長(zhǎng)時(shí)間鎂脅迫對(duì)芹菜葉綠素?zé)晒馓匦耘c抗氧化能力的影響

虎麗霞,張 婧,高彥強(qiáng),毛爾曄,韓康寧,楊 滟,頡建明

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)

芹菜(ApiumgraveolensL.)是傘形花科二年生草本植物,富含維生素、揮發(fā)油、糖類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和多種酚類物質(zhì),其酚類物質(zhì)主要包括黃酮類、酚酸類物質(zhì),具有很強(qiáng)的抗氧化作用[1-3]。隨著生產(chǎn)中氮、磷、鉀化肥的大量施用,植物中其他元素的缺乏現(xiàn)象日趨嚴(yán)重;過量施用鉀肥影響芹菜對(duì)鈣、鎂的吸收,造成缺鎂,導(dǎo)致芹菜葉脈黃化,嚴(yán)重降低芹菜品質(zhì)和產(chǎn)量[4]。鎂是植物生長(zhǎng)必需的中量元素,是植物體內(nèi)多種酶的活化劑,是葉綠素分子中唯一的金屬元素,對(duì)植物光合作用有重要影響。鎂還影響植物碳氮代謝、抗氧化系統(tǒng)等[5-7],并且在提高作物產(chǎn)量和改善品質(zhì)等方面也發(fā)揮著重要作用[8]。陳偉立等[9]研究表明,砂糖橘植株缺鎂會(huì)導(dǎo)致葉片葉綠素含量降低,過氧化氫(H2O2)、丙二醛(MDA)含量增加,過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性提高。林麗琳[10]通過研究鎂對(duì)不同基因型西瓜若干生理生化代謝指標(biāo)的影響發(fā)現(xiàn),缺鎂、低鎂、高鎂脅迫導(dǎo)致西瓜葉片各生長(zhǎng)期的諸多生理指標(biāo)均降低,顯著影響西瓜植株的正常生長(zhǎng)。王紀(jì)忠等[11]的研究表明,隨著缺鎂脅迫癥狀加重,草莓幼苗的生物量、葉綠素含量、超氧化物歧化酶(SOD)和POD活性均降低,相對(duì)電導(dǎo)率、MDA含量增加,嚴(yán)重影響了草莓植株的正常生長(zhǎng)。生產(chǎn)中常采用葉面噴施質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%或1.0%硫酸鎂水溶液的方法緩解缺鎂脅迫,但過量施用鎂肥會(huì)降低植物生物量、葉綠素含量和光合作用[8,12]。目前,鎂脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)影響的研究主要集中在小白菜[5]、西瓜[6]、砂糖橘[9]、草莓[11]、黃瓜[12-13]等作物上,鮮有芹菜中鎂脅迫的相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)研究鎂缺乏和鎂過量脅迫對(duì)芹菜葉片光合能力和抗氧化能力的影響,為鎂元素的平衡施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以美國(guó)西芹為試驗(yàn)材料,在甘肅省蘭州市甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院現(xiàn)代溫室進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以MgSO4·7H2O為鎂源,根據(jù)前期鎂濃度篩選試驗(yàn)結(jié)果,以日本山崎全營(yíng)養(yǎng)液處理為對(duì)照(CK,1.0 mmol·L-1Mg2+),設(shè)鎂缺乏(0、0.5 mmol·L-1)和鎂過量(2.5 mmol·L-1)處理。其他元素營(yíng)養(yǎng)液濃度為Ca(NO3)2·4H2O 236 mg·L-1、KNO3708 mg·L-1、NH4H2PO4192 mg·L-1、EDTA-NaFe 30 mg·L-1、H3BO32.86 mg·L-1、MnSO4·4H2O 2.13 mg·L-1、ZnSO4·7H2O 0.22 mg·L-1、CuSO4·5H2O 0.08 mg·L-1、(NH4)6Mo7O24·4H2O 0.02 mg·L-1。待芹菜幼苗長(zhǎng)至四葉一心時(shí),將其移栽定植于水培箱(長(zhǎng)37 cm、寬25 cm、高20 cm)中,每箱11株幼苗,每個(gè)處理4箱,每5 d更換1次營(yíng)養(yǎng)液,pH值6.5±0.05,水溫18～20 ℃,自然光照條件下培養(yǎng)。于2022年5月3日定植,用自來水緩沖適應(yīng)3 d,于5月7日開始鎂脅迫處理,7月13日收獲,處理時(shí)間為65 d。葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)在取樣當(dāng)天測(cè)定,其余指標(biāo)在取樣后測(cè)定。鎂脅迫處理65 d芹菜葉片表型見圖1。

