生姜苗期耐鹽性綜合評價及水通道蛋白基因表達模式分析

摘要：【目的】探究鹽脅迫對生姜苗期形態(tài)變化及生理指標(biāo)的影響，建立生姜耐鹽評價體系，發(fā)掘耐鹽種質(zhì)資源，為生姜耐鹽品種選育提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳晕覈?個生姜主產(chǎn)區(qū)的主栽品種為試驗材料，設(shè)置對照（CK）與鹽脅迫（NaCl）2個處理，利用主成分分析將不同處理條件下生姜的生理生化指標(biāo)等單項指標(biāo)整合為3個綜合指標(biāo)，結(jié)合隸屬函數(shù)法進行耐鹽性綜合評價，并分析水通道蛋白（AQP）基因在耐鹽品種與敏感品種中不同的表達模式。【結(jié)果】在鹽脅迫下，各生姜品種的株高、莖粗、葉片數(shù)、根系活力、葉片水勢和葉片滲透勢均下降。葉片的過氧化氫（H2O2）含量、丙二醛（MDA）含量和過氧化物酶（POD）活性均升高。超氧化物歧化酶（SOD）活性在貴州黃姜中顯著升高（P<0.05，下同），在其他4個品種中下降。過氧化氫酶（CAT）活性在山東大姜中下降，在其他4個品種中升高。苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性在山東大姜和竹根姜中下降，在其他3種品種中升高。相關(guān)分析結(jié)果表明，株高、莖粗和葉片數(shù)均與綜合評價值（D值）呈顯著正相關(guān)；葉片MDA含量、H2O2含量、水勢和滲透勢與D值呈負相關(guān)；根系活力與D值呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。生姜耐鹽性由強到弱排序依次為山東大姜、貴州黃姜、鳳頭姜、羅平小黃姜、竹根姜。8個AQP基因的表達模式分析顯示，山東大姜葉片中7個AQP基因在鹽脅迫處理后表達下調(diào)，根部4個AQP基因表達下調(diào)；竹根姜葉片中3個AQP基因表達下調(diào)，根部6個AQP基因表達下調(diào)。【結(jié)論】5個生姜品種苗期耐鹽性評價結(jié)果表明，山東大姜耐鹽性最強，竹根姜耐鹽性最弱。株高、莖粗、葉片數(shù)和根系活力可作為生姜耐鹽品種篩選的主要參考指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：生姜；鹽脅迫；水通道蛋白；苗期耐鹽性評價；生理響應(yīng)

中圖分類號：S632.5文獻標(biāo)志碼：A文章編號：2095-1191（2024）08-2431-11

Comprehensive evaluation of salt tolerance in ginger at seedling stage and expression pattern of aquaporin protein

MA Jia-wei GUO Chang-quan LI Hui-ling ZAN Tian-xiang GAO Wei WANG Yan-hong LIU Yi-qing1*，ZHU Yong-xing1*

（1College of Horticulture and Gardening/Spice Crops Research Institute，Yangtze University，Jingzhou，Hubei 434025，China；2Jingzhou Jiazhiyuan Biotechnology Co.，Ltd.，Jingzhou，Hubei 434025，China）

