N-乙酰半胱氨酸對鹽脅迫下柱果鐵線蓮種子萌發(fā)和幼苗生長的促進效應

唐茜　張妍　鄧美伶　王佳麗　李強

關鍵詞：柱果鐵線蓮：N-乙酰半胱氨酸：鹽脅迫：種子萌發(fā)：幼苗生長：滲透調(diào)節(jié)：氧化損傷

中圖分類號：S682.390.1 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2023） 03-0042-09

土壤鹽堿化是環(huán)境惡化的一個重要方面，鹽堿土壤不僅會使植物生長受到抑制，嚴重的還會導致植株死亡。植物的種子萌發(fā)期和幼苗期是對土壤鹽分濃度最敏感的階段，如果此階段遭遇鹽脅迫，則會嚴重影響植物整個生長周期。鹽堿土壤對植物的危害主要包括離子毒害、滲透脅迫、氧化應激損傷等。提高植物的耐鹽堿能力可以較好地利用鹽堿地，還能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。因此，近年來眾多學者開展了高耐鹽植物品種選育和改良、提升高經(jīng)濟價值植物的耐鹽堿能力等研究。

柱果鐵線蓮（Clematis uncinata Champ.）屬于毛茛科（Ranunculaceae）鐵線蓮屬（Clematis）多年生草質(zhì)藤本植物，全國各地均有分布，主要分布于東北、西部地區(qū)及浙江。因其生長形態(tài)獨特和獨樹一幟的開花特性，廣泛用于城市園林植物造景，具有很高的觀賞價值，又因其根莖富含三萜糖苷等活性成分，還是一味傳統(tǒng)的中藥材。研究表明，鐵線蓮屬植物具有廣泛適應性，耐熱、耐寒、耐干旱、耐弱光等。然而，王凱、李洪瑤等研究發(fā)現(xiàn)，鐵線蓮屬植物的耐鹽堿性差異較大，低濃度鹽脅迫初期有一定抗性，但脅迫時間較長時鐵線蓮均難以正常生長。因此，解決鹽堿脅迫下柱果鐵線蓮種子萌發(fā)和幼苗生長困難等問題，有助于鹽堿地上推廣種植柱果鐵線蓮，開發(fā)利用鹽堿地。

目前主要通過種子處理、補充外源物質(zhì)和培育耐鹽堿品種等方法來提高植物適應鹽堿土壤的能力。其中，補充外源物質(zhì)由于成本較低且時效快成為提高植物耐鹽堿研究的重點，較多的研究表明，外源物質(zhì)可以提高植物細胞滲透調(diào)節(jié)能力和抗氧化酶活性，從而緩解鹽脅迫對植物的傷害，提高植物的耐鹽性。N-乙酰半胱氨酸（N-ace-tylcysteine，NAC）是半胱氨酸的N-乙酰衍生物，是一種強抗氧化劑，不僅抑制植物體內(nèi)活性氧的生成，同時還能清除過多的自由基，調(diào)節(jié)細胞的新陳代謝，提高細胞活性，另外它還是植物體內(nèi)內(nèi)源性抗氧化劑谷胱甘肽的前體物質(zhì)。Colak等研究發(fā)現(xiàn)，補充外源NAC可以通過誘導小麥根系酚酸的合成和提高抗氧化酶活性來緩解重金屬的脅迫作用；Picchi等研究發(fā)現(xiàn)，NAC能提高小麥葉片中抗氧化酶水平，尤其是抗壞血酸含量，從而緩解臭氧引起的氧化損傷；董倩研究發(fā)現(xiàn)，補充外源NAC可以提高水稻葉片中抗氧化酶活性和相關基因的表達，緩解低溫對水稻的刺激作用，從而增強水稻的耐寒性。這些研究結果表明，NAC可誘導植物體產(chǎn)生抵抗非生物環(huán)境脅迫的能力。而關于NAC對鹽脅迫下柱果鐵線蓮種子萌發(fā)和幼苗生長影響的研究還鮮有報道，且其具體的作用機制還不清晰。因此，本試驗采用浸種和幼苗脅迫方式，研究分析NAC對一定濃度NaCl脅迫下柱果鐵線蓮種子萌發(fā)和幼苗生長的促進作用，解析NAC對柱果鐵線蓮緩解鹽脅迫的作用機制，為今后鹽堿地上柱果鐵線蓮高效種植推廣提供理論依據(jù)和技術參考。

