外源褪黑素對鹽脅迫下棉花生長發(fā)育、抗氧化酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

摘要：【目的】探究外源褪黑素（melatonin， MT）對鹽脅迫下棉花生長發(fā)育的調(diào)控效應?！痉椒ā恳試烂?號為材料，采用室內(nèi)盆栽方法，土壤含鹽量為0.3%（質(zhì)量分數(shù)），篩選出適宜的MT濃度后，設置4個處理：澆灌清水＋噴施清水（CK）、澆灌鹽水＋噴施清水（S）、澆灌清水＋噴施MT（MT）和澆灌鹽水＋噴施MT（MS），研究了不同處理下棉花的株高、莖粗、葉面積、葉綠素相對含量（用soil and plant analyzer development，SPAD值代表）、單株生物量、根冠比、抗氧化酶活性、活性氧含量以及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的變化，并對上述指標進行了相關(guān)分析?！窘Y(jié)果】與CK處理相比，S處理顯著降低棉花的株高、莖粗、葉面積、SPAD值、單株地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地上部干物質(zhì)質(zhì)量、地下部干物質(zhì)質(zhì)量，顯著提高根冠比；在鹽脅迫處理后期，S處理顯著降低葉片超氧化物歧化酶（superoxide dismutase， SOD）、過氧化物酶（peroxidase， POD）和過氧化氫酶（catalase， CAT）活性，顯著提高過氧化氫、超氧陰離子和丙二醛的含量，顯著降低可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的含量。與S處理相比，鹽脅迫下葉片噴施200 μmol·L－1 MT（MS處理）可顯著提高棉花的株高、莖粗、葉面積、SPAD值、單株地上部與地下部的鮮物質(zhì)質(zhì)量及地上部干物質(zhì)質(zhì)量，顯著降低根冠比，顯著提高SOD、POD和CAT活性，顯著降低過氧化氫、超氧陰離子和丙二醛的含量，顯著提高可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的含量。棉株地上部干物質(zhì)質(zhì)量與株高、莖粗、葉面積、SPAD值、地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地下部鮮/干物質(zhì)質(zhì)量、SOD活性、POD活性、CAT活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而與超氧陰離子含量、丙二醛含量顯著負相關(guān)?！窘Y(jié)論】葉面噴施200 μmol·L－1 MT能夠有效緩解高鹽環(huán)境（土壤含鹽量為0.3%）對棉花產(chǎn)生的氧化脅迫與滲透脅迫，促進棉花生長，提高耐鹽能力。

關(guān)鍵詞：棉花；褪黑素；鹽脅迫；抗氧化酶；滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)；生物量

Effects of exogenous melatonin on the growth and development， antioxidant enzyme activity， and osmotic adjustment substance content of cotton under salt stress

Song Chen1， 2， Liu Shasha1， 2， Wang Jian1， 2， Ma Xinying1， 2， Liu Liantao2， Zhang Ke2， Zhang Yongjiang2， Sun Hongchun2， Bai Zhiying1， 2*， Li Cundong2*

（1. College of Life Science， Hebei Agricultural University， Baoding， Hebei 071000， China; 2. College of Agronomy， Hebei Agricultural University/State Key Laboratory of North China Crop Improvement and Regulation/Key Laboratory of Crop Growth Regulation of Hebei Province， Baoding， Hebei 071000， China）

