外源脫落酸對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩生理特性的影響

李小玲，華智銳

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西 商洛 726000)

外源脫落酸對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩生理特性的影響

李小玲，華智銳

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西 商洛 726000)

為探討外源脫落酸(ABA)對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩種子萌發(fā)及幼苗生長特性的影響，以商洛黃芩為試驗(yàn)材料，在0.5% NaCl脅迫下，研究了不同濃度ABA處理對(duì)黃芩種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率，幼苗POD、CAT活性，以及葉綠素、MDA含量的影響。結(jié)果表明：ABA能有效提高黃芩的抗鹽脅迫能力，在鹽脅迫下,經(jīng)ABA(10～150 μmol/L)處理的黃芩種子發(fā)芽率高于鹽脅迫對(duì)照但低于蒸餾水對(duì)照，其中以25 μmol/L ABA處理的效果最佳，其種子的發(fā)芽勢(shì)(24.5%)、發(fā)芽率(30.6%)均比鹽對(duì)照組(CK2)高，且達(dá)到最大值；POD、CAT活性分別是CK2的1.6、3.0倍，葉綠素含量是CK2的1.45倍；隨著ABA濃度的升高，脅迫條件下黃芩葉片MDA含量呈先降后升趨勢(shì),其中以25 μmol/L ABA處理的下降幅度最大，說明適宜濃度的ABA能夠有效地緩解鹽害，提高黃芩的抗鹽性。

黃芩；脫落酸；鹽脅迫

近年來，由于氣候、工業(yè)污染及不合理灌溉施肥方式等因素的影響，土地鹽漬化面積不斷增加，已經(jīng)嚴(yán)重影響了植物的生長發(fā)育及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展[1]。鹽分脅迫對(duì)植物的影響表現(xiàn)為導(dǎo)致葉綠素含量降低、抑制植物生長、造成膜脂的過氧化作用，最終加速植物的衰老和死亡[2]。因此，研究植物在鹽脅迫下的生理生化變化，探索一種高效、低成本的途徑來提高植物耐鹽性是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)亟待解決的問題。

脫落酸(ABA)是五大植物激素之一，在植物逆境脅迫中發(fā)揮著主要作用，如在高溫、低溫、干旱等逆境中起著至關(guān)重要的作用，被稱之為“逆境激素”[3-4]。研究認(rèn)為，在鹽脅迫條件下，植物體內(nèi)的ABA積累，ABA可誘導(dǎo)ABA響應(yīng)元件基因的表達(dá)，從而提高植物的抗鹽性，繼而可以影響植物的生理生化特性[5]。

黃芩(ScutellariabaicalensisGeorgi)是唇形科多年生草本植物，是我國40種大宗藥材品種之一，其根可以入藥，具有瀉火解毒、清熱燥濕、止血等藥用功能。目前，我國黃芩藥材的主要來源為栽培黃芩，然而不合理的耕作措施導(dǎo)致土壤鹽漬化問題日益嚴(yán)峻，給黃芩生產(chǎn)造成不同程度的損傷。研究發(fā)現(xiàn)，ABA可提高植物對(duì)非生物逆境的抗性，研究報(bào)道多見于農(nóng)作物方面[4-6]，而涉及ABA在緩解藥用植物鹽害方面的報(bào)道則較少，本文以商洛道地藥材黃芩為試材，分析不同濃度外源ABA處理對(duì)黃芩種子萌發(fā)及幼苗生理生化指標(biāo)的影響，旨在為緩解黃芩鹽害提供理論和技術(shù)依據(jù)，同時(shí)為改善土壤次生鹽漬化提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料

供試黃芩種子購于商洛天士力公司藥源種植基地，ABA和NaCl購自西安晶博試劑公司，含量≥99.5%，分析純?cè)噭〢R級(jí)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子的處理 篩選無病蟲害、整齊一致的黃芩種子，先用75%的乙醇消毒3～5 min，再用蒸餾水清洗2～3次，重復(fù)此操作3次，最后將種子放在55 ℃的恒溫水浴鍋中8～12 h,取出后用吸水紙吸干種子表面的水分，放入鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，備用[7]。