1材料與方法

1.1試驗材料及試劑

供試N-乙酰半胱氨酸（NAC）購自上海麥克林生化科技有限公司（純度≥99%，貨號C11182663）。柱果鐵線蓮種子由西南大學園藝園林學院提供。超氧化物歧化酶（SOD）試劑盒、過氧化氫酶（CAT）試劑盒、過氧化物酶（POD）試劑盒、過氧化氫（H₂O₂）測試盒、可溶性糖（solublesugar）試劑盒、脯氨酸（Pro）試劑盒、總蛋白定量測定試劑盒（BCA法）均購自南京建成生物工程研究所。丙二醛（MDA）試劑盒購自上海碧云天生物技術有限公司。

1.2試驗設計

試驗于2021年2—9月在西南大學園林園藝學院進行。在前期試驗結果（100 mmol/L NaCl脅迫下柱果鐵線蓮種子萌發(fā)受到明顯抑制）的基礎上，參考李洪瑤等的方法，本試驗選擇NaCl脅迫濃度為100 mmol/L，NAC濃度為1mmol/L。試驗設置4個處理，即對照（T0）：無菌蒸餾水；鹽脅迫處理（T1）：100 mmol/L NaCl溶液；NAC處理（T2）：1 mmol/L NAC溶液；NAC+NaCl處理（T3）：100mmol/L NaCl+1 mmol/L NAC。

1.3種子萌發(fā)試驗

選取飽滿成熟的柱果鐵線蓮種子，在直徑20cm培養(yǎng)皿中用0.2%高錳酸鉀消毒5 min，用無菌蒸餾水沖洗3遍，再將種子放置在恒溫培養(yǎng)箱中，28℃條件下無菌蒸餾水浸泡48 h，之后取出用無菌濾紙吸干。然后，將種子分成4份，按照1.2試驗設計進行4個處理（T0～T3），即用對應的溶液浸泡2h，再用無菌水沖洗3遍控干，放置在鋪有2層濾紙的育苗盤（長32 cm，寬25.5 cm，高6.7cm）中萌發(fā)。濾紙上提前加對應的處理溶液5mL。每個育苗盤放置50粒種子，每處理3個重復。然后，將育苗盤移至南方山地園藝學教育部重點實驗室的人工氣候室中進行萌發(fā)試驗，條件為晝／夜溫度28℃/25℃、光照／黑暗時間14 h/10h、光照強度5000 lx和空氣濕度65%～75%。每天上午10：00開始觀察種子萌發(fā)情況。育苗盤中的濾紙每隔2d更換1次，以確保處理溶液濃度一致。

1.4幼苗脅迫生長試驗

按照1.3中方法進行種子萌發(fā)，待其根系長至3～4 cm時，選取長勢一致的種苗移栽至花盆，用土蓋住根部，露出種仁?；ㄅ枰?guī)格：口徑12.30cm，底徑9.60 cm，高13.20 cm，容量1.50 L。每盆裝入相同重量的配土（泥炭：珍珠巖= 1：1）。每盆移栽3株，每處理15盆，重復3次。待幼苗全部移栽成活且第一片真葉全部展開后開始實施處理，每盆澆灌對應處理的溶液50 mL，避免溶液接觸葉片。為保證每盆土壤鹽濃度不變和土壤水分正常，每隔2d測量一次土壤含水量，根據(jù)土壤含水量定期噴施無菌蒸餾水。

1.5測定指標與方法

1.5.1種子萌發(fā)指標測定 每天觀察種子萌發(fā)情況，并及時清除霉變種子。種子發(fā)芽標準為胚根長度大于種子長度的50%。第30天統(tǒng)計種子發(fā)芽勢（GP），第50天統(tǒng)計種子發(fā)芽率（GR）。

