褪黑素和海藻酸對高溫脅迫下高山杜鵑抗氧化酶系統(tǒng)的影響

摘要：【目的】探究噴施外源褪黑素和海藻酸對高溫脅迫下高山杜鵑抗氧化酶系統(tǒng)的影響，為高山杜鵑抗熱劑研究提供方向?！痉椒ā恳圆荒蜔岣呱蕉霹N品種薰衣草王子為試驗材料，分別經(jīng)對照組（清水，CK）和濃度組（100、200、300μmol/L褪黑素與200、300、400 mg/L海藻酸）處理后進行高溫脅迫（晝夜脅迫溫度40℃/28℃），研究外源褪黑素和海藻酸對高溫脅迫下高山杜鵑抗氧化酶活性和抗氧化物質含量的影響?！窘Y果】隨著高溫脅迫的開始和持續(xù)，各處理高山杜鵑丙二醛（MDA）含量總體上呈增加趨勢；超氧化物歧化酶（SOD）活性總體上呈先上升后下降再上升的變化趨勢；過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性均呈先上升后下降的變化趨勢；谷胱甘肽還原酶（GSH）含量呈先上升后下降的變化趨勢。同時，隨著高溫脅迫的開始和持續(xù)，各處理質膜H＋-ATPase活性緩慢下降，質膜Ca2＋-ATPase活性呈先上升后下降的變化趨勢。高溫脅迫96 h，與同期CK相比，6個濃度組MDA含量顯著低6.36%～33.68%（Plt;0.05，下同）、SOD活性顯著高21.68%～73.96%、POD活性顯著高12.92%～49.02%、CAT活性高1.25%～43.10%、GSH含量高7.70%～49.79%、質膜H+-ATPase活性顯著高11.61%～53.00%、質膜Ca2+-ATPase活性顯著高9.36%～50.89%。相關分析結果表明，除CAT活性與SOD活性無顯著相關性外，其他各指標間均呈極顯著相關（Plt;0.01）?！窘Y論】葉面噴施適宜濃度的外源褪黑素和海藻酸均能降低高溫脅迫下高山杜鵑的MDA含量，提高SOD、POD、CAT活性和GSH含量，同時增強質膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性，緩解高溫脅迫對高山杜鵑生長的不利影響。同期噴施外源褪黑素總體上各指標優(yōu)于海藻酸，其中，以噴施100μmol/L褪黑素的綜合效果最佳，200 mg/L海藻酸也有較好的效果。

關鍵詞：高山杜鵑；高溫脅迫；褪黑素；海藻酸；抗氧化

中圖分類號：S685.20文獻標志碼：A文章編號：2095-1191（2024）10-2875-11

Effects of melatonin and alginic acid on antioxidant enzyme sys?tem of Rhododendron lapponicum under high temperature stress

CHEN Rui，XIAN Xiao-lin*

（Horticulture Research Institute，Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Horticultural CropsBiology and Germplasm Enhancement in Southwest Regions，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Chengdu，Sichuan 610066，China）

