外源S-亞硝基谷胱甘肽對(duì)NaCl脅迫下番茄幼苗PSII活性和光保護(hù)能力的影響

摘要：為探究外源S-亞硝基谷胱甘肽（GSNO）在緩解鹽脅迫下番茄幼苗光抑制的光保護(hù)作用，以番茄品種中蔬四號(hào)為材料，研究100 mmol·L-1 NaCl脅迫下不同處理[番茄幼苗葉片分別噴施蒸餾水（對(duì)照）、0.1 mmol·L-1 GS-NO、0.05 mmol·L-1 cPTIO、0.1 mmol·L-1 GSNO+0.05 mmol?L-1 cPTIO]對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)、葉片色素含量、光化學(xué)效率、光能分配和活性氧（ROS）清除能力的影響。結(jié)果表明，0.1 mmol·L-1 GSNO在有效緩解NaCl脅迫、抑制番茄幼苗生長(zhǎng)及凈光合速率（Pn）的升高，同時(shí)伴隨著葉綠素含量、最大PSⅡ和實(shí)際光化學(xué)效率（Fv/Fm和Y（II））及PSⅡ光化學(xué)反應(yīng)份額（P）分別顯著提高了19.7%～31.4%、9.1%～10.3%、13.2%～51.8%和7.4%～44.6%，PSⅡ光能天線(xiàn)熱耗散份額（D）、PSⅡ光能反應(yīng)中心耗散份額（Ex）和雙光系統(tǒng)間激發(fā)能分配不平衡偏離系數(shù)（β/α-1）分別顯著降低了9.7%～14.1%、11.6%～34.8%和18.2%～53.9%。外源GSNO的施用也顯著提高了鹽脅迫下抗氧化酶活性，顯著降低了丙二醛（MDA）含量和活性氧（ROS）水平。綜上所述，0.1 mmol·L-1 GSNO提高了鹽脅迫下番茄幼苗葉片葉綠素含量，優(yōu)化了PSII的光能分配及維持光系統(tǒng)間的激發(fā)能平衡分布、提高了PSII光化學(xué)活性和抗氧化脅迫損傷能力，從而有效減輕了鹽脅迫所致的光抑制程度和促進(jìn)了番茄幼苗生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：番茄；S-亞硝基谷胱甘肽；NaCl脅迫；光系統(tǒng)II；光保護(hù)作用

中圖分類(lèi)號(hào)：S641.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1673-2871（2025）03-094-12

Effects of exogenous S-nitrosoglutathione on PSII activity and photopro-tective capacity of tomato seedlings under NaCl stress

ZHU Xiaoling，XU Jing，LIU Huiying

（College of Agriculture，Shihezi University/Key Laboratory of Cultivation Physiology and Germplasm Resources Utilisation of Specialty Fruits and Vegetables，Xinjiang Production and Construction Corps，Shihezi 832003，Xinjiang，China）

Abstract：In order to explore the photoprotective effect of exogenous GSNO on alleviating photoinhibition of tomato seed-lings under salt stress，the tomato variety Zhongshu No.4 was used as material to study the effects of different treat-ments（tomato"seedling leaves sprayed with distilled water（control），0.1 mmol?L-1 GSNO，0.05 mmol?L-1 cPTIO，0.1 mmol?L-1 GSNO+0.05 mmol?L-1 cPTIO，respectively）on seedling growth，leaf pigment content，photochemical efficiency，light energy partitioning and reactive oxygen species（ROS）scavenging capacity under 100 mmol?L-1 NaCl stress.The results showed that 0.1 mmol?L-1 GSNO effectively alleviated the NaCl stress induced inhibition of tomato seedlings growth and net photosynthetic rate（Pn），while significantly increasing chlorophyll content，maximum and actual photochemical efficiency of PSII（Fv/Fm and Y（II））and PSII photochemical reaction share（P）by 19.7%-31.4%，9.1%-10.3%，13.2%-51.8%，and 7.4%-44.6%，respectively.The PSII photoenergy antenna heat dissipation share（D），the PSIIphotoenergy reaction center dissipation share（Ex），and the excitation energy distribution unbalanced deviation coef-ficient between the two optical systems（β/α-1）were significantly reduced by 9.7%-14.1%，11.6%-34.8%，and 18.2%-53.9%，respectively.The application of exogenous GSNO also significantly increased the activity of antioxidant enzymes under salt stress，and significantly decreased the levels of malondialdehyde（MDA）and reactive oxygen species（ROS）.In summary，0.1 mmol?L-1 GSNO increased the chlorophyll content of tomato seedlings leaves under salt stress，optimized the light energy distribution of PSII，maintained the balanced distribution of excitation energy between photosystems，improved thephotochemical activity and antioxidant stress damage ability of PSII，thereby effectively reducing the degree of photoinhi-bition caused by salt stress and promoting tomato seedling growth.

