外源亞精胺調(diào)控草地早熟禾幼苗耐鹽性的研究

安勐潁，孫珊珊，濮陽(yáng)雪華，韓烈保

(北京林業(yè)大學(xué)草坪研究所，北京 100083)

鹽脅迫是危害植物正常生長(zhǎng)的最具破壞性的非生物脅迫之一。當(dāng)土壤中聚集大量的鹽分時(shí)，植物細(xì)胞外的滲透勢(shì)就會(huì)小于細(xì)胞內(nèi)的滲透勢(shì)，從而導(dǎo)致植物細(xì)胞失水而形成生理干旱現(xiàn)象[1]。如果土壤中長(zhǎng)時(shí)間聚集大量的鹽分，則會(huì)引起植物體內(nèi)Na+、K+、Ca2+、Mg2+等離子過(guò)量滲入細(xì)胞內(nèi)，致使細(xì)胞受到離子毒害作用而死亡，植物光合作用和呼吸作用也會(huì)因此減弱，致使植物的生長(zhǎng)受到抑制[2-3]。在鹽脅迫下，植物會(huì)通過(guò)合成相容性的有機(jī)溶質(zhì)、細(xì)胞水平鹽分的排除和區(qū)隔化以及限制根部對(duì)離子的吸收和向莖葉的轉(zhuǎn)移等方式來(lái)緩解鹽分對(duì)植株的毒害[1]。而且，植物還可以通過(guò)改變光合作用的途徑、膜結(jié)構(gòu)的變化、激素的合成和抗氧化酶的激活等生物化學(xué)和分子機(jī)制來(lái)提高對(duì)鹽脅迫的耐受性[4-5]。

多胺存在于幾乎所有植物細(xì)胞中，并參與植物的生長(zhǎng)和發(fā)育的過(guò)程中，是抵抗生物和非生物脅迫的一類具有生物活性的低分子量脂肪族含氮堿[6-7]。在高等植物中，最常見(jiàn)的多胺有3種，分別是腐胺(Put)、亞精胺(Spd)和精胺(Spm)，通常以游離態(tài)、結(jié)合態(tài)和束縛態(tài)3種形式存在于植物體內(nèi)[8]。多胺在植物體內(nèi)可以作為直接的抗逆保護(hù)物質(zhì)，還可以作為信號(hào)分子在脅迫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起到作用，從而促進(jìn)植物抗逆性機(jī)制的構(gòu)建[9]。目前，外源多胺的施用已經(jīng)成功地應(yīng)用于提高植物的抗逆性[10-16]。相關(guān)研究表明，外源多胺可以調(diào)控植物內(nèi)源多胺的水平，并且外源多胺可以提高抗氧化酶的活性，降低丙二醛的含量，促進(jìn)離子的區(qū)域化分布，從而扭轉(zhuǎn)脅迫引起的生長(zhǎng)抑制[17-19]。已有研究發(fā)現(xiàn)，在鹽脅迫下，適量濃度的外源亞精胺可以在一定程度上提高玉米(Zeamays)[20]、濱藜(Atriplex)[21]、黃瓜(Cucumissativus)[13]、水稻(Oryzasativa)[11,14]、番茄(Solanumlycopersicum)[15]、苦橙(Citrusaurantium)[16]等植物的耐鹽性。然而，國(guó)內(nèi)外目前尚未有關(guān)于外源亞精胺對(duì)草坪草耐鹽性影響的研究報(bào)道。

