GA₃對NaCl脅迫下‘泡桐1201’幼苗生理代謝及離子吸收的影響

朱秀紅 楊會煥 于宏 韓鈺 任方方 茹廣欣

摘 要：為探究赤霉素（GA3）對NaCl脅迫下‘泡桐1201幼苗生長的緩解效應(yīng)及生理機(jī)制，該研究以‘泡桐1201幼苗為材料，設(shè)置不同的NaCl、GA3濃度，測定分析GA3緩解NaCl脅迫下泡桐幼苗的生理指標(biāo)、光合指標(biāo)及離子轉(zhuǎn)運(yùn)能力。結(jié)果表明：（1）150 mmol·L－1NaCl脅迫下泡桐幼苗的生長量顯著下降（P<0.05），下降量超過50％；適宜濃度的外源GA3顯著提高泡桐幼苗的株高、根長及生物量，400 mg·L－1的GA3處理干重較A0增加69.71%。（2）隨著GA3濃度的增加，3種抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性顯著提高，MDA含量顯著降低，葉綠素含量、氣體交換參數(shù)（Pn、Tr、Ci、Gs） 均增大，光合效率提高，各離子含量（K+、Ca2+、Mg2+）均呈先上升后下降的趨勢；400 mg·L－1的GA3處理組葉片及根系中的Na+含量比A0分別降低了23.59%和11.92%。（3）相關(guān)性分析及PCA分析顯示，各項指標(biāo)之間存在相關(guān)性，不同濃度GA3處理幼苗的差異明顯，當(dāng)GA3濃度為400 mg·L－1時緩解效果最佳。綜上認(rèn)為，葉面噴施GA3能增強(qiáng)鹽脅迫下‘泡桐1201幼苗的抗氧化能力，緩解因鹽脅迫導(dǎo)致活性氧過多而引起的膜脂過氧化反應(yīng)，促進(jìn)植株光合作用和生物量的積累，減少植物對Na+的吸收促進(jìn)營養(yǎng)離子的積累，以添加400 mg·L－1GA3更能提高‘泡桐1201幼苗的抗性。該研究結(jié)果為深入了解泡桐耐鹽機(jī)理提供理論基礎(chǔ)，也為泡桐在鹽漬地開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞： ‘泡桐1201， NaCl脅迫， 赤霉素， 離子吸收， PCA分析

中圖分類號：Q945.12

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000－3142（2023）04－0688－11

Abstract：To explore the alleviation effect and physiological mechanism of gibberellin （GA3） on the growth of ‘Paulownia 1201 seedlings under NaCl stress， this study took ‘Paulownia 1201 seedlings as materials， different NaCl and GA3 concentrations were set to determine and analyze the physiological indexes， photosynthetic indexes and ion transport capacity of ‘Paulownia 1201 seedlings under NaCl stress alleviated by GA3. The results were as follows： （1） Under 150 mmol·L－1 NaCl stress， the growth of ‘Paulownia 1201 seedlings decreased significantly （P<0.05）， which was more than 50%. The appropriate concentration of exogenous GA3 significantly increased the plant height， root length and biomass of ‘Paulownia 1201 seedling. The dry weight of 400 mg·L－1 GA3 treatment increased by 69.71% compared with A0. （2） With the increase of GA3 concentration， the activities of three antioxidant enzymes （SOD， POD， CAT） increased significantly; content of MDA decreased significantly; chlorophyll content and gas exchange parameters （Pn， Tr， Ci， Gs） were increased， and the photosynthetic efficiency increased; the contents of each ion （K+， Ca2+， Mg2+） increased first and then decreased. The Na+ contents in leaves and roots of 400 mg·L－1 GA3 treatment group decreased by 23.59% and 11.92% compared with A0. （3） Correlation analysis and PCA analysis showed that there was a correlation between each index， seedlings which treated with different concentrations of GA3had obvious differences， and the best alleviating effect was found when the concentration of GA3was 400 mg·L－1. In summary， foliar spraying GA3 can enhance the antioxidant capacity of ‘Paulownia 1201 seedlings under salt stress， alleviate the membrane lipid peroxidation reaction caused by the increase of reactive oxygen species under salt stress， promote the accumulation of photosynthesis and biomass of plants， reduce the absorption of Na+ by plants， promote the accumulation of nutrient ions， adding 400 mg·L－1 GA3can improve the resistance of ‘Paulownia 1201 seedlings best. This study provides a basis for further understanding of Paulownia salt tolerance mechanism identification， and also provides a scientific reference for the development and utilization of Paulownia in saline land.