GP=30 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)／種子總數(shù)×100%；

GR=50 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)／種子總數(shù)×100%；

種子發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/Dt）。其中，Gt為第t天發(fā)芽種子數(shù)，Dt為對應Gt的發(fā)芽天數(shù)。

種子活力指數(shù)（VI）=SxGI。式中S為種子胚苗的鮮重（g）。

1.5.2幼苗脅迫生長試驗指標測定 實施處理后第10、20、30天每個處理分別隨機選取5盆進行試驗。用游標卡尺測量幼苗株高、莖粗。采集幼苗并按地上部、地下部分開，洗凈后置于烘箱中45℃烘至恒重，用分析天平分別稱取兩者干重。

將幼苗新鮮根部清洗干凈后再用無菌濾紙擦干，使用根系分析儀（型號GXY-A，杭州托普儀器有限公司）進行根長、根表面積、根體積分析；再分別稱取各處理根樣0.50 g，加入預冷PBS溶液5mL，研磨至勻漿，在4℃下5000r/min離心5min，吸取上清液-80℃保存，用于相關指標測定。其中，SOD、CAT、POD活性和MDA、H₂O₂、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量測定嚴格按照試劑盒說明書操作。根系活力參照白寶璋等的氯化三苯基四氮唑法（TTC）測定。

幼苗根系洗凈后在烘箱中110℃殺青30min，再60℃烘干至恒重，研磨成粉末，委托西南大學分析測試中心采用火焰光度計法測定Na⁺、K⁺、Ca²⁺含。

1.6數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010進行試驗數(shù)據(jù)整理，用SPSS 22.0軟件和GraphPad Prism 8.0進行數(shù)據(jù)分析和作圖。

2結果與分析

2.1 NAC對鹽脅迫下柱果鐵線蓮種子萌發(fā)的影響

由表1可以看出，與對照（T0）相比，鹽脅迫處理（T1）種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均顯著下降，分別降低64. 10%、50.01%、64.98%和82.71%，可見鹽脅迫嚴重影響柱果鐵線蓮種子萌發(fā)。與T0相比，NAC處理（T2）種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢無顯著差異，而發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)則顯著提高，顯示NAC在一定程度上可激活柱果鐵線蓮種子萌發(fā)。與T1相比，NAC+NaCl處理（T3）種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均顯著提高，分別提高137.09%、76.25%、100.53%、409.89%；與TO相比，T3處理各種子萌發(fā)指標均顯著下降。

綜上表明，鹽脅迫顯著影響柱果鐵線蓮種子萌發(fā)，添加外源NAC可以顯著緩解鹽脅迫，顯著提高種子各萌發(fā)指標，但難以恢復到對照水平。

2.2 NAC對鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系生長的影響

鹽脅迫處理30d時柱果鐵線蓮幼苗根系生長狀況見表2。可以看出，與T0相比，T1處理幼苗的相對根長、相對根表面積、相對根體積和根系活力均顯著下降，分別降72.0%、64.0%、68.0%和28.85%，表明鹽脅迫下根系生長受到顯著抑制。與T0相比，T2處理幼苗的相對根長、相對根表面積、相對根體積和根系活力均得到顯著提高，可知NAC一定程度上能激活根系活力，提升根系生長能力。與T1相比.T3處理幼苗的相對根長、相對根表面積、相對根體積和根系活力均顯著提高，分別高出142.86%、63.89%、106.25%和45.95%，然而T3處理幼苗的根系生長狀況難以恢復到對照水平。表明，添加外源NAC可以緩解NaCl對柱果鐵線蓮幼苗根系的脅迫作用。

2.3 NAC對鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗植株生長的影響

鹽脅迫處理30 d時柱果鐵線蓮幼苗生長狀況見表3。與T0相比，T1處理幼苗株高、莖粗、單株地上部干重、單株地下部干重均顯著下降，降幅分別為37.63%、34.66%、32.07%和32.36%。與T0相比，T2處理幼苗各生長指標值均顯著增大，可見，NAC對柱果鐵線蓮幼苗具有一定的促生作用。與T0相比，T3處理幼苗株高、莖粗、地上部干重顯著下降，而地下部干重則差異不顯著；與T1相比，T3處理幼苗株高、莖粗、地上部干重、地下部干重顯著增大，分別增32.99%、49.77%、36.52%、45.66%。