Abstract：【Objective】The study aimed to explore the effects of spraying exogenous melatonin（MT）and alginic acid（AA）on the antioxidant enzyme system of Rhododendron lapponicum under high temperature stress，providing directionfor research on heat-resistant agents for R.lapponicum.【Method】Using the heat-sensitive R.lapponicum variety Prince Lavender as the experimental material，the plants were subjected to treatments of a control group（water，CK）and con-centration groups（MT at 100，200 and 300μmol/L and AA at 200，300 and 400 mg/L）.Following the treatments，hightemperature stress（day/night stress temperature was 40℃/28℃）was applied to study the effects of exogenous MT and AA on the antioxidant enzyme activity and antioxidant content of R.lapponicum under high temperature stress.【Result】Under high temperature stress，the content of malondialdehyde（MDA）of R.lapponicum in all treatments showed an overall increasing trend with the onset and duration of the stress.The activity of superoxide dismutase（SOD）initially in-creased，then decreased，and subsequently increased again.The activities of peroxidase（POD）and catalase（CAT）both exhibited a trend of first increasing and then decreasing，while the content of glutathione（GSH）also showed an initial in-crease followed by a decrease.Meanwhile，as high temperature stress began and continued，the activity of plasma mem-brane H+-ATPase in all treatments gradually decreased，whereas the activity of plasma membrane Ca2+-ATPase exhibited atrend of first increasing and then decreasing.After 96 h of high temperature stress，compared to the CK during the same period，the contents of MDA in the 6 concentration groups was significantly decreased by 6.36%-33.68%（Plt;0.05，thesame below），while SOD activity was significantly increased by 21.68%-73.96%，POD activity was significantly in-creased by 12.92%-49.02%，CAT activity increased by 1.25%-43.10%，GSH content increased by 7.70%-49.79%，the ac-tivity of plasma membrane H+-ATPase increased significantly by 11.61%-53.00%，and the activity of plasma membrane Ca2+-ATPase significantly increased by 9.36%-50.89%.The results of the correlation analysis indicated that，except for thelack of significant correlation between CAT activity and SOD activity，all other indicators showed extremely significant correlations（Plt;0.01）.【Conclusion】Spraying appropriate concentrations of exogenous MT and AA on the leaves can re-duce the MDA content of R.lapponicum under high temperature stress，increase the activities of SOD，POD，CAT andthe content of GSH，and simultaneously enhance the activities of plasma membranes H+-ATPase and Ca2+-ATPase，allevia-ting the adverse effects of high temperature stress on the growth of R.lapponicum.During the same period，the indexes of exogenous MT treatment are generally better than those of AA，with the best overall effect achieved by spraying 100μmol/L MT，while 200 mg/LAA also shows fine effect.

Key words：Rhododendronlapponicum；high temperature stress；melatonin；alginic acid；antioxidant

Foundation items：Sichuan Breeding Key Project（2021YFYZ0006）；Sichuan Financial Independent Innovation Spe-cial Project（2022ZZCX051）