Key words： ‘Paulownia 1201， NaCl stress， gibberellin， ion uptake， PCA analysis

在農(nóng)林業(yè)的生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)中，土壤鹽漬化問題日益嚴(yán)峻，全球已超過3.97億hm2的土地受到土壤鹽分的影響（張相鋒等，2018）。鹽脅迫環(huán)境會影響植物的正常生長，引起由植物體活性氧積累過量造成的氧化損傷，抑制植物的光合作用、離子吸收等生理過程，致使植物代謝紊亂甚至死亡（Shiraku et al.， 2022; Balusamy et al.， 2022）。更甚者，我國鹽漬化土壤及次生鹽漬化土壤面積仍在擴(kuò)大（Li et al.， 2022），預(yù)計到2050年，全球50％的耕地都會受到土壤鹽漬化的影響（Nan et al.， 2022）。因此，解決如何有效控制和利用好鹽漬化土地的問題迫在眉睫（韋云飛等，2022）。

泡桐（Paulownia fortunei）是玄參科泡桐屬落葉喬木，材質(zhì)優(yōu)良、用途廣泛、適應(yīng)性強(qiáng)，在耐鹽堿方面有一定的優(yōu)勢，是我國重要的速生樹種（朱秀紅等，2021），在鹽漬地開發(fā)利用中應(yīng)用前景廣闊。王孟筱等（2019）研究表明泡桐種子在鹽濃度為5％時發(fā)芽率最高，耐鹽能力最強(qiáng)。Wang等（2017）通過分析鹽脅迫下二倍體泡桐和四倍體泡桐的差異表達(dá)基因，發(fā)現(xiàn)鹽脅迫對二者均有一定影響，四倍體比二倍體更具耐鹽性。Zhao等（2019）通過研究也得到類似結(jié)論。選育耐鹽泡桐、提高泡桐耐鹽性是降低鹽漬地利用難度的方法之一，盡管泡桐耐鹽性的研究已取得一些進(jìn)展，但對外源物質(zhì)提高泡桐耐鹽性的研究鮮有報道，仍需加大力度。

赤霉素（GA3）是一種重要的植物促生長激素，參與調(diào)控植物種子萌發(fā)、根莖生長、花和果實發(fā)育等多個生理過程（王小菁等，2017）。近年來，添加外源物質(zhì)來增強(qiáng)植物抗性已成為抗逆研究中的重要研究手段。有研究表明，適宜濃度的外源GA3能促進(jìn)鹽脅迫下植物的生長，通過調(diào)節(jié)滲透物質(zhì)的積累以及水通道蛋白的表達(dá)提高水分利用效率，改善細(xì)胞質(zhì)膜組分穩(wěn)定，減少胞內(nèi)Na+積累且促進(jìn)植株對營養(yǎng)離子的吸收，增強(qiáng)植物耐鹽性（Liu et al.， 2017; Sarkaria & Chinna， 2021）。Guo等（2022）研究指出赤霉素可打破鹽脅迫下豌豆種子非深層生理休眠，增加胚芽鞘和冠下節(jié)間伸長。高添樂等（2019）通過研究得出添加適宜濃度的GA3可調(diào)節(jié)玉米體內(nèi)抗氧化相關(guān)酶活性，減少ROS的積累，同時通過緩解鹽脅迫對光合器官的損傷，促進(jìn)其光合色素的積累。尚娜等（2017）研究表明，160 mg·L－1的GA3預(yù)處理可維持番茄較高的干物質(zhì)量，提升其果實品質(zhì)。李宏歸等（2022）研究發(fā)現(xiàn)，外源GA3通過提高娜塔櫟幼苗葉綠素含量及光合速率，促進(jìn)植物的光合作用進(jìn)而減弱Na+對植株的負(fù)作用。迄今為止，基于外源GA3作用于泡桐鹽脅迫的生理機(jī)制研究較少。為了進(jìn)一步探討外源GA3調(diào)控鹽脅迫來增強(qiáng)植物耐受性，本研究以‘泡桐1201幼苗為對象，分析不同濃度的GA3對泡桐幼苗生理生化及營養(yǎng)離子吸收的影響，同時利用相關(guān)性分析及PCA分析對各項指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，主要探究：（1）不同濃度的GA3對鹽脅迫下泡桐生長及生理代謝能力的影響；（2）外源GA3調(diào)控鹽脅迫下植物離子吸收與耐受性的關(guān)系；（3）適宜鹽脅迫下泡桐生長的GA3施用量。本研究為深入了解泡桐耐鹽機(jī)理提供理論基礎(chǔ)，也為利用植物改良鹽漬土提供備選樹種和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021年10月3日至2022年1月4日在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林木遺傳育種實驗室進(jìn)行。供試材料為河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)（113°5′ E、34°86′ N）當(dāng)年結(jié)實的‘泡桐1201種子，NaCl、GA3為分析純，購于國藥集團(tuán)。挑選籽粒飽滿、大小一致的泡桐種子，在1％NaClO溶液中浸泡30 s左右，用蒸餾水沖洗4～5次后放入培養(yǎng)皿中萌發(fā)，培養(yǎng)室的光照周期為8 h黑暗/16 h光照，光強(qiáng)為10 000 lx，晝夜溫度23 ℃/18 ℃，相對濕度（50±10）％。7 d后選擇發(fā)芽情況一致的種子移入1/2 Hoagland營養(yǎng)液水培容器中進(jìn)行溫室培養(yǎng)，營養(yǎng)液pH為6.5±0.5。每隔3 d更換一次營養(yǎng)液，15 d后換成Hoagland全營養(yǎng)液。幼苗轉(zhuǎn)移至黑色玻璃瓶培養(yǎng)，用定植棉固定，培養(yǎng)至4葉期，即可開始試驗處理。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 NaCl脅迫下泡桐幼苗生長試驗 選擇生長良好、長勢一致的泡桐幼苗進(jìn)行NaCl脅迫處理。NaCl脅迫設(shè)置 0、50、100、150、200 mmol·L－1共5個濃度梯度，每個濃度設(shè)置5棵幼苗作為重復(fù)。持續(xù)處理15 d后，測定幼苗的形態(tài)指標(biāo)及生物量指標(biāo)。