圖1 鎂脅迫處理65 d的芹菜葉片生長(zhǎng)形態(tài)Fig.1 Growth morphology of celery leaves treated under magnesium stress for 65 days

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 葉綠素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定

葉綠素含量的測(cè)定參照李靜[14]的方法。葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定參照胡琳莉[15]的方法,使用調(diào)制葉綠素?zé)晒獬上駜xIMAGIN-PAM(Heinz WaItz, Germany)測(cè)定芹菜葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù),每個(gè)處理隨機(jī)選取3株,暗適應(yīng)30 min后,剪下第2片功能葉,測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。設(shè)定檢測(cè)光0.1 μmol·m-2·s-1、光化光81 μmol·m-2·s-1、飽和脈沖光2 700 μmol·m-2·s-1,脈沖光時(shí)間0.8 s,間隔20 s。非光化學(xué)猝滅(qN)的計(jì)算方法參照文獻(xiàn)[16],光化學(xué)猝滅(qL)的計(jì)算方法參照文獻(xiàn)[17],光合電子傳遞速率(ETR)的計(jì)算方法參照文獻(xiàn)[18]。

1.3.2 快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定

利用植物效率分析儀Handy PEA(Hansatech,UK)測(cè)定芹菜葉片OJIP曲線并計(jì)算相關(guān)參數(shù),包括I點(diǎn)相對(duì)可變熒光(Vi)、J點(diǎn)相對(duì)可變熒光(Vj)、電子受體還原能量(Sm)、以吸收光能為基礎(chǔ)的性能指數(shù)(PI abs)、初級(jí)PSⅡ光化學(xué)的最大量子產(chǎn)率(φPo)、從QA到QB的電子傳輸通量的量子產(chǎn)率(φEo);每光子吸收的PSⅡ最終電子受體還原的量子產(chǎn)率(φRo)、QA還原率(dV/dto)、單位反應(yīng)中心(RC)吸收光能(ABS/RC)、RC耗散能量(DIo/RC)、RC最大捕獲還原QA的能量(TRo/RC)、RC電子傳遞能量(ETo/RC)、單位面積(CSm)吸收的光能(ABS/CSm)、CSm熱耗散能量(DIo/CSm)、CSm吸收俘獲能量(TRo/CSm)、CSm電子傳遞通量(ETo/CSm)。參照李鵬民等[19]和Stirbet[20]的方法對(duì)OJIP曲線進(jìn)行JIP-test分析。

1.3.3 總酚、類黃酮含量與酚類代謝關(guān)鍵酶活性測(cè)定

總酚和類黃酮含量的測(cè)定采用鹽酸-甲醇提取法[21],苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的測(cè)定參照王學(xué)奎[22]和Liu等[23]的方法,肉桂酸羥化酶(C4H)活性和4-香豆酰-輔酶A連接酶(4CL)活性的測(cè)定參照范存斐等[24]的方法,多酚氧化酶(PPO)活性的測(cè)定參照高云[25]的方法。

1.3.4 MDA、脯氨酸、H2O2、超氧陰離子含量與抗氧化酶活性測(cè)定

MDA含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法[22];脯氨酸(Pro)和H2O2含量,以及SOD、POD和抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性的測(cè)定參照陳剛等[26]的方法;超氧陰離子含量和CAT活性的測(cè)定參照高俊鳳[27]的方法;H2O2和超氧陰離子組織化學(xué)染色參照Ma等[28]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2019軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),使用SPSS 20.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析,使用Origin 2021軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎂脅迫對(duì)芹菜葉片葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

2.1.1 葉綠素含量

由圖2可知,鎂缺乏和鎂過量脅迫明顯降低了芹菜葉片的葉綠素含量。與CK相比,芹菜葉片的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素(a+b)含量在0、0.5和2.5 mmol·L-1MgSO4·7H2O處理時(shí)均顯著下降,葉綠素a含量分別降低24.84%、12.81%、24.99%,葉綠素b含量分別降低38.86%、28.40%、70.28%,葉綠素(a+b)含量分別降低28.38%、16.75%、36.44%。

Chla、Chlb、Chl(a+b)分別為葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b。柱狀圖上無相同小寫字母的表示各處理間差異顯著(P<0.05)。Chla, Chlb and Chl (a+b) are chlorophyll a, chlorophyll b and chlorophyll (a+b), respectively. Different lowercase letters above the bars represent significant differences (P<0.05) among treatments.

