外源一氧化氮對(duì)鹽脅迫下大豆幼苗生理指標(biāo)的影響

馬光

摘要：以大豆幼苗為材料，研究不同濃度外源一氧化氮供體亞硝基鐵氰化鈉（50、100、200 μmol/L）對(duì)150 mmol/L NaCl鹽脅迫下大豆幼苗株高、鮮質(zhì)量、丙二醛（MDA）含量、過氧化物酶（POD）活性等生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，與鹽脅迫處理的大豆幼苗相比，外源一氧化氮處理后大豆株高、鮮質(zhì)量不同程度提高，MDA含量、POD活性明顯降低，其中以100 μmol/L亞硝基鐵氰化鈉處理效果最為顯著。結(jié)果表明，外源一氧化氮處理可以緩解鹽脅迫對(duì)大豆幼苗的傷害，100 μmol/L亞硝基鐵氰化鈉效果最佳。

關(guān)鍵詞：一氧化氮；大豆幼苗；鹽脅迫；生理指標(biāo)

中圖分類號(hào)：S565.101 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）07-0096-02

一氧化氮（NO）是植物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中最廣泛的信號(hào)分子之一。在植物中NO參與了眾多生理過程的調(diào)控，同時(shí)也是植物產(chǎn)生抗逆反應(yīng)的重要調(diào)控因子。研究表明，NO通過參與各種植物激素的信號(hào)通路發(fā)揮作用，例如在生長素下游調(diào)控根的生長發(fā)育[1]、在脫落酸下游抑制氣孔開放[2]。此外，NO還參與了水楊酸、茉莉酸、乙烯、赤霉素信號(hào)通路的調(diào)節(jié)過程[3]。通過以上途徑，NO可以緩解鹽脅迫下小麥的氧化損傷，可通過脫落酸途徑關(guān)閉小麥氣孔提高其抗旱性[4]。一氧化氮的保護(hù)作用是在低濃度條件下，高濃度一氧化氮對(duì)植物反而有毒害作用。例如，低濃度下NO能對(duì)高溫脅迫和鹽脅迫下水稻的葉綠素降解起緩解作用，而高濃度則對(duì)水稻造成傷害[5]。目前，NO對(duì)鹽脅迫下大豆生理狀況的影響還未見報(bào)道。本試驗(yàn)主要研究了外源NO對(duì)鹽脅迫下大豆幼苗生理指標(biāo)及相關(guān)機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 材料

大豆種子冀黃13，購于衡水市種子公司。選取飽滿一致的種子播于澆足水裝有清水洗凈后沙子的塑料花盆中（5苗/盆），花盆規(guī)格是上口徑21 cm，下口徑15 cm，高 18 cm。溫度為20～25 ℃的溫室中培養(yǎng)。每2 d每盆澆1/2 Hoagland 溶液500 ml。外源一氧化氮供體為亞硝基鐵氰化鈉（SNP），購自美國Sigma公司。

1.2 處理

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理：處理1（無脅迫對(duì)照）：每 3 d 澆1次500 ml的1/2 Hoagland營養(yǎng)液；處理2（0 μmol/L SNP鹽脅迫對(duì)照）：每3 d澆1次500 ml的含150 mmol/L的NaCl 的 1/2Hoagland 營養(yǎng)液；處理3（50 μmol/L SNP處理）：每3 d澆1次500 ml含150 mmol/L NaCl 的1/2 Hoagland營養(yǎng)液，每次澆NaCl的第2天澆100 mL 的50 μmol/L SNP；處理4（100 μmol/L SNP處理）：每3 d澆1次500 mL的含 150 mmol/L NaCl 的1/2 Hoagland營養(yǎng)液，第2天澆100 mL 的100 μmol/L SNP；處理5（200 μmol/L SNP處理）：每3 d澆1次500 mL的含150 mmol/L NaCl 的1/2 Hoagland營養(yǎng)液，第2天澆100 mL 的200 μmol/L SNP。3周后，取樣分別測株高、鮮質(zhì)量、丙二醛含量、POD活性等數(shù)據(jù)。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.3 測定方法

生理指標(biāo)的測定參照《現(xiàn)代植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指南》的方法。丙二醛（MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸法；過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源一氧化氮對(duì)鹽脅迫下大豆幼苗株高的影響

由圖1可知，由于大豆幼苗受到鹽脅迫，當(dāng)SNP濃度為 0 μmol/L 時(shí)，幼苗株高最低；隨著SNP濃度的不斷升高，幼苗株高呈明顯上升，當(dāng)SNP濃度為100 μmol/L時(shí)，株高升高程度最高；當(dāng)SNP濃度達(dá)到200 μmol/L時(shí)，雖然幼苗株高仍然高于0 μmol/L SNP的處理，但是相對(duì)于SNP濃度為 100 μmol/L 的株高卻有所下降。而經(jīng)0、50、100、200 μmol/L的SNP處理的幼苗株高均低于對(duì)照，說明SNP無法完全消除鹽對(duì)大豆幼苗的脅迫，只能有一定緩解。