1.2.2 GA3緩解泡桐幼苗NaCl脅迫試驗 根據(jù)前期泡桐鹽脅迫試驗結(jié)果，150 mmol·L－1NaCl可顯著抑制泡桐幼苗的生長，但其仍可存活。因此，本研究選取150 mmol·L－1NaCl作為鹽脅迫處理。挑選長勢一致的泡桐幼苗設(shè)置6個處理，每個處理設(shè)置5個重復(fù)，均勻噴施不同濃度GA3溶液（0、100、200、400、600 mg·L－1）于葉片正反面，每隔5 d噴一次。采用噴施蒸餾水作為對照（CK），如表1所示，持續(xù)處理15 d后，進(jìn)行各項指標(biāo)測定。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 生長指標(biāo)和生理指標(biāo)的測定 持續(xù)處理15 d后取樣，用蒸餾水沖洗根部2～4次，用濾紙吸干幼苗表面水分，用直尺測定第一對葉最長和最寬的絕對長度以及幼苗的株高和根長。用分析天平稱其鮮重后放入烘箱中，105 ℃下殺青30 min，75 ℃下烘干至恒重，測定其干重。

分別取植株的新鮮葉片、根系0.1 g，測定各項生理指標(biāo)。氮藍(lán)四唑（NBT）法測定SOD活性（Yin et al.， 2019），愈創(chuàng)木酚法測定POD活性（Yin et al.， 2019），雙氧水法測定CAT活性（Yin et al.， 2019），硫代巴比妥酸法測定MDA含量（張嘉雯等，2020），丙酮浸提法測定葉綠素含量（Yin et al.， 2019）。處理15 d后測定光合參數(shù)，每個處理隨機(jī)選取3株，在8：00—11：00使用便攜式光合儀（Li-6400XT型）測定葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr），大氣CO2濃度（Ca）為400 μmol·mol－1，并計算出水分利用效率（water use efficiency， WUE） （WUE=Pn/Tr）和氣孔限制值（limiting value of stomata，Ls） （Ls=1-Ci/Ca）。