草地早熟禾(Poapratensis)是一種非常重要的冷季型草坪草，綠期長(zhǎng)、坪質(zhì)優(yōu)美、適用性廣，因而在我國(guó)北方和世界各地都有大面積的應(yīng)用，是應(yīng)用最廣泛的草坪草之一[22]。但是，草地早熟禾的耐鹽堿性相對(duì)較差，因此，在土壤含鹽量較大的地區(qū)建植以草地早熟禾為主要草種的草坪時(shí)仍受到極大的限制[23-24]。所以，提高草地早熟禾的耐鹽性是改善其建植技術(shù)和應(yīng)用的關(guān)鍵，具有極其重要的意義。本研究以耐鹽性較強(qiáng)的草地早熟禾品種‘午夜’(Midnight)和對(duì)鹽敏感的品種‘蘭肯’(Kenblue)[25]為試驗(yàn)材料，通過(guò)研究外源亞精胺對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾細(xì)胞膜透性、丙二醛含量、脯氨酸含量、H2O2含量、O2-·含量、金屬離子含量以及抗氧化酶活性的變化，探討亞精胺對(duì)草地早熟禾耐鹽性影響的生理機(jī)制，為提高草坪草抗鹽性提供可靠的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2013年4-10月在北京林業(yè)大學(xué)草坪研究所人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行。選用北京克勞沃草業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)中心提供的耐鹽性較強(qiáng)的品種‘午夜’(Midnight)和鹽敏感品種‘蘭肯’(Kenblue)作為試驗(yàn)材料。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法和處理

本實(shí)驗(yàn)共設(shè)置3種處理，分別為對(duì)照處理、純鹽脅迫處理以及亞精胺和鹽脅迫混合處理。其中對(duì)照處理采用MS培養(yǎng)基，其配置參照Murashige和Skoog[26]的方法；純鹽脅迫處理采用MS+NaCl培養(yǎng)基，即在MS培養(yǎng)基中添加200 mmol/L NaCl溶液；亞精胺和鹽脅迫混合處理采用MS+NaCl+Spd培養(yǎng)基，即在MS+NaCl培養(yǎng)基中添加1 mmol/L的亞精胺。其中配制含外源亞精胺的培養(yǎng)基時(shí)，將MS培養(yǎng)基或者是MS+NaCl培養(yǎng)基高溫滅菌后，待溫度降到45℃左右時(shí)在超凈工作臺(tái)加入經(jīng)過(guò)抽濾滅菌的亞精胺溶液，搖勻后分裝。此外，實(shí)驗(yàn)中還涉及0.25×MS培養(yǎng)基，用于幼苗的初期培養(yǎng)，其配制參照Murashige和Skoog[26]的方法。

1.3 幼苗培養(yǎng)及處理

選擇整齊一致且飽滿的種子，用10%的次氯酸鈉溶液滅菌30 min后，用無(wú)菌水徹底清洗，并浸沒(méi)在無(wú)菌水中6～8 h后，在超凈工作臺(tái)將其接種在經(jīng)高溫滅菌鍋的0.25×MS培養(yǎng)基中，放置在37℃的人工氣候箱中暗培養(yǎng)3 d，然后在光強(qiáng)3000 lx、溫度32℃、相對(duì)濕度為50%、16 h光照和8 h黑暗的人工氣候箱中培養(yǎng)10 d，隨后在超凈工作臺(tái)中將其分別轉(zhuǎn)移到MS、MS+NaCl和MS+NaCl+Spd處理培養(yǎng)基中，繼續(xù)在上述條件的人工氣候箱中培養(yǎng)，并分別在0，7和21 d后取樣，用于相關(guān)指標(biāo)的測(cè)量。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

在2個(gè)品種的3種處理中分別隨機(jī)選擇100株幼苗，測(cè)量其根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)。細(xì)胞膜透性參照Blum和Ebercon[27]的方法測(cè)定，丙二醛含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸比色法[28]，脯氨酸含量參照Bates等[29]的方法測(cè)定，H2O2含量參照Sergiev等[30]的方法測(cè)定，O2-·含量參照Wang等[31]的方法測(cè)定，APX、CAT、POD和SOD活性參照Z(yǔ)hang和Kirkham[32]的方法測(cè)定，金屬離子含量參照Greweling[33]和Jones等[34]的方法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)重復(fù)，采用EXCEL 2010和SPSS 16.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并使用EXCEL 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)的影響