2.1.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)

鎂脅迫對(duì)芹菜葉片葉綠素?zé)晒馓匦杂酗@著影影響,與CK相比,0、0.5、2.5 mmol·L-1MgSO4·7H2O處理時(shí),Fv/Fm、qP、qL和ETR均顯著下降,Fv/Fm分別降低4.39%、3.32%、3.06%,qP分別降低7.61%、5.54%、5.22%,qL分別降低21.33%、14.43%、10.48%,ETR分別降低29.00%、11.92%、25.74%。和CK相比,2.5 mmol·L-1MgSO4·7H2O處理的實(shí)際光化學(xué)產(chǎn)量Y(Ⅱ)顯著降低,下降17.80%;qN顯著升高,上升46.91%(表1)。

表1 鎂脅迫下芹菜葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)

2.1.3 葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)曲線和JIP-test參數(shù)

快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線可以反映植物PSⅡ的原初光化學(xué)反應(yīng)和光合機(jī)構(gòu)電子傳遞狀態(tài)等過程的變化。圖3表明,與CK相比,鎂缺乏(0、0.5 mmol·L-1)和鎂過量(2.5 mmol·L-1)時(shí)芹菜葉片OJIP曲線發(fā)生明顯的變形,其中I相和P相大幅下降。

圖3 鎂脅迫下芹菜葉片的葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)曲線Fig.3 Chlorophyll fluorescence kinetics curve of celery leaves under magnesium stress

表2顯示,鎂缺乏(0 mmol·L-1)處理的芹菜葉片Vi較CK提高4.39%,φRo降低27.43%;鎂過量(2.5 mmol·L-1)處理的芹菜葉片Vj較CK提高11.60%,PI abs、φEo分別降低25.25%、16.88%,差異均達(dá)到顯著水平。鎂缺乏和鎂過量脅迫對(duì)其他參數(shù)無顯著影響。

表2 鎂脅迫下芹菜葉片的JIP-test參數(shù)

2.1.4 PSⅡ單個(gè)反應(yīng)活性中心能量分配和單位截面積能量分配

從表3可知,與CK相比,0、0.5、2.5 mmol·L-1MgSO4·7H2O處理的ABS/RC、ABS/CSm均顯著下降,DIo/RC、DIo/CSm均顯著升高,ABS/RC分別降低3.67%、4.26%、3.63%,ABS/CSm分別降低6.79%、5.63%、6.97%,DIo/RC分別提高10.50%、9.04%、11.08%,DIo/CSm分別提高11.65%、4.24%、14.83%。

表3 鎂脅迫下芹菜葉片PSⅡ的單個(gè)反應(yīng)活性中心能量分配和單位截面積能量分配

2.2 鎂脅迫對(duì)芹菜酚類物質(zhì)和代謝關(guān)鍵酶活性的影響

2.2.1 總酚與類黃酮含量

由圖4可知,鎂缺乏(0 mmol·L-1MgSO4·7H2O)處理下,芹菜葉柄總酚含量、葉片和葉柄的類黃酮含量明顯降低,較CK分別下降61.33%、14.57%、34.60%;鎂過量(2.5 mmol·L-1MgSO4·7H2O)處理下芹菜葉片和葉柄的總酚含量、葉柄類黃酮含量明顯降低,較CK分別下降16.00%、18.60%、33.91%,葉片類黃酮含量較CK提高164.70%,差異均達(dá)到顯著水平。葉片總酚、類黃酮含量整體高于葉柄。

數(shù)據(jù)以鮮重計(jì)。柱狀圖上無相同小寫字母的表示各處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Data was detected based on fresh weight. Different lowercase letters above the bars represent significant differences (P<0.05) among treatments. The same as below.

