外源H₂O₂對(duì)鹽脅迫下甜瓜生理特性的影響

賈慶美 胡克玲

摘要 為了解外源H2O2對(duì)鹽脅迫下甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育的影響，本研究以甜瓜“小麥酥”為試材，以NaCl作為鹽脅迫處理，研究不同濃度的H2O2對(duì)鹽脅迫下甜瓜生長(zhǎng)及相關(guān)生理特性的影響。結(jié)果表明，鹽脅迫抑制了甜瓜生長(zhǎng)，葉綠素含量和GSH/GSSG比值降低，但膜脂過(guò)氧化水平、SOD和CAT的酶活性、GSSG和GSH+GSSG含量提高。適宜濃度的H2O2能緩解鹽脅迫對(duì)甜瓜生長(zhǎng)的影響，有效提高甜瓜逆境下葉綠素水平。施用H2O2能較好地緩解膜脂過(guò)氧化，激活甜瓜逆境下的抗氧化酶活性，但隨著H2O2處理濃度的提高，對(duì)甜瓜鹽脅迫傷害的緩解效應(yīng)下降， 氧化還原指標(biāo)呈先升高后降低的趨勢(shì)。因此，H2O2處理對(duì)鹽脅迫下甜瓜的逆境傷害具有緩解作用，且具有一定的濃度效應(yīng)，當(dāng)H2O2濃度為10～15 mmol/L時(shí)，能較好地提高甜瓜植株對(duì)逆境的抵抗能力。

關(guān)鍵詞 甜瓜；鹽脅迫；過(guò)氧化氫

中圖分類號(hào) S652 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1007-7731（2023）14-0039-05

Effect of exogenous H2O2 on physiological characteristics of melon under salt stress

JIA Qinmei1? ?HU Keling2*

（1Jinzhai Agricultural Industry Development Center， Jinzhai 237300， China;2Anhui Agricultural University， Hefei 230036， China）

Abstract To explore the effect of exogenous H2O2 on the growth of melon under salt stress， this paper took the “Xiaomaisu” melon variety as the experimental object， designed different treatments to study the growth and physiological characters of melon. The results showed that the growth of melon was inhibited under salt stress，and the ratio of GSH/GSSG and the content of chlorophyll was decreased. But the level of membrane lipid peroxidation， the activity of SOD and CAT， and the content of GSSG and GSH+GSSG were increased in melon under salt stress. However， appropriate concentration of H2O2 could alleviate the growth of melon and improved the content of chlorophyll of melon under salt stress. As the concentration of H2O2 increased， it was reduced mitigation effect of melon under salt stress， the indicator of redox was increased at first and then decreased. Therefore， proper concentration of H2O2 treatment could alleviate the damage of salt stress on melon. When the concentration of H2O2 was 10-15 mmol/L， it could improve resistance to adversity.

Keywords melon; salt stress; H2O2

近年來(lái)，設(shè)施農(nóng)業(yè)在我國(guó)得到了蓬勃發(fā)展，但由于在設(shè)施內(nèi)栽培作物減少了自然雨水的沖刷，加上化肥的大量施用，可能會(huì)使設(shè)施土壤的鹽漬化加重。鹽脅迫對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致植物出現(xiàn)氧化脅迫和營(yíng)養(yǎng)脅迫等問(wèn)題[1-2]。因此，如何緩解作物的鹽脅迫，是當(dāng)前設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展亟需解決的重要問(wèn)題。

當(dāng)植物受到鹽脅迫時(shí)，除了能通過(guò)自身的調(diào)解機(jī)制應(yīng)對(duì)脅迫外，也能通過(guò)施用外源物質(zhì)來(lái)緩解鹽脅迫，如外源CO、H2S、H2O2等[3-6]。過(guò)氧化氫（H2O2）作為信號(hào)分子，不僅可以參與植物的發(fā)育過(guò)程，也能夠參與植物對(duì)鹽脅迫的調(diào)控[7-8]。外源H2O2可以通過(guò)增強(qiáng)黃瓜的抗氧化系統(tǒng)來(lái)降低鹽脅迫引起的氧化脅迫，同時(shí)調(diào)控相關(guān)蛋白質(zhì)的表達(dá)，緩解鹽脅迫造成的傷害[9]。適宜濃度的H2O2也能促進(jìn) NaCl 脅迫下小白菜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)[10]。