Abstract：【Objective】To investigate the effects of salt stress on morphological changes and physiological indexes of ginger at seedling stage，establish a salt-tolerant evaluation system for ginger，explore salt-tolerant germplasm resources，which could provide theoretical reference for the selection and breeding of salt-tolerant varieties of ginger.【Method】The main plant varieties from 5 major ginger producing areas in China were used as experimental materials，and 2 treatments，control（CK）and salt stress（NaCl），were set up.Principal component analysis was used to integrate the physiological and biochemical indexes and other individual indexes into 3 comprehensive indexes，and combined with the method of the membership function to carry out a comprehensive evaluation of salt tolerance，and to analyze the expression of the aqua-porin protein（AQP）gene in the salt-tolerant varieties and the sensitive varieties.【Result】The increase in plant height，stem thickness，number of leaf，root vigour，leaf water potential and leaf osmotic potential decreased in all ginger varie-ties under salt stress.Hydrogen peroxide（H2O2）content，malondialdehyde（MDA）content and peroxidase（POD）activity of leaves were increased.Superoxide dismutase（SOD）activity was significantly increased in Guizhou ginger（P<0.05，the same below）but decreased in the other 4 varieties.Catalase（CAT）activity was decreased in Shandong big ginger but elevated in the other 4 varieties.Phenylalanine deaminase（PAL）activity decreased in Shandong big ginger and Zhugen ginger，but increased in the other 3 varieties.Plant height，stem diameter and number of leaf were significantly and posi-tively correlated with the comprehensive evaluation value（D value）.Leaf MDA content，H2O2 content，water potential and osmotic potential were negatively correlated with D values，root vigour was extremely significantly and positively correlated with D value（P<0.01）.The salt tolerance of ginger was ranked from the strongest to the weakest as Shandong big ginger，Guizhou yellow ginger，F(xiàn)engtou ginger，Luoping small yellow ginger and Zhugen ginger.Expression pattern analysis of 8 AQP genes showed that 7 AQP genes were down-regulated in Shandong big ginger leaves and 4 AQP genes were down-regulated in roots after salt stress treatment；3 AQP genes were down-regulated in leaves and 6 AQP genes were down-regulated in roots of Zhugen ginger.【Conclusion】Salt tolerance evaluation of 5 ginger varieties at seed-ling stage indicates that Shandong big ginger has the strongest salt tolerance and Zhugen ginger has the weakest salt tole-rance.Plant height，stem diameter，number of leaf and root vigour can be the main reference indexes for screening ginger salt-tolerant varieties.

Key words：ginger；salt tolerance；aquaporin protein；evaluation of salt tolerance at seedling stage；physiologicalresponse

Foundation items：Hubei Key Research and Development Project（2022BBA0061）；Hubei Natural Science Founda-tion（2024EHA011）；Hubei International Science and Technology Cooperation Project（2024EHB559）；Chongqing Talent·Excellent Science Project（2022CQYC0167）

0引言

【研究意義】生姜（Zingiber officinale Roscoe）為姜科姜屬多年生草本植物，具有獨特的藥食同源特性（Peng et al.，2022）。鹽脅迫通常會導(dǎo)致生姜光合作用能力減弱，植株矮小，礦物質(zhì)積累減少，產(chǎn)量降低（高偉，2023）。我國鹽漬化土地面積已超9000萬ha，占可用耕地面積的21.4%，并呈逐年遞增趨勢，嚴重制087pgXX2TuwLFeBOgI+rbQ==約農(nóng)業(yè)發(fā)展（Zhu et al.，2019）。研究表明鹽害對作物的影響主要集中在出芽期和苗期（劉謝香等，2020），因此，綜合評價生姜苗期耐鹽性對于篩選耐鹽生姜品種及擴大生姜種植面積具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】鹽脅迫對植物造成危害的主要方式為滲透脅迫。鹽脅迫初期，土壤中高濃度的Na+與Cl-等鹽離子通過降低土壤滲透勢，造成植物吸水困難，抑制細胞分裂與生長。高偉（2023）研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下生姜葉片保水能力與根系水力學(xué)導(dǎo)度顯著降低，從而導(dǎo)致葉片水勢和滲透勢顯著降低，隨著脅迫時間的延長，鹽離子在生姜體內(nèi)過量累積產(chǎn)生毒害作用。此外，鹽脅迫還會造成植物體內(nèi)活性氧（Reactive oxygen，ROS）積累，產(chǎn)生氧化損傷，損害細胞蛋白質(zhì)及核酸等生物大分子。團隊前期研究表明，鹽脅迫使竹根姜葉片丙二醛（MDA）和過氧化氫（H2O2）含量顯著上升，導(dǎo)致細胞膜脂質(zhì)過氧化（高偉等，2023）。當(dāng)前大多數(shù)研究結(jié)合多個指標(biāo)采用主成分分析及隸屬函數(shù)法對植物抗逆性進行綜合評價（高雪等，2018）。王苗苗等（2022）利用MDA含量和抗氧化酶活性等指標(biāo)通過主成分分析篩選出燕麥苗期耐鹽性評價指標(biāo)；丁守鵬等（2021）利用地上生長量和MDA含量等指標(biāo)結(jié)合隸屬函數(shù)法對葡萄耐鹽性進行評價，初步探明葡萄各項指標(biāo)耐鹽系數(shù)及評價標(biāo)準(zhǔn)。李港等（2022）結(jié)合株高、莖粗、MDA含量、抗氧化酶活性等指標(biāo)采用隸屬函數(shù)法研究淹水脅迫對生姜的影響，探明生姜受澇害時的生理響應(yīng)機制，得出株高、莖粗和葉片MDA含量可作為生姜耐澇性重要參考指標(biāo)?！颈狙芯壳腥朦c】相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)不同生姜品種表型、抗氧化酶活性、ROS累積等指標(biāo)有明顯差異（於志遠等，2021），但不同品種生姜對鹽脅迫的抗性和響應(yīng)機制尚不清楚，不利于生姜抗鹽性育種及對抗鹽品種的利用?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探究山東、湖北、重慶、云南和貴州等我國5個生姜主要產(chǎn)區(qū)主栽生姜品種在鹽脅迫下的生長生理、抗氧化酶系統(tǒng)和水通道蛋白（AQP）基因的響應(yīng)機制，并通過隸屬函數(shù)法篩選生姜耐鹽評價主要參考指標(biāo)，建立生姜耐鹽評價體系，為生姜耐鹽品種選育及鹽堿地資源利用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試生姜品種由長江大學(xué)香辛作物研究院和荊州佳之源生物科技有限公司提供，于2022年5月10日—7月30日在長江大學(xué)西校區(qū)園藝園林學(xué)院玻璃溫室大棚完成試驗。選用5個來自我國不同生姜主產(chǎn)區(qū)生姜品種作為試驗材料，分別是云南羅平小黃姜、湖北鳳頭姜、山東大姜、四川竹根姜和貴州黃姜。挑選大小一致、姜芽飽滿的健康姜種種植于園土、椰糠、珍珠巖比例為7∶4∶2的混合基質(zhì)中，待生姜幼苗生長2個月后挑選長勢一致、7～9片葉的健康生姜幼苗作為試驗材料。