2.2.2 酚類代謝關(guān)鍵酶活性

由圖5可見,鎂脅迫對(duì)酚類代謝關(guān)鍵酶活性有顯著影響。0、0.5、2.5 mmol·L-1MgSO4·7H2O處理時(shí)芹菜葉片和葉柄的PPO活性較CK均顯著下降,葉片PPO活性分別降低54.35%、14.44%、50.32%,葉柄PPO活性分別降低74.78%、67.11%、42.34%。與CK相比,鎂過量(2.5 mmol·L-1)處理時(shí)芹菜葉片的PAL活性顯著升高,提高16.06%。鎂缺乏(0 mmol·L-1)和鎂過量(2.5 mmol·L-1)處理時(shí)芹菜葉片C4H活性均顯著高于CK,分別提高19.34%和24.09%。4CL活性的變化趨勢(shì)與PAL活性相似。

圖5 鎂脅迫下芹菜中酚類代謝關(guān)鍵酶的活性Fig.5 Key enzymes activities of phenolic metabolism in celery under magnesium stress

2.3 鎂脅迫對(duì)芹菜抗氧化系統(tǒng)的影響

2.3.1 MDA與Pro含量

與CK相比,鎂缺乏和鎂過量處理的芹菜葉片、葉柄的MDA和Pro含量均顯著增加,變化趨勢(shì)相同(圖6)。0、0.5、2.5 mmol·L-1MgSO4·7H2O處理的葉片MDA含量較CK分別增加15.36%、6.65%、13.87%,葉柄中MDA含量分別增加146.91%、31.84%、217.70%。0、0.5、2.5 mmol·L-1MgSO4·7H2O處理的葉片Pro含量較CK分別增加53.18%、27.74%、28.32%,葉柄中Pro含量分別增加73.71%、28.21%、81.00%。葉片MDA、Pro含量整體高于葉柄。

圖6 鎂脅迫下芹菜的丙二醛與脯氨酸含量Fig.6 Contents of malondialdehyde and proline in celery under magnesium stress

2.3.2 超氧陰離子含量

由圖7-A可知,鎂缺乏(0 mmol·L-1)處理時(shí)芹菜葉片的超氧陰離子含量顯著低于CK,下降13.00%,鎂過量(2.5 mmol·L-1)處理時(shí)超氧陰離子含量顯著高于CK,升高8.75%;0、0.5、2.5 mmol·L-1MgSO4·7H2O處理時(shí)芹菜葉柄的超氧陰離子含量均顯著高于CK,分別提高30.86%、30.52%、73.49%。圖7-B所示為芹菜葉片超氧陰離子含量的染色鑒定結(jié)果,0 mmol·L-1MgSO4·7H2O處理的葉片染色最淺,2.5 mmol·L-1MgSO4·7H2O處理的葉片染色最深。

圖7 鎂脅迫下芹菜的超氧陰離子含量Fig.7 Superoxide anion content in celery under magnesium stress

2.3.3 H2O2含量

與CK相比,鎂缺乏(0、0.5 mmol·L-1)和鎂過量(2.5 mmol·L-1)時(shí)芹菜葉片的H2O2含量均顯著增加,分別提高42.40%、31.13%、74.96%;2.5 mmol·L-1MgSO4·7H2O處理的葉柄H2O2含量較CK顯著增加,提高87.38%(圖8-A)。H2O2含量染色結(jié)果顯示,鎂缺乏和鎂過量處理的芹菜葉片染色均有所加深(圖8-B)。

圖8 鎂脅迫下芹菜的過氧化氫含量Fig.8 Hydrogen peroxide content in celery under magnesium stress

2.3.4 抗氧化酶活性

由圖9可知:與CK相比,鎂缺乏(0、0.5 mmol·L-1)和鎂過量(2.5 mmol·L-1)時(shí)芹菜葉片、葉柄的SOD活性均顯著下降,葉片中SOD活性分別降低24.22%、11.80%、22.33%,葉柄中SOD活性分別降低33.40%、27.95%、47.96%;與CK相比,鎂缺乏(0、0.5 mmol·L-1)處理的芹菜葉片POD活性均顯著升高,分別提高22.54%、32.75%;CAT和APX活性的變化趨勢(shì)與SOD活性相似。

圖9 鎂脅迫下芹菜的抗氧化酶活性Fig.9 Antioxidant enzyme activities of celery under magnesium stress