Keywords：Tomato;S-nitrosoglutathione;NaCl stress;Photosystem II;Photoprotection

中國(guó)是世界上設(shè)施園藝面積最大的國(guó)家，約占世界設(shè)施園藝總面積的85%以上[1]。但由于設(shè)施生產(chǎn)過(guò)程中存在復(fù)種指數(shù)高、過(guò)量施肥和特殊水分運(yùn)移形式等問(wèn)題而導(dǎo)致土壤次生鹽漬化問(wèn)題日益嚴(yán)重，目前土壤次生鹽漬化已成為限制設(shè)施作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的主要障礙因子之一[2]。光合作用對(duì)環(huán)境變化非常敏感，土壤中高濃度鹽分能夠引起光抑制和光損傷，導(dǎo)致植物光合能力下降[3]。番茄是設(shè)施栽培的重要蔬菜作物，其耐鹽性中等，但依然會(huì)遭受鹽脅迫危害。因此，如何緩解番茄鹽脅迫下誘導(dǎo)的光抑制和維持較高的光合效率，是實(shí)現(xiàn)番茄高效生產(chǎn)的重要保證。

光系統(tǒng)Ⅱ（PSII）是植物對(duì)鹽脅迫最敏感的部位，也是光抑制的原初位點(diǎn)[4]。光能是光合作用的驅(qū)動(dòng)力，但逆境脅迫下植物生物代謝反應(yīng)速率，特別是對(duì)吸收光能的轉(zhuǎn)化利用及CO2同化速率下降，這將產(chǎn)生過(guò)剩光能[5]。若過(guò)剩光能不能及時(shí)通過(guò)各種途徑耗散掉，將引發(fā)ROS積累，造成PSII的光氧化損傷，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的光抑制[6]。為了阻止和緩解光抑制現(xiàn)象的發(fā)生，植物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程中建立了一套光保護(hù)機(jī)制。如在逆境脅迫下，植物可通過(guò)改變?nèi)~面積或葉片角度、減少天線(xiàn)色素含量和反應(yīng)中心數(shù)量等方式來(lái)降低對(duì)光能的吸收率；通過(guò)非光化學(xué)猝滅（NPQ）機(jī)制、葉黃素循環(huán)和類(lèi)囊體電子傳遞來(lái)耗散過(guò)剩激發(fā)能[7]；植物也可通過(guò)光系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)化和ROS清除等調(diào)節(jié)激發(fā)能在光系統(tǒng)中的分配比例等以降低光抑制程度[8]。研究表明，鹽脅迫下，植物會(huì)減少光能的吸收和傳遞到PSII中，從而降低能量的輸入，以減少光合作用的負(fù)擔(dān)[9]。