1.2.2 鹽濃度的篩選 用不同濃度的氯化鈉溶液(0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.1%、1.2%)處理黃芩種子，置于生化培養(yǎng)箱(光照16 h/d，相對(duì)濕度28%～50%，溫度25 ℃)中培養(yǎng)。每2 d澆1次不同鹽濃度溶液，直到種子萌發(fā)，計(jì)算發(fā)芽率，篩選出種子萌發(fā)受到抑制的最低鹽濃度，作為鹽脅迫試驗(yàn)的處理濃度。

1.2.3 不同濃度的ABA處理 用篩選出的最佳鹽濃度溶液和不同濃度的ABA(10、25、50、100、150 μmol/L)作為預(yù)處理液來處理商洛黃芩種子，試驗(yàn)共設(shè)2個(gè)對(duì)照和5個(gè)處理，各處理具體見表1。

表1 對(duì)商洛黃芩種子的不同處理組合

注：+、-分別表示加入、不加入蒸餾水。

1.2.4 后期培養(yǎng) 將處理好的黃芩種子放在干凈的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿80粒種子，置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，不同濃度的ABA和0.5% NaCl每次各噴施2 mL，每2 d噴施1次，溫度控制在25 ℃左右，每天觀察種子的生長情況。

1.3 商洛黃芩各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定

1.3.1 種子萌發(fā)指標(biāo)的測(cè)定 每天定時(shí)統(tǒng)計(jì)黃芩種子的萌發(fā)數(shù)，第4天計(jì)算發(fā)芽勢(shì)(GE)，第7天計(jì)算發(fā)芽率(GR)。計(jì)算公式如下[7-8]：

發(fā)芽勢(shì)/%=4 d內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試的所有種子數(shù)

發(fā)芽率/%=7 d內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試的所有種子數(shù)

1.3.2 各項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定 選擇2葉期的商洛黃芩幼苗測(cè)定各項(xiàng)生理指標(biāo)。丙二醛(MDA)含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸法[8]；葉綠素含量采用丙酮-碳酸鈣法[9]；過氧化物酶(POD)活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[9]；過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸收法測(cè)定[10]，以上指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 ABA對(duì)鹽脅迫下黃芩種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的影響

由表2可知，與CK1相比，CK2中黃芩種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率明顯降低，說明鹽脅迫下種子萌發(fā)受阻。經(jīng)T1～T5處理后，黃芩種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率均高于鹽脅迫對(duì)照而低于蒸餾水對(duì)照，其中以25 μmol/L ABA處理的效果最佳，其種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率均比鹽對(duì)照組(CK2)高，且達(dá)到最大值，發(fā)芽勢(shì)為24.5%，發(fā)芽率為30.6%，這說明適宜濃度的ABA可有效緩解鹽脅迫對(duì)黃芩種子萌發(fā)造成的傷害，但ABA濃度過高卻對(duì)種子萌發(fā)起抑制作用。

表2 ABA對(duì)鹽脅迫下黃芩種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的影響

注：-表示不加ABA。

2.2 ABA對(duì)鹽脅迫下黃芩幼苗葉片MDA含量的影響

由圖1可知，與CK1相比，CK2的幼苗葉片MDA含量顯著提高，這說明鹽脅迫引起了膜脂過氧化作用，促進(jìn)了MDA的生成。經(jīng)不同濃度的ABA處理后，MDA含量也呈現(xiàn)出先降后升的趨勢(shì)，但始終低于CK2的水平，這說明ABA顯然抑制了MDA的生成，其中以T2(25 μmol/L ABA)處理的下降幅度最大，說明不同濃度的外源物質(zhì)ABA能有效緩解鹽脅迫對(duì)黃芩幼苗中MDA的積累。

