外源水楊酸對(duì)Na2CO3脅迫下矮牽牛幼苗生長的影響

李海云 辛宇 王曉晗 李明珠 陳芳穎 曹瑛

關(guān)鍵詞：水楊酸；矮牽牛；Na2CO3脅迫；保護(hù)酶；熒光參數(shù)

土壤鹽堿化是全球性的環(huán)境問題之一，是制約農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要因素。氣候變化和人類活動(dòng)導(dǎo)致鹽堿地面積持續(xù)增加，要確保農(nóng)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須應(yīng)對(duì)鹽堿脅迫。我國鹽堿地面積占比較大，分布地域廣，為緩解土地資源不斷減少的現(xiàn)狀，人們越來越重視鹽堿地的開發(fā)、改良和利用。鹽堿地土壤板結(jié)，嚴(yán)重影響植物的營養(yǎng)吸收，植物生長受到抑制。鹽堿地植被的重要組成之一是草本植物，因此，耐鹽堿草本植物的選擇及其耐鹽堿能力的提高是開發(fā)利用鹽堿地的前提條件。鹽堿土中的鹽分主要有NaCl、Na2S04、Na2C03和NaHCO3等。已有研究表明，與中性鹽脅迫相比，堿性鹽脅迫對(duì)植物造成的傷害更大。

矮牽牛（Petunia hybrida）為茄科（Solanaceae）一年生草本植物，世界各國普遍栽培。矮牽?；ㄉG麗豐富、開花多、花期長，享有“花壇皇后”及“世界花壇花卉之王”的美譽(yù)，同時(shí)還是一種模式植物，近年來越來越受到人們的青睞。

水楊酸（salicylic acid，SA）是一種酚類化合物，作為普遍存在于植物細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)源激素和信號(hào)傳導(dǎo)分子其參與調(diào)控植物的生長發(fā)育過程。外源SA既能緩解病原菌對(duì)植物造成的生物脅迫，也能緩解高溫、干旱、鹽、紫外線、重金屬等多種因素造成的非生物脅迫。關(guān)于外源SA緩解植物鹽脅迫的研究大多集中在中性鹽（NaCl）上，有關(guān)SA在提高植物抗堿脅迫方面的研究鮮有報(bào)道。為此，本試驗(yàn)以‘夢幻系列矮牽牛為供試品種，研究外源SA對(duì)Na2C03脅迫下矮牽牛幼苗生長、理化特性的影響，以期為利用SA提高植物的耐鹽堿能力和鹽堿地的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

長耕牌‘夢幻系列矮牽牛種子購于山東春滿園種業(yè)有限公司。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

2021年9月24日將矮牽牛種子均勻播種在盛有育苗基質(zhì)的21孔穴盤中，置于人工氣候室內(nèi)，其晝夜溫度為22℃/20℃，光暗時(shí)長為16h/8h。出苗后間苗，每穴留1株。11月1日起對(duì)矮牽牛幼苗進(jìn)行以下處理：蒸餾水（對(duì)照）、100mmol·L-1Na2C03（堿脅迫處理）、0.75mmol·L-1SA（外源SA處理）、100mmol·L-1Na2C03+0.75mmol·L-1SA（堿與外源SA協(xié)同處理）。Na2C03處理和外源SA處理同時(shí)進(jìn)行，其中外源SA處理采用葉面噴施方法，均勻噴施于葉片正反面，直到有水珠滴下為止，每株噴施25mL;Na2C03處理采用根部澆灌溶液方式，每穴15mL。每兩天處理1次，共處理6次，11月11日測定相關(guān)指標(biāo)。

1.3測定指標(biāo)及方法

株高與莖粗：用直尺測量株高，用游標(biāo)卡尺測量莖粗。

植株鮮重和干重：將矮牽牛幼苗用蒸餾水沖洗干凈后于根莖結(jié)合處剪開，分為地上部和地下部，之后用電子天平（TP-114，美國丹佛）稱鮮重，再置于鼓風(fēng)干燥箱75℃烘干至恒重，用電子天平稱干重。

根系形態(tài)參數(shù)：用掃描儀（EPSON V700）掃描矮牽牛幼苗根系，用根系分析系統(tǒng)（WinRHIZOPR0 2012）對(duì)掃描圖像進(jìn)行分析，獲取總根長、總根表面積、根體積、根分叉數(shù)以及不同徑級(jí)根的長度和表面積等形態(tài)參數(shù)。