Abstract： [Objective] This study aims to investigate the regulatory effect of exogenous melatonin （MT） on cotton growth and development under salt stress. [Methods] Guoxinmian 9 was used as the material， and the indoor pot method was adopted with the soil salt content of 0.3%， and after screening out the appropriate MT concentration， four treatments were set： irrigate water + spray water （CK）， irrigate salt water + spray water （S）， irrigate water + spray MT （MT）， and irrigate salt water + spray MT （MS）. The plant height， stem diameter， leaf area， relative chlorophyll content （soil and plant analyzer development， SPAD value）， biomass per plant， root-shoot ratio， antioxidant enzyme activity， reactive oxygen species content， and osmotic adjustment substance content of cotton under different treatments were studied. And correlation analysis of the above indexes was carried out. [Results] Compared with CK treatment， S treatment significantly reduced plant height， stem diameter， leaf area， SPAD value， aboveground fresh matter mass， underground fresh matter mass， aboveground dry matter mass， and underground dry matter mass， and significantly increased root-shoot ratio of cotton. In the later stage of salt stress treatment， S treatment significantly reduced the activities of superoxide dismutase （SOD）， peroxidase （POD）， and catalase （CAT） in cotton leaf; significantly increased the contents of hydrogen peroxide， superoxide anion， and malondialdehyde; and significantly decreased the contents of soluble sugar， soluble protein， and proline. Compared with S treatment， foliar spraying 200 μmol·L－1 MT under salt stress （MS treatment） significantly increased plant height， stem diameter， leaf area， SPAD value， aboveground and underground fresh matter mass， and aboveground dry matter mass per plant; significantly reduced root-shoot ratio; significantly increased SOD， POD， and CAT activities; significantly reduced the contents of hydrogen peroxide， superoxide anion， and malondialdehyde; and significantly increased the contents of soluble sugar， soluble protein， and proline. Aboveground dry matter mass was significantly and positively correlated with plant height， stem diameter， leaf area， SPAD value， aboveground fresh matter mass， underground fresh and dry matter mass， SOD activity， POD activity， CAT activity， soluble sugar content， soluble protein content， and proline content; while was significantly and negatively correlated with superoxide anion content and malondialdehyde content. [Conclusion] Foliar spray 200 μmol·L－1 MT can effectively alleviate the oxidative stress and osmotic stress of cotton under high salt environment （soil salt content of 0.3%）， promote cotton growth， and improve salt tolerance of cotton.

Keywords： cotton; melatonin; salt stress; antioxidant enzymes; osmotic adjustment substance; biomass

土壤鹽漬化是1種主要的環(huán)境風險，且隨著人口增加、工業(yè)污染加重、不良灌溉習慣日益加劇，土地鹽漬化面積逐年增加，嚴重影響了植物的生長發(fā)育[1]。鹽脅迫主要通過影響作物種子萌發(fā)、生長和開花結(jié)果，造成作物產(chǎn)量與品質(zhì)下降[2-3]。研究發(fā)現(xiàn)，鹽漬化土壤中高濃度的Na＋和Cl－打破了植物體內(nèi)離子動態(tài)平衡，導致種子萌發(fā)率降低[4-5]。鹽脅迫會使幼苗期植物吸水能力下降，引起滲透脅迫，導致植物體內(nèi)水分虧缺和營養(yǎng)失衡，植株生長緩慢[6]。鹽脅迫導致植物葉面積、葉綠素含量和類胡蘿卜素含量顯著降低，從而對光合作用產(chǎn)生不利影響，致使地上部和地下部的鮮物質(zhì)質(zhì)量及干物質(zhì)質(zhì)量降低[7-8]。高濃度的鹽脅迫還會引起植物體內(nèi)活性氧（reactive oxygen species， ROS）過度累積，加重膜脂過氧化程度，導致丙二醛（malondialdehyde， MDA）過量產(chǎn)生。為了減輕ROS對細胞產(chǎn)生的危害，植物可通過調(diào)節(jié)抗氧化系統(tǒng)平衡減少ROS的累積。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）是植物體內(nèi)酶促防御系統(tǒng)的重要保護酶，它們能有效分解活性氧自由基，從而減輕逆境對植物的危害[9-10]。研究發(fā)現(xiàn)，在150 mmol·L－1 NaCl處理前期，水稻體內(nèi)抗氧化酶活性升高，而處理中后期抗氧化酶活性降低[11]。150 mmol·L－1 NaCl處理降低了黃瓜幼苗的抗氧化酶活性，導致ROS與MDA累積[12]。鹽脅迫下，植物為了維持細胞內(nèi)的滲透壓平衡狀態(tài)，會積累可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等物質(zhì)，以緩解鹽脅迫的不利影響[13]。Wang等[14]研究表明，0.3%（質(zhì)量分數(shù)）NaCl脅迫處理前期水稻幼苗根系中可溶性糖、可溶性蛋白含量增加。