0引言

【研究意義】近年來，隨著全球氣候變暖的不斷加劇，高溫脅迫對植物的影響也日益嚴峻，已成為關系到全球生態(tài)環(huán)境安全的世界性熱點問題。持續(xù)高溫環(huán)境嚴重制約了觀賞植物的引種工作，且嚴重影響觀賞植物的正常生長，影響其觀賞價值（許藍心和田如男，2019）。尤其對高山植物而言，高溫熱脅迫可能會對其造成毀滅性打擊（梁雯等，2017）。我國是世界杜鵑花的起源和分布中心，其中高山杜鵑原生境大多在海拔1000m以上的高山地區(qū)，具有喜冷涼、濕潤環(huán)境及耐熱性較差等遺傳特性，雖然觀賞價值極高，但其生長繁育及園林應用卻受到高溫熱害的制約（王凱紅等，2011；樊玉花等，2019；王浩琪等，2022）。因此，緩解高溫脅迫對高山杜鵑的傷害是亟待解決的問題，探究緩解高山杜鵑脅迫的方法對其產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】高溫脅迫會引起植物生理和生化代謝紊亂及組織結構被破壞，由于光合作用速率下降和無氧呼吸加劇，有毒物質大量積累，加劇了細胞膜脂過氧化，嚴重時導致細胞受損和植株死亡（姬承東等，2007；Wahid et al.，2007；史勇等，2023），而部分植物能啟動抗氧化系統(tǒng)應急，以減輕活性氧的傷害，這可以理解為植物的耐熱性。近年來，有學者研究發(fā)現(xiàn)褪黑素（Melatonin，MT）和海藻酸（Alginic acid，AA）等外源物質在提高植物耐熱、抗旱等抗逆性方面效果顯著。褪黑素是一種廣泛存在于動植物中的脂溶性化合物，其抗氧化活性是維生素E的2倍，被認為是最有效的親脂性抗氧化劑之一（鄒京南等，2018），在植物抵御干旱脅迫、鹽脅迫、溫度和氧化脅迫等不良影響中具有重要作用，在植物對抗氧化脅迫時尤為突出（姜超強和祖朝龍，2015；周永海等，2020；李佳佳等，2023；張雪蓮等，2023）。研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素可減輕番茄在熱脅迫下體內誘導的聚集蛋白的積累和泛素化，從而提高自身的耐熱性（Xu etal.，2016）。何曉龍等（2022）研究發(fā)現(xiàn)，施加褪黑素能通過延緩葉綠素降解、清除活性氧、提高抗氧化酶活性、上調熱休克蛋白和自噬相關基因表達等途徑緩解高溫對平邑甜茶幼苗的傷害。王譯等（2022）研究結果表明，葉面噴施外源褪黑素能有效降低生菜膜透性，提高抗氧化系統(tǒng)活性，緩解高溫脅迫對生菜生長的不利影響。海藻酸是一種從海藻中提取的寡糖素類物質，具有促進植物生長發(fā)育和激活植物防御反應等功能，是一種可生物降解、無污染、相對無毒、應用前景廣闊的新型植物制劑（Khan et al.，2009）。其能刺激作物根系蓬勃發(fā)育，提高種苗存活率，同時能促進開花、提高坐果率等（丁桔，2020）。此外，海藻酸在提高植物抗性方面也發(fā)揮著重要作用，幫助植物抵抗生物和非生物脅迫（Van Oosten etal.，2017）。石永春等（2013）的研究結果表明，海藻酸不影響煙葉的正常生長，并能啟動煙草中的低溫防御系統(tǒng)，適于在低溫發(fā)生前噴施。楊錦等（2019）研究了海藻酸對菜心抗旱脅迫的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)含外源海藻酸的海藻肥處理的菜心生物量增加、葉片相對含水量和葉綠素含量提高，超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性提高。王浩琪等（2022）研究發(fā)現(xiàn)，使用含海藻酸的組合抗熱劑（100 mg/L對氨基水楊酸+600 mg/L海藻酸+800 mg/L氯化鈣）能提高高山杜鵑的耐熱性?！颈狙芯壳腥朦c】目前，雖然針對褪黑素和海藻酸緩解逆境脅迫對植物影響的研究較多，但參與高山杜鵑響應高溫脅迫的研究鮮有報道?！緮M解決的關鍵問題】以不耐熱高山杜鵑品種盆栽植株為材料，通過葉面預處理噴施不同濃度的褪黑素和海藻酸并結合人工模擬高溫環(huán)境，探討2種外源物質調節(jié)高溫脅迫下高山杜鵑抗氧化酶系統(tǒng)的生理機制，以期為進一步研究外源褪黑素和海藻酸緩解高溫脅迫對高山杜鵑造成的不利影響提供理論基礎，同時為實際生產(chǎn)中高山杜鵑抗熱劑的研究提供方向。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試不耐熱日本高山杜鵑品種薰衣草王子盆栽植株來自四川省農業(yè)科學院新都基地，株高40 cm左右。2022年7月15日選取長勢一致的21株盆栽苗移栽到20 cm×30 cm的無紡布種植袋中，以杜鵑專用栽培基質材料作為栽培基質，放置于四川省農業(yè)科學院園藝研究所大棚內，內遮陽處理，緩苗1周后進行試驗處理，并記錄環(huán)境溫度至高溫脅迫前（表1），期間正常澆水管理。供試褪黑素和海藻酸購自重慶博諾恒生物科技有限公司。