在鹽脅迫下，草地早熟禾的2個(gè)品種的根長(zhǎng)(圖1A)和苗長(zhǎng)(圖1B)與對(duì)照相比都顯著降低(P<0.05)。當(dāng)鹽脅迫持續(xù)了7 d時(shí)，‘Kenblue’品種的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)與‘Midnight’品種的沒(méi)有明顯差異，‘Kenblue’品種的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)與對(duì)照相比分別降低了58.85%和43.08%，‘Midnight’品種分別降低了35.01%和36.03%。當(dāng)鹽脅迫持續(xù)了21 d時(shí)，‘Midnight’品種的根長(zhǎng)與‘Kenblue’品種的仍沒(méi)有明顯差異，但是‘Midnight’品種的苗長(zhǎng)要顯著高于‘Kenblue’品種的苗長(zhǎng)(P<0.05)，‘Kenblue’品種的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)與對(duì)照相比分別降低了72.24%和54.19%，‘Midnight’品種則分別降低了65.90%和48.16%。在外源Spd的作用下，2個(gè)品種的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)較純鹽脅迫相比均有顯著提高(P<0.05)，其中‘Kenblue’品種在第7天時(shí)分別提高了33.64%和18.11%，在第21天時(shí)分別提高了35.40%和16.71%?！甅idnight’品種在第7天時(shí)分別提高了26.86%和14.14%，在第21天時(shí)分別提高了30.08%和14.41%。這表明，外源Spd緩解了鹽脅迫對(duì)草地早熟禾幼苗生長(zhǎng)和根系生長(zhǎng)的抑制作用，而且外源Spd對(duì)鹽脅迫下‘Kenblue’品種根系和幼苗生長(zhǎng)抑制的緩解作用要大于‘Midnight’品種。

圖1 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾2個(gè)品種幼苗根長(zhǎng)(A)和苗長(zhǎng)(B)的影響Fig.1 Effects of exogenous spermidine on root length (A) and shoot length (B) of the 2 cultivars of kentucky bluegrass seedlings under salinity stress K+0=Kenblue+0 mmol/L NaCl; K+salt=Kenblue+200 mmol/L NaCl; K+salt+Spd=Kenblue+200 mmol/L NaCl+1 mmol/L Spd; M+0=Midnight+0 mmol/L NaCl; M+salt=Midnight+200 mmol/L NaCl; M+salt+Spd=Midnight+200 mmol/L NaCl+Spd.不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。Different small letters indicate significant differences at 5% level, the same below.

2.2 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾細(xì)胞膜透性和丙二醛含量的影響

草地早熟禾的2個(gè)品種的細(xì)胞膜透性(圖2A)在鹽脅迫的作用下，均顯著升高(P<0.05)。其中，無(wú)論是在第7天還是在第21天時(shí)，‘Kenblue’品種的升高幅度均顯著大于‘Midnight’品種(P<0.05)?！甂enblue’品種的細(xì)胞膜透性與對(duì)照組相比在第7天和第21天分別增加了1.61和2.42倍，而‘Midnight’品種則分別增加了1.21和2.06倍。在外源Spd的作用下，2個(gè)品種的細(xì)胞膜透性與純鹽脅迫下相比均有顯著降低(P<0.05)，并且‘Kenblue’品種的降低幅度要大于‘Midnight’品種，其中‘Kenblue’品種在第7天和第21天時(shí)分別降低了31.03%和26.90%，‘Midnight’品種則分別降低了16.40%和20.04%。這表明，外源Spd可以有效地降低草地早熟禾因鹽脅迫而升高的細(xì)胞膜透性。

圖2 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾2個(gè)品種幼苗葉片細(xì)胞膜透性(A)和丙二醛含量(B)的影響Fig.2 Effects of exogenous spermidine on membrane permeability (A) and malondialdehyde (MDA) content (B) in leaves of the 2 cultivars of kentucky bluegrass seedlings under salinity stress