褪黑素（melatonin， MT）是吲哚胺類化合物，具有很強的抗氧化能力，能夠有效清除植物體內(nèi)的自由基，以減輕氧化脅迫產(chǎn)生的損傷[15-16]。研究發(fā)現(xiàn)，150 mmol·L－1 NaCl條件下，100 μmol·L－1 MT處理增加了玉米葉片中葉綠素含量，并提高了抗氧化酶活性，從而增強了玉米的耐鹽性[8]。鹽脅迫下MT可通過提高SOD、POD、CAT等抗氧化酶的活性來降低ROS含量，調(diào)節(jié)氧化還原穩(wěn)態(tài)[17]。在150 mmol·L－1 NaCl條件下，10 μmol·L－1 MT處理能夠增加棉花根系的可溶性糖和可溶性蛋白含量，維持細胞的完整性，緩解鹽脅迫對棉花根系發(fā)育的抑制效應[18]。

棉花為錦葵科棉屬植物，是我國重要的經(jīng)濟作物之一。棉花相對耐鹽，但高濃度的鹽脅迫仍會對棉花的生長發(fā)育以及產(chǎn)量形成造成較大影響[19-20]。目前，有關(guān)MT對鹽脅迫下棉花影響的研究主要集中在種子萌發(fā)與幼苗生長等方面[18-21]，關(guān)于MT對鹽脅迫下棉花生長發(fā)育后期調(diào)控效應的研究報道較少。鑒于此，本研究通過室內(nèi)盆栽試驗，設置鹽脅迫條件及MT處理，明確MT對鹽脅迫下棉花生育期內(nèi)植株形態(tài)、生物量和葉片生理生化指標的影響，為MT在棉花生產(chǎn)中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試棉花材料為國欣棉9號。2023年4月至2024年1月種植于河北農(nóng)業(yè)大學智能氣候室。MT購買于Sigma公司，用95%（體積分數(shù)）的乙醇配成200 mmol·L－1母液，儲存于－20 ℃冰箱，使用時稀釋成相應濃度的MT溶液。

1.2 MT濃度篩選

采用土培種植方式，土壤由深層土和黃沙按3∶1的體積比混合而成。選取健康飽滿的棉花種子，消毒浸種后在培養(yǎng)箱中（25 ℃，濕度60%）避光保存24 h。篩選露白程度一致的棉種播種到盆缽中，每個處理10盆，每盆10粒，在河北農(nóng)業(yè)大學科研大樓智能氣候室進行培養(yǎng)，室內(nèi)晝/夜溫度為28 ℃/25 ℃，光照14 h/黑暗10 h，相對濕度為45%～50%，光照強度為300 μmol·m－2·S－1。待棉苗長出1片真葉后間苗，每盆僅保留1株生長良好的棉苗。在培養(yǎng)過程中，采用稱量法精確控制灌水量，保持土壤濕潤。

NaCl處理：棉苗三葉期，根據(jù)土壤質(zhì)量及土壤含水量，精確稱取適量NaCl，使用蒸餾水將其溶解。隨后將制備完成的NaCl溶液均勻澆灌至盆栽土壤中，確保土壤中的鹽分含量達到0.3%（質(zhì)量分數(shù)）。對于其他非鹽脅迫處理，同時澆灌等量蒸餾水。為了防止鹽分隨水分流失，每個花盆下放置1個托盤，用于收集可能滲出的溶液，并將托盤中收集的溶液重新澆灌回相應的花盆中，以確保土壤含鹽量的穩(wěn)定性[22]。

MT處理：鹽脅迫或清水處理后第6天開始，每隔1 d對植株葉面噴施不同濃度（50、100、200、500 μmol·L－1）的MT溶液（分別記為MT50、MT100、MT200、MT500），避光噴施，共噴施7次，每次以葉片正反兩面附著一層小液珠且不滴落為標準。以噴施等量清水作為對照。第7次噴施后1 d，測定棉花的株高、莖粗、葉面積與葉片葉綠素相對含量（soil and plant analyzer development， SPAD值），每3 d（即鹽脅迫處理后20 d、23 d、26 d、29 d、32 d）測定1次，篩選出最適宜的MT處理濃度。