1.3.2 離子含量測定 參照李嵐?jié)龋?020）的方法，收集植株葉片和根部，并用去離子水沖洗干凈，105 ℃下殺青30 min，75 ℃下烘干至恒重，粉碎研磨后，過30目篩后精確稱取0.1 g，HNO3-HCl消解，用FAAS－M6原子吸收儀測定Na+、K+、Ca2+、Mg2+的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析；采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行單因素（one－way ANOVA）方差分析；采用Origin 2021軟件進(jìn)行相關(guān)性分析繪圖，用Canoco 5軟件進(jìn)行主成分分析（principal component analysis， PCA）繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫下泡桐幼苗的生長情況

植物形態(tài)指標(biāo)的變化直觀反映出受脅迫的程度，不同濃度的NaCl對泡桐的生長影響總體表現(xiàn)為低促高抑（表2）。50 mmol·L－1NaCl處理下幼苗的主根長、鮮重和干重均達(dá)到最大值，與CK差異顯著（P<0.05）。100、150、200 mmol·L－1 NaCl處理與CK相比，幼苗株高分別降低了20.61%、50.97%、53.84%，鮮重分別降低了4.79%、55.33%、68.46%，干重分別降低了14.48%、52.36%、56.79%。綜上所述，當(dāng)NaCl濃度為150 mmol·L－1時，幼苗的主根長顯著降低且株高、鮮重、干重的降幅均超過50%，故將此濃度視為半致死濃度，選擇該濃度為后期幼苗鹽脅迫濃度。

2.2 外源GA3對NaCl脅迫下泡桐幼苗生理指標(biāo)的影響

2.2.1 形態(tài)指標(biāo)及生物量 NaCl脅迫下泡桐的生長量受抑顯著（P<0.05），外源GA3處理能有效緩解NaCl對植株生長的抑制，緩解效應(yīng)隨GA3濃度的增大呈先升后降的趨勢（表3）。與CK相比，A0處理下泡桐幼苗的各項指標(biāo)顯著降低，主根長受抑最明顯，較CK降低了61.16%。與A0相比，A1-A4處理下干重分別增加了30.96%、59.38%、69.71%、42.23%，其中在A3處理增幅最大，株高、主根長和鮮重的變化趨勢與干重基本保持一致，可以看出當(dāng)GA3濃度較高時，對植株生長量的促進(jìn)作用減弱。葉長、葉寬在A2處理增幅最大，分別較A0增加了47.03%和51.54%。推測GA3可能通過提高葉片的光合速率使光合產(chǎn)物增多，進(jìn)而促進(jìn)泡桐幼苗的干物質(zhì)積累，提高幼苗抗鹽性。

2.2.2 抗氧化酶活性及MDA含量 NaCl脅迫下泡桐抗氧化能力減弱，外源GA3減輕了NaCl對泡桐酶促系統(tǒng)的損傷（圖1：A，B，C）。與CK相比，A0處理顯著降低了泡桐幼苗葉片及根系中SOD、POD、CAT的活性（P<0.05）。與A0相比，A1-A4處理下3種抗氧化酶的活性均得到提升。A3處理下，葉片及根系的SOD、CAT均達(dá)最大值，SOD分別較A0增加了92.69%和82.10%，CAT分別較A0增加了82.81%和70.54%；A2處理下POD達(dá)最大值，葉片及根系POD分別較A0增加了69.99%和47.52%。葉片POD、CAT活性大于根系，而SOD活性則與之相反。在植物生長過程中，由于根系最先接觸到鹽分，因此根系受到高鹽毒害大于葉片，噴施GA3顯著緩解NaCl脅迫對泡桐幼苗抗氧化酶活性的抑制效應(yīng)，維持植株體內(nèi)氧自由基產(chǎn)生和清除動態(tài)平衡。

MDA能反映逆境下植物膜系統(tǒng)的受損程度。由圖1：D可知，A0處理下泡桐幼苗葉片及根系MDA含量較CK顯著增加（P<0.05），分別增加了102.96%和64.16%。A1-A4處理下，MDA含量隨噴施GA3濃度不斷提高而降低。A3處理下葉片MDA降幅最大，較A0下降了33.21%；根部MDA含量大于葉片。這說明外施GA3使泡桐體內(nèi)的脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA含量減少，減輕鹽脅迫對細(xì)胞膜的損傷，從而提高泡桐幼苗的耐鹽性。