對(duì)照組中，草地早熟禾的丙二醛含量(圖2B)在整個(gè)處理期間基本保持不變，而在有鹽脅迫的處理組中，草地早熟禾2個(gè)品種的丙二醛含量均顯著升高(P<0.05)，且‘Kenblue’品種的升高幅度要略大于‘Midnight’品種。其中，‘Kenblue’品種的丙二醛含量與對(duì)照組相比在第7天和第21天分別提高1.15和1.39倍，‘Midnight’品種則分別提高了0.83和1.08倍。在外源Spd的作用下，2個(gè)品種的丙二醛含量與純鹽脅迫相比均有顯著降低(P<0.05)，而且‘Kenblue’品種的降低幅度要大于‘Midnight’品種。其中，‘Kenblue’品種在第7天和第21天時(shí)分別降低了32.10%和22.30%，‘Midnight’品種則分別降低了19.65%和13.83%。由此可以看出，外源Spd可以緩解草地早熟禾受鹽脅迫而升高的丙二醛含量。

圖3 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾2個(gè)品種幼苗葉片脯氨酸含量的影響Fig.3 Effects of exogenous spermidine on proline content in leaves of the 2 cultivars of kentucky bluegrass seedlings under salinity stress

2.3 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾脯氨酸含量的影響

在鹽脅迫下，隨著脅迫時(shí)間的持續(xù)，草地早熟禾2個(gè)品種的脯氨酸含量(圖3)總體呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，而且‘Midnight’品種的升高幅度顯著大于‘Kenblue’品種(P<0.05)。其中，‘Midnight’品種的脯氨酸含量與對(duì)照組相比在第7天和第21天分別提高了7.94和3.48倍，而‘Kenblue’品種則分別提高了1.86和0.47倍。當(dāng)在鹽脅迫下施用外源Spd時(shí)，2個(gè)品種的脯氨酸含量較純鹽脅迫下均顯著增加(P<0.05)，并且‘Kenblue’品種的增加幅度要大于‘Midnight’品種，其中，‘Kenblue’品種在第7天和第21天時(shí)分別增加76.27%和41.68%，‘Midnight’品種則分別增加43.91%和18.85%。對(duì)照組草地早熟禾的脯氨酸含量在處理期間基本保持不變。由此表明，在鹽脅迫下，外源Spd可以增加草地早熟禾的脯氨酸含量，提高其耐鹽性。

2.4 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾H2O2和O2-·含量的影響

在整個(gè)處理期間，對(duì)照組草地早熟禾的H2O2和O2-·含量基本保持不變。在鹽脅迫初期(7 d)，草地早熟禾2個(gè)品種的H2O2和O2-·含量(圖4A和圖4B)均顯著升高，而隨著鹽脅迫的持續(xù)(21 d)，2個(gè)品種的H2O2和O2-·含量開(kāi)始逐漸下降，但是仍顯著高于對(duì)照，而且在整個(gè)脅迫期間，‘Kenblue’品種的升高幅度要顯著大于‘Midnight’品種(P<0.05)。當(dāng)鹽脅迫7 d時(shí)，‘Kenblue’品種的H2O2和O2-·含量分別比對(duì)照提高了0.87和0.93倍，而‘Midnight’品種則分別提高了0.67和0.63倍。當(dāng)鹽脅迫21 d時(shí)，‘Kenblue’品種的H2O2和O2-·含量分別比對(duì)照提高了0.72和0.62倍，而‘Midnight’品種分別提高了0.53和0.38倍。當(dāng)施加了外源Spd時(shí)，2個(gè)品種的H2O2和O2-·含量與純鹽脅迫相比都顯著降低(P<0.05)，而且‘Kenblue’品種的降幅要大于‘Midnight’品種。其中，當(dāng)鹽脅迫7 d時(shí)，‘Kenblue’品種的H2O2和O2-·含量分別較純鹽脅迫降低了16.59%和18.69%，‘Midnight’品種則分別降低了9.45%和15.35%。當(dāng)鹽脅迫21 d時(shí)，‘Kenblue’品種的H2O2和O2-·含量分別與純鹽脅迫相比降低了17.21%和26.17%，‘Midnight’品種則分別降低了11.10%和17.74%。由此可以看出，外源Spd可以有效降低草地早熟禾因鹽脅迫而積聚的H2O2和O2-·含量。