圖1 ABA對(duì)鹽脅迫下黃芩幼苗葉片MDA含量的影響

2.3 ABA對(duì)鹽脅迫下黃芩幼苗葉片葉綠素含量的影響

由圖2可知，CK2的黃芩幼苗葉片的葉綠素含量比蒸餾水對(duì)照組(CK1)降低了0.1 mg/g，說明鹽脅迫降低了黃芩幼苗葉片中葉綠素含量。當(dāng)加入不同濃度的外源物質(zhì)ABA后，與鹽脅迫對(duì)照組(CK2)對(duì)比，T1～T5處理后黃芩幼苗葉綠素含量的提升幅度分別為0.2、0.4、0.3、0.2、0.1 mg/g，且T2的葉綠素含量提升幅度最大，葉綠素含量是鹽對(duì)照組(CK2)的1.45倍。

圖2 ABA對(duì)鹽脅迫下黃芩幼苗葉片葉綠素含量的影響

2.4 ABA對(duì)鹽脅迫下黃芩幼苗葉片POD活性的影響

由圖3可知，黃芩幼苗葉片過氧化物酶(POD)活性在鹽脅迫后明顯提高，與蒸餾水對(duì)照組(CK1)相比，升高了0.6 U/g。經(jīng)不同濃度ABA處理后，POD活性呈先升后降的趨勢(shì)，且在T2時(shí)的活性最大，為鹽對(duì)照組(CK2)的1.6倍。說明逆境下不同濃度的外源物質(zhì)ABA能有效地提高黃芩幼苗葉片中的POD活性，降低逆境對(duì)植物的損傷。

2.5 ABA對(duì)鹽脅迫下黃芩幼苗葉片CAT活性的影響

由圖4可知，經(jīng)鹽脅迫后，黃芩幼苗葉片中的過氧化氫酶(CAT)活性升高，比蒸餾水對(duì)照(CK1)提高了0.3 U/g。加入不同濃度的外源物質(zhì)ABA后，黃芩葉片中的CAT活性呈先升后降趨勢(shì)，且T2時(shí)的CAT活性升高幅度最大，為鹽對(duì)照組(CK2)的3倍。

圖3 ABA對(duì)鹽脅迫下黃芩幼苗葉片POD活性的影響

圖4 ABA對(duì)鹽脅迫下黃芩幼苗葉片CAT活性的影響

3 討論

脫落酸(ABA)是五大植物激素之一，參與植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)，具有增強(qiáng)植物抗鹽性的作用[11-15]。ABA能夠提高植物對(duì)鹽脅迫的抗性，緩解鹽分過多造成的滲透脅迫和離子脅迫、維持水分平衡，保持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性，從而減輕植物的鹽害。該試驗(yàn)將ABA應(yīng)用于黃芩幼苗，表現(xiàn)出了明顯的鹽脅迫緩解效應(yīng)。

種子萌發(fā)是植物形態(tài)建成的關(guān)鍵時(shí)期，種子的發(fā)芽率和發(fā)芽的質(zhì)量將直接影響植物的生長和產(chǎn)量。方彥等[6]認(rèn)為ABA處理促進(jìn)了冬油菜種子萌發(fā)，改善幼苗生長狀況。在本試驗(yàn)中，經(jīng)ABA(10～150 μmol/L)處理的黃芩種子發(fā)芽率高于鹽脅迫對(duì)照而低于蒸餾水對(duì)照，其中以25 μmol/L ABA處理的效果最佳，種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率均比鹽對(duì)照組(CK2)高，且達(dá)到最大值，發(fā)芽勢(shì)為24.5%，發(fā)芽率為30.6%。

丙二醛(MDA)是植物在逆境脅迫條件下受到傷害發(fā)生膜質(zhì)過氧化反應(yīng)而產(chǎn)生的,是膜系統(tǒng)受傷害的重要指標(biāo)。經(jīng)鹽脅迫后，MDA含量均下降，且低于蒸餾水對(duì)照(CK1)和鹽對(duì)照(CK2)，說明ABA可以降低黃芩幼苗體內(nèi)MDA含量，提高植物的抗鹽性。這與顏宏[14]，馬永貴[16]等的研究結(jié)果一致。