2.2.3 葉片光合色素含量 葉片色素含量與植株的光合速率以及營養(yǎng)狀況密切相關(guān)。如圖2所示，A0處理下泡桐幼苗葉片的葉綠素a（Chla）、葉綠素b（Chlb）、葉綠素（a+b） ［Chl（a+b）］、葉綠素（a/b） ［Chl（a/b）］和類胡蘿卜素（carotenoid， Caro）均顯著低于CK（P<0.05），這說明高鹽脅迫促使植物體內(nèi)葉片色素降解，抑制植物體葉綠素的生成。在A1-A4處理下，隨著GA3濃度的升高，Chla、Chl（a+b）、Chl（a/b）、Caro質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈先升后降的趨勢，在A3處理下達(dá)到最高值，分別比A0增加了112.50%、90.83%、44.00%、56.00%，表明適宜濃度的GA3處理促進(jìn)葉片色素在泡桐幼苗體內(nèi)的積累， 使泡桐葉綠素維持在較高水平，為植株提供更多的養(yǎng)分支撐，改善光合性能；Chlb各組間變化差異較小，但各組處理均略大于A0，說明低濃度的GA3促進(jìn)泡桐葉片Chlb的生成，高濃度的GA3可能對植株產(chǎn)生脅迫，進(jìn)而影響Chlb的含量。

2.2.4 光合氣體參數(shù) 光合氣體參數(shù)可以反映植物葉片光合作用的過程變化。由表4可知，A0處理下，泡桐幼苗Pn、Tr、Ci、Gs、WUE分別較CK下降了33.91%、32.99%、40.96%、62.50%、1.34%，Ls顯著提高300.00%（P<0.05），說明Na+對泡桐光

合作用的抑制主要是氣孔限制型。經(jīng)不同濃度GA3

處理后，A1-A4處理下除Ls外，各指標(biāo)均呈先增大后減小的趨勢，Pn、Ci、Gs、WUE在A3處理時達(dá)到最大值，分別較A0增加了60.93%、63.40%、133.33%、14.92%；Ls呈先降低后升高的趨勢，在A3處理時降到最低值，與A0相比降低了69.17%。這說明噴施GA3顯著降低鹽害對泡桐光合作用的破壞，A3的緩解效果最好。

2.3 外源GA3對NaCl脅迫下泡桐幼苗離子吸收能力的影響

不同處理下泡桐幼苗的葉片、根系各離子（Na+、K+、Ca2+、Mg2+）含量差異顯著（P<0.05）。由表5可知，與CK相比，A0泡桐幼苗葉片和根系組織的Na+含量均顯著升高，K+、Ca2+和Mg2+ 顯著下降，說明Na+在植株體內(nèi)大量累積導(dǎo)致根系對營養(yǎng)離子的吸收減少。噴施GA3后，Na+含量隨著GA3濃度的增大先降低后升高，A3處理中葉片和根系中的Na+達(dá)到最低值，與A0相比分別降低了23.59%和11.92%；K+、Ca2+和Mg2+含量隨著GA3濃度的升高呈先升高后下降的趨勢，葉片中K+和Ca2+的含量積累高于根系，說明GA3減少了Na+在泡桐中的積累和向地上部的運(yùn)輸，促進(jìn)了葉片對K+和Ca2+的吸收。葉片和根系K+/Na+、Ca2+ /Na+、Mg2+ /Na+的比值在受到NaCl脅迫時均顯著下降，隨著GA3噴施濃度的升高，各比值先升高后降低，在A3處理達(dá)到最大值，說明GA3的參與降低了植株對Na+的吸收，改善了K+/Na+的動態(tài)平衡。

2.4 泡桐幼苗葉片各指標(biāo)的相關(guān)性分析

不同處理下泡桐幼苗葉片各生理指標(biāo)之間的相關(guān)性分析結(jié)果（圖3）表明，泡桐葉片SOD與CAT、Tr、Ci、Gs，CAT與Chl（a+b）、Pn、Ci、Gs，Pn與Gs、K+/Na+，Mg2+/Na+與Gs呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）；Chl（a+b）與SOD、Gs，Tr與POD、CAT，Mg2+/Na+與SOD、CAT、Ci呈顯著正相關(guān)（P<0.05）；MDA與Tr、Mg2+/Na+呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），并與SOD、CAT、Chl（a+b）、Pn、Ci、K+/Na+達(dá)極顯著負(fù)相關(guān)水平（P<0.01）。這說明施加GA3對泡桐幼苗生理特性的影響是多方面的，單獨一個指標(biāo)并不能很好地評價外源激素鹽脅迫的緩解效應(yīng)，只有綜合多個指標(biāo)才能更加全面客觀地評價。

