腐胺對等滲NaCl和Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗生長和生理特性的影響

陳浩婷，張鋮鋒，石玉，白龍強，李斌，張毅

（山西農業(yè)大學園藝學院/山西省設施蔬菜提質增效協(xié)同創(chuàng)新中心，山西 太谷 030801）

隨著現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展，土壤次生鹽漬化成為制約農業(yè)生產的主要環(huán)境因素之一，嚴重制約了作物的生長發(fā)育和產量提升[1]。有數(shù)據(jù)顯示，土壤鹽漬化的鹽分主要以NaCl和Ca（NO3）2為主，前者NaCl因地下水富含Na+和Cl-形成的鹽堿土所造成，后者Ca（NO3）2則由水肥管理不當造成的土壤次生鹽漬化所致[2]。NaCl和Ca（NO3）2的單鹽脅迫試驗證明，2種鹽脅迫的傷害機制存在差異，NaCl以離子毒害和滲透脅迫的雙重形式對植物造成傷害[3]；Ca（NO3）2則主要造成滲透脅迫；從植物營養(yǎng)學角度考慮，NaCl脅迫造成的高濃度Na+會抑制植物對K+的吸收，本身卻無法完全替代K+的功能；而Ca（NO3）2脅迫富含的Ca2+和NO3-卻是植物吸收大量元素鈣、氮的主要形式[4]。2種鹽脅迫均影響植物的生長發(fā)育，可導致膜系統(tǒng)受損，光合作用受抑制，進而致使作物的產量和品質下降[5]。韓冰等[6]研究結果表明，在黃瓜生長期用0.6% NaCl進行灌溉處理后，果實產量顯著下降，果實中可溶性蛋白、可溶性糖含量等也均顯著降低。高濃度的硝酸鈣通過滲透脅迫使植物體內的動態(tài)平衡遭到破壞，從而導致植株代謝紊亂[7]。

多胺（Polyamines，PAs）是一類生物代謝中產生的低分子量脂肪族含氮堿基，在植物生長發(fā)育和抗逆性等方面起重要的調節(jié)作用。植物體內多胺以腐胺（Put）、亞精胺（Spd）和精胺（Spm）為主[8]。脅迫環(huán)境下，植物體內的多胺含量會迅速改變，并且不同種類和形態(tài)的多胺能相互轉化，從而提高抗逆性[9]。Put作為多胺代謝的中心物質，在多胺合成酶作用下能進一步合成Spd和Spm。有試驗結果顯示，外源Put能改善生菜幼苗葉片細胞的超微結構并保護鈣離子流動來提高其抗旱性[10]；也能顯著緩解干旱脅迫對甜葉菊生理形態(tài)的抑制作用[11]。袁穎輝等[12]研究表明，外源Put能緩解NaCl脅迫對黃瓜幼苗生長和光合作用的抑制，并維持黃瓜體內Na+/K+平衡以減輕離子毒害；李雅潔等[13]研究顯示，外源Put能促進Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗的干物質積累，提高其光合速率和抗氧化酶活性。目前，有關Put緩解單鹽脅迫試驗的研究較多，但在NaCl、Ca（NO3）2等滲透脅迫條件下，有關外源Put對2種鹽脅迫調控機制差異性比較的研究相對缺乏。

黃瓜（Cucumis sativusL.）屬于葫蘆科，是我國設施栽培的重要蔬菜作物之一。黃瓜幼苗的根系弱且分布淺，對鹽漬化環(huán)境極其敏感，極易受到鹽脅迫傷害，嚴重制約了設施黃瓜的高效優(yōu)質生產。鹽脅迫下黃瓜幼苗會出現(xiàn)葉片變小、節(jié)間縮短、生長點萎縮和早衰等現(xiàn)象，其水分代謝、抗氧化和光合作用等生理生化反應均受到不同程度的抑制，從而導致黃瓜產量和品質的下降[14]。

本試驗以津春3號黃瓜品種為試材，探究在水培法模擬的等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下外源噴施Put對黃瓜幼苗生長和生理特性（干鮮質量、相對含水量、根系形態(tài)、葉綠素含量、相對電導率、超氧陰離子、過氧化氫及MDA含量、滲透勢、脯氨酸、游離氨基酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量等）的影響，以期探明外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫緩解機制的差異，為Put在設施黃瓜抗鹽栽培中的應用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗以津春3號黃瓜為試材，其種子購自天津科潤黃瓜研究所。腐胺購自上海源葉有限公司，純度≥98%的腐胺以蒸餾水配制成200 mmol/L母液后再稀釋至8 mmol/L備用。NaCl、Ca（NO3）2均購自天津市大茂化學試劑廠，二者純度均達到分析純水平。