目前，通過(guò)外源施用一些生長(zhǎng)調(diào)節(jié)活性物質(zhì)提高植物的耐鹽性已是一項(xiàng)行之有效的措施[10-14]。NO作為生物體內(nèi)重要的一種氣體信號(hào)分子，在植物生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控以及在生物和非生物脅迫的應(yīng)答中發(fā)揮重要作用[15]。已有研究報(bào)道了外源NO對(duì)鹽脅迫下植株光合作用和耐鹽性的調(diào)控機(jī)制，但由于植物種類(lèi)、生長(zhǎng)時(shí)期以及脅迫程度和持續(xù)時(shí)間的不同[16]，所獲得的研究結(jié)果也不盡相同并存在爭(zhēng)議，除此之外，NO供體的類(lèi)型、施用的濃度和方法對(duì)研究結(jié)果也有所影響。目前以硝普鈉（SNP）作為NO供體緩解逆境（包括鹽脅迫）的相關(guān)研究最多。亞硝基谷胱甘肽（GSNO）是一種重要的S-亞硝基硫醇，其作為外源NO供體在動(dòng)物和人類(lèi)疾病治療上的研究和應(yīng)用較多，但在植物上的研究相對(duì)較少。筆者前期研究已發(fā)現(xiàn)，0.1 mmol?L-1 GSNO能緩解鹽脅迫對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)造成的光抑制[17]，但具體的光保護(hù)調(diào)控機(jī)制尚不清楚。因此，筆者通過(guò)在番茄幼苗葉片分別噴灑0.1 mmol?L-1 GSNO（NO供體）、0.05 mmol?L-1 cPTIO（3-氧代-2-苯基-4，4，5，5-四甲基咪唑啉-1-氧，NO專(zhuān)一性清除劑）、0.1 mmol?L-1 GS-NO+0.05 mmol?L-1 cPTIO，研究不同處理對(duì)番茄幼苗葉片色素含量、光能分配、NPQ機(jī)制和ROS清除能力的影響，以解析外源GSNO在緩解鹽脅迫下番茄幼苗光抑制的光保護(hù)作用。

1材料與方法

1.1材料

試驗(yàn)于2023年5月在石河子大學(xué)溫室進(jìn)行。供試番茄品種為中蔬四號(hào)（購(gòu)自石河子市亞心種業(yè)有限公司）。取籽粒飽滿(mǎn)、大小均勻的種子，經(jīng)消毒、催芽后播種到裝有復(fù)合基質(zhì)（V泥炭∶V蛭石=2∶1）的72孔穴盤(pán)中。當(dāng)幼苗長(zhǎng)到2片真葉完全展開(kāi)時(shí)，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗，清洗掉根部基質(zhì)后，將幼苗移入裝有水培營(yíng)養(yǎng)液（10 L含氧的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液）的桶中，每桶含有6株苗。溫室環(huán)境為：晝/夜26～30℃/18～22℃，相對(duì)濕度60%～70%，光照強(qiáng)度300～400μmol·m-2·s-1，當(dāng)幼苗長(zhǎng)到4片真葉時(shí)進(jìn)行處理。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)5個(gè)處理，（1）CK：霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液水培和葉面噴灑蒸餾水；（2）N處理：霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液中添加100 mmol·L-1 NaCl和葉面噴灑蒸餾水；（3）NG處理：霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液中添加100 mmol·L-1 NaCl和葉面噴灑0.1 mmol·L-1 GSNO；（4）NP處理：霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液中添加100 mmol·L-1 NaCl，葉片噴灑0.05 mmol·L-1 cPTIO（3-氧代-2-苯基-4，4，5，5-四甲基咪唑啉-1-氧，NO清除劑）；（5）NPG處理：霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液中添加100 mmol?L-1 NaCl，葉面先噴施0.05 mmol?L-1 cPTIO，待葉面微干后噴施0.1 mmol?L-1 GSNO。GSNO和cPTIO所用濃度為前期研究篩選確定的，于每天10：00進(jìn)行處理，共計(jì)處理9 d。試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)6株幼苗。營(yíng)養(yǎng)液每3 d更換1次。在處理的第3、第6和第9天進(jìn)行生長(zhǎng)、光合和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定，同時(shí)采集生長(zhǎng)點(diǎn)以下的第二和第三功能葉片，用液氮速凍并保存在-80°C溫度下，用于生理指標(biāo)的測(cè)定。

1.3測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定株高：用卷尺測(cè)量莖底部到生長(zhǎng)點(diǎn)的距離（cm）。莖粗：用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖基部（mm）。干質(zhì)量與鮮質(zhì)量：將植株清洗干凈后用吸水紙將植株表面的水分吸干，分別稱(chēng)量地上部分與地下部分質(zhì)量（g·株-1）。把分離的植株分別裝入信封紙中在烘箱105℃殺青15min，75℃烘干至恒質(zhì)量后稱(chēng)質(zhì)量（g·株-1）。

1.3.2葉綠素含量的測(cè)定根據(jù)Richardson等[18]的方法測(cè)定并計(jì)算葉綠素a（Chla）、葉綠素b（Chlb）和總?cè)~綠素含量（Chla+Chlb）。