1.3 試驗處理

設置4個處理：澆灌清水＋噴施清水（CK），澆灌鹽水＋噴施清水（S），澆灌清水＋噴施MT（MT），澆灌鹽水＋噴施MT（MS）。每個處理10株。棉花播種、培養(yǎng)條件及鹽脅迫處理同1.2。

鹽脅迫或清水處理后第6天噴施篩選濃度的MT溶液，噴施方法同1.2。第7次噴施后1 d，測定棉株的生長和生理指標，每15 d（即鹽脅迫處理后20 d、35 d、50 d、65 d和80 d）測定1次。

1.4 形態(tài)指標測定

垂直測量子葉節(jié)至棉花頂端生長點的距離即為株高。于子葉節(jié)上方1 cm處使用游標卡尺測量莖粗。葉面積＝葉片長度×葉片寬度×0.75。

1.5 鮮物質(zhì)質(zhì)量和干物質(zhì)質(zhì)量測定

地上部、地下部的鮮物質(zhì)質(zhì)量和干物質(zhì)質(zhì)量：在鹽脅迫處理后80 d，從子葉節(jié)處將棉花分為地上部和地下部，并分別進行稱量，獲得地上部、地下部的鮮物質(zhì)質(zhì)量。然后將地上部和地下部放入烘箱，先在105 ℃殺青30 min，然后在80 ℃烘干72 h至質(zhì)量恒定，測定地上部、地下部的干物質(zhì)質(zhì)量。

根冠比：地下部干物質(zhì)質(zhì)量與地上部干物質(zhì)質(zhì)量之比。

1.6 生理生化指標測定

使用SPAD-502葉綠素計（日本柯尼卡美能達公司）測定棉花主莖倒三葉的SPAD值。

每個處理選取3株棉花，取主莖倒三葉，用錫紙包裹，使用液氮速凍并保存于－80 ℃冰箱。用南京建成生物工程研究所的總超氧化物歧化酶測定試劑盒、過氧化物酶測定試劑盒、過氧化氫酶測定試劑盒分別測定樣品的SOD、POD和CAT活性，用植物可溶性糖含量測試盒、總蛋白測定試劑盒和脯氨酸測定試劑盒分別測定可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的含量，用過氧化氫測定試劑盒、丙二醛測定試劑盒分別測定過氧化氫（H2O2）和MDA的含量。用索萊寶生物公司的超氧陰離子含量檢測試劑盒測定超氧陰離子（superoxide anion）含量。

1.7 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Microsoft Office Excel 2019整理相關(guān)數(shù)據(jù)，利用SPSS 27.0.1進行單因素方差分析，使用Origin 2021進行相關(guān)分析，采用GraphPad Prism 8.0繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 MT濃度的篩選

從圖1可以看出，處理后23 d、26 d、29 d、32 d，相較于CK處理（澆灌清水＋噴施清水），S處理（澆灌鹽水＋噴施清水）下棉花的株高、莖粗、葉面積以及SPAD值均顯著下降（處理后23 d的株高除外）。鹽脅迫下噴施MT增加了棉花的株高、莖粗、葉面積和SPAD值；但隨著MT濃度的升高，不同時期的棉花株高、莖粗、葉面積和SPAD值均呈先升高后降低趨勢，其中MT濃度為200 μmol·L－1（MT200）時，棉花的株高、莖粗、葉面積及SPAD值最高，且在處理后26 d、29 d、32 d均與S處理差異顯著。說明200 μmol·L－1的MT處理能夠有效促進鹽脅迫下棉花植株的生長，選擇200 μmol·L－1的MT開展進一步的研究。