2.2 外源一氧化氮對(duì)鹽脅迫下大豆幼苗鮮質(zhì)量的影響

從圖2可以看出，對(duì)照組（鹽濃度為0）由于沒有受到鹽脅迫的影響，光合作用、水分吸收條件較好，大豆幼苗鮮質(zhì)量最高。而受鹽脅迫影響的試驗(yàn)組比對(duì)照組大豆幼苗組鮮質(zhì)量有明顯下降。添加SNP 50、100 μmol/L的處理，鮮質(zhì)量高于不添加SNP處理，但當(dāng)SNP濃度達(dá)200 μmol/L 時(shí)，鮮質(zhì)量有所下降。表明SNP在低濃度下對(duì)大豆生長有利，濃度過高會(huì)帶來一定的副作用。本試驗(yàn)結(jié)果，適宜濃度的SNP能緩解鹽脅迫下對(duì)大豆幼苗鮮質(zhì)量的影響，最佳濃度為SNP 100 μmol/L。

2.3 外源一氧化氮對(duì)鹽脅迫下大豆幼苗丙二醛含量的影響

丙二醛是膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一。植物在逆境下受傷害與活性氧積累誘發(fā)的膜脂過氧化作用密切相關(guān)。從圖3可看出，與對(duì)照比較，鹽脅迫且未添加SNP的處理，丙二醛含量高于其他4個(gè)處理。結(jié)果表明，在150 μmol/L 鹽脅迫下，大豆葉片膜脂過氧化明顯，產(chǎn)生了大量丙二醛。添加SNP后，丙二醛含量大幅降低，其中100 μmol/L SNP處理丙二醛含量低于未受鹽脅迫的處理。添加50、200 μmol/L SNP的處理同未受鹽脅迫的對(duì)照比較，丙二醛含量差異不顯著。表明SNP處理可以有效降低大豆葉片中膜脂過氧化的程度，對(duì)鹽脅迫帶來的傷害起到緩解作用。

2.4 外源一氧化氮對(duì)鹽脅迫下大豆幼苗過氧化物酶活性的影響

逆境脅迫下，植物細(xì)胞內(nèi)過氧化物過度積累會(huì)對(duì)植物造成傷害，植物體具有過氧化物清除酶系統(tǒng)來降低傷害。過氧化物酶是其中重要的酶類之一。從圖4可以看出，與對(duì)照比較，經(jīng)過鹽處理的試驗(yàn)組，當(dāng)SNP濃度為0、50、100 μmol/L時(shí)POD活性均有不同程度的提高。隨著SNP濃度的升高POD含量呈下降趨勢，當(dāng)SNP濃度為200 μmol/L時(shí)，POD活性同無鹽和無SNP對(duì)照相比無顯著差異。表明當(dāng)植物受到鹽脅迫后體內(nèi)過氧化物酶活性會(huì)明顯提高，以清除鹽脅迫引起的過氧化物增多。而不同濃度的SNP可緩解鹽脅迫帶來的過氧化物增多，使植物減少POD的合成。對(duì)大豆來說，在SNP濃度200 μmol/L以下，SNP濃度越高減少鹽脅迫帶來的過氧化物增多的效果越明顯。

3 討論

隨著研究工作的深入，對(duì)NO分子作為信號(hào)在植物抗逆中的重要作用的報(bào)道越來越多。在擬南芥、黃瓜、小麥的研究中，NO可提高它們抗鹽脅迫的能力[7]。本研究結(jié)果，從總體來講，50～200 μmol/L SNP可緩解NaCl對(duì)大豆幼苗的脅迫作用，但SNP對(duì)鹽脅迫下大豆幼苗的效應(yīng)，隨SNP濃度的不同而有所差異，而且不同生理指標(biāo)對(duì)不同濃度的SNP的反應(yīng)也有所不同。從株高、鮮質(zhì)量、MDA含量來看，100 μmol/L SNP 緩解鹽脅迫的效果最為明顯，當(dāng)SNP濃度達(dá)到 200 μmol/L 時(shí)緩解作用不再有明顯增加。就POD活性來講，當(dāng)SNP濃度達(dá)到200 μmol/L 時(shí)亦可顯著降低POD活性。綜合本試驗(yàn)研究的4個(gè)指標(biāo)，SNP濃度為100 μmol/L是對(duì)鹽脅迫大豆幼苗最適合的濃度，不建議使用超過200 μmol/L濃度。這與一氧化氮緩解小麥幼苗根受到的鹽脅迫研究結(jié)果[8]類似，推測可能是一氧化氮在低濃度時(shí)可誘發(fā)植物抗鹽的生理反應(yīng)，但高濃度的一氧化氮會(huì)對(duì)植物造成傷害。

適當(dāng)?shù)腟NP濃度處理能夠提高大豆幼苗抗鹽脅迫的能力，但不同濃度對(duì)不同生理指標(biāo)的反應(yīng)并不一致。表明不同大豆對(duì)鹽脅迫和NO的反應(yīng)中是多個(gè)生理途徑綜合作用的結(jié)果。此外，SNP處理的效應(yīng)和處理時(shí)間也有一定的關(guān)系，今后研究還將增加處理濃度以及測定生理指標(biāo)，同時(shí)研究不同處理時(shí)間和濃度之間的互作效應(yīng)，還包括一氧化氮處理大豆幼苗的方式，以期更科學(xué)地指導(dǎo)生產(chǎn)應(yīng)用。

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