圖4 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾2個(gè)品種幼苗葉片H2O2含量(A)和O2-·含量(B)的影響Fig.4 Effects of exogenous spermidine on hydrogen peroxide(H2O2)content (A) and superoxide anion (O2-·)content (B) in leaves of the 2 cultivars of kentucky bluegrass seedlings under salinity stress

2.5 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾主要陽(yáng)離子含量的影響

草地早熟禾2個(gè)品種Na+的含量(圖5A)在鹽脅迫下均顯著增加(P<0.05)，并且隨著鹽脅迫時(shí)間的持續(xù)，Na+的含量持續(xù)升高，但是‘Kenblue’品種的增加量要顯著大于‘Midnight’品種(P<0.05)。其中在鹽脅迫持續(xù)7和21 d時(shí)，‘Kenblue’品種與對(duì)照相比分別增加了4.18和5.42倍，而‘Midnight’品種則分別增加了2.87和3.89倍。在鹽脅迫下，草地早熟禾2個(gè)品種的K+、Ca2+和Mg2+的含量(圖5B、圖5C和圖5D)均顯著降低(P<0.05)，并且在整個(gè)鹽脅迫期間持續(xù)降低，但是‘Kenblue’品種的降低幅度要顯著大于‘Midnight’品種(P<0.05)。其中，‘Kenblue’品種在鹽脅迫7和21 d時(shí)與對(duì)照相比，K+的含量分別降低了44.36%和39.29%，Ca2+的含量分別降低了44.06%和57.22%，Mg2+的含量分別降低了52.64%和60.33%，而‘Midnight’品種的K+含量分別降低了31.02%和39.29%，Ca2+含量分別降低了31.35%和45.16%，Mg2+含量分別降低了26.36%和43.79%。

圖5 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾2個(gè)品種幼苗葉片Na+含量(A)、K+含量(B)、Ca2+含量(C)和Mg2+含量(D)的影響Fig.5 Effects of exogenous spermidine on Na+ content (A), K+ content (B), Ca2+ content (C) and Mg2+ content (D) in leaves of the 2 cultivars of kentucky bluegrass seedlings under salinity stress

在外源Spd的作用下，草地早熟禾2個(gè)品種的Na+的含量與純鹽脅迫相比都顯著降低(P<0.05)，而且‘Kenblue’品種的降低幅度要大于‘Midnight’品種。其中，‘Kenblue’品種在第7 d和第21 d分別降低了44.17%和36.99%，‘Midnight’品種則分別降低了27.12%和24.50%。草地早熟禾2個(gè)品種的K+、Ca2+和Mg2+的含量，在外源Spd的作用下與純鹽脅迫相比均顯著升高(P<0.05)，而且‘Kenblue’品種的升高幅度要大于‘Midnight’品種。當(dāng)外源Spd的作用持續(xù)7和21 d時(shí)，‘Kenblue’品種的K+含量分別提高了48.81%和64.29%，Ca2+含量分別提高了58.44%和81.12%，Mg2+含量分別提高了68.84%和51.57%，而‘Midnight’品種的K+含量分別提高了22.94%和23.38%，Ca2+含量分別提高了26.10%和45.99%，Mg2+含量分別提高了23.55%和22.93%。然而，對(duì)照組草地早熟禾的Na+、K+、Ca2+和Mg2+的含量在整個(gè)處理期間均基本保持不變。由此表明，外源Spd可以緩解因鹽脅迫引起的Na+聚集而產(chǎn)生的毒害作用，并促進(jìn)K+的聚集以及Ca2+和Mg2+含量的增加。