1.2 試驗方法

試驗于2020年在山西農業(yè)大學園藝站和實驗大樓內進行。前期對黃瓜種子進行溫湯浸種、催芽和播種等一系列處理，培育壯苗，待黃瓜幼苗長至兩葉一心階段，定植于裝有1/2劑量Hoagland配方營養(yǎng)液（pH值為6.0±0.2）的塑料水培槽內，之后每4 d更換一次營養(yǎng)液，期間以稀硝酸（3 mol/L）調節(jié)營養(yǎng)液的酸堿度。待幼苗長至三葉一心時，開始進行外源腐胺噴施、NaCl脅迫和Ca（NO3）2脅迫處理，試驗共設5個處理，分別為：CK.1/2 Hoagland配方營養(yǎng)液；Na.75 mmol/L NaCl處理；Na+Put.75 mmol/L NaCl脅迫+8 mmol/L腐胺（Put）噴施處理；Ca.50 mmol/L Ca（NO3）2處理；Ca+Put.50 mmol/L Ca（NO3）2脅迫+8 mmol/L腐胺（Put）噴施處理。每個處理24株黃瓜幼苗，于每天17:00對幼苗功能葉兩面進行外源腐胺噴施處理，以葉面完全潤濕且不滴落為準。同時，在塑料水培槽的營養(yǎng)液中加入NaCl或Ca（NO3）2，分2 d將 二者的濃度分別調節(jié)至75、50 mmol/L（第1天濃度分別調節(jié)至37.5、25.0 mmol/L，第2天濃度分別調節(jié)至75、50 mmol/L），并以稀硝酸重新調節(jié)營養(yǎng)液的酸堿度。處理9 d后，取樣測定相關試驗指標，部分樣品于-80℃超低溫冰箱儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測定項目及方法

1.3.1 生物量測定黃瓜幼苗以子葉為界分成地上部和地下部，用蒸餾水洗凈擦干并稱取鮮質量；之后在105℃烘箱內殺青15 min，接著在80℃烘箱內烘干至恒質量并稱取干質量，每個處理設置3次生物學重復。

1.3.2 葉片相對含水量測定葉片相對含水量參照李旭芬等[15]的直接稱重法，每個處理設置3次生物學重復。

1.3.3 根系形態(tài)測定根系形態(tài)采用根系掃描儀（Epson Perfection V800 Photo）進行掃描，將根系均勻擺放至托盤，用鑷子將根系分開，以保證根系無重疊，然后掃描圖像，并用根系分析軟件Win-RHIZO系統(tǒng)進行分析，讀取根系總長、總表面積、總體積和平均直徑等參數(shù)，每個處理設置3次生物學重復。

1.3.4 相對電導率測定于處理9 d時取生長點下第1、2片完全展開的功能葉和根尖，用自來水和去離子水分別沖洗表面，吸干表面水分后，用打孔器快速打取10個葉圓片或稱取0.3 g根系放入預先用去離子水洗凈并放入有蒸餾水的50 mL離心管內，測定第1次電導值；將50 mL離心管放入搖床內室溫條件下振蕩2 h，測定第2次電導值；將50 mL離心管放入沸水浴中煮10 min（殺死植物組織），取出試管將其冷卻至室溫，充分搖勻，測定第3次電導值，每個處理設置3次生物學重復。

1.3.5 葉綠素含量測定葉綠素含量的測定采用乙醇浸提法，稱取0.1 g葉片移入玻璃試管內，加入10 mL 96%的乙醇溶液，密封后移入黑暗環(huán)境下放置12 h，待葉片完全脫色后將提取液在665、649、470 nm下測取吸光值并計算，每個處理設置3次生物學重復。

1.3.6 超氧陰離子、過氧化氫和MDA含量測定超氧陰離子含量測定參考高俊鳳[16]的方法略有改動，每個處理設置3次生物學重復。稱取0.1 g黃瓜幼苗葉片和根系，加入預冷的50 mmol/L磷酸緩沖液（pH值7.8）后研磨至勻漿并離心（4℃，6 500 g，10 min），提取上清液后用對氨基苯磺酸法測定。

過氧化氫含量測定采用碘化鉀法，每個處理設置3次生物學重復，稱取0.1 g樣品加入預冷的丙酮溶液，研磨成勻漿后離心（4℃，12 000 g，10 min），提取上清液用碘化鉀測定。