2.5 泡桐幼苗生長環(huán)境因子與生理指標(biāo)的主成分分析

進(jìn)一步將施加不同濃度的GA3對NaCl脅迫下泡桐幼苗的影響進(jìn)行主成分（PCA）分析，結(jié)果如圖4所示，主成分1（PC1）和主成分2（PC2）的貢獻(xiàn)率分別是83.55%和10.97%，兩者累計貢獻(xiàn)率為94.52% （94.52%>80%）。PC1與Ls呈高度正相關(guān)，與Pn、Ci、WUE、根部SOD、根長呈高度負(fù)相關(guān)；PC2與Chl（a/b）呈高度正相關(guān)，與根部MDA呈高度負(fù)相關(guān)。因此，可以用這兩個主成分來反映不同濃度GA3處理對泡桐幼苗的各生理指標(biāo)的綜合效果。并且，不同濃度處理分布的差異較大，A1、A2和A3主要分布在第二、第三象限，說明此濃度GA3的施加對NaCl脅迫下的泡桐幼苗緩解效果較好。A4主要分布在第一象限，說明此濃度GA3的施加對泡桐緩解的作用較差。Ls與Pn、根部POD、根長，葉片和根部的MDA與Chl（a/b） 、葉片Ca2+、根部Mg2+呈極顯著負(fù)相關(guān)，這說明施加GA3有效地提高了泡桐幼苗的生長和抗氧化酶活性，減少了MDA的積累，促進(jìn)了光合呼吸速率以及對營養(yǎng)離子的吸收，進(jìn)而緩解鹽脅迫對泡桐的毒害作用。此外，圖中縱軸值越大，說明泡桐受脅迫的程度越小，GA3的緩解效果越好，反之亦然。因此，A3處理即GA3濃度為400 mg·L－1時的緩解效果最佳，這與前面的研究結(jié)果一致。

3 討論與結(jié)論

3.1 NaCl及GA3對泡桐幼苗生理指標(biāo)的影響

幼苗定植是植物生長的關(guān)鍵期，該進(jìn)程直接影響幼苗后期的生長發(fā)育，植物在鹽脅迫環(huán)境中會表現(xiàn)出種子發(fā)芽率低、幼苗葉片面積變小及根系生長受到抑制等特征（張相鋒等，2018）。本研究中，鹽脅迫使泡桐幼苗生長受到抑制，幼苗的株高、生物量等生長指標(biāo)顯著降低，當(dāng)NaCl濃度為150 mmol·L－1時，泡桐的株高、鮮重、干重受抑程度均超過了50%。原因可能是高濃度的Na+使培養(yǎng)液滲透勢增高，植物細(xì)胞吸水困難導(dǎo)致滲透失衡，植株因根系受損而對營養(yǎng)物質(zhì)吸收減少、生長速率變慢（張相鋒等，2018）。在鹽脅迫下，外施GA3可以增強(qiáng)植物吸收營養(yǎng)的能力，進(jìn)而促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長（高添樂等，2019）。本研究結(jié)果表明，添加GA3促進(jìn)了幼苗生長及生物量的累積且效果存在劑量效應(yīng)。一方面，外源GA3能引發(fā)或促進(jìn)某些基因表達(dá)，使植物內(nèi)部水解酶的合成增加，受損的細(xì)胞膜得到修復(fù)，促使植物抵抗脅迫（尚娜等，2017）；另一方面，外源GA3能影響植株的內(nèi)源激素含量的變化，如提高內(nèi)源赤霉素含量， 降低脫落酸含量， 通過調(diào)控內(nèi)源激素含量的變化及比值平衡，從而影響幼苗生長（Guo et al.， 2022）。