1.2試驗設計

根據(jù)前人對外源褪黑素和海藻酸在植物抗逆性方面的濃度處理（汪蓉，2014；曹穎等，2021；丁玉榮，2021；蔣倩等，2022；李賢等，2022），本研究設7個處理（表2），每處理3株。于每天8：00—9：00對其中濃度組植株葉片正反面分別均勻噴施外源物質，以葉片全部滴水為宜，對照組（CK）噴施等量清水，連續(xù)噴施5 d（李賢等，2022），待藥效和植株生長穩(wěn)定后將植株轉入人工氣候箱中進行高溫脅迫（晝夜脅迫溫度：40℃/28℃，晝夜時長：12 h/12 h，晝夜光照強度：10000 lx/0 lx），連續(xù)處理96 h，期間正常澆水管理。分別于處理0、24、48和96 h時隨機采摘適宜葉片用于指標測定。

1.3測定指標及方法

丙二醛（MDA）含量、SOD活性、POD活性、過氧化氫酶（CAT）活性、谷胱甘肽還原酶（GSH）含量、質膜H+-ATPase活性和Ca2+-ATPase活性測定均采用重慶博諾恒生物科技有限公司提供的ELISA檢測試劑盒，按照測定說明進行操作。

1.4統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 26.0進行統(tǒng)計分析、單因素方差分析（One-way ANOVA）、最小顯著性差異法（LSD）檢驗及相關分析（Bivariate），采用Excel 2003制作圖表。

2結果與分析

2.1褪黑素和海藻酸對高溫脅迫下高山杜鵑MDA含量的影響

如圖1所示，高溫脅迫0～24 h時，除T6處理MDA含量高于CK外，各濃度組MDA含量均低于或顯著（Plt;0.05，下同）低于同時期CK。高溫脅迫48～96 h時，各濃度組MDA含量均低于或顯著低于同時期CK。同時期MDA含量均分別隨著2種外源物質濃度的增加而增加，但整體而言，噴施外源褪黑素的濃度組較噴施外源海藻酸的濃度組MDA含量更低，其中T1處理在各時期的MDA含量均最低?？v觀5個時期，各處理MDA含量總體上隨著高溫脅迫的開始和持續(xù)呈增加趨勢。高溫脅迫96h時，各處理MDA含量均達最大值，較高溫脅迫0h時CK、T1、T2、T3、T4、T5和T6處理分別增加31.77%、34.80%、48.85%、28.90%、25.22%、20.21%和13.08%，T2處理MDA含量增加最多，T6處理增加最少。高溫脅迫96 h時T1、T2、T3、T4、T5和T6處理的MDA含量均顯著低于同時期CK，分別較CK低33.68%、20.19%、11.01%、25.05%、14.81%和6.36%。表明高溫脅迫前噴施不同濃度的褪黑素和海藻酸均能有效減少高山杜鵑葉片中MDA的積累，隨著脅迫時間的延長，高溫對高山杜鵑細胞質膜造成的損害也隨之加劇，噴施2種外源物質只能緩解MDA的累積，但無法改變這一趨勢。

2.2褪黑素和海藻酸對高溫脅迫下高山杜鵑活性氧清除系統(tǒng)的影響

2.2.1 SOD活性如圖2所示，高溫脅迫前后，同時期SOD活性均隨著外源褪黑素和海藻酸濃度的增加而下降，各時期噴施外源褪黑素濃度組的SOD活性較噴施外源海藻酸濃度組的高，同時期T1處理的SOD活性均最高。隨著高溫脅迫的開始和持續(xù)，各處理組SOD活性總體上呈先上升后下降再上升的變化趨勢。高溫脅迫24h時，各處理組SOD活性均達最大值，除CK較高溫脅迫0 h時持平外，T1、T2、T3、T4、T5、T6處理的SOD活性較高溫脅迫0 h時分別上升4.56%、2.85%、10.54%、15.72%、4.30%和15.75%，隨后整體呈波動下降趨勢。高溫脅迫96 h時，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6處理SOD活性較高溫脅迫0 h時分別下降36.91%、13.58%、23.18%、22.46%、11.26%、14.14%和17.80%，其中CK下降最多，T4和T1處理下降最少。高溫脅迫96 h時，T1、T2、T3、T4、T5和T6處理的SOD活性均顯著高于CK，分別較CK高73.96%、44.82%、25.33%、53.68%、40.90%和21.68%，其中T1處理SOD活性最高，其次是T4處理。