甜瓜（Cucumis melo L.）又名香瓜，屬于葫蘆科黃瓜屬作物，因其香甜可口的特點(diǎn)而深受消費(fèi)者喜愛(ài)。研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫會(huì)影響甜瓜的生長(zhǎng)發(fā)育[11-12]。目前，有關(guān)外源H2O2對(duì)甜瓜耐鹽性的研究還少見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究以甜瓜為試驗(yàn)材料，研究不同濃度的H2O2對(duì)鹽脅迫下甜瓜生長(zhǎng)及抗氧化酶活性等指標(biāo)的影響，以期探明鹽脅迫下甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育的緩解機(jī)制。

1 材料與處理

1.1 試驗(yàn)材料

以甜瓜品種“小麥酥”為試驗(yàn)材料，將其種子置于人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行催芽，催芽溫度保持在28 ℃，露白后播種于營(yíng)養(yǎng)缽中，采用基質(zhì)育苗。當(dāng)3葉1心時(shí)，將幼苗根系沖洗干凈，采用水培培育，營(yíng)養(yǎng)液配方為Hoagland營(yíng)養(yǎng)液。培養(yǎng)期間每7 d更換2次營(yíng)養(yǎng)液。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)處理，根據(jù)課題組前期研究，選用150 mmol/L NaCl 作為鹽脅迫處理，外源噴施H2O2，各處理分別為①T1：對(duì)照（清水處理）；②T2：150 mmol/L NaCl；③T3：150 mmol/L NaCl+5 mmol/L H2O2；④T4：150 mmol/L NaCl+10 mmol/L H2O2；⑤T5：150 mmol/L NaCl+15 mmol/L H2O2；⑥T6：150 mmol/LNaCl+20 mmol/L H2O2。重復(fù)3次，處理7 d后進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

1.3 指標(biāo)測(cè)定及方法

1.3.1 形態(tài)指標(biāo)測(cè)定? 用直尺測(cè)量所有幼苗的株高；使用游標(biāo)卡尺對(duì)所有處理的幼苗莖粗進(jìn)行測(cè)定；用電子秤稱量幼苗地上部鮮重。

1.3.2 葉綠素SPAD值測(cè)定? 采用葉綠素測(cè)定儀（浙江托普TYS-A）測(cè)定甜瓜葉片同葉位的葉綠素含量，葉綠素含量用SPAD值表示。

1.3.3 抗氧化酶活性、MDA含量、GSH含量等指標(biāo)測(cè)定? 過(guò)氧化物酶（POD）活性、過(guò)氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性、MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定參照Hu等[12]方法。GSH含量測(cè)定參考郝永勝等[11]測(cè)定方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用 SAS 8.0進(jìn)行方差分析，采用最小顯著性差異法（LSD）進(jìn)行多重比較，采用 Microsoft Excel 2019作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 H2O2對(duì)鹽脅迫下甜瓜生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從表1可以看出，與對(duì)照植株相比，T2處理的株高、莖粗和鮮重顯著降低。噴施外源H2O2后，株高和鮮重隨H2O2濃度的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，但與T2相比，外源H2O2對(duì)莖粗無(wú)顯著影響?？梢?jiàn)，H2O2能緩解鹽脅迫對(duì)甜瓜形態(tài)指標(biāo)的影響，但對(duì)H2O2濃度有依賴性，10～15 mmol/L濃度能顯著提高鹽脅迫下甜瓜的株高和鮮重。

2.2 H2O2對(duì)鹽脅迫下甜瓜葉綠素含量的影響

本試驗(yàn)用SPAD值表示相對(duì)葉綠素含量。從圖1可以看出，與對(duì)照相比，鹽脅迫T2處理顯著降低了甜瓜的葉綠素含量，隨著外源H2O2處理濃度的提高，與T2相比，T4、T5處理顯著提高了甜瓜的葉綠素含量，但20 mmol/L高濃度的H2O2處理有抑制葉綠素合成的趨勢(shì)。

2.3 H2O2對(duì)鹽脅迫下甜瓜MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率的影響

從圖2可以看出，鹽脅迫提高了甜瓜MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率。隨著H2O2處理濃度的增加，相對(duì)電導(dǎo)率逐漸降低，均顯著低于單獨(dú)鹽處理，但與對(duì)照相比沒(méi)有顯著差異。在H2O2濃度為10～20 mmol/L時(shí)，能顯著降低MDA含量，但T4、T5、T6處理之間差異不顯著。說(shuō)明鹽脅迫下施用H2O2，甜瓜植株的膜質(zhì)過(guò)氧化程度得到了緩解。

2.4 H2O2對(duì)鹽脅迫下甜瓜抗氧酶活性的影響

從圖3可以看出，鹽脅迫下甜瓜的SOD活性和CAT活性有所提高，外源施用H2O2能進(jìn)一步激活甜瓜的抗氧化酶系統(tǒng)，在濃度為10 mmol/L時(shí)，顯著提高了3種酶的活性，隨著處理濃度的提高，激活作用有所降低。說(shuō)明H2O2對(duì)鹽脅迫下甜瓜的酶活性調(diào)控有濃度效應(yīng)。