綜上表明，NAC可以促進柱果鐵線蓮幼苗植株生長，還能緩解鹽脅迫對其生長的抑制作用。同時，從植株葉片生長情況（表3）可以看出，鹽脅迫導致葉片發(fā)黃，嚴重時植株死亡，而添加外源NAC可以減輕葉片變黃程度，提高植株鹽脅迫抗逆能力。

2.4 NAC對鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

NAC對鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響結果見圖1。可知，隨著生長進程，對照（T0）和NAC（T2）處理幼苗根系脯氨酸和可溶性糖含量變化不顯著，可溶性蛋白含量則出現(xiàn)先增加后降低趨勢，第10天與第30天時可溶性蛋白含量差異不顯著；T1、T3處理幼苗根系脯氨酸、可溶性糖含量均是先增加后降低，可溶性蛋白含量則是第10天最高，之后逐漸下降，第30天時最低。

與T0相比，T1、T2、T3處理幼苗根系脯氨酸含量均顯著增加，其中Tl顯著高于T0、T2和T3。與TO相比，除第10天外，T1、T3處理根系可溶性糖含量均顯著增加；與T1相比，T3處理根系可溶性糖含量顯著降低。鹽脅迫第10天時，與T0相比，T1、T3處理可溶性蛋白含量顯著增加，T3顯著高于T1;第20、30天時T1處理可溶性蛋白含量均顯著低于其它處理，T3處理可溶性蛋白含量則顯著高于其它處理。

綜上可見，鹽脅迫對幼苗根系滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響很大，而添加外源NAC可以有效緩解鹽脅迫作用。

2.5 NAC對鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系滲透調(diào)節(jié)離子含量的影響

從表4中可以看出，非鹽脅迫下，第10、20、30天T0、T2處理幼苗根系Na⁺、K⁺、Ca²⁺含量和K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na⁺值均變化較小，相互間不存在顯著差異。鹽脅迫下，T1、T3處理幼苗根系Na+、K⁺、Ca²⁺含量隨著鹽脅迫時間延長均發(fā)生明顯變化，其中Na+含量均逐漸升高；K⁺、Ca²⁺含量及K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na⁺值T1處理逐漸降低，T3處理逐漸升高。

與T0相比，第10、20、30天T1處理幼苗根系Na⁺含量顯著升高，分別高出10.65、17.33、24.12倍；K⁺含量顯著降低，分別降40.61%、47.25%和55.11%；Ca²⁺含量顯著降低，分別降40.61%、53.96%、61.60%。與Tl相比，第10、20、30天T3處理幼苗根系Na+含量顯著降低，分別降21.38%、52.24%、61.41%；K+含量顯著升高，分別高21.41%、55.60%、92.48%；Ca²⁺含量顯著升高，分別高13.17%、71.10%、132.80%；K⁺/Na⁺值顯著升高，分別高55.24%、225.46%、394. 60%；Ca²⁺/Na⁺值顯著升高，分別高46. 43%、257.70%、512.50%。

綜上表明，鹽脅迫使柱果鐵線蓮幼苗根系參與滲透調(diào)節(jié)的Na⁺含量顯著升高，K⁺、Ca²⁺含量顯著降低，從而使根系細胞的滲透勢降低、脅迫加重，給幼苗根系帶來離子毒害，使植株無法正常生長；添加外源NAC后，根系細胞滲透勢得到提高，從而提升了幼苗鹽脅迫下的滲透調(diào)節(jié)能力，緩解細胞離子失衡現(xiàn)象，減輕根系的離子脅迫。

2.6 NAC對鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系MDA和H₂O₂含量的影響

鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系MDA和H₂O₂含量的變化見圖2?？芍?，在非鹽脅迫下，T0和T2處理幼苗根系MDA、H₂O₂含量一直維持在一個較低水平，隨著培養(yǎng)時間延長，均出現(xiàn)先升高后降低趨勢；鹽脅迫下，隨著處理時間延長，T1處理幼苗根系MDA、H₂O₂均逐漸升高，而T3則先升高后降低。