在植物酶促系統(tǒng)中，SOD、POD、CAT這3種抗氧化酶可以去除逆境負(fù)荷下植物產(chǎn)生的活性氧自由基，其活性的高低決定了植物對逆境的承受能力（陳意蘭等，2021）。MDA的大小可以反映出植物細(xì)胞在逆境脅迫下的受損傷程度，其大量積累會影響膜結(jié)構(gòu)的通透性和流動性，對植物產(chǎn)生一定的影響（任斌等，2022）。本研究結(jié)果顯示，在高鹽脅迫下，3種抗氧化酶活性均受到抑制，MDA含量顯著上升，這與蔣雪梅等（2013）、朱金芳等（2015）的研究結(jié)果一致。這說明泡桐幼苗抗氧化防御系統(tǒng)遭到了破壞，細(xì)胞膜脂過氧化作用增強(qiáng)，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)受損，對抗氧化酶活性產(chǎn)生抑制。外源GA3能誘導(dǎo)增強(qiáng)幼苗體內(nèi)氧自由基清除能力，有效清除過量的活性氧ROS，減輕質(zhì)膜受氧化損傷程度，從而達(dá)到緩解鹽脅迫的目的（Zadeh et al.， 2015; 馬志博等，2020）。本研究中，隨著噴施GA3濃度的升高，SOD、POD、CAT的活性均呈先升高后降低的趨勢，MDA呈逐漸下降的趨勢。GA3濃度為200 mg·L－1時，POD活性達(dá)到最大值，說明POD對GA3濃度較為敏感，耐受閾值較低；GA3的濃度為400 mg·L－1時，SOD、CAT的活性最高，MDA含量最低。推測幼苗的抗鹽酶促機(jī)制是SOD、CAT和MDA起主要作用，或者是SOD、POD、CAT這3種酶不能協(xié)調(diào)一致地完成酶促反應(yīng)。

3.2 外源GA3對NaCl脅迫下泡桐幼苗光合作用的影響

葉片光合色素含量可以直接表現(xiàn)出植物光合作用的強(qiáng)弱（張開艷等，2022）。Keawmanee等（2022）指出，鹽脅迫會導(dǎo)致植物葉綠體超微結(jié)構(gòu)受到損傷，產(chǎn)生大量的ROS，葉綠體蛋白合成受阻，從而使葉片總?cè)~綠素含量顯著降低，施加GA3后葉綠素含量得到明顯提升。本研究中，在受到高鹽脅迫后泡桐葉片葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素含量均顯著降低，推測是高鹽脅迫導(dǎo)致泡桐幼苗葉片色素合成酶活性降低，加速葉綠素分解，葉綠素積累量減少（霍靜等，2021）。噴施GA3后，各項色素含量均得到部分提升，而整體水平仍低于CK，可能是GA3通過增強(qiáng)類囊體膜的穩(wěn)定性來減輕有害離子對葉綠體的破壞，從而促進(jìn)葉片光合色素的合成（李宏歸等，2022），而鹽脅迫對植株的損傷不可逆，短期內(nèi)外源GA3不能使植株達(dá)到CK水平。這與上述的研究結(jié)果一致，但與尚娜等（2017）研究的GA3緩解鹽脅迫下幼苗葉片光合色素含量變化趨勢不一致，這可能是由研究材料不同或鹽脅迫濃度不同等諸多方面的差異造成的。

外源GA3能在一定程度上提高鹽脅迫下甜高粱Pn、Tr、Gs、Ci 等光合氣體參數(shù)（Nimir et al.， 2017）。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫降低了泡桐幼苗的Pn、Tr、Ci、Gs 和WUE，從而顯著提高Ls。推測這是由于高濃度的Na+抑制植株的光合作用所致，光合氣體參數(shù)的改變可能與葉綠素含量變化密切相關(guān)。隨著噴施GA3濃度的升高，各指標(biāo)均呈先增大后減小的趨勢，并在400 mg·L－1處理時達(dá)到峰值，而Ls值則相反，呈先降低后升高的變化趨勢，在400 mg·L－1處理時達(dá)到最低值，這與對大果櫸（霍靜等，2021）、番茄（Keawmanee et al.， 2022）的研究結(jié)果類似，說明使植物光合速率下降的主要因素可能是Ls，鹽脅迫下泡桐幼苗保護(hù)機(jī)制自動開啟，關(guān)閉部分氣孔減少水分散失，外界CO2向植物細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散受阻，造成光合作用底物減少，噴施適宜濃度外源GA3可有效緩解鹽脅迫造成的氣孔限制，葉肉細(xì)胞間底物大量積累導(dǎo)致光合作用增強(qiáng)，促進(jìn)植株生長，提高耐鹽性。