1.2試驗方法

設(shè)2個處理，即常規(guī)生長（CK）和鹽脅迫處理（NaCl）。每個品種每處理10株，3次重復(fù)。鹽脅迫處理的前期種植管理方式與CK一致，清水澆灌，待生姜生長2個月后取生長一致的姜苗，使用20 g/L NaCl澆灌生姜苗進行處理，每盆澆灌500 mL，CK澆灌等量清水。NaCl濃度由前期預(yù)試驗確定，前期分別設(shè)15、20和25 g/L濃度梯度進行處理，鹽脅迫處理15 d后，20 g/L NaCl濃度下不同生姜品種間形態(tài)相較其他濃度差異更明顯，生姜幼苗生長受到抑制但不會造成植株死亡，因此選擇20 g/L NaCl濃度鹽脅迫并于15d時對各項指標(biāo)進行測定。

1.3測定指標(biāo)及方法

鹽脅迫處理15 d后分別測量并記錄生姜株高、莖粗、葉片數(shù)，并對生姜由下往上第1～5片葉進行拍照記錄。參照秦曼麗等（2022）的方法進行取樣，取由上往下數(shù)第3～4片成熟功能葉測定生理生化指標(biāo)及水勢、滲透勢，取干凈新鮮根尖測定根系活力；將生姜葉片及根系樣品取樣后置于液氮速凍，保存于-80℃超低溫冰箱中備用。

采用TTC法測定根系活力；用1050D-EXP型植物氣穴壓力室［點將（上海）科技股份有限公司］測定葉片水勢；用Osmometer Model 3250冰點滲透壓儀（安達望科技有限公司，美國）測定葉片滲透勢。按照試劑盒（北京索萊寶科技有限公司）說明書測定葉片MDA和H2O2含量及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性。