與T0相比，鹽脅迫第10、20、30天T1處理幼苗MDA含量顯著增多，分別增加120.55%、112.56%、236.63%；H202含量也顯著增多，分別增加94.38%、84.21%和182.31%。與T1相比，鹽脅迫第10、20、30天T3處理幼苗MDA含量顯著降低，分別減少29.16%、23.05%、56.52%；H₂O₂含量也顯著降低，分別減少22.83%、19.14%、49.64%。

綜上表明，鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系細胞內(nèi)產(chǎn)生大量MDA和H₂O₂，添加外源NAC可在一定程度上緩解幼苗的鹽脅迫，減輕細胞的脂質(zhì)過氧化。

2.7 NAC對鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系抗氧化酶活性的影響

柱果鐵線蓮幼苗根系抗氧化酶活性變化見圖3?？梢钥闯觯诜躯}脅迫下，隨生育進程，T0、T2處理幼苗根系SOD活性先升高后降低，CAT活性則呈小幅逐漸升高趨勢，POD活性則維持在一個較低水平。第10、20、30天，T0、T2處理幼苗根系SOD、CAT、POD活性變化均無顯著差異，可見，添加外源NAC對幼苗根系不存在脅迫作用。

鹽脅迫初期，與T0處理相比.T1、T3處理幼苗根系SOD、CAT、POD活性顯著升高；隨著鹽脅迫時間延長，T1、T3處理SOD活性均先升高后降低.CAT活性均逐漸上升，而POD活性兩處理變化趨勢不同，Tl逐漸下降，T3則先升高后降低。與T1相比，第10、20、30天T3處理幼苗根系SOD活性分別提高3.63%、7.31%、83.02%，后兩者達顯著水平；CAT活性分別提高21. 53%、29.39%、23.56%，均差異顯著；POD活性分別提高1.94%、46.92%、56.70%，后兩者達顯著水平。

綜上表明，鹽脅迫使柱果鐵線蓮幼苗根系抗氧化酶活性發(fā)生顯著變化，添加外源NAC可以進一步提高SOD、CAT、POD活性，有助于清除細胞內(nèi)過多的ROS，緩解根系細胞質(zhì)膜的氧化損傷，維持其正常生長發(fā)育。

3討論

3.1 NAC對鹽脅迫下柱果鐵線蓮種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

種子萌發(fā)是植物整個生長周期中的起始階段，此階段最易遭受外界環(huán)境的非生物脅迫。種子萌發(fā)活性的強弱在一定程度上影響著植株的后續(xù)生長。植物遭受最廣泛的非生物脅迫即鹽堿脅迫，它嚴重影響種子萌發(fā)和植株生長發(fā)育。董飛等研究不同濃度鹽脅迫對菊科植物種子萌發(fā)的影響時發(fā)現(xiàn)，隨著鹽脅迫濃度增大，種子萌發(fā)指數(shù)顯著降低，胚芽、胚根生長均呈現(xiàn)下降趨勢：Wu等研究指出，鹽脅迫顯著降低番茄產(chǎn)量和品質(zhì)；Jalili等發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫顯著提高紫花苜蓿體內(nèi)的氧化應激損傷，造成植株死亡。本研究結果表明，柱果鐵線蓮在100 mmol/L NaCl脅迫下，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均顯著降低，另外幼苗根系生長也受到顯著抑制，同時還顯著降低株高、莖粗、地上部干重和地下部干重，可見，鹽脅迫不僅對柱果鐵線蓮種子萌發(fā)還對幼苗生長產(chǎn)生嚴重的毒害作用。這一研究結果與張鳳娥、王凱、李洪瑤等的研究結果相似。造成這一毒害作用的原因主要是鹽分改變土壤含水比、形成滲透脅迫，使種子和根系難以在環(huán)境中吸收到足夠水分，導致體內(nèi)物質(zhì)合成受阻，從而影響種子萌發(fā)和幼苗正常生長。