丙二醛含量測定參考高俊鳳[16]的硫代巴比妥酸法，每個處理設置3個生物學重復。

1.3.7 抗氧化酶活性測定酶液提取參考潘媛媛等[17]的方法略有改動，每個處理設置3次生物學重復。稱取0.1 g黃瓜幼苗葉片和根系，加入預冷的磷酸鉀緩沖液（50 mmol/L，pH值7.8），在冰浴中研磨至勻漿后移入10 mL離心管進行離心（4℃，6 300 g，15 min），提取上清液待測。SOD活性測定采用氮藍四唑（NBT）方法，POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測定，CAT活性采用紫外吸光光度法測定，每個處理設置3次生物學重復。

1.3.8 滲透勢和滲透調節(jié)物質含量測定滲透勢用滲透勢儀進行測定，對黃瓜葉片和根系凍樣進行五凍五消（冰凍：-80℃超低溫冰箱內進行冰凍，一次用時10 min；消融：常溫下進行消融，一次用時20 min），處理之后用WESCOR 5600滲透式儀測定樣品中汁液的滲透勢；脯氨酸、游離氨基酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量的測定均參考范惠玲等[18]的方法，每個處理設置3次生物學重復。游離氨基酸含量測定采用茚三酮顯色法；可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍G-250染色法；可溶性糖含量測定采用苯酚法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗測定參數(shù)每個處理均重復3次，所得數(shù)據(jù)均以SPSS軟件進行P＜0.05的顯著性分析，并以Microsoft Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計并制圖。

2 結果與分析

2.1 外源Put對 等 滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗干鮮質量的影響

從表1可以看出，黃瓜幼苗干鮮質量在等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下均顯著下降。與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗地上部鮮質量、干質量分別顯著下降43.33%和31.00%（P＜0.05）；地下部鮮質量、干質量分別顯著下降50.10%和30.36%（P＜0.05）。與CK相比，Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗的地上部鮮質量、干質量分別顯著下降39.95%和23.33%（P＜0.05）；地下部鮮質量、干質量分別顯著下降59.89%和34.66%（P＜0.05）。與Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理后Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗地上部鮮質量、干質量分別顯著升高27.86%和19.65%（P＜0.05）；地下部鮮質量、干質量分別顯著升高130.75%和78.27%（P＜0.05）。外源Put對NaCl脅迫下黃瓜幼苗的干鮮質量積累無顯著緩解效果。

表1 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗干鮮質量的影響Tab.1 Effects of exogenous Put on dry and fresh weight of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress g/株

2.2 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片相對含水量的影響

圖1顯示，外源Put能有效緩解等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片相對含水量的降低趨勢。與CK相比，等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗相對含水量均顯著下降。Put處理能顯著提高等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片相對含水量。

圖1 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗相對含水量的影響Fig.1 Effects of exogenous Put on relative water content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.3 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃 瓜幼苗根系形態(tài)的影響

從 表2可 以 看 出，與CK相 比，NaCl脅 迫 下 黃瓜幼苗根系長度、面積、體積和直徑分別顯著下降54.76%、37.01%、61.43%和61.87%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗根系面積、體積和直徑分別顯著下降25.95%、45.97%和51.80%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗根系長度、面積、體積和直徑分別顯著上升75.87%、62.13%、154.40%和62.56%（P＜0.05）；與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗的根系面積、體積和直徑分別顯著上升41.52%、137.98%和32.74%（P＜0.05）。

表2 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗根系形態(tài)的影響Tab.2 Effects of exogenous Put on root morphology of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.4 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅 迫 下 黃 瓜幼苗葉綠素含量的影響

從 表3可 以 看 出，與CK相 比，NaCl脅 迫下 黃瓜幼苗的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和總葉綠素含量分別顯著下降19.23%、28.23%、31.64%和23.65%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下則分別顯著下降23.45%、18.25%、27.76%和22.94%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉綠素b、類胡蘿卜素和總葉綠素含量分別顯著增加32.95%、15.00%和14.94%（P＜0.05）；與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉綠素a和總葉綠素含量均顯著增加，而葉綠素b和類胡蘿卜素含量均無顯著差異（P＜0.05）。

表3 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉綠素含量的影響Tab.3 Effects of exogenous Put on chlorophyll content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress mg/g