1.4耐鹽性綜合評價

使用隸屬函數(shù)法對各生姜品種的耐鹽性進行綜合評價。

（1）計算隸屬函數(shù)值（U）：

U（Xj）=U（Xj-Xmin）/U（Xmax-Xmin）

式中，第j項因子得分值以Xj表示，Xj最小值記為Xmin，最大值記為Xmax。

（2）計算權(quán)重（W）：

Wj=Pj/Pj

式中，Wj代表第j項綜合特征量在全體綜合特征量集合中的相對重要性權(quán)重；Pj被定義為不同品種對于第j項綜合特征量的貢獻比例。

（3）綜合評價：

式中，D值表示各生姜品種的耐鹽性綜合評價值（李港等，2022）。

1.5 AQP基因的相對表達量分析

使用諾唯贊RNA Isolater Total RNA Extraction Reagent試劑盒（南京諾維贊生物科技有限公司）提取RNA，實時熒光定量PCR使用諾唯贊SYBR qPCR MasterMix試劑盒，具體步驟參考試劑盒說明書，采用Bio-Rad CFX96實時定量PCR儀［伯樂生命醫(yī)學(xué)產(chǎn)品（上海）有限公司］進行PCR擴增。引物序列信息如表1所示，以生姜RBP基因作為內(nèi)參基因（Li et al.，2022），每個樣品3次重復(fù)。采用2-ΔΔCt法計算AQP基因的相對表達量，每處理4次重復(fù)。

1.6統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2021進行處理；利用SPSS 26.0進行差異顯著性分析、相關(guān)分析及主成分分析；使用GraphPad Prism制圖。

2結(jié)果與分析

2.1鹽脅迫對生姜苗期根系活力的影響

由圖1可知，與CK相比，NaCl處理后各品種生姜根系活力均顯著降低（P<0.05，下同）。鳳頭姜、竹根姜、貴州黃姜、羅平小黃姜和山東大姜的根系活力分別顯著下降28.68%、41.52%、18.32%、31.93%和11.20%，其中，竹根姜根系活力下降幅度最大，山東大姜根系活力下降幅度最小。

2.2鹽脅迫對生姜苗期葉片形態(tài)的影響

如圖2所示，NaCl處理15 d后，各生姜品種的葉片均產(chǎn)生不良反應(yīng)，不同品種葉片形態(tài)變化差異明顯。其中，貴州黃姜葉片葉尖出現(xiàn)黃化，少部分部位有卷曲情況且黃化嚴重；山東大姜少數(shù)葉片葉尖泛黃，并有略微卷皺；鳳頭姜大部分葉尖出現(xiàn)黃化，少數(shù)葉尖呈黃褐化并微卷曲；羅平小黃姜所有葉片黃化，半數(shù)葉尖黃褐化；竹根姜葉片均黃化，大部分葉片葉尖黃褐化，小部分葉片卷曲枯死。表明鹽脅迫對山東大姜和貴州黃姜葉片形態(tài)影響較小，對竹根姜和羅平小黃姜葉片形態(tài)影響最大。

2.3鹽脅迫對生姜苗期生長的影響

由表2可知，與CK相比，NaCl處理后各生姜品種的株高、莖粗及葉片數(shù)均有所下降。NaCl處理后，5個生姜品種株高均顯著下降，其中，山東大姜株高下降最少，為18.22%，竹根姜株高下降最多，為40.81%，鳳頭姜、貴州黃姜和羅平小黃姜的株高分別下降27.76%、22.65%和23.44%。山東大姜和貴州黃姜的莖粗下降幅度較小，分別為17.39%和22.58%；竹根姜、鳳頭姜和羅平小黃姜的莖粗分別顯著下降33.33%、27.78%和28.40%。山東大姜和貴州黃姜的葉片數(shù)受脅迫影響較小，降幅分別為9.09%和14.63%，而鳳頭姜、竹根姜和羅平小黃姜皆顯著下降，降幅分別為18.69%、21.01%和18.63%。上述結(jié)果表明，鹽脅迫對生姜的生長指標(biāo)均有抑制作用，其中山東大姜和貴州黃姜受抑制較弱，鳳頭姜、羅平小黃姜和竹根姜受抑制較強。