N-乙酰半胱氨酸（NAC）屬于小分子物質(zhì)，不需要主動運輸即可直接進入細胞，在植物體內(nèi)不僅可以作為合成谷胱甘肽酶（GSH）的前體物質(zhì)，其本身還是一種非酶抗氧化物質(zhì)，具有緩解植物非生物脅迫作用。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下外源添加1mmol/L NAC溶液時，柱果鐵線蓮種子各萌發(fā)指標均得到顯著提高，另外發(fā)現(xiàn)NAC不僅促進幼苗根系生長、提高根系活力，還進一步促進植株生長和生物量積累。表明，添加一定濃度的外源NAC能夠緩解NaCl對柱果鐵線蓮種子和幼苗的脅迫作用，提高其對非生物脅迫的抵抗能力。

3.2 NAC對鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

鹽堿、重金屬、高低溫等非生物脅迫嚴重影響植物生長、果實品質(zhì)，為緩解環(huán)境的脅迫作用，植物體內(nèi)形成了一套復雜的防御機制。滲透調(diào)節(jié)是植物應對逆境脅迫的主要作用機制之一，脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖是植物體內(nèi)主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。脯氨酸在植物體內(nèi)處于游離狀態(tài)，在受到脅迫時會大量積累，調(diào)節(jié)細胞滲透勢，另外其本身還是關鍵的抗氧化物質(zhì)?？扇苄蕴窃谥参矬w內(nèi)不僅是合成有機化合物的原料，在細胞受到逆境脅迫時還能提高自身含量來保護細胞內(nèi)的酶活性，從而起到緩解逆境脅迫的作用。本研究結果顯示，非鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系脯氨酸、可溶性糖含量均處于較低水平，但鹽脅迫下其根系脯氨酸、可溶性糖含量顯著上升，且隨著脅迫時間延長其含量均先升高后降低，總體一直處于較高水平；添加外源NAC后幼苗根系脯氨酸、可溶性糖含量顯著低于單獨鹽脅迫處理，且隨著時間延長，脯氨酸、可溶性糖含量均呈現(xiàn)先升高后降低趨勢。表明，鹽處理對柱果鐵線蓮幼苗產(chǎn)生顯著的脅迫作用，幼苗體內(nèi)通過積累脯氨酸、可溶性糖含量來緩解這種脅迫作用，而添加NAC則緩解鹽對幼苗的脅迫作用，脯氨酸、可溶性糖含量顯著低于單獨鹽處理，但仍顯著高于對照。

此外，可溶性蛋白在植物受到逆境脅迫時同樣起著重要作用，其不僅是植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，在逆境脅迫下還對生物膜和碳物質(zhì)起保護作用。本研究結果顯示，鹽脅迫第10天，與對照相比，鹽處理（T1）及其添加外源NAC處理（T3）可溶性蛋白含量顯著增加，且T3顯著高于T1;第20、30天T1處理可溶性蛋白含量均顯著低于其它處理，T3處理可溶性蛋白含量則顯著高于其它處理。說明添加外源NAC可以有效提高幼苗根系可溶性蛋白含量，進而提高自身的滲透調(diào)節(jié)能力、緩解鹽脅迫。

植物的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)還包括體內(nèi)的無機離子，如Na⁺、K⁺、Ca²⁺等，鹽脅迫下根系會吸收較多的Na+，使細胞內(nèi)Na+水平顯著升高，K⁺含量則顯著降低，另外細胞內(nèi)大量的Na⁺會與Ca²⁺發(fā)生交換，使Ca²⁺含量降低，細胞內(nèi)的離子平衡被嚴重打破，使得植物對外界礦質(zhì)離子的吸收受阻，影響植物的新陳代謝。本研究結果顯示，鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系Na⁺含量顯著升高，相應的K⁺、Ca²⁺含量和K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na⁺值顯著降低，根系離子平衡被嚴重破壞，脅迫加劇，且隨著脅迫時間延長，這種脅迫程度愈發(fā)嚴重：鹽脅迫下添加外源NAC，根系Na⁺含量顯著降低，K⁺、Ca²⁺含量和K⁺/Na⁺、Ca²⁺/Na⁺值顯著升高，說明添加NAC促進根系對K⁺、Ca²⁺的選擇運輸，提高細胞的滲透勢，從而改善根系的離子平衡。這可能是因為NAC具有促進根系生長和提高根系活力的能力，使得根系離子的滲透調(diào)節(jié)能力得到加強，從而提高柱果鐵線蓮幼苗抗鹽脅迫的能力。