1.3.3凈光合速率（Pn）的測(cè)定使用便攜式光合系統(tǒng)Li-6400（LI-COR，USA）測(cè)定番茄幼苗功能葉片（自主干生長(zhǎng)點(diǎn)向下數(shù)第3片葉）的凈光合速率（Pn）[19]。

1.3.4葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定根據(jù)FMS2使用手冊(cè)，使用ImagingWin（Imaging-PAM，WALZ，德國(guó)），測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)，參數(shù)及含義詳見(jiàn)表1。根據(jù)吳雪霞等[20]描述的計(jì)算公式，計(jì)算P、D、Ex和β/α-1（具體含義見(jiàn)表1）。

1.3.5快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)（OJIP）曲線(xiàn)和PSII單位反應(yīng)中心的比活性參數(shù)測(cè)定使用Ha-ndy PEA（Hansatech，instrument Ltd，Lynn，UK）測(cè)定和繪制OJIP曲線(xiàn)、根據(jù)Strasser等[21]的方法對(duì)OJIP曲線(xiàn)進(jìn)行JIP-test分析得到相關(guān)PSII單位反應(yīng)中心的比活性參數(shù)，并且記錄具體的參數(shù)ABS/RC（PSII單位反應(yīng)中心吸收光能）、TRo/RC（PSII單位反應(yīng)中心所捕獲用于還原QA的能量）、ETo/RC（PSII單位反應(yīng)中心所捕獲用于電子傳遞的能量）、DIo/RC（PSII單位反應(yīng)中心耗散掉的能量）。

1.3.6丙二醛（MDA）、H2O2、O2·–含量以及電解質(zhì)滲透率的測(cè)定MDA含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[22]。H2O2、O2·–含量按照檢測(cè)試劑盒測(cè)定（蘇州科銘生物技術(shù)有限公司，中國(guó)）的方法測(cè)定。電解質(zhì)滲透率根據(jù)Bajji[23]的方法測(cè)定。

1.3.7抗氧化酶活性的測(cè)定根據(jù)Yin[24]的方法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）活性。

1.4數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel完成詳細(xì)的記錄，對(duì)數(shù)據(jù)分析則是選擇運(yùn)用SPSS 27.0，對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和差異顯著性檢驗(yàn)（LSD），并使用Microsoft Excel 2019和Origin 2023繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫下外源GSNO對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的影響

由圖1可知，與CK相比，鹽脅迫（N處理）顯著抑制了番茄幼苗的生長(zhǎng)，表現(xiàn)為處理后第3、第6和第9天番茄幼苗的株高、莖粗及地上和地下部分干鮮質(zhì)量均顯著降低；與N處理對(duì)比，NG處理除了對(duì)第3天地下部分鮮質(zhì)量影響不顯著之外，分別顯著提高了3個(gè)測(cè)定時(shí)期的株高、莖粗、地上部分干質(zhì)量、地下部分干質(zhì)量、地上部分鮮質(zhì)量和地下部分鮮質(zhì)量17.8%～34.5%、10.6%～20.5%、28.2%～45.9%、36.2%～52.9%、28.2%～45.9%和10.2%～42.9%。與NP處理相對(duì)比，NPG處理分別顯著提高了番茄幼苗的株高、莖粗、地上部分和地下部分的干質(zhì)量9.7%～22.3%、9.8%～12.4%、19.4%～22.5%、21.8%～41.2%。說(shuō)明在鹽脅迫下，外源GSNO的施用促進(jìn)番茄幼苗干物質(zhì)積累，有效緩解了鹽脅迫對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的抑制作用，提高了番茄幼苗的耐鹽性。