2.6 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾抗氧化酶活性的影響

隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，草地早熟禾的APX、CAT、POD和SOD的活性(圖6A、圖6B、圖6C和圖6D)均呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。第7天時(shí)，鹽脅迫下的草地早熟禾的2個(gè)品種的抗氧化酶活性較對(duì)照組顯著升高(P<0.05)，而且‘Midnight’品種的APX、POD和SOD活性的升高幅度要顯著大于‘Kenblue’品種(P<0.05)。當(dāng)鹽脅迫持續(xù)到21 d時(shí)，草地早熟禾的2個(gè)品種的抗氧化酶活性與第7天相比均呈下降的趨勢(shì)，但是較對(duì)照組相比仍然顯著升高(P<0.05)，而且‘Midnight’品種的APX、CAT、POD和SOD活性與對(duì)照組相比的升高幅度仍然顯著大于‘Kenblue’品種(P<0.05)。當(dāng)鹽脅迫持續(xù)到7 d時(shí)，‘Midnight’品種的APX、CAT、POD和SOD活性與對(duì)照組相比分別提高了0.55，0.62，0.45和4.39倍，而‘Kenblue’品種則分別提高0.26，0.39，0.18和0.43倍。當(dāng)鹽脅迫持續(xù)到21 d時(shí)，‘Midnight’品種的APX、CAT、POD和SOD活性與對(duì)照組相比分別提高了0.38，0.40，0.29和3.33倍，而‘Kenblue’品種則分別提高了0.13，0.15，0.07和0.14倍。

圖6 外源Spd對(duì)鹽脅迫下草地早熟禾2個(gè)品種幼苗葉片APX (A)、CAT (B)、POD (C)和SOD (D)的影響Fig.6 Effects of exogenous spermidine on APX (A), CAT (B), POD (C) and SOD (D) activities in leaves of the 2 cultivars of kentucky bluegrass seedlings under salinity stress

噴施外源Spd之后，草地早熟禾的2個(gè)品種的APX、CAT、SOD和POD活性較純鹽脅迫都有顯著的增加(P<0.05)，而且‘Kenblue’品種的增加量要大于‘Midnight’品種。在第7天時(shí)，‘Kenblue’品種的APX、CAT、POD和SOD活性與純鹽脅迫相比分別提高了32.60%，25.58%，26.92%和35.99%，而‘Midnight’品種則分別提高了23.44%，18.00%，19.18%和24.71%。在第21天時(shí)，‘Kenblue’品種的APX、CAT、POD和SOD活性與純鹽脅迫相比分別提高了39.24%，33.75%，22.29%和27.09%，而‘Midnight’品種則分別提高了22.77%，17.98%，15.92%和14.30%。由此表明，外源Spd可以提高鹽脅迫下草地早熟禾的APX、CAT、POD和SOD的活性。

3 討論與結(jié)論

植物的根系是鹽脅迫下最早感受到逆境脅迫的器官，其生長(zhǎng)會(huì)因?yàn)辂}脅迫的作用而受到抑制，尤其是在植物的幼苗期表現(xiàn)最為明顯，而根長(zhǎng)又是最直接表現(xiàn)根系生長(zhǎng)的指標(biāo)。本試驗(yàn)中，在鹽脅迫下，草地早熟禾2個(gè)品種的根長(zhǎng)與同期對(duì)照相比均顯著降低，而且‘Kenblue’品種降幅較大。這表明‘Kenblue’品種對(duì)鹽脅迫較敏感，表現(xiàn)出了更強(qiáng)烈的反應(yīng)，這與段九菊等[18]在黃瓜中的研究結(jié)果、陳蘭和黃廣遠(yuǎn)[35]在高羊茅(Festucaarundinacea)中的研究結(jié)果以及Xu等[36]在高羊茅和草地早熟禾中的研究結(jié)果相一致。苗長(zhǎng)是草坪草在幼苗期地上部生長(zhǎng)狀況好壞的重要指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)中，在NaCl處理下，草地早熟禾2個(gè)品種的苗長(zhǎng)與同期對(duì)照組相比都有顯著的降低，而且‘Kenblue’品種的降幅較大，與根系的生長(zhǎng)狀況相一致。宋采博[37]在研究中表明，NaCl脅迫會(huì)抑制草坪草的地上部生長(zhǎng)，甚至大于對(duì)根系生長(zhǎng)的影響。當(dāng)草地早熟禾被噴施1 mmol/L的Spd后，2個(gè)品種的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)與純鹽脅迫相比均顯著的增加，而且‘Kenblue’品種增加的幅度較大，由此表明，適當(dāng)濃度的外源Spd可以緩解鹽脅迫對(duì)草地早熟禾根系和幼苗生長(zhǎng)的抑制，這與段九菊等[18]在黃瓜中的研究結(jié)果基本一致。