2.2.2 POD活性如圖3所示，高溫脅迫前后，同時期POD活性均隨著外源褪黑素和海藻酸濃度的增加而下降，各時期噴施外源褪黑素的濃度組總體上較噴施外源海藻酸的濃度組POD活性低，同時期T4處理POD活性均最高。隨著高溫脅迫的開始和持續(xù)，各處理組POD活性總體呈先上升后下降的變化趨勢。高溫脅迫48h時，各處理組POD活性達最大值，CK、T1、T2、T3、T4、T5、T6處理的POD活性較高溫脅迫0 h時分別上升25.90%、14.05%、13.30%、20.60%、23.02%、28.09%和27.43%；此后，隨著高溫脅迫的持續(xù)，各處理POD活性均下降。高溫脅迫96 h時，各處理組POD活性均達最低值，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6處理POD活性較高溫脅迫0 h時分別下降16.39%、15.10%、15.99%、13.51%、15.23%、12.67%和16.34%，其中CK和T6處理下降最多。高溫脅迫96 h時，T1、T2、T3、T4、T5和T6處理的POD活性均顯著高于CK，分別較CK高44.12%、32.31%、16.94%、49.02%、34.98%和12.92%，其中T1和T4處理活性最高，且二者間差異不顯著（Pgt;0.05，下同）。表明高溫脅迫前噴施不同濃度的褪黑素和海藻酸均能有效提高高山杜鵑葉片中POD活性，高溫脅迫48 h后，POD活性應急達最高值，從而增強了高山杜鵑的抗熱性，但隨著脅迫時間的持續(xù)，高山杜鵑葉片中POD活性開始下降，表現(xiàn)出植株對高溫的不耐受，但噴施外源褪黑素和海藻酸濃度組的POD活性始終高于或顯著高于CK。

2.2.3 CAT活性如圖4所示，高溫脅迫前后，同時期CAT活性均隨著外源褪黑素和海藻酸濃度的增加而下降，各時期噴施外源褪黑素濃度組的CAT活性總體上較噴施外源海藻酸濃度組的高，同時期T1處理CAT活性均為最高。隨著高溫脅迫的開始和持續(xù)，各處理組CAT活性呈緩慢上升再下降的變化趨勢。高溫脅迫72h時，各處理組CAT活性達最大值，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6處理的CAT活性較高溫脅迫0 h時分別高27.47%、17.36%、24.81%、27.86%、23.27%、23.43%和19.92%，隨后開始下降。高溫脅迫96 h時，各處理組CAT活性除T2處理外均達最低值，CK和T1、T3、T4、T5、T6處理CAT活性分別較高溫脅迫0 h時下降5.65%、6.11%、5.43%、3.78%、3.38%和6.02%。高溫脅迫96 h時，除T6處理外的5個濃度組CAT活性均顯著高于CK，T1、T2、T3、T4、T5和T6處理的CAT活性分別較CK高43.10%、31.78%、12.98%、26.96%、14.23%和1.25%，其中T1處理CAT活性最高，T2和T4處理次之。