保護(hù)酶活性：用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶（POD）活性，用紫外分光光度法測定過氧化氫酶（CAT）活性。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)：葉片暗適應(yīng)30min后，用植物效率分析儀（PEA，Hansatech InstrumentsLtd.，King's Lynn，UK）測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)，最大光強(qiáng)為3000umol·m-2·S-1，

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019整理數(shù)據(jù)，用SPSSStatistics19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（Duncan's法，P<0.05），用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示結(jié)果。

2結(jié)果與分析

2.1外源SA對(duì)Na2C03脅迫下矮牽牛幼苗株高和葉片數(shù)的影響

由表1可知，與對(duì)照（CK）相比，100mmol·L-1Na2C03脅迫顯著降低矮牽牛幼苗株高和葉片數(shù)，降幅分別為57.99%和25.28%。非脅迫下，葉面噴施SA對(duì)矮牽牛幼苗株高和葉片數(shù)無顯著影響；Na2C03脅迫下，葉面噴施SA與不噴施相比顯著增加矮牽牛幼苗株高和葉片數(shù)，增幅分別為146.88%和30.33%。由此說明，Na2C03脅迫使矮牽牛幼苗生長受到顯著抑制，葉面噴施SA能夠有效緩解這種抑制作用，主要表現(xiàn)為株高和葉片數(shù)的增長。

2.2外源SA對(duì)Na2C03脅迫下矮牽牛幼苗鮮重和干重的影響

由表2可以看出，與CK相比．100mmol·L-1Na2C03脅迫顯著降低矮牽牛幼苗地上部鮮重、干重及地下部鮮重、干重，降幅分別為69.53%、47.51%和69.37%、55.29%；葉面噴施SA對(duì)非脅迫條件下矮牽牛幼苗鮮重和干重均無顯著影響。100mmol·L-1 Na2C03脅迫下，葉面噴施SA與不噴施相比顯著增加矮牽牛幼苗地上部鮮重和干重，增幅分別為63.55%和64.60%。由此可見，Na2C03脅迫能夠抑制矮牽牛幼苗生物量的積累，葉面噴施SA主要通過增加幼苗地上部干物質(zhì)積累來緩解這種抑制。

2.3外源SA對(duì)Na2C03脅迫下矮牽牛幼苗根系形態(tài)參數(shù)的影響

由表3可知，與CK相比，Na2C03脅迫顯著降低矮牽牛幼苗根系的總根長、總根表面積、根體積、根尖數(shù)和分叉數(shù)，降幅分別為79.89%、77.91%、76.92%．69.34%和84.70%。100mmol·L-1Na2C03脅迫下，葉面噴施SA與不噴施相比顯著提高矮牽牛幼苗總根長和總根表面積。

將矮牽牛幼苗根按直徑大小劃分為3個(gè)徑級(jí)：0～2、>2～4mm和>4mm。由表4可以看出，所有處理均為細(xì)根（0～2mm）根長最長，根表面積最大。與CK相比，100mmol·L-1 Na2C03脅迫顯著降低各徑級(jí)根長和根表面積：非脅迫下，葉面噴施SA對(duì)各徑級(jí)根長和根表面積均無顯著影響。100mmol·L-1 Na2C03脅迫下，葉面噴施SA與不噴施相比顯著增加細(xì)根根長及其表面積。

綜上表明，Na2C03脅迫顯著抑制矮牽牛幼苗根系生長，葉面噴施SA主要通過促進(jìn)細(xì)根生長來緩解這種抑制。

2.4外源SA對(duì)Na2C03脅迫下矮牽牛幼苗保護(hù)酶活性的影響

由表5可以看出，與CK相比，100mmol·L-1Na2C03處理顯著提高矮牽牛幼苗葉片的POD和CAT活性，增幅分別為178.40%和49.92%。Na2C03脅迫和非脅迫條件下，葉面噴施SA都顯著提高矮牽牛幼苗葉片POD活性。非脅迫條件下外源SA對(duì)矮牽牛幼苗葉片CAT活性無顯著影響：100mmol·L-1 Na2CO3脅迫下，SA處理矮牽牛幼苗葉片CAT活性顯著降低。由此可見，Na2CO3脅迫顯著增強(qiáng)矮牽牛葉片的POD和CAT活性，葉面噴施SA主要通過提高POD活性來緩解堿脅迫。