2.4鹽脅迫對生姜苗期葉片生理的影響

2.4.1鹽脅迫對葉片MDA和H2O2含量的影響

由表3可知，與CK相比，各生姜品種的葉片在受鹽脅迫后MDA和H2O2含量均有所增加。其中，竹根姜葉片MDA含量增幅最大，為66.32%，山東大姜增幅最小，為16.28%；鳳頭姜、貴州黃姜和羅平小黃姜葉片MDA含量分別顯著增加27.84%、33.19%和21.71%。竹根姜、貴州黃姜和羅平小黃姜葉片H2O2含量分別顯著增加55.78%、22.41%和19.50%，而山東大姜和鳳頭姜的葉片H2O2含量增幅較小，分別為9.50%和14.77%。因此，山東大姜受鹽脅迫影響較小，其葉片MDA和H2O2含量增幅均最小，竹根姜受鹽脅迫影響最大，其葉片MDA和H2O2含量增幅均最大。

2.4.2鹽脅迫對葉片抗氧化酶活性的影響由表3可知，NaCl處理下除貴州黃姜外，其余4個生姜品種的葉片SOD活性均受到抑制，其中，山東大姜和羅平小黃姜的葉片SOD活性分別下降2.67%和1.96%，但下降不顯著（r>0.05，下同），鳳頭姜和竹根姜的葉片SOD活性分別顯著下降3.25%和2.64%。受鹽脅迫后，生姜葉片POD活性均提高，其中山東大姜、羅平小黃姜、貴州黃姜和竹根姜4個品種分別顯著提高13.40%、3.94%、7.25%和2.52%。生姜葉片CAT活性出現(xiàn)不同程度的提高或下降，其中，鳳頭姜、貴州黃姜和竹根姜的葉片CAT活性分別顯著下降25.27%、37.86%和41.01%，羅平小黃姜葉片CAT活性下降不顯著，而山東大姜葉片CAT活性提高7.81%。

2.4.3鹽脅迫對葉片PAL活性的影響與CK相比，NaCl處理后鳳頭姜葉片PAL活性顯著上升100.00%，竹根姜葉片PAL活性顯著下降52.13%；貴州黃姜和羅平小黃姜的葉片PAL活性分別上升14.09%和18.76%，山東大姜葉片PAL活性下降9.21%（表3）。

2.5鹽脅迫對生姜苗期葉片水勢和滲透勢的影響

NaCl處理后各生姜品種葉片的水勢和滲透勢均受到不同程度的抑制（圖3）。其中，山東大姜和鳳頭姜葉片水勢分別下降8.91%和12.33%；羅平小黃姜、貴州黃姜和竹根姜葉片水勢分別顯著下降43.09%、23.31%和54.74%。山東大姜、羅平小黃姜和鳳頭姜葉片期滲透勢分別下降4.69%、4.94%和6.22%，竹根姜和貴州黃姜葉片滲透勢分別顯著下降41.54%和29.50%?？梢?，竹根姜葉片水勢和滲透勢下降幅度均最大，山東大姜葉片水勢和滲透勢下降幅度均最小。

2.6不同生姜品種苗期耐鹽性綜合評價

對鹽脅迫下5個生姜品種的12個指標(biāo)進行主成分分析，提取3個主成分，即PC1、PC2和PC3，其特征值分別為7.430、2.378和0.817，對應(yīng)的貢獻率分別為61.920%、19.820%和13.560%，累計貢獻率達95.300%。PC1的主要決定因子是株高、莖粗、MDA含量、H2O2含量及根系活力，PC2的主要決定因子是葉片數(shù)、POD活性及滲透勢，PC3的主要決定因子是SOD活性、CAT活性、PAL活性和水勢（表4）。

根據(jù)隸屬函數(shù)法得到各生姜品種的D值，D值得分越高，則該品種的耐鹽性越強。從表5可知，5個生姜品種耐鹽性由強到弱排序依次為山東大姜、貴州黃姜、鳳頭姜、羅平小黃姜、竹根姜，即山東大姜的耐鹽性最強，竹根姜的耐鹽性最弱。