3.3 NAC緩解鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系氧化損傷的作用

鹽脅迫下，植物根系細胞會大量積累MDA，導致膜脂過氧化，且當MDA積累到一定程度時會進一步使細胞內(nèi)部產(chǎn)生大量活性氧（ ROS），影響植株正常生長發(fā)育，而H₂O₂是典型的ROS之一，因此，通過檢測植株根系細胞內(nèi)MDA和H₂O₂含量可以反映植株的逆境脅迫能力。本研究結果顯示，鹽脅迫下柱果鐵線蓮幼苗根系MDA、H₂O₂含量顯著升高，且隨著脅迫時間延長，兩者含量隨之顯著增多，這與劉曉涵等的研究結果類似：與鹽脅迫處理相比，鹽脅迫下添加NAC處理幼苗根系MDA和H₂O₂含量均顯著降低，且均隨處理時間延長而先升高后降低，說明NAC在一定程度上能提高植物的抗鹽脅迫能力，能緩解NaCl對柱果鐵線蓮幼苗產(chǎn)生的氧化損傷。

植物在非生物脅迫下已經(jīng)形成由SOD、CAT、POD等組成的氧化應激體系，它可以有效清除植物體內(nèi)過多的ROS和自由基，使植物對環(huán)境脅迫產(chǎn)生一定的抗性。謝文輝等研究發(fā)現(xiàn)葛藤幼苗在鹽脅迫下顯著提高葉片內(nèi)抗氧化酶活性：Sarwar等研究發(fā)現(xiàn)，辣椒幼苗在鹽脅迫初期體內(nèi)抗氧化酶活性會顯著升高，脅迫時間延長時抗氧化酶活性呈現(xiàn)下降趨勢。本研究結果同樣顯示，柱果鐵線蓮幼苗鹽脅迫初期根系抗氧化酶活性會顯著升高，隨著脅迫時間延長SOD活性會先升高后逐漸下降，CAT活性則逐漸升高，POD活性則逐漸降低：鹽脅迫同時添加外源NAC后，根系SOD、CAT、POD活性會進一步提高，均高于鹽脅迫處理。這一研究結果與Colak、Picchi、董倩等的研究結果相似。表明，逆境脅迫下添加外源NAC能夠激活柱果鐵線蓮幼苗體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)，SOD、CAT、POD活性顯著升高，從而清除體內(nèi)積累的H₂O₂，緩解鹽脅迫造成的氧化損傷，達到促進植株健康生長的目的。

4結論

本研究結果表明，添加外源NAC能夠有效緩解NaCl對柱果鐵線蓮種子和幼苗的脅迫作用，促進植株生長。其具體的作用機制主要通過兩個方面來實現(xiàn)：一是NAC提高根系滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、K₊、Ca₂₊含量，提高細胞的滲透調(diào)節(jié)能力，維持穩(wěn)定的滲透壓和離子平衡，從而提高根系對鹽脅迫的抗性：二是NAC激活植物體內(nèi)抗氧化酶防御系統(tǒng)，使SOD、CAT、POD活性顯著升高，清除體內(nèi)產(chǎn)生的大量ROS，緩解細胞的脂質(zhì)過氧化作用，維持柱果鐵線蓮細胞質(zhì)膜的穩(wěn)定性、完整性。綜之，在100 mmol/LNaCl脅迫下添加1mmol/L NAC，可以顯著緩解鹽脅迫對柱果鐵線蓮種子和幼苗的毒害作用。這種緩解作用在蛋白質(zhì)組學和代謝組學方面的機制還有待進一步研究。