2.5 外 源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗超氧陰離子含量的影響

由圖2可知，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中超氧陰離子含量分別顯著升高5.42倍和7.33倍（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中超氧陰離子含量分別顯著升高4.81倍和5.02倍（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中超氧陰離子含量分別顯著降低49.59%和32.81%（P＜0.05）；與單 純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中超氧陰離子含量分別顯著降低44.05%和30.16%（P＜0.05）。

圖2 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗超氧陰離子含量的影響Fig.2 Effects of exogenous Put on superoxide anion content in cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.6 外 源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅 迫 下 黃 瓜幼苗過氧化氫含量的影響

從 圖3可 以 看 出，與CK相 比，NaCl脅 迫 下 黃瓜幼苗葉片、根系中過氧化氫含量分別顯著升高0.65倍和3.26倍（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片、根系中過氧化氫含量分別顯著升高1.66倍和4.12倍（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中過氧化氫含量分別顯著下降33.02%和30.31%（P＜0.05）；與單 純Ca（NO3）2脅 迫 相 比，Put處 理Ca（NO3）2脅 迫下黃瓜幼苗葉片、根系中過氧化氫含量分別顯著下降77.80%和39.19%（P＜0.05）。

圖3 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗過氧化氫含量的影響Fig.3 Effects of exogenous Put on hydrogen peroxide content in cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.7 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃 瓜幼苗相對電導率的影響

圖4顯 示，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中相對電導率分別顯著升高98.69%和31.46%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片、根系中相對電導率分別顯著升高46.75%和31.46%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中相對電導率分別顯著下降23.44%和42.05%（P＜0.05）。與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中相對電導率分別顯著下降23.18%和40.33%（P＜0.05）。

圖4 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗相對電導率的影響Fig.4 Effects of exogenous Put on the relative conductivity of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.8 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃 瓜幼苗MDA含量的影響

由 圖5可 知，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中MDA含量分別顯著升高1.70倍和0.58倍（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片、根系中MDA含量分別顯著升高1.28倍和0.98倍（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中MDA含量分別顯著下降38.93%和41.03%（P＜0.05）；與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜 幼苗 葉片、根系中MDA含量分別顯著下降53.89%和31.46%（P＜0.05）。

圖5 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗MDA含量的影響Fig.5 Effects of exogenous Put on MDA content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.9 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅 迫 下 黃 瓜幼苗抗氧化酶活性的影響

從 表4可以看出，與CK相 比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片中SOD活性顯著升高29.19%，POD和CAT活性均顯著下降，根系中SOD活性顯著下降40.37%，CAT活性顯著升高68.84%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片SOD活性顯著升高24.77%，POD活性顯著下降36.47%，根系中SOD活性顯著下降29.90%，CAT活性顯著升高44.45%（P＜0.05）。相比單純鹽脅迫，Put處理NaCl脅迫下葉片中SOD活性顯著下降16.82%，POD和CAT活性分別顯著升高43.80%和14.51%，根系中SOD和POD活性分別顯著升高0.52倍和6.67倍，CAT活性顯著下降33.31%（P＜0.05）；Put處理Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片中POD活性顯著升高65.49%，SOD和CAT活性均顯著下降，根系中SOD、POD和CAT活性均顯著升高，其中POD活性顯著增加8.02倍（P＜0.05）。

表4 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗SOD、POD和CAT活性的影響Tab.4 Effects of exogenous Put on SOD，POD，and CAT activities of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl andCa（NO3）2 stress

2.10 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗滲透勢的影響

從圖6可 以看出，與CK相比，等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片和根系滲透勢均出現(xiàn)顯著下降趨勢。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片和根系滲透勢均顯著上升；與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2下黃瓜幼苗葉片滲透勢顯著下降，根系滲透勢顯著上升。

圖6 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗滲透勢的影響Fig.6 Effects of exogenous Put on the osmotic potential of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.11 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸含量的影響

由 圖7可 知，與CK相 比，NaCl脅迫 黃瓜幼苗葉片中脯氨酸含量顯著升高1.05倍，但根系中的含量顯著下降（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片脯氨酸含量顯著升高2.10倍。與單純鹽脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下幼苗葉片中脯氨酸含量顯著升高44.11%（P＜0.05）；Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中脯氨酸含量分別顯著下降72.79%和39.98%（P＜0.05）。

圖7 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸含量的影響Fig.7 Effects of exogenous Put on the proline content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.12 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗游離氨基酸含量的影響