采取Pearson相關(guān)系數(shù)法對鹽脅迫下5個生姜品種苗期的12個指標(biāo)及D值進行相關(guān)分析，結(jié)果（圖4）表明，MDA和H2O2含量與株高呈顯著負相關(guān)；葉片數(shù)和根系活力與莖粗呈極顯著正相關(guān)（P<0.0 下同），POD活性與莖粗呈顯著正相關(guān)；POD活性和根系活力與葉片數(shù)呈極顯著正相關(guān)；POD活性與根系活力呈顯著正相關(guān)；H2O2含量與MDA含量呈極顯著正相關(guān)，滲透勢與MDA含量呈顯著正相關(guān)；根系活力與D值呈極顯著正相關(guān)；株高、莖粗和葉片數(shù)與D值呈顯著正相關(guān)。綜上可知，株高、莖粗、葉片數(shù)和根系活力可作為篩選生姜耐鹽性的主要參考指標(biāo)。

2.7鹽脅迫對生姜苗期AQP基因表達影響

為進一步揭示生姜品種間的抗性機制，本研究選取抗鹽性強的山東大姜和抗鹽性弱的竹根姜作為材料，研究鹽脅迫對生姜AQP基因表達模式的影響。

2.7.1對質(zhì)膜內(nèi)在蛋白（Plasmamem-brane intrinsic proteins，PIPs）家族的影響如圖5所示，在鹽脅迫下，山東大姜葉片的PIPs家族中ZoPIP1、ZoPIP1;2、ZoPIP2;6和ZoPIP3基因相對表達量均顯著下調(diào)，分別下調(diào)69.45%、43.75%、62.81%和58.03%；其根部ZoPIP1和ZoPIP1;2基因相對表達量分別顯著下調(diào)32.47%和23.99%，ZoPIP2;6基因相對表達量顯著上調(diào)44.01%，ZoPIP3基因相對表達量無顯著變化，僅上調(diào)1.57%。竹根姜葉片中PIPs家族基因相對表達量皆上調(diào)，其中ZoPIP1、ZoPIP1;2、ZoPIP2;6基因相對表達量分別顯著上調(diào)244.98%、32.00%、38.78%，ZoPIP3基因相對表達量上調(diào)6.73%；其根部ZoPIP1;2、ZoPIP2;6和ZoPIP3基因相對表達量分別顯著下調(diào)18.45%、30.11%和61.98%，ZoPIP1基因相對表達量顯著上調(diào)203.90%。

2.7.2對AQP基因生姜液泡膜內(nèi)在蛋白（Tonoplast intrinsic proteins，TIPs）和根瘤素26-類內(nèi)在蛋白（Nodu-lin 26-like intrinsic proteins，NIPs）家族的影響如圖6所示，從生姜TIPs基因的相對表達量來看，鹽脅迫下山東大姜葉片基因相對表達量均顯著下調(diào)，其中ZoTIP1;1、ZoTIP2;2和ZoTIP4;1基因相對表達量分別下調(diào)54.93%、64.83%和47.57%；而山東大姜根部ZoTIP1；1基因相對表達量顯著上調(diào)38.37%，ZoTIP2;2顯著下調(diào)34.04%。竹根姜葉片基因表達量有較大差異，其中ZoTIP2;2和ZoTIP4;1基因相對表達量分別顯著上調(diào)3677.46%和186.15%，ZoTIP1;1基因相對表達量顯著下調(diào)33.57%；而竹根姜根部中TIPs基因表達量均下調(diào)，其中ZoTIP1;1基因相對表達量顯著下調(diào)37.22%，ZoTIP2;2和ZoTIP4;1基因相對表達量分別下調(diào)41.92%和18.14%。

生姜中NIPs基因在鹽脅迫下均上調(diào)，其中，山東大姜葉片ZoNIP1基因相對表達量顯著上調(diào)156.01%，根部顯著上調(diào)58.50%；竹根姜葉片ZoNIP1基因相對表達量上調(diào)6.73%，根部顯著上調(diào)89.79%。