鹽脅迫會(huì)破壞植物細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)代謝系統(tǒng)的平衡，從而使得活性氧如H2O2、O2-·含量的增加。這些活性氧通過(guò)膜脂過(guò)氧化作用，使得膜內(nèi)的不飽和脂肪酸鏈被過(guò)氧化分解，或者通過(guò)脫脂作用，導(dǎo)致細(xì)胞膜受到損傷和破壞，進(jìn)而引起細(xì)胞膜透性增大，導(dǎo)致丙二醛含量的升高[38-39]。SOD作為清除活性氧過(guò)程的關(guān)鍵酶，主要負(fù)責(zé)催化O2-·或者HO2-·歧化成O2和H2O2[40]，而APX、CAT和POD這3種酶則負(fù)責(zé)清除細(xì)胞內(nèi)的H2O2。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下，草地早熟禾2個(gè)品種的H2O2和O2-·的含量也隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈先增加后減少的趨勢(shì)，同時(shí)，2個(gè)品種的細(xì)胞膜透性都顯著增大，丙二醛含量顯著升高。此外，2個(gè)品種的APX、CAT、POD和SOD的活性隨著脅迫的持續(xù)，也呈先升高后降低的趨勢(shì)，在鹽脅迫的初期和后期較對(duì)照組相比均有顯著的提高。由此可以推斷，草地早熟禾因鹽脅迫而積聚的H2O2和O2-·可能發(fā)生在脅迫的初期，而草地早熟禾2個(gè)品種在細(xì)胞內(nèi)H2O2和O2-·積聚，引起了其細(xì)胞膜的膜脂過(guò)氧化，損失和破壞了其細(xì)胞膜，使得其細(xì)胞膜透性增大，膜脂過(guò)氧化的終產(chǎn)物丙二醛含量增多。H2O2和O2-·的積聚與清除的平衡受到破壞，使得SOD、APX、CAT和POD活性顯著提高，將O2-·過(guò)氧化成H2O2，并且降解為H2O和O2，從而使得H2O2和O2-·的含量在鹽脅迫的后期有所下降，而草地早熟禾這4種抗氧化酶的活性也因?yàn)槠浜康南陆刀S之降低，但是H2O2和O2-·的水平在整個(gè)脅迫階段都較對(duì)照組顯著提高，因而其所導(dǎo)致的膜脂過(guò)氧化作用一直在持續(xù)，草地早熟禾的細(xì)胞膜透性也就一直增大，MDA也就會(huì)持續(xù)累積。在外源Spd的作用下，草地早熟禾2個(gè)品種的H2O2和O2-·含量均顯著減少，細(xì)胞膜透性和丙二醛含量也顯著降低，4種抗氧化酶活性與純鹽脅迫相比都顯著提高。這表明，施用適當(dāng)濃度的Spd可以提高草地早熟禾體內(nèi)4種抗氧化酶的活性，進(jìn)而提高了活性氧的清除能力，快速清除了鹽脅迫下體內(nèi)積聚的H2O2、O2-·和丙二醛，降低了對(duì)其細(xì)胞膜的過(guò)氧化作用，從而緩解其受到的鹽害作用，提高草地早熟禾的耐鹽性，這與前人的研究相一致[11]。