2.2.4 GSH含量如圖5所示，高溫脅迫前后，同時期GSH含量均隨著外源褪黑素和海藻酸濃度的增加而下降，各時期噴施外源褪黑素濃度組的GSH含量總體上較噴施外源海藻酸濃度組的高，同時期T1處理GSH含量均最高。隨著高溫脅迫的開始和持續(xù)，各處理組GSH含量呈先上升后下降的變化趨勢。高溫脅迫48 h時，各處理組GSH含量達最大值，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6處理的GSH含量較高溫脅迫0 h時分別上升5.89%、9.07%、5.59%、8.03%、10.14%、12.45%和2.33%，隨著高溫脅迫的持續(xù)，各處理組GSH含量均下降。高溫脅迫96 h時，各處理組GSH含量均降到最低值，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6處理GSH含量較高溫脅迫0h時分別下降16.89%、12.89%、13.22%、9.79%、15.71%、7.15%和18.36%。高溫脅迫96 h時，除T6處理外的5個濃度組GSH含量均顯著高于CK，T1、T2、T3、T4、T5和T6處理GSH含量分別較CK高49.79%、40.14%、26.79%、30.49%、24.02%和7.70%，其中T1處理GSH含量最高，T2處理次之。

以上結果表明，相對于CK，高溫脅迫前噴施不同濃度的褪黑素和海藻酸總體上能有效提高高山杜鵑葉片中SOD、POD、CAT活性和GSH含量，且在高溫脅迫24～72 h內抗氧化酶活性及抗氧化物質含量被激發(fā)到最高值，從而增強了高山杜鵑的抗熱性，但隨著脅迫時間的持續(xù)，高山杜鵑葉片中SOD、POD和CAT活性下降、GSH含量減少，表現(xiàn)出植株對高溫的不耐受，但噴施外源褪黑素和海藻酸濃度組的抗氧化酶活性和抗氧化物質含量始終高于或顯著高于CK。此外，每個時期噴施外源褪黑素濃度組的抗氧化酶活性和抗氧化物質含量總體上較噴施外源海藻酸濃度組的高（POD活性除外），表明噴施外源褪黑素對于高山杜鵑的抗熱效果可能更好。

2.3褪黑素和海藻酸對高溫脅迫下高山杜鵑質膜ATPase活性的影響

2.3.1質膜H+-ATPase活性如圖6所示，高山杜鵑質膜H+-ATPase活性在同一時期均隨外源褪黑素和海藻酸濃度的增加而下降，高溫脅迫0～72 h時，噴施外源褪黑素濃度組的質膜H+-ATPase活性總體上較噴施外源海藻酸濃度組低，各時期T4處理的質膜H+-ATPase活性均最高，其次是T1處理。隨著高溫脅迫的開始和持續(xù)，各處理組質膜H+-ATPase活性在前期無明顯變化，高溫脅迫72 h時除T6處理外其他處理的質膜H+-ATPase活性開始下降。高溫脅迫96 h時各處理質膜H+-ATPase活性達最低值，CK和T1、T2、T3、T4、T5和T6處理的質膜H+-ATPase活性較高溫脅迫0 h時分別下降16.62%、11.33%、2.54%、8.27%、14.35%、11.49%和13.49%。高溫脅迫96 h時，T1、T2、T3、T4、T5和T6處理的質膜H+-ATPase活性均顯著高于CK，分別較CK高50.81%、42.70%、16.64%、53.00%、29.02%和11.61%，其中T1和T4處理的質膜H+-ATPase活性最高，且二者間差異不顯著。