3討論

3.1鹽脅迫對不同品種生姜苗期葉片形態(tài)、生長指標(biāo)及根系活力的影響

鹽脅迫會影響植株的正常生長，導(dǎo)致植物地上部葉片發(fā)黃萎蔫、干枯（王佺珍等，2017），生物量及株高、葉片數(shù)等生長指標(biāo)降低（Zhu et al.，2020）。本研究中，各生姜品種在受到鹽脅迫15 d后生長形態(tài)均出現(xiàn)較明顯的鹽害癥狀且變化差異較為明顯，葉片形態(tài)上山東大姜受鹽脅迫影響最小，僅少數(shù)葉片泛黃；貴州黃姜和鳳頭姜葉尖黃化較明顯；而竹根姜和羅平小黃姜受脅迫影響最嚴重，2個品種大部分葉片黃化嚴重，竹根姜部分葉片枯死。山東大姜的株高、莖粗和葉片數(shù)變化受鹽脅迫影響最小，可能是由于山東大姜耐鹽性較強，鹽脅迫下能維持基本生長；同其他品種相比，竹根姜受到脅迫影響最大，生長受到嚴重抑制。各品種生姜在受到鹽脅迫后，生長形態(tài)變化差異較為明顯，也體現(xiàn)出各品種生姜對于鹽脅迫的耐受能力不同。

根系是植物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要器官，根系活力標(biāo)志著植株根系吸收水分和養(yǎng)分的強弱，是反映根系吸收功能的重要指標(biāo)，在鹽脅迫下，植物根系受損傷導(dǎo)致根系活力下降，但耐鹽品種根系調(diào)節(jié)能力更強，受損傷更?。ü葖蓩傻龋?019）。本研究中，鹽脅迫下5個生姜品種的根系活力均有所下降，但下降程度不同，鹽敏感品種根系活力下降程度遠遠高于耐鹽品種，其中竹根姜根系受損最嚴重，根系活力下降幅度最大，達40.22%，山東大姜根系受損較輕，根系活力下降幅度最小，僅12.61%。

3.2鹽脅迫對不同品種生姜苗期葉片MDA和H2O2含量及抗氧化酶活性變化的影響

植物正常生長條件下體內(nèi)ROS（如O2（-）和H2O2）可作為細胞內(nèi)的信號分子發(fā)揮作用，但脅迫條件下ROS產(chǎn)生和清除的平衡被打破，導(dǎo)致過量ROS積累，進而誘發(fā)細胞膜脂質(zhì)過氧化，影響植物正常的生理代謝（董杰等，2018；張玲玲等，2023）。MDA是植物細胞膜脂質(zhì)過氧化的代謝產(chǎn)物，其含量是判斷植物細胞膜受損程度的重要指標(biāo)（彭慧敏等，2023）。本研究中，鹽脅迫處理下5個生姜品種MDA含量均升高，其中竹根姜葉片H2O2和MDA含量增幅最大，受損傷最嚴重，山東大姜的H2O2和MDA含量增幅最小，受損傷最輕。

植物可通過抗氧化防御系統(tǒng)清除體內(nèi)過量的ROS，其中SOD可將O2（-）轉(zhuǎn)化為H2O POD和CAT將H2O2還原為H2O和O 從而清除ROS，減少氧化損傷（彭慧敏等，2023）。本研究中，各生姜品種葉片抗氧化酶活性均有不同程度的上升或下降，其中5個生姜品種的POD活性均上升，而CAT活性僅山東大姜上升、其他4個品種均下降，SOD活性僅貴州黃姜上升、其他4個品種活性下降，其變化趨勢存在差異，可能與各品種抗氧化酶自我調(diào)節(jié)峰值濃度不同有關(guān)。

PAL是植物體內(nèi)苯丙烷類化合物代謝途徑的限速酶，在植物的生長發(fā)育和逆境防御中發(fā)揮重要作用（秦余等，2022）。研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下木薯中的PAL活性增加，促進苯丙烷類次生代謝產(chǎn)物的生物合成。而苯丙烷類次生代謝產(chǎn)物的合成可提高細胞內(nèi)抗氧化酶活性（董春娟等，2015）。本研究中，鹽脅迫處理后各品種生姜葉片PAL活性呈上升或下降的不同變化趨勢，且存在較大差異，可能是因為部分生姜品種在受到鹽脅迫時已出現(xiàn)不可修復(fù)的損傷，導(dǎo)致PAL活性下降，ROS清除能力下降。