3 討論

3.1 鎂脅迫對(duì)芹菜葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/h3>

鎂是植物葉綠體的中心原子,其含量高低直接影響葉綠體光能轉(zhuǎn)換與利用[29]。葉綠素主要分布在葉綠體類囊體薄膜上,其結(jié)構(gòu)與形態(tài)的異常則直接影響作物葉片PSⅠ和PSⅡ的功能[30]。凌麗俐等[8]研究表明,鎂缺乏脅迫時(shí)紐荷爾臍橙葉片葉綠素含量顯著降低,鎂過量脅迫對(duì)減緩老葉葉綠素含量下降具有顯著效果。謝小玉等[12]通過研究鎂對(duì)溫室黃瓜光合特性的影響發(fā)現(xiàn),缺鎂脅迫的黃瓜葉片葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素含量均極顯著降低,多鎂脅迫則增加了黃瓜葉片葉綠素a、葉綠素b含量,降低了胡蘿卜素含量。田斌等[31]研究表明,鎂缺乏和鎂過量脅迫均使大麥葉片葉綠素含量降低。本研究表明,鎂缺乏和鎂過量脅迫時(shí)芹菜葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a+b)含量均顯著降低,可能是活性氧傷害抑制葉綠素和蛋白質(zhì)的合成,降低葉綠素含量,抑制光合作用。

鎂脅迫影響植株葉綠素合成,從而影響光合作用。鎂缺乏脅迫下龍眼幼苗葉片光合色素、Fv/Fm均下降,光補(bǔ)償點(diǎn)和CO2補(bǔ)償點(diǎn)提高,光飽和點(diǎn)和CO2飽和點(diǎn)下降,PSⅡ活性下降[32]。鎂缺乏脅迫使紅葉石楠葉片光能轉(zhuǎn)換、電子傳遞效率和PSⅡ活性降低,使其用于光化學(xué)的能量更低[29]。鎂缺乏和鎂過量脅迫的紐荷爾臍橙不同葉齡光化學(xué)效率Fv/Fm、相對(duì)電子傳遞速率均顯著降低[8]。本研究結(jié)果表明,鎂缺乏和鎂過量脅迫時(shí)芹菜葉片F(xiàn)v/Fm、qP、qL、ETR均顯著下降,鎂過量脅迫的Y(Ⅱ)顯著下降,qN顯著升高,說明鎂過量脅迫對(duì)芹菜葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響顯著大于鎂缺乏脅迫。這與前人的研究結(jié)果相似,表明在鎂脅迫下,葉綠素吸收的光能用于光合作用的部分減少,以熒光形式散發(fā)的能量的增加,光合效率下降[29]。

葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力曲線包括PSⅡ性能指數(shù)、比活性、PSⅡ供體側(cè)和受體側(cè)狀態(tài)等多項(xiàng)參數(shù),可作為檢測(cè)植株受脅迫程度的指標(biāo)[33]。OJIP曲線可反映PSⅡ光合電子傳遞過程[34]。Vj升高,表明QA向QB的電子傳遞受阻[35]。φEo可反映植株葉片將所捕獲的激發(fā)能轉(zhuǎn)化為電子并繼續(xù)傳遞的效率高低[36]。本研究結(jié)果表明,與CK相比,鎂缺乏和鎂過量脅迫均導(dǎo)致芹菜葉片OJIP曲線發(fā)生明顯變形,Vj顯著升高,表明鎂脅迫明顯阻礙了芹菜葉片QA向QB的電子傳遞效率,降低了能量傳遞效率。本研究進(jìn)一步比較了鎂脅迫下芹菜葉片PSⅡ單個(gè)反應(yīng)活性中心能量分配和單位截面積能量分配變化,結(jié)果顯示,鎂缺乏和鎂過量脅迫時(shí)ABS/RC、ABS/CSm均顯著下降,DIo/RC、DIo/CSm均顯著升高,表明鎂脅迫增加了芹菜葉片活性中心對(duì)光能的耗散,抑制了芹菜單位截面PSⅡ反應(yīng)中心的活性,減少其捕獲吸收與電子傳遞的能量,增加了能量耗散,葉片發(fā)生了光抑制,導(dǎo)致其葉片光能利用率降低。這與尤垂淮等[6]的研究結(jié)果相同。