葉綠素是一類與光合作用有關(guān)的最重要的色素，閆艷華等[17]研究表明，葉綠素含量的降低是引起光合速率降低的主要原因，在鹽脅迫后，葉綠素含量低于蒸餾水對(duì)照(CK1)，說明鹽脅迫可以降低植物的光合速率，當(dāng)加入不同濃度的ABA后，葉綠素含量的升高，且均高于鹽對(duì)照組(CK2)，說明ABA可以緩解鹽脅迫效應(yīng)，提高黃芩幼苗葉片葉綠素含量，增強(qiáng)黃芩的光合速率。

CAT、POD是細(xì)胞內(nèi)重要的酶促防御系統(tǒng)，可有效清除逆境下細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧，從而降低對(duì)植物的傷害程度[18]。在鹽脅迫下，黃芩幼苗葉片中抗氧化酶(CAT、POD)活性均有提高，當(dāng)用不同濃度的ABA處理后，CAT、POD活性呈先升后降趨勢(shì)，且在T2時(shí)的活性最大。由此可知，外源ABA可顯著緩解鹽脅迫對(duì)黃芩生長的抑制作用，增強(qiáng)黃芩幼苗的抗氧化能力，從而提高黃芩幼苗的抗鹽性。

本研究以商洛黃芩作為試驗(yàn)材料，以NaCl溶液和不同濃度的ABA為處理液，研究了不同濃度的ABA對(duì)商洛黃芩各項(xiàng)生理指標(biāo)的影響。通過試驗(yàn)結(jié)果分析可知，不同濃度的ABA對(duì)商洛黃芩各項(xiàng)生理指標(biāo)的影響不一，其中對(duì)商洛黃芩鹽脅迫緩解影響效果最好的是T2(25 μmol/L ABA)。本研究結(jié)果能為商洛黃芩的合理種植和抗逆生產(chǎn)技術(shù)推廣提供一定的參考，能有效地預(yù)防鹽脅迫造成的黃芩減產(chǎn)，從而滿足中藥材市場對(duì)黃芩的需求，但對(duì)于高濃度ABA降低黃芩幼苗各項(xiàng)生理指標(biāo)的具體作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

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(責(zé)任編輯：曾小軍)

Effects of Exogenous Abscisic Acid on Physiological Characteristics of Shangluo Scutellaria under Salt Stress

LI Xiao-ling, HUA Zhi-rui

(College of Biological Pharmacy and Food Engineering, Shangluo University, Shangluo 726000, China)

In order to explore the effects of exogenous abscisic acid (ABA) on the seed germination and seedling growth of Shangluo scutellaria (ScutellariabaicalensisGeorgi) under salt stress, we studied the effects of different concentrations of ABA on the seed germination potential, germination rate, seedling peroxidase (POD) activity, catalase (CAT) activity, leaf chlorophyll content and malondialdehyde (MDA) content ofS.baicalensisunder 0.5% NaCl stress. The results showed that ABA could effectively improve the salt tolerance ofS.baicalensis. Under salt stress, the germination rate ofS.baicalensisseeds in ABA (10～150 μmol/L) treatments was higher than that in salt stress control (CK2), but was lower than that in distilled water control (CK1). The 25 μmol/L ABA treatment had the best effects, and the germination potential and germination rate ofS.baicalensisseeds in this treatment all were the highest, being 24.5% and 30.6%, respectively. In 25 μmol/L ABA treatment, the activity of POD and CAT was respectively 1.6 and 3.0 times that in CK2, and the leaf chlorophyll content was 1.45 times that in CK2. Along with the increase in ABA concentration, the MDA content in leaves ofS.baicalensisunder salt stress decreased first and then increased, and its descend range was the biggest in 25 μmol/L ABA treatment, indicating that the appropriate concentration of ABA could effectively alleviate salt damage and improve the salt tolerance ofS.baicalensis.

Scutellariabaicalensis; Abscisic acid; Salt stress

2017-03-16

陜西省科技廳科研項(xiàng)目基金(2009K01-11)；陜西省商洛市科技局科研項(xiàng)目基金(SKJ2010-09)。

李小玲(1980─)，女，陜西藍(lán)田人，副教授，碩士，主要從事植物生理生態(tài)研究。

Q945.78

A

1001-8581(2017)07-0036-04