2.2 外源MT對鹽脅迫下棉花株高、莖粗和葉面積的影響

與CK處理相比，S處理下棉花的株高、莖粗和葉面積顯著降低（鹽脅迫處理后20 d的莖粗和葉面積除外）（圖2），說明鹽脅迫顯著影響棉株生長。

與CK處理相比，MT處理下棉花株高顯著增加14.55%～28.46%，莖粗增加8.35%～12.15%，葉面積增加12.32%～22.94%。與S處理相比，MS處理下棉花株高顯著增加15.89%～18.40%，莖粗增加4.84%～8.71%，葉面積增加13.89%～19.39%，但均低于CK處理。表明在正常條件和鹽脅迫下噴施MT均能促進棉株生長。

2.3 外源MT對鹽脅迫下棉花葉片SPAD值的影響

隨著生育進程推進，各處理的棉花葉片SPAD值呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。與CK處理相比，MT處理的棉花葉片SPAD值升高，在鹽脅迫處理后50 d、65 d分別顯著升高8.02%、7.72%。與CK處理相比，S處理下棉花葉片SPAD值顯著降低10.48%～13.61%。與S處理相比，MS處理顯著提高了棉花葉片SPAD值，在鹽脅迫處理后20 d、35 d、50 d、65 d和80 d的增幅分別為12.63%、10.78%、11.50%、11.43%和13.17%（表1）。表明鹽脅迫顯著降低棉花葉片的SPAD值，外源MT處理能夠顯著提高鹽脅迫下棉花葉片的SPAD值。

2.4 外源MT對鹽脅迫下棉花生物量及根冠比的影響

鹽脅迫處理后80 d，MT處理的棉花地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量較CK處理顯著增加45.00%，但地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量無顯著差異。與CK處理相比，S處理的棉花地上部、地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量分別顯著降低49.75%、43.39%。與S處理相比，MS處理的棉花地上部、地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量分別顯著增加41.06%、34.46%（圖3A）。MT處理的棉花地上部干物質(zhì)質(zhì)量較CK處理顯著增加46.38%，但地下部干物質(zhì)質(zhì)量無顯著差異。S處理下棉株地上部、地下部干物質(zhì)質(zhì)量分別較CK處理顯著降低54.17%和26.62%。與S處理相比，MS處理下棉株地上部干物質(zhì)質(zhì)量顯著增加68.70%，棉株地下部干物質(zhì)質(zhì)量增加17.26%（圖3B）。說明鹽脅迫顯著抑制棉花生物量的累積，噴施MT可以緩解這種抑制效應。

與CK處理相比，MT處理降低了棉花根冠比，但二者之間無顯著差異；S處理下棉花的根冠比顯著提高58.78%。與S處理相比，MS處理下棉花根冠比顯著降低29.80%（圖3C）。說明鹽脅迫會導致棉花根冠比顯著升高，鹽脅迫下噴施MT可以降低棉花的根冠比，但在正常條件下噴施MT對根冠比的影響并不顯著。

2.5 外源MT對鹽脅迫下棉花抗氧化酶活性的影響

隨著生育進程推進，CK、MT處理下棉花葉片的SOD、POD、CAT活性均呈下降趨勢；S和MS處理下，棉花葉片的SOD、POD活性呈先升高后降低趨勢，CAT活性呈下降趨勢（圖4A～C）。與CK處理相比，MT處理提高了棉花葉片的SOD、POD、CAT活性。

與CK處理相比，S處理的SOD活性在鹽脅迫處理后20 d、35 d分別顯著升高18.25%、41.39%，在鹽脅迫后65 d、80 d分別顯著降低16.15%、39.44%。與S處理相比，MS處理的SOD活性在鹽脅迫后65 d、80 d 分別顯著提高34.60%、45.35%（圖4A）。

與CK處理相比，S處理的POD活性在鹽脅迫處理后20 d、35 d分別顯著升高9.84%、33.29%，在50 d、65 d、80 d分別顯著降低7.56%、26.62%、32.20%。與S處理相比，MS處理的POD活性在鹽脅迫處理后20 d、35 d、50 d、65 d和80 d分別顯著提高4.30%、9.15%、10.59%、17.98%和49.77%（圖4B）。