3.3 外源GA3對NaCl脅迫下泡桐幼苗離子吸收能力的影響

鹽離子是植物正常生長不可缺少的營養(yǎng)元素，但過量會抑制多種細(xì)胞質(zhì)酶的合成，引起滲透脅迫和離子毒害，進(jìn)而影響植物的離子平衡與生理功能（羅達(dá)等，2022）。Na+的積累會抑制植物體對大量元素（K、Ca、Mg等）的攝取，植物往往通過根系選擇吸收或排出Na+，或通過Na+區(qū)來調(diào)節(jié)和維持細(xì)胞內(nèi)的離子平衡提高植物對鹽的適應(yīng)性（Albaladejo et al.， 2017）。郝漢等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫使槲樹幼苗根系比地上部積累更多的Na+，這與本研究中根系Na+含量大于葉片的結(jié)果一致，說明泡桐植株根系對Na+有一定的攔截作用，限制Na+向地上部運(yùn)輸，有效減少葉片Na+的大量積累，這是泡桐對鹽脅迫的主動適應(yīng)。植物體內(nèi)維持較高的K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+比值是其耐鹽性較強(qiáng)的一種體現(xiàn)（羅達(dá)等，2022）。本研究中外源噴施GA3后，葉片及根系K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+的比值均增加且葉片大于根系，這可能是因為大量的Na+被其他元素（K、Ca、Mg 等）高親和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白截留并隔離在根系中，促進(jìn)了K+、Ca2+、Mg2+的釋放，從而降低地上部植物細(xì)胞內(nèi)Na+含量來提高植物的抗鹽能力。這說明噴施GA3可以促進(jìn)泡桐幼苗對K+、Ca2+、Mg2+的選擇運(yùn)輸，從而改善各器官之間的離子平衡，滿足植物養(yǎng)分需要，這是植物抗鹽害脅迫的一種機(jī)制。此外，在酸棗（馬志博等，2020）、甜高粱（Nimir et al.， 2017）、菠菜（Gong et al.， 2022）等植物研究中發(fā)現(xiàn)外源激素可以有效緩解離子毒害，這與本研究結(jié)果相似。

泡桐幼苗在鹽脅迫后，受到的負(fù)面影響主要是滲透失衡及離子毒害。根系是先接觸到鹽分的器官，過量的Na+影響幼苗根系細(xì)胞對水分及營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和運(yùn)輸，越來越多的Na+進(jìn)入到植株葉片中，光合作用減弱，進(jìn)而導(dǎo)致泡桐生長及干物質(zhì)積累受到抑制，而外施GA3可以有效緩解鹽脅迫對幼苗的抑制。本研究通過對泡桐葉片各指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示MDA與SOD、CAT、Chl（a+b）、Pn、Ci、K+/Na+呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），這就意味著MDA含量過高時，可能會使泡桐葉片的抗氧化酶活性減弱，光合作用受到影響，離子平衡被打破，泡桐幼苗的生長發(fā)育受到抑制。由于GA3對植物尤其是幼苗期植物的生理作用比較復(fù)雜且對植株的影響具有濃度效應(yīng)，因此本研究通過PCA分析進(jìn)一步表明，當(dāng)GA3 濃度400 mg·L－1時緩解效果較好，此時泡桐耐鹽能力較強(qiáng)。以上說明GA3主要通過促進(jìn)干物質(zhì)積累、葉綠素合成、光合呼吸和滲透平衡等多種方式減弱Na+對植株的不利影響，從而提高泡桐的抗性。

綜上所述，150 mmol·L－1的NaCl脅迫會顯著抑制泡桐幼苗的生長且生長量降幅超過50%。噴施外源GA3可以提高植物體內(nèi)抗氧化酶的活性，緩解由鹽脅迫導(dǎo)致的活性氧增多而引起的膜脂過氧化反應(yīng)，通過調(diào)節(jié)葉片色素含量和光合呼吸氣體參數(shù)，緩解NaCl對植株光合作用的抑制，光合產(chǎn)物得到累積，泡桐的生物量增大。同時，GA3通過調(diào)控植株體內(nèi)離子運(yùn)輸能力，降低各部位Na+含量，從而緩解NaCl對泡桐的抑制作用。此外，綜合各指標(biāo)相關(guān)性及PCA分析可得，400 mg·L－1的GA3緩解效果最佳，該濃度下幼苗干重增加69.71%。本研究初步揭示了泡桐的鹽害機(jī)制與外源GA3調(diào)控鹽脅迫的作用機(jī)制，為泡桐在鹽漬地開發(fā)利用提供了依據(jù)。

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（責(zé)任編輯 蔣巧媛 鄧斯麗）