 濃度的增加，SOD 活性也呈不斷增加的趨勢(shì)，但ABA 濃度達(dá)到一定值后，SOD 活性增加緩慢。本研究結(jié)果表明，當(dāng)外源ABA 濃度高于10 mg·L-1時(shí)，SOD 活性升高幅度不再明顯。

綜上，中度鹽脅迫對(duì)櫻桃砧木大青葉的光合指標(biāo)和葉綠素含量有明顯的抑制作用，通過(guò)施用外源ABA 可以有效緩解脅迫作用，并且施用10 mg·L-1外源ABA 時(shí)效果最佳，提高了櫻桃砧木的耐鹽性。