與CK處理相比，S處理的CAT活性在鹽脅迫處理后20 d顯著提高33.35%，在65 d、80 d分別顯著降低35.96%、37.13%。與S處理相比，MS處理的CAT活性在鹽脅迫處理后20 d、35 d、50 d、65 d和80 d分別顯著提高21.43%、31.79%、55.01%、63.87%和58.28%（圖4C）。

以上結(jié)果表明，正常情況下外源MT可提高棉花葉片抗氧化酶活性，而鹽脅迫下噴施MT能有效提高棉花葉片抗氧化酶活性。

2.6 外源MT對鹽脅迫下棉花ROS及MDA含量的影響

隨著生育進程推進，4個處理下棉花葉片的H2O2、超氧陰離子、MDA含量均呈逐漸增加或波動增加趨勢（圖4D～F）。

與CK處理相比，MT處理的棉花葉片H2O2含量在鹽脅迫處理后20 d顯著升高，其余時間無顯著差異。在鹽脅迫處理后20 d、35 d、50 d和65 d，S處理的棉花葉片H2O2含量分別比CK處理顯著增加103.60%、40.38%、23.69%和28.39%。與S處理相比，在鹽脅迫處理后20 d、35 d、50 d和65 d，MS處理的棉花葉片H2O2含量分別顯著降低35.76%、20.27%、17.63%和20.19%（圖4D）。

與CK處理相比，在鹽脅迫處理后20 d、35 d、50 d、65 d和80 d，MT處理的棉花葉片超氧陰離子含量無顯著變化；S處理下棉花葉片的超氧陰離子含量分別顯著增加106.45%、140.40%、172.35%、133.78%和100.12%。MS處理的棉花葉片超氧陰離子含量較S處理分別顯著降低38.67%、38.29%、35.42%、31.94%和25.70%（圖4E）。

與CK處理相比，MT處理的棉花葉片MDA含量在鹽脅迫處理后50 d顯著降低，其余時間無顯著差異。在鹽脅迫處理后20 d、35 d、50 d、65 d和80 d，S處理的棉花葉片MDA含量比CK處理分別顯著升高77.27%、54.84%、38.00%、62.96%和81.54%；MS處理的棉花葉片MDA含量比S處理分別顯著降低38.46%、35.42%、28.99%、25.00%和29.66%（圖4F）。

以上結(jié)果表明，鹽脅迫顯著增加棉花葉片H2O2、超氧陰離子和MDA含量，鹽脅迫下噴施MT顯著降低棉花葉片的H2O2、超氧陰離子和MDA含量，但在正常情況下噴施MT的效果并不顯著。

2.7 外源MT對鹽脅迫下棉花滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

隨著生育進程推進，S處理下棉花葉片可溶性糖含量呈下降趨勢，其余處理下棉花葉片的可溶性糖含量均呈現(xiàn)先上升后降低的變化趨勢。與CK處理相比，MT處理增加了棉花葉片可溶性糖含量，但差異并不顯著。鹽脅迫處理后20 d，S處理的棉花葉片可溶性糖含量比CK處理顯著增加22.24%；鹽脅迫處理后50 d、65 d和80 d，S處理的葉片可溶性糖含量分別比CK處理顯著降低20.75%、27.77%和38.99%。鹽脅迫處理后35 d、50 d、65 d和80 d，MS處理的葉片可溶性糖含量分別比S處理顯著增加22.89%、26.79%、45.48%和43.09%（圖5A）。

不同處理下的棉花葉片可溶性蛋白含量均隨生育進程推進呈下降趨勢。與CK處理相比，MT處理的葉片可溶性蛋白含量在鹽脅迫處理后50 d、65 d和80 d分別顯著增加40.93%、30.99%和42.64%； S處理的葉片可溶性蛋白含量在鹽脅迫處理后20 d顯著增加22.37%，在鹽脅迫處理后35 d、50 d、65 d和80 d分別顯著降低12.19%、24.89%、34.50%和46.51%。在鹽脅迫處理后20 d、35 d、50 d、65 d和80 d，MS處理的葉片可溶性蛋白含量比S處理分別顯著增加14.62%、18.51%、34.27%、70.53%和124.64%（圖5B）。