3.2 鎂脅迫對(duì)芹菜酚類物質(zhì)和代謝關(guān)鍵酶活性的影響

芹菜含有大量的酚類物質(zhì),在抗氧化、降血壓、抗心血管疾病等方面具有重要的作用[1-2]。本研究結(jié)果表明,與CK相比,鎂缺乏脅迫時(shí)芹菜葉柄總酚含量、葉片和葉柄類黃酮含量均顯著降低,鎂過量脅迫時(shí)芹菜葉片類黃酮含量顯著升高。芹菜葉片中的總酚和類黃酮含量整體高于葉柄。PAL是酚類物質(zhì)合成的關(guān)鍵酶[37],PPO是酚酸類物質(zhì)氧化的關(guān)鍵酶[38]。鎂過量處理時(shí)芹菜葉片PAL活性提高,有利于合成酚類物質(zhì)[39];鎂缺乏和鎂過量脅迫的PPO活性均顯著下降,說明芹菜酚酸類物質(zhì)的合成減少。C4H是植物組織中具有較高活性的酶,是黃酮類物質(zhì)合成的關(guān)鍵酶[39]。4CL可作為類黃酮代謝的前體物質(zhì)參與其中,也可參與苯丙烷類代謝生成酚酸類物質(zhì)[40]。本研究結(jié)果表明,鎂過量脅迫時(shí)芹菜葉片的C4H和4CL活性均顯著升高,有利于芹菜葉片多酚類物質(zhì)合成,驗(yàn)證了鎂過量處理時(shí)芹菜葉片類黃酮含量高的結(jié)果,說明鎂過量可明顯增加芹菜葉片中的類黃酮含量。

3.3 鎂脅迫對(duì)芹菜抗氧化系統(tǒng)的影響

Pro是植物抵御逆境脅迫的重要指標(biāo),對(duì)提高植物抗性具有重要意義[41]。MDA是植物膜脂過氧化的最終產(chǎn)物,反映了生物膜受傷害的程度[42]。已有研究表明,鎂缺乏和鎂過量均會(huì)導(dǎo)致西瓜葉片Pro和MDA含量明顯增加[6]。本研究結(jié)果表明,鎂缺乏和鎂過量脅迫均會(huì)導(dǎo)致芹菜葉片、葉柄的MDA和Pro含量顯著增加,說明鎂脅迫增強(qiáng)了芹菜細(xì)胞膜質(zhì)過氧化程度和耐受性。李延等[43]通過研究缺鎂脅迫對(duì)龍眼葉片衰老的影響發(fā)現(xiàn),在鎂缺乏脅迫下,龍眼葉片O2·-的凈產(chǎn)生速率提高,H2O2含量增加。謝小玉等[44]的研究表明,在鎂脅迫下黃瓜幼苗葉片的MDA、H2O2含量和O2·-產(chǎn)生速率升高,鎂缺乏脅迫的升幅大于鎂過量脅迫。本研究結(jié)果表明,與CK相比,鎂缺乏(0 mmol·L-1)脅迫時(shí)芹菜葉片的超氧陰離子含量顯著降低,鎂過量脅迫時(shí)芹菜葉片、葉柄的超氧陰離子和H2O2含量均顯著增加。SOD、POD、CAT和APX等是植物體內(nèi)重要的抗氧化酶和細(xì)胞保護(hù)酶系統(tǒng)[45],在植物體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用[46]。本研究結(jié)果表明,鎂缺乏(0、0.5 mmol·L-1)脅迫時(shí)芹菜葉片的POD活性顯著高于CK,可能是因?yàn)榍鄄巳~片細(xì)胞內(nèi)的超氧陰離子較少,增強(qiáng)了POD的歧化能力[42],驗(yàn)證了鎂缺乏脅迫下芹菜葉片超氧陰離子含量低的結(jié)果。已有研究表明,鎂脅迫導(dǎo)致植物葉片抗氧化酶活性顯著降低[6,44,47]。本研究結(jié)果與前人研究相似,鎂缺乏和鎂過量脅迫時(shí)芹菜葉片和葉柄的SOD、CAT和APX活性顯著降低。說明鎂缺乏和鎂過量脅迫導(dǎo)致抗氧化酶活性降低,清除活性氧的能力降低,從而導(dǎo)致芹菜MDA、Pro和H2O2含量增加,影響芹菜的正常生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

在鎂缺乏和鎂過量條件下,芹菜葉片葉綠素含量均降低,光抑制程度增加,PSⅡ的光合電子傳遞受阻,抑制了PSⅡ的活性;鎂缺乏導(dǎo)致芹菜葉片POD活性提高,超氧陰離子含量降低;鎂過量導(dǎo)致芹菜葉片的PAL、C4H、4CL活性提高,類黃酮含量增加;鎂缺乏和鎂過量脅迫均導(dǎo)致芹菜葉片和葉柄SOD、CAT、APX活性降低,MDA、Pro和H2O2含量增加。鎂過量脅迫對(duì)芹菜葉片葉綠素?zé)晒?、酚類物質(zhì)含量、代謝關(guān)鍵酶活性和抗氧化能力的不利影響顯著大于鎂缺乏脅迫。生產(chǎn)中應(yīng)避免因補(bǔ)施鎂肥造成的鎂過量脅迫。