2.2 NaCl脅迫下外源GSNO對(duì)番茄幼苗葉綠素含量及凈光合速率（rn）的影響

由圖2可知，相比于CK，在整個(gè)處理期間，N處理下Chla含量、Chlb含量和Chla+Chlb含量及Pn分別顯著下降了21.3%～23.8%、24.5%～25.9%、22.3%～24.4%和24.0%～28.6%；與N處理相比，NG處理的Chla含量、Chlb含量和Chla+Chlb含量及Pn分別顯著提高了15.6%～30.8%、30.8%～33.5%、19.7%～31.4%和27.2%～37.7%。NP處理第3天的Chla含量、Chlb含量和Chla+Chlb含量及Pn在第3、第6天與N處理無(wú)顯著差異，但在第9天均顯著低于N處理；與NP處理相比，NPG處理下3個(gè)測(cè)定時(shí)期Chla含量和Chla+Chlb含量分別顯著提高了22.3%～24.4%和7.2%～20.3%。說(shuō)明施用外源GSNO能夠提高NaCl脅迫下番茄幼苗葉片光合色素含量，緩解鹽脅迫對(duì)光合作用的抑制作用。

2.3 NaCl脅迫下外源GSNO對(duì)番茄幼苗PSⅡ光化學(xué)速率和量子產(chǎn)額的影響

由圖3所示，相比于CK，N處理下3個(gè)測(cè)定時(shí)期的Fv/Fm、qP和Y（II）分別顯著下降9.9%～10.1%、20.5%～25.2%和12.2%～36.3%，但NPQ、Y（NPQ）和Y（NO）分別顯著升高57.6%～85.8%、25.2%～69.0%和10.4%～62.2%。與N處理相比，NG處理分別顯著提高了Fv/Fm、qP和Y（II）9.1%～10.3%、21.2%～33.5%和13.2%～51.75%，且第6天和第9天的qP和Y（II）提高至與CK無(wú)顯著差異。與N處理相比，NP處理則是顯著降低了3個(gè)測(cè)定時(shí)期的Fv/Fm、qP和第6、9天的Y（II），顯著提升NPQ、第6天的Y（NPQ）和第6、9天的Y（NO）；與NP處理對(duì)比，NPG處理下3個(gè)測(cè)定時(shí)期的Fv/Fm、qP和Y（II）分別顯著提高了9.9%～11.6%、35.2%～45.0%和10.16%～21.43%，但NPQ、第6、9天的Y（NPQ）和Y（NO）分別顯著降低了9.2%～27.2%、2.3%～25.6%和7.4%～10.9%。說(shuō)明外源GSNO緩解了NaCl脅迫對(duì)PSⅡ造成的光損傷，并提高了鹽脅迫下番茄幼苗葉片PSⅡ的光化學(xué)效率。

2.4 NaCl脅迫下外源GSNO對(duì)番茄幼苗PSⅡ吸收光能分配利用和光系統(tǒng)間激發(fā)能分配平衡的影響

由圖4可知，與CK相比，N處理下3個(gè)測(cè)定時(shí)期P顯著降低了5.3%～22.6%，D、Ex和β/α-1分別顯著升高了7.3%～14.1%、66.9%～93.9%和112.6%～146.4%；相比較N處理，NG處理的P顯著提高了7.4%～44.6%，D、Ex、β/α-1分別顯著降低了9.7%～14.1%、11.6%～34.8%和18.2%～53.9%；與NP處理相比，NPG處理的P顯著提高了8.3%～23.9%，D、Ex和β/α-1分別顯著降低了11.1%～18.9%、4.6%～19.4%和18.0%～25.3%。表明外源GSNO可以?xún)?yōu)化NaCl脅迫下番茄幼苗葉片PSII的光能分配及維持PSI和PSII兩個(gè)光系統(tǒng)間的激發(fā)能平衡分布。

2.5 NaCl脅迫下外源GSNO對(duì)番茄幼苗OJIP曲線(xiàn)的影響

通過(guò)觀察葉綠素?zé)晒庑盘?hào)瞬時(shí)變化（OJIP曲線(xiàn)）的變化速度，可以了解暗反應(yīng)激活之前PSII的光化學(xué)反應(yīng)階段。由圖5可以看出，與CK相比，N處理下O相和J相提升，而P相下降，同時(shí)I-P的振幅降低，使得OJIP曲線(xiàn)的形狀趨于平緩，并且隨著處理時(shí)間增加，OJIP曲線(xiàn)變化不大；與N處理相比，NG處理可提升P相和I-P振幅，降低O相。而NP處理的第6、第9天的O相和J相均較N處理升高，P相較N處理降低；與NP處理對(duì)比，NPG處理的J相降低，P相在第6和第9天提升。說(shuō)明外源GSNO能減輕NaCl脅迫引起的PSII反應(yīng)中心損傷及提高鹽脅迫下PSⅡ供體側(cè)QA至QB之間的電子傳輸效率。