隨著生育進程推進，CK和MT處理的棉花葉片脯氨酸含量呈先上升后降低趨勢，S和MS處理的棉花葉片脯氨酸含量呈降低趨勢。與CK處理相比，MT處理增加了棉花葉片脯氨酸含量（鹽脅迫處理后20 d除外）；S處理下的葉片脯氨酸含量在鹽脅迫處理后20 d顯著增加61.01%，在鹽脅迫處理后65 d、80 d分別顯著降低24.25%、42.65%。與S處理相比，在鹽脅迫處理后35 d、50 d、65 d和80 d，MS處理下的棉花葉片脯氨酸含量分別顯著增加27.10%、34.49%、33.16%和38.39%（圖5C）。

綜上所述，在鹽脅迫初期，棉花葉片的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量上升，但長期鹽脅迫導致其含量明顯下降，鹽脅迫條件下噴施MT能顯著增加棉花葉片的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量。

2.8 棉花生長及生理生化指標之間的相關(guān)分析

地上部干物質(zhì)質(zhì)量與株高、莖粗、葉面積、SPAD值、地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地下部干物質(zhì)質(zhì)量、SOD活性、POD活性、CAT活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。地下部干物質(zhì)質(zhì)量與株高、莖粗、葉面積、SPAD值、地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量、SOD活性、CAT活性、可溶性糖含量、脯氨酸含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。棉株地上部干物質(zhì)質(zhì)量和地下部干物質(zhì)質(zhì)量均與超氧陰離子含量、MDA含量呈顯著負相關(guān)關(guān)系。SOD、POD和CAT的活性均與超氧陰離子含量、MDA含量顯著負相關(guān)。超氧陰離子含量與MDA含量顯著正相關(guān)（圖6）。

3 討論

3.1 MT對鹽脅迫下棉花生長的調(diào)控效應

鹽脅迫抑制植物生長發(fā)育[22]。鹽脅迫下，小麥葉片中葉綠素的積累受到抑制，根長和株高顯著降低[23-25]。鹽脅迫下棉花幼苗的株高、葉面積、生物量顯著降低，而噴施MT可顯著提高株高、葉面積和生物量[7， 18]。本研究結(jié)果表明，在土壤鹽含量為0.3%的脅迫條件下，棉花的株高、莖粗、葉面積、葉片SPAD值、地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地上部干物質(zhì)質(zhì)量和地下部干物質(zhì)質(zhì)量均顯著降低，經(jīng)過MT處理后棉花的株高、莖粗、葉面積、SPAD值、地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量和地上部干物質(zhì)質(zhì)量顯著增加，但仍低于對照處理；在正常條件下噴施MT也可增加棉花的株高、莖粗、葉面積、SPAD值、地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地上部干物質(zhì)質(zhì)量和地下部干物質(zhì)質(zhì)量。表明在鹽脅迫條件下，棉花生長受到明顯抑制，正常條件和鹽脅迫下MT處理均能促進棉花的生長，但并未使鹽脅迫下的棉花生長狀態(tài)恢復到正常環(huán)境的水平[7]。

根冠比能夠反映植物地上部與地下部的生物量分配。鹽脅迫下，花楸、平歐雜種榛的根冠比顯著高于對照處理[26-27]。本研究結(jié)果表明，鹽脅迫顯著提高了棉花的根冠比，說明鹽脅迫增加了地下部生物量的占比，可能利于增強棉株對水分和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力。而鹽脅迫下噴施MT顯著降低棉花根冠比，說明MT可明顯促進棉花地上部發(fā)育，緩解鹽脅迫對棉花生長發(fā)育的影響。