2.5外源SA對(duì)Na2CO3脅迫下矮牽牛幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由表6可知，與CK相比，Na2C03脅迫顯著降低矮牽牛幼苗葉片的TRo/RC（單位反應(yīng)中心捕獲的能量）及PIabs（以吸收光能為基礎(chǔ)的性能參數(shù)），顯著提高DIo/RC（單位反應(yīng)中心的熱能耗散）。Na2C03脅迫下噴施SA顯著提高矮牽牛葉片的ABS/RC（單位反應(yīng)中心吸收的光能）、TRo/RC和PIabs，提高幅度分別為17.89%、19.54%和22.22%，而DIo/RC顯著降低。說明SA主要通過增加捕獲光能、減少熱能耗散來提高光系統(tǒng)Ⅱ的光合性能，從而緩解Na2C03脅迫對(duì)矮牽牛的危害。

3討論與結(jié)論

逆境可對(duì)植物生長造成不同程度的抑制，植物會(huì)通過各種生理變化來緩解逆境造成的傷害。矮牽牛既是園林綠化中應(yīng)用較為廣泛的一種觀花植物，也是一種模式植物。SA被稱為內(nèi)源性植物生長調(diào)節(jié)劑，在許多生理過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本試驗(yàn)表明，與對(duì)照（CK）相比，100mmol·L-1 Na2C03脅迫下矮牽牛幼苗生長和生物量積累均受到顯著抑制，幼苗地上、地下部鮮重、干重都顯著下降；葉面噴施SA能顯著提高Na2C03脅迫下矮牽牛幼苗株高、葉片數(shù)、地上部鮮重和干重，地下部干重雖然有所增加，但未達(dá)到顯著水平。這可能是因?yàn)槿~面噴施SA主要作用于其地上部，也說明SA對(duì)堿脅迫下矮牽牛幼苗生長所受到的抑制具有明顯的緩解作用。楊德翠等研究表明，SA能夠明顯增加黃瓜幼苗莖粗和植株干重，與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。

植物根系與土壤直接接觸，是最先感知鹽堿脅迫信號(hào)的器官，通過信息傳遞和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)影響根系和地上部生長。根系的吸收功能主要是由徑級(jí)較小的根承擔(dān)，固定和支持功能主要是由徑級(jí)較大的根承擔(dān)。本試驗(yàn)中，矮牽牛幼苗受到堿脅迫后，土壤溶液水勢降低，從而顯著降低矮牽牛幼苗根系總長、總根表面積、根體積、根尖數(shù)、根分叉數(shù)以及不同徑級(jí)根長和表面積：葉面噴施SA后根系參數(shù)均有不同程度增加，表明外源SA能緩解堿脅迫對(duì)矮牽牛幼苗根系生長的抑制。

保護(hù)酶可以清除植物體內(nèi)過多的自由基。Na2C03脅迫顯著提高矮牽牛幼苗的POD、CAT活性，且POD的變化幅度高于CAT，這與在燕麥幼苗上的試驗(yàn)結(jié)果一致，說明POD活性對(duì)于堿脅迫的敏感性高于CAT。與非脅迫相比，堿脅迫下葉面噴施SA處理矮牽牛幼苗葉片的POD活性有所提高，CAT活性顯著下降，這與王棟麟等在黑麥草（Nagahahikari）上的研究結(jié)果基本一致。NaCl脅迫下外源SA提高加工番茄的POD活性，對(duì)CAT活性無影響。可見外源SA -般能提高POD活性，而對(duì)CAT活性的影響可能與植物種類、品種、生育期、SA濃度及處理時(shí)間等因素有關(guān)。

效能指數(shù)（PIabs）反映光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）的光化學(xué)活性。本試驗(yàn)中，Na2CO3脅迫造成矮牽牛葉片反應(yīng)中心捕獲的能量減少，熱能耗散增加，用于電子傳遞的能量相應(yīng)減少，導(dǎo)致光合性能下降。噴施SA增加光能吸收，降低熱能耗散，有利于光合性能的提高。PIabs變化幅度最大，說明PI-abs更能敏感地反映葉片光系統(tǒng)反應(yīng)中心活性的變化，這與杜琪等的結(jié)論一致。SA主要通過增加捕獲光能、減少熱能耗散來提高PSⅡ的光合性能，從而緩解矮牽牛幼苗的Na2CO3脅迫危害。

綜上所述，葉面噴施SA能夠緩解堿脅迫對(duì)矮牽牛幼苗造成的生長抑制，提高植株生物量的積累，增強(qiáng)POD活性，有效減弱堿脅迫對(duì)矮牽牛造成的氧化傷害，并且提高PSⅡ的光合性能，提高其抗堿能力。該結(jié)果可為在鹽堿地上大面積種植矮牽牛時(shí)推廣應(yīng)用SA提供技術(shù)依據(jù)。