2.6 NaCl脅迫下外源GSNO對(duì)番茄幼苗PSⅡ反應(yīng)中心活性參數(shù)的影響

由圖6可知，與CK相比，N處理顯著降低整個(gè)處理期間的ABS/RC、TRo/RC和ETo/RC，但顯著提高了DIo/RC；相比較N處理，NG處理顯著提高了ABS/RC、TRo/RC和ETo/RC，但是顯著降低了DIo/RC；與NP處理相比較，NPG處理顯著提高了ABS/RC、TRo/RC和ETo/RC，但是會(huì)促使DIo/RC顯著降低。表明外源GSNO能夠增加鹽脅迫下PSII單位活性反應(yīng)中心數(shù)量和降低熱耗能，提高用于電子傳遞的能量，從而優(yōu)化了PSII活性反應(yīng)中心的能量分配。

2.7 NaCl脅迫下外源GSNO對(duì)番茄幼苗活性氧（ROS）水平和氧化損傷的影響

如圖7所示，N處理下MDA、H2O2和O2·–含量以及電解質(zhì)滲透率在3個(gè)測(cè)定時(shí)期相較于CK處理，分別顯著升高了67.36%～82.10%、59.97%～80.39%、70.59%～86.31%和61.25%～86.96%；與N處理相比，NG處理在3個(gè)測(cè)定時(shí)期MDA、H2O2、O2·–含量和電解質(zhì)滲透率分別顯著降低了23.75%～50.28%、14.63%～42.70%、29.60%～37.11%以及11.36%～14.52%；與N處理相比，NP處理在3個(gè)測(cè)定時(shí)期的MDA、H2O2和O2·–含量分別顯著提高了63.09%～78.09%、10.31%～14.56%和6.64%～20.84%，電解質(zhì)滲透率在第3天與N處理無(wú)顯著差異，第6天和第9天分別顯著高于N處理16.43%和38.33%；與NP處理相比，NPG處理在3個(gè)測(cè)定時(shí)期的MDA、H2O2和O2·–含量分別顯著降低了51.39%～58.63%、12.29%～33.28%和10.88%～25.10%，電解質(zhì)滲透率在第3天與NP處理無(wú)顯著差異，第6天和第9天分別顯著低于NP處理14.58%和29.03%。表明外源GSNO能夠降低鹽脅迫下番茄幼苗葉片ROS水平，降低膜脂過(guò)氧化程度和提高細(xì)胞膜的完整性。

2.8 NaCl脅迫下外源GSNO對(duì)番茄幼苗抗氧化酶活性的影響

由圖8可知，與CK相比，N處理顯著降低了整個(gè)處理期間番茄幼苗葉片中SOD、POD、CAT和APX活性；與N處理相比，NG處理分別顯著提高了SOD、POD、CAT和APX活性15.5%～31.6%、20.8%～30.7%、56.2%～89.4%和33.6%～44.4%，并且處理第9天的SOD、CAT和APX活性提高、恢復(fù)至CK水平。與N處理相比，NP處理下整個(gè)處理期間的SOD和CAT活性分別顯著降低了11.2%～12.3%和17.88%～33.54%，處理第6、第9天的POD和APX活性分別顯著降低了12.8%～17.41%和19.53%～20.84%；與NP處理相比，NPG處理SOD、POD、CAT和APX活性分別顯著提高13.5%～29.7%、18.0%～33.0%、57.2%～63.1%和12.3%～51.6%。表明外源GSNO能夠緩解NaCl脅迫對(duì)番茄幼苗抗氧化酶活性的抑制作用，提高清除活性氧自由基的能力。