3.2 MT對鹽脅迫下棉花抗氧化能力的調(diào)控效應

在正常情況下，ROS的產(chǎn)生和清除系統(tǒng)是保持穩(wěn)態(tài)平衡的，高濃度的鹽脅迫會打破這種穩(wěn)態(tài)平衡，導致體內(nèi)超氧陰離子和MDA累積，影響植物的生長發(fā)育[28]。在逆境脅迫下為了清除體內(nèi)過量的ROS，植物會提高SOD、POD、CAT等抗氧化酶的活性[29]。研究表明，鹽脅迫增加了黃瓜、甜菜體內(nèi)超氧陰離子、H2O2和MDA含量，MT處理顯著提高了SOD、POD、CAT活性，進而降低了超氧陰離子、H2O2和MDA含量[12， 30]。本研究發(fā)現(xiàn)，棉花葉片的SOD、POD和CAT活性在鹽脅迫處理前期顯著增加，后期逐漸降低；隨時間延長，超氧陰離子、H2O2和MDA的含量明顯增加，這可能是由于鹽脅迫會激活植物體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)使抗氧化酶活性提高，但長時間脅迫導致抗氧化酶活性降低，超氧陰離子、H2O2過量積累[31]。鹽脅迫下，噴施MT后，棉花葉片的SOD、POD和CAT活性顯著升高，超氧陰離子、H2O2和MDA含量顯著降低，表明MT可通過增強抗氧化酶防御系統(tǒng)活性緩解氧化損傷。此外，本研究發(fā)現(xiàn)，正常條件下噴施MT后棉花葉片的SOD、POD、CAT活性升高，但無顯著差異（脅迫后65 d和80 d的SOD活性以及脅迫后20 d的POD活性除外），表明正常情況下噴施MT對棉花葉片抗氧化酶活性無明顯影響[5]。

3.3 MT對鹽脅迫下棉花滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的調(diào)控效應

在逆境條件下，植物會通過增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量來提升細胞的滲透壓，從而增強植物對不利環(huán)境的適應能力[32-33]。較低的鹽濃度會導致植物體內(nèi)可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量升高，但長時間鹽脅迫會導致滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量降低[18， 30]。鹽脅迫處理導致玉米幼苗可溶性糖含量顯著增加，MT處理可促進可溶性糖積累[8， 34]。鹽脅迫下，裸燕麥中可溶性蛋白含量降低，脯氨酸含量增加；MT處理可顯著增加可溶性蛋白、脯氨酸含量[35]。本研究結(jié)果表明，棉花葉片的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量在鹽脅迫處理后20 d顯著高于對照，之后逐漸降低，這可能是由于長時間鹽脅迫導致大量ROS累積，影響滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的合成途徑并促進滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)降解，導致其含量降低；鹽脅迫下，噴施MT能顯著提高棉花葉片的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量。上述結(jié)果表明鹽脅迫下噴施MT可促進棉花體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累，減輕滲透脅迫對棉花造成的損傷[8， 35]。

此外，相關(guān)分析表明，棉花地上部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地上部干物質(zhì)質(zhì)量與株高、莖粗、葉面積、SPAD值、地下部鮮物質(zhì)質(zhì)量、地下部干物質(zhì)質(zhì)量、抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸）含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而與超氧陰離子含量、MDA含量呈顯著負相關(guān)關(guān)系。表明外源MT通過增強抗氧化酶活性，提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，降低超氧陰離子含量和MDA含量，促進棉花生物量積累和生長發(fā)育。這與前人的研究結(jié)果相符[36]。

4 結(jié)論

土壤含鹽量為0.3%的脅迫處理顯著影響棉花的生長發(fā)育，降低棉花的株高、莖粗、葉面積、SPAD值、單株生物量和葉片抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性，提高葉片H2O2、超氧陰離子和MDA含量，降低滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸）含量。鹽脅迫下噴施200 μmol·L－1 MT能夠顯著提高棉花的株高、莖粗、葉面積、SPAD值及單株生物量，提高葉片抗氧化酶活性，顯著降低葉片H2O2、超氧陰離子和MDA含量，顯著提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，從而促進棉花生長，增強棉株的耐鹽性。

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（責任編輯：王小璐" " 責任校對：王國鑫）