2.3.2質膜Ca2+-ATPase活性如圖7所示，高山杜鵑質膜Ca2+-ATPase活性在同一時期均隨外源褪黑素和海藻酸濃度的增加而下降，高溫脅迫0～24 h時，噴施外源褪黑素濃度組的質膜Ca2+-ATPase活性總體上較噴施外源海藻酸濃度組的高，高溫脅迫48～96 h時，褪黑素濃度組的質膜Ca2+-ATPase活性總體上較海藻酸濃度組的低，同時期T1和T4處理質膜Ca2+-ATPase活性均最高，且二者間差異不顯著。隨著高溫脅迫的開始和持續(xù)，各處理組質膜Ca2+-ATPase活性呈先上升后下降的變化趨勢。高溫脅迫48 h時，各處理質膜Ca2+-ATPase活性達到最大值，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6處理的質膜Ca2+-ATPase活性較高溫脅迫0 h時分別高18.59%、15.54%、16.35%、26.70%、26.98%、24.87%和26.91%，隨后下降。高溫脅迫96h時，除T4處理外其他處理質膜Ca2+-ATPase活性均降到最低值，CK和T1、T2、T3、T5、T6處理的質膜Ca2+-ATPase活性較高溫脅迫0 h時分別下降11.29%、3.95%、9.42%、6.56%、4.28%和1.65%。高溫脅迫96 h時，T1、T2、T3、T4、T5和T6處理的質膜Ca2+-ATPase活性均顯著高于CK，分別較CK高50.33%、29.56%、9.36%、50.89%、31.81%和12.85%。

以上結果表明，高溫脅迫降低了高山杜鵑質膜ATPase活性。高溫脅迫前噴施不同濃度的褪黑素和海藻酸均能有效提高高山杜鵑質膜ATPase活性，且在高溫脅迫48h時達最高值，但隨著脅迫時間的持續(xù)，質膜ATPase活性開始下降，H+-ATPase活性較Ca2+-ATPase活性下降更明顯?？梢姡瑖娛┩庠赐屎谒睾秃Ｔ逅峥杀３指呱蕉霹N葉片質膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase在高溫脅迫下一定時間范圍內的穩(wěn)定性。

2.4各指標間的相關分析結果

雖然高溫脅迫下高山杜鵑MDA含量、抗氧化酶活性和抗氧化物質含量以及質膜ATPase活性的變化趨勢不完全一致，但大部分指標之間具有較強的相關性，其中，MDA含量與SOD活性、POD活性、CAT活性、GSH含量、H+-ATPase活性和Ca2+-ATPase活性均呈極顯著負相關（Plt;0.01，下同）；SOD活性與POD活性、GSH含量、H+-ATPase活性和Ca2+-ATPase活性呈極顯著正相關，與CAT活性無顯著相關性；POD活性、CAT活性、GSH含量、H+-ATPase活性和Ca2+-ATPase活性5個指標間互為極顯著正相關（表3）。

3討論

隨著全球氣候不斷變暖，高溫也在不斷限制著植物的生長發(fā)育。有研究表明高溫脅迫會使植物的細胞膜通透性改變，電解質外泄，從而引起活性氧大量積累，膜脂過氧化，MDA含量升高，最終導致細胞膜損傷（Wahid et al.，2007；Choudhury etal.，2017）。有研究表明，高溫脅迫下高山杜鵑幼苗的MDA含量顯著增加，且MDA含量隨脅迫時間的延長而增加（李小玲等，2019），本研究結果與之相同。同時，也有研究表明，高溫、干旱等非生物脅迫下噴施褪黑素或海藻酸能顯著降低植物體內MDA的積累（楊錦等，2019；王譯等，2022）。本研究中，噴施6種濃度的褪黑素和海藻酸總體上能降低高山杜鵑植株體內的MDA含量，但各處理MDA含量均隨著高溫脅迫時間的延長而累積加劇，說明噴施適宜種類和濃度的外源物質能有效清除高山杜鵑體內多余的活性氧，保護細胞膜的完整性，在一定時間范圍內緩解高溫對高山杜鵑造成的影響。