3討論與結(jié)論

光合作用是合成和推動(dòng)植物生長(zhǎng)和發(fā)育所需碳和能量的主要途徑。鹽脅迫引起的光合作用減弱與多種因素密切相關(guān)[25-26]。在本研究中，與CK相比，100 mmol?L-1 NaCl脅迫顯著降低了Pn并抑制了番茄幼苗的生長(zhǎng)，而外源噴施GSNO后可以有效緩解鹽脅迫對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)和Pn的抑制作用。光合色素主要作用是吸收和傳遞光能，并將吸收的光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能[27]。對(duì)大麥[28]和苜蓿[29]的研究表明，鹽脅迫通過(guò)抑制葉綠素的合成和促進(jìn)葉綠素降解等機(jī)制，減弱對(duì)光能的吸收，進(jìn)而降低光合效率。在本研究中，與CK相比，100 mmol?L-1 NaCl脅迫顯著降低番茄幼苗中光合色素含量，這與前人結(jié)果研究結(jié)果一致。而外源噴施GSNO可有效提高鹽脅迫下番茄幼苗葉片的葉綠素含量，說(shuō)明外源GSNO通過(guò)維持較高的光合色素含量提高了番茄幼苗葉片的Pn和光合能力，這與楊菊等[30]在觀賞葫蘆幼苗上的研究結(jié)果一致。

在植物中，F(xiàn)v/Fm是衡量植物PSⅡ反應(yīng)中心對(duì)光能激發(fā)的捕獲力和效率的關(guān)鍵參數(shù)，其值降低表明PSⅡ受損和光抑制發(fā)生[31]。Y（NPQ）和Y（NO）分別是光保護(hù)和光損傷的重要熒光參數(shù)。在本研究中，與CK相比，經(jīng)過(guò)NaCl處理的番茄幼苗Fv/Fm顯著下降，Y（NO）和Y（NPQ）則呈現(xiàn)出升高的趨勢(shì)，表明NaCl處理使PSⅡ活性受到了較大的損害，顯著降低了植物反應(yīng)中心對(duì)光量子的吸收能力，與Dhokne等[32]對(duì)豌豆的研究結(jié)果相一致。此外，筆者還發(fā)現(xiàn)，在受到NaCl脅迫后，NPQ顯著增大，光合作用中P的比例明顯減少，而依賴(lài)NPQ來(lái)耗散激發(fā)能的D比例顯著增大，進(jìn)一步證實(shí)了熱耗散是多余光能的主要損失途徑[33]。而外源GSNO對(duì)整體的光合作用效率提升是依賴(lài)于P的增強(qiáng)和D的減小，這與孫德智等[34]的研究結(jié)果類(lèi)似。均衡分配植物PSI和PSⅡ間的激發(fā)能是保障光合電子高效運(yùn)作和協(xié)同傳遞的關(guān)鍵因素[35]。在本試驗(yàn)中，番茄幼苗在NaCl脅迫下激發(fā)能分配不平衡系數(shù)（β/α-1）增大，說(shuō)明Na-Cl脅迫導(dǎo)致激發(fā)能在兩個(gè)光系統(tǒng)間的分配失衡，而外源GSNO處理使NaCl脅迫下的番茄幼苗葉片β/α-1顯著降低，表明外源GSNO可以調(diào)節(jié)NaCl脅迫下番茄幼苗葉子的激發(fā)能平衡分布，有助于實(shí)現(xiàn)雙光系統(tǒng)的同步電子傳輸，這與王松等[36]的研究結(jié)果一致。

OJIP曲線(xiàn)可判斷PSII光合電子傳遞的信息[37]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鹽脅迫處理造成番茄幼苗葉片OJIP曲線(xiàn)產(chǎn)生明顯變形，N處理下的O相、J相熒光強(qiáng)度有所提高，P相降低，意味著鹽脅迫下電子傳輸效率較低，PSII受到了損害，是一種光抑制現(xiàn)象的表現(xiàn)，這與在水稻中的研究結(jié)果類(lèi)似[38]；P相的降低可能是由于Fm的下降或者放氧復(fù)合體（OEC）的失活造成的，這些都與PSII反應(yīng)中心D1蛋白質(zhì)的失活或降解密切相關(guān)[39]。噴施GSNO后，J相熒光強(qiáng)度有所降低，葉片的光合電子傳遞效率升高，這也證明了GSNO的應(yīng)用能夠有效地減輕因鹽脅迫引起的PSII反應(yīng)中心損傷[40]。