3.3鹽脅迫對不同品種生姜苗期水勢和滲透勢的影響

鹽脅迫下，根系外界與內(nèi)部環(huán)境間的滲透差會引起滲透脅迫（朱永興等，2019）。植物可通過提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量來降低細胞中水勢和滲透勢，保障細胞吸水，維持植物的正常生長（Zhu et al.，2015，2020）。研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下植物滲透勢顯著降低，且隨著脅迫時間的延長進一步下降（呂昕培，2022），且抗性較強的品種中積累的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)比抗性較弱的品種多，滲透勢更低（何子華，2022）。本研究中，所有生姜品種水勢和滲透勢皆下降，其中山東大姜的水勢和滲透勢相較CK下降幅度最小，竹根姜下降幅度最大。但在5個生姜品種耐鹽性綜合評價中，山東大姜抗性最強，竹根姜抗性最弱?？赡苁怯捎谥窀望}性差，鹽脅迫導(dǎo)致細胞膜脂質(zhì)過氧化程度嚴重，細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞，膜透性增大，導(dǎo)致外界鹽離子大量進入植物體內(nèi)，造成鹽離子的過量累積，從而導(dǎo)致細胞的水勢和滲透勢顯著降低。

3.4鹽脅迫對山東大姜和竹根姜苗期AQP基因表達的影響

AQP是植物中廣泛存在的一類膜蛋白，在植物生長發(fā)育和逆境響應(yīng)中發(fā)揮重要作用（曾黎明和曾堅，2020）。研究表明，過表達OsPP1a能提高水稻對高鹽脅迫的耐受性（Liao et al.，2016）；小麥TaAQP8、海馬齒SpAQP1、鹽芥TsTIP1;2、番茄SlTIP2;2和香蕉MaPIP1;1基因的異源過表達可增強轉(zhuǎn)基因擬南芥的抗鹽性（彭靜靜等，2019）。

大量研究表明，PIPs基因亞族在植物水分轉(zhuǎn)運中具有重要作用（魯雨晴等，2020）。鹽脅迫下，山東大姜葉片PIP和TIP基因均下調(diào)表達，而竹根姜葉片中，除ZoTIP1;1基因顯著下調(diào)外，其他PIP基因均上調(diào)。擬南芥中過表達HtTIP2-2可提高氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，推測山東大姜葉片中PIP和TIP基因的下調(diào)可能通過降低蒸騰速率來減少水分散失，從而在鹽脅迫下保持正常生長（孫琳琳等，2015）。在擬南芥和大麥中，鹽脅迫抑制根部PIP基因的表達，降低根的導(dǎo)水率以提高植株耐鹽性（Kirch et al.，2000）；部分AQP基因通過上調(diào)表達促進植株通過AQP介導(dǎo)的共質(zhì)體途徑吸收水分以維持細胞穩(wěn)態(tài)。本研究中，鹽脅迫下山東大姜和竹根姜根系中4個PIP基因中僅1個顯著上調(diào)，其余顯著下調(diào)或不顯著；山東大姜中的ZoTIP1;1和ZoTIP4;1基因顯著上調(diào)，而竹根姜中僅ZoTIP1;1基因顯著下調(diào)，NIP基因則均上調(diào)。推測鹽脅迫下抗鹽品種生姜葉片TIP基因表達水平的降低可能有利于水分保持，而根系TIP基因表達水平的升高有利于水分吸收，從而提高植株抗鹽性。然而，具體的調(diào)控機制和響應(yīng)機制尚需進一步研究。不同品種生姜AQP基因的表達模式存在差異，具有組織特異性，生姜AQP基因表達與品種抗鹽性之間的關(guān)系需進一步驗證。

4結(jié)論

鹽脅迫條件下，耐鹽性較強的生姜品種可通過保持較高的根系活力和抗氧化酶活性以抵御氧化損傷，通過降低葉片中部分AQP基因表達及提高根系A(chǔ)QP基因表達以增強生姜保水能力，進而提高抗鹽性。5個生姜品種中山東大姜在苗期受鹽脅迫時表現(xiàn)較好，耐鹽性最強，竹根姜出現(xiàn)不良癥狀最多，耐鹽性最弱。株高、莖粗、葉片數(shù)和根系活力可作為生姜耐鹽品種篩選的主要參考指標(biāo)。

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（責(zé)任編輯鄧慧靈）