外源物質在植物體內最主要的功能是作為第一道防線抵御環(huán)境變化而造成的氧化脅迫（Wilder-muthetal.，2001；Tan et al.，2011）。外源物質達到防御目的的方法主要是通過清除活性氧自由基，包括酶促和非酶促防御系統(tǒng)（Inzéand Van Montagu，1995）。其中，酶促防御系統(tǒng)主要由SOD、POD、CAT以及抗壞血酸—谷胱甘肽循環(huán)中的一些抗氧化酶構成（王娟和李德全，2001）。為了維持體內活性氧產(chǎn)生和清除的動態(tài)平衡，防止活性氧累積帶來的傷害，植物在其進化過程中建立了一套相應的抗氧化保護酶系統(tǒng)（如SOD、POD和CAT等）來保護植物細胞膜和敏感分子免受活性氧的傷害（馬旭鳳，2010）。這些保護酶具有維持植物體內活性氧代謝平衡，保護植物細胞膜結構的功能（李為民等，2018）。本研究中，前期噴施不同濃度的褪黑素和海藻酸均能有效提高SOD、POD和CAT 3種抗氧化酶的活性，降低高山杜鵑植株體內活性氧含量，說明褪黑素和海藻酸能在一定程度上抑制活性氧積累，促進植物生長。但隨著脅迫天數(shù)的增加，酶活性表現(xiàn)出下降趨勢，可能是高山杜鵑植株受到的高溫傷害加重，導致其清除活性氧的能力減弱，與王譯等（2022）的研究結果類似。GSH是胞內代謝過程和植物遭受氧化脅迫時產(chǎn)生的過氧化物的有效清除劑之一（馬玉華等，2008）。有研究表明，植物在受到逆境脅迫后噴施外源物質可使GSH含量升高，這是激活了ASA-GSH循環(huán)有效運轉，可能是通過鳥苷酸環(huán)化酶（GC）介導催化三磷酸鳥苷（GTP）轉化為鳥嘌呤核糖苷-3'（c GMP）（劉柿良等，2013）。本研究中高山杜鵑在噴施褪黑素和海藻酸后GSH含量也有類似的變化。

質膜的傳遞系統(tǒng)參與了機體反應的調節(jié)過程，逆境條件下質膜H+-ATPase活性的增減與植物細胞抗性的強弱有關，質膜Ca2+-ATPase的功能是將細胞內過多的Ca2+泵到胞外，使Ca2+水平維持在中毒濃度之下（余叔文和湯章城，1998）。有研究發(fā)現(xiàn)，高溫脅迫下熱敏感水稻品種質膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性均降低（石慶華等，2006）。但外源物質可誘導受逆境脅迫的植物提高質膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性，加強離子跨膜運輸和Ca2+信號轉導，避免細胞質膜受損（劉楊等，2009；Cui et al.，2010；劉柿良等，2013）。本研究中，噴施褪黑素和海藻酸均提高了高山杜鵑質膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性，但隨著外源物質濃度增加和脅迫時間的延長，H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性降低。

綜上可以推測，褪黑素和海藻酸提高高山杜鵑耐熱性的作用機制在于噴施適宜濃度的褪黑素和海藻酸能有效清除植株體內多余的MDA和活性氧，保護細胞膜的完整性，同時能通過提高抗氧化相關酶活性和抗氧化物質含量，進一步降低植株體內MDA和活性氧等的積累，維持細胞膜的穩(wěn)定性，最終提高高山杜鵑植株對高溫脅迫的耐受性。另有研究表明，褪黑素等外源物質還通過上調抗氧化酶相關基因、熱脅迫蛋白相關基因和自噬相關基因的表達等提高植株對高溫脅迫的耐受性（何曉龍等，2022）。但對褪黑素和海藻酸在基因和蛋白層面的耐熱機制，以及同時噴施2種物質是否存在協(xié)同作用還有待下一步研究。

4結論

葉面噴施適宜濃度的外源褪黑素和海藻酸均能降低各時期高溫脅迫下高山杜鵑的MDA含量，提高SOD、POD、CAT活性和GSH含量，同時增強質膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性，緩解高溫脅迫對高山杜鵑生長的不利影響。同期噴施外源褪黑素總體上各指標優(yōu)于海藻酸，其中，以噴施100μmol/L褪黑素的綜合效果最佳，200 mg/L海藻酸也具有較好的效果。

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（責任編輯麻小燕）