反映PSII反應(yīng)活性的參數(shù)包括ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC和DIo/RC[41]。在本研究中，與CK相比，NaCl脅迫下番茄幼苗整個(gè)處理期間的ABS/RC、TRo/RC和ETo/RC顯著降低，但DIo/RC顯著提高，這與Guo等[42]在枸杞幼苗中的研究結(jié)果一致。這表明鹽脅迫下番茄幼苗葉片光合機(jī)構(gòu)受到損傷，PSII反應(yīng)中心活性下降，產(chǎn)生了光適應(yīng)現(xiàn)象。外源噴施GSNO使番茄幼苗中ABS/RC、TRo/RC和ETo/RC顯著升高，但是顯著降低了DIo/RC，與Guo等[43]對(duì)花生的研究結(jié)果類(lèi)似。這表明外源GSNO增加了番茄幼苗單位反應(yīng)中心吸收的光能，并保持較高的單位反應(yīng)中心電子傳遞效率，同時(shí)改善了葉片每個(gè)激發(fā)截面的激發(fā)能量捕獲，從而減輕鹽對(duì)PSII功能的破壞作用。

逆境條件下PSII反應(yīng)中心被關(guān)閉或者失去活動(dòng)能力，那么已經(jīng)轉(zhuǎn)移至反應(yīng)中心的激發(fā)能就無(wú)法參與光化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)只有通過(guò)增大反應(yīng)中心耗散份額Ex來(lái)減少損傷，這種機(jī)制雖然是植物對(duì)逆境的一種保護(hù)響應(yīng)，但同時(shí)也引發(fā)了活性氧（ROS）的過(guò)量產(chǎn)生，并且可以直接破壞反應(yīng)中心葉綠素蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致ΦPSⅡ的降低[44]。在本研究中，與CK相比，鹽脅迫下Ex值升高，而外源GSNO降低該值，表明通過(guò)減少反應(yīng)中心過(guò)剩光能耗散，抑制ROS的生成是外源GSNO保護(hù)PSⅡ的生理機(jī)制之一。鹽脅迫下，植物體內(nèi)的抗氧化酶活性有所下降，導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)有效地清除過(guò)量的ROS，這對(duì)PSII的色素和構(gòu)造蛋白造成了損害。為了保護(hù)細(xì)胞和光合裝置免受ROS的傷害，植物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中形成了一個(gè)清除ROS的酶促和非酶促反應(yīng)組成的復(fù)雜系統(tǒng)，其中包括超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）和抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX），它們共同作用以達(dá)到清除ROS的目的[45]。筆者研究發(fā)現(xiàn)，外源GSNO能夠顯著提高植物在鹽脅迫條件下的抗氧化酶活性，有效減少ROS的積累。這些研究結(jié)果表明了外源GSNO可通過(guò)提高抗氧化酶活性來(lái)增強(qiáng)ROS的清除能力以此緩解鹽脅迫引起的氧化脅迫，與張凱倫等[46]在煙草上的研究結(jié)果一致，表明這是GSNO緩解鹽脅迫誘導(dǎo)的氧化脅迫的關(guān)鍵機(jī)制，同時(shí)也是維持光系統(tǒng)穩(wěn)定、減輕光抑制的重要策略之一。

綜上所述，NG處理，即0.1 mmol?L-1外源GS-NO處理，一方面通過(guò)提高鹽脅迫下番茄幼苗葉片葉綠素含量，激活光保護(hù)機(jī)制耗散過(guò)剩的激發(fā)能，優(yōu)化PSII的光能分配及維持光系統(tǒng)間的激發(fā)能平衡分布，從而提高PSII的光化學(xué)反應(yīng)活性；另一方面，GSNO通過(guò)提高抗氧化酶活性，降低ROS水平以減輕光合機(jī)構(gòu)的氧化脅迫損傷，因此有效緩解了鹽脅迫所導(dǎo)致的光抑制和對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的抑制。而施用0.05 mmol?L-1 cPTIO能進(jìn)一步加劇鹽脅迫下番茄幼苗生長(zhǎng)抑制和Pn降低，也削弱了GS-NO緩解鹽脅迫下番茄幼苗PSII光合性能下降的積極作用，說(shuō)明外源GSNO介導(dǎo)NO信號(hào)有效緩解了鹽脅迫對(duì)番茄幼苗光合作用的抑制和促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)。

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