脯氨酸不僅是一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，還是一種關(guān)鍵的抗氧化物質(zhì)，它可以清除活性氧，降低細(xì)胞的滲透勢(shì)，維持細(xì)胞膜的正常功能，而且與草坪草組織中Na+的積聚有一定的關(guān)系[41-42]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，草地早熟禾2個(gè)品種的脯氨酸含量在受到鹽脅迫時(shí)，呈先升高后降低的變化，脯氨酸含量較對(duì)照相比有顯著的增加，這與王潤(rùn)賢等[43]的研究結(jié)果相一致。在鹽脅迫后期脯氨酸含量的降低，可能是由于草地早熟禾體內(nèi)的某些脅迫響應(yīng)機(jī)制使得脯氨酸氧化酶活性增加，因而脯氨酸的含量有所減少。當(dāng)施用了外源Spd后，草地早熟禾2個(gè)品種的脯氨酸含量較純鹽脅迫顯著增加，而其Na+的含量較純鹽脅迫卻顯著減少，這不同于Masoud等[44]的研究結(jié)論，但與Roychoudhury等[14]的研究結(jié)果相一致。這可能是由于外源Spd使得脯氨酸含量增加，提高了草地早熟禾的耐鹽性，進(jìn)而促使了Na+含量的減少。

鹽脅迫下，植物的生長(zhǎng)抑制一方面是源于活性氧積聚的過(guò)氧化傷害，而另一方面則是由于植物體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)離子平衡受到破壞，進(jìn)而影響了植物正常的生理代謝過(guò)程[45-46]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在鹽脅迫下，草地早熟禾2個(gè)品種的Na+含量均有顯著升高，但是這2個(gè)品種的K+、Ca2+和Mg2+含量均顯著下降，這與Roychoudhury等[14]和Masoud等[44]的研究結(jié)論相一致。Na+含量的升高可能是由于外界的Na+大量進(jìn)入到植物的體內(nèi)，而K+離子含量的降低可能是因?yàn)辂}脅迫降低了草地早熟禾的選擇吸收能力，高濃度的Na+抑制了其對(duì)K+的吸收，并且還促進(jìn)了K+的外滲。細(xì)胞中的Ca2+和Mg2+被高濃度的Na+交換出來(lái)，進(jìn)而引起了草地早熟禾Ca2+和Mg2+含量的降低，造成細(xì)胞內(nèi)離子不平衡，引起代謝失調(diào)。當(dāng)施加了外源Spd之后，草地早熟禾2個(gè)品種的Na+含量較純鹽脅迫均顯著降低，K+、Ca2+和Mg2+含量都顯著提高，這與Roychoudhury等[14]的研究結(jié)果相一致。因此，外源Spd很可能是通過(guò)某些生理機(jī)制來(lái)提高草地早熟禾細(xì)胞內(nèi)K+、Ca2+和Mg2+含量，促進(jìn)離子的區(qū)域化分布，進(jìn)而提高了草地早熟禾的耐鹽性。

綜上所述，外源Spd處理能夠緩解鹽脅迫下草地早熟禾根系和幼苗的生長(zhǎng)抑制，一方面是通過(guò)提高APX、CAT、POD和SOD的活性以及脯氨酸的含量，從而清除其體內(nèi)活性氧H2O2和O2-·的積聚，進(jìn)而減少M(fèi)DA的含量和降低細(xì)胞膜透性，提高草地早熟禾的耐鹽性；另一方面是通過(guò)提高細(xì)胞內(nèi)K+、Ca2+和Mg2+含量，促進(jìn)離子的區(qū)域化分布，穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)離子營(yíng)養(yǎng)平衡能力，減少Na+的毒害作用來(lái)提高草地早熟禾的耐鹽性?？傊?，在200 mmol/L的NaCl脅迫下，外源1 mmol/L的Spd可以有效緩解草地早熟禾2個(gè)品種受到的鹽傷害，但是外源Spd與草地早熟禾內(nèi)源多胺含量變化的關(guān)系，以及對(duì)活性氧代謝、離子營(yíng)養(yǎng)平衡的調(diào)節(jié)機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。