2.5 H2O2對(duì)鹽脅迫下甜瓜谷胱甘肽氧化還原狀態(tài)的影響

從圖4可以看出，與對(duì)照相比，鹽脅迫下GSH含量變化不顯著，GSSG含量和GSH+GSSG 含量顯著提高，GSH/GSSG比值顯著下降。隨著H2O2濃度的提高，甜瓜氧化還原指標(biāo)呈先升高后降低的趨勢(shì)，在H2O2濃度為10～15 mmol/L時(shí)，具有較好的調(diào)控作用。

3 討論與結(jié)論

鹽脅迫抑制甜瓜生長(zhǎng)[11]，但外源添加適宜濃度的H2O2后，能夠緩解鹽脅迫對(duì)甜瓜生長(zhǎng)的抑制作用。李世玉等[13]研究也發(fā)現(xiàn)，外源物質(zhì)能夠緩解鹽脅迫對(duì)甜瓜生長(zhǎng)的影響。宋慧等[14]研究發(fā)現(xiàn)，SPAD值可以無(wú)損預(yù)測(cè)甜瓜葉綠素含量。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫降低了甜瓜葉綠素SPAD值，葉綠素含量下降。在其他幾種葫蘆科作物中，也發(fā)現(xiàn)鹽脅迫抑制葉綠素合成[12，15]，其原因可能是在鹽脅迫條件下，葉綠素合成前體物質(zhì)含量下降和葉綠素酶含量上升，使葉綠素降解代謝加強(qiáng)，導(dǎo)致葉綠素含量下降[16]。隨著H2O2濃度的提高，葉綠素含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，H2O2能降低鹽脅迫對(duì)葉綠素的降解，提高甜瓜幼苗葉綠素含量，促進(jìn)甜瓜生長(zhǎng)。

鹽脅迫條件下，植物細(xì)胞膜過(guò)氧化受到損傷，MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率增加[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫顯著提高了甜瓜的MDA含量。有研究也發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫顯著提高了小白菜和月季的MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率[17-18]。H2O2處理能降低MDA含量，緩解鹽脅迫對(duì)作物生長(zhǎng)的抑制。沈季雪[19]研究表明，在鹽脅迫下，黃瓜的相對(duì)電導(dǎo)率顯著提高，H2O2處理后相對(duì)電導(dǎo)率的上升趨勢(shì)也得到緩解，與本研究結(jié)果類似。

當(dāng)植株處于脅迫環(huán)境中，可通過(guò)提高相關(guān)抗氧化酶的活性來(lái)提高對(duì)逆境的適應(yīng)能力。外源H2O2能激活抗氧化系統(tǒng)，使SOD、POD一直保持較高的活性，從而減少了活性氧等有害物質(zhì)的積累。較低濃度的H2O2能誘導(dǎo)CAT酶的活性，但CAT在高濃度H2O2處理下活性有所下降，可能是因?yàn)镃AT對(duì)H2O2響應(yīng)的濃度有所不同。付咪等[17]研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的外源H2O2可提高苜蓿葉片CAT活性。

在逆境脅迫下，GSH在植物體內(nèi)能清除活性氧、調(diào)節(jié)抗壞血酸含量，在防御膜質(zhì)過(guò)氧化中起著非常重要的作用[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，施用適當(dāng)濃度的H2O2能顯著增加鹽脅迫下甜瓜的GSH/GSSG比值，增加GSH含量，但高濃度的H2O2使GSH含量和GSH/GSSG比值下降。說(shuō)明H2O2可以通過(guò)提高GSH的含量、改變GSH/GSSG的比值來(lái)增加甜瓜的抗氧化能力，這也說(shuō)明GSH可能參與了H2O2對(duì)甜瓜鹽脅迫的調(diào)控。

總之，H2O2處理能改善甜瓜的生長(zhǎng)發(fā)育，提高甜瓜的葉綠素含量，提高相關(guān)酶的活性，提高甜瓜對(duì)鹽脅迫的抗性，且具有一定的濃度效應(yīng)。高濃度可能使植株的活性氧增加，使植株受到更深的傷害，而低濃度對(duì)甜瓜逆境環(huán)境有保護(hù)作用，激活了植株的抗性系統(tǒng)。由此可見(jiàn)，適宜濃度的H2O2能提高植株對(duì)逆境的抵抗能力。

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（責(zé)編：張宏民）