由 圖8可 知，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中游離氨基酸含量分別顯著下降25.04%和17.78%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片中游離氨基酸含量顯著下降32.04%，根系中顯著升高12.11%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下黃瓜葉片中游離氨基酸含量顯著升高32.86%，根系中顯著下降22.32%（P＜0.05）。與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片中游離氨基酸含量顯著升高70.93%，根系中顯著下降27.70%（P＜0.05）。

圖8 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗游離氨基酸含量的影響Fig.8 Effects of exogenous Put on free amino acid content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.13 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗可溶性蛋白含量的影響

由 圖9可 知，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片可溶性蛋白含量顯著下降17.03%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下幼苗葉片可溶性蛋白含量顯著下降21.44%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理后NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片可溶性蛋白含量著升高17.28%（P＜0.05）。與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理后Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片、根系中可溶性蛋白含量均顯著升高（P＜0.05）。

圖9 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗可溶性蛋白含量的影響Fig.9 Effects of exogenous Put on soluble protein content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

2.14 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗可溶性糖含量的影響

由圖10可知，與CK相比，NaCl脅迫下黃瓜葉片中可溶性糖含量顯著升高85.64%，根系中顯著降低了33.70%（P＜0.05）；Ca（NO3）2脅迫下葉片中可溶性糖含量顯著升高47.15%（P＜0.05）。與單純NaCl脅迫相比，Put處理NaCl脅迫下幼苗葉片中可溶性糖含量顯著降低29.51%，根系中顯著升高39.06%（P＜0.05）；與單純Ca（NO3）2脅迫相比，Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃 瓜葉片中可 溶性糖含量顯著降低23.08%，根系中顯著升高25.40%（P＜0.05）。

圖10 外源Put對等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗可溶性糖含量的影響Fig.10 Effects of exogenous Put on soluble sugar content of cucumber seedlings under iso-osmotic NaCl and Ca（NO3）2 stress

3 結論與討論

本試驗結果表明，等滲Ca（NO3）2、NaCl脅迫下黃瓜幼苗干鮮質量、葉綠素含量和相對含水量均顯著降低，根系生長受到顯著抑制，這與田紀元[19]和程玉靜 等[20]在Ca（NO3）2或NaCl單鹽脅迫試驗中的結論一致。因為Ca（NO3）2脅迫會引起植物滲透失水和細胞膜結構受損等，高濃度的Ca2+還會影響根系對其他礦質元素的吸收；而NaCl脅迫引起滲透失水的同時會抑制植物對K+、Ca2+和Mg2+等的吸收并阻礙多種生理代謝的正常進行[19]。腐胺作為多胺代謝的中心物質，具有穩(wěn)定生物大分子促進核酸合成等功能[20]，過去的多項試驗證明，外源腐胺能有效維持低溫、干旱和鹽脅迫下植物的正常生長[21-23]。本試驗結果顯示，外源腐胺均顯著改善了等滲Ca（NO3）2、NaCl脅迫下黃瓜幼苗的根系形態(tài)，并促進了幼苗在脅迫下的水分代謝和礦質元素吸收，具體表現(xiàn)為腐胺處理后鹽脅迫下黃瓜幼苗根系長度、表面積、平均直徑和總體積以及葉片相對含水量均有顯著增加的趨勢。植物葉片相對含水量能夠有效反映植物體內的水分狀況，是衡量其抗逆性的重要生理指標[24]。水在植物中不僅作為多種物質運輸?shù)妮d體還是多種反應發(fā)生必要的媒介[25]。葉片相對含水量升高能促進植物的蒸騰作用、光合作用以及葉綠素合成；但鹽脅迫會抑制葉片相對含水量和葉綠素的積累，進而抑制植物的光合作用[26]。外源腐胺處理后鹽脅迫下的葉片能夠維持正常的伸展狀態(tài)和葉綠素含量水平。試驗中外源腐胺處理后等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片中的葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素等含量均有顯著升高的趨勢。根系形態(tài)、葉片相對含水量和葉綠素含量與光合作用密切相關，也與黃瓜幼苗的碳水化合物代謝相關聯(lián)，對生物量的積累具有直接或間接的調控作用。研究結果顯示，等滲鹽脅迫阻礙了幼苗根系形態(tài)建成，并抑制了葉片相對含水量和葉綠素的積累，進一步導致其干鮮質量的下降；而外源腐胺有效緩解了上述趨勢，對NaCl脅迫無顯著影響，但顯著提高了Ca（NO3）2脅迫下幼苗的干鮮質量，與植株生物量的增加呈正相關。

脅迫環(huán)境下，植物體內自由基代謝失衡導致過量超氧陰離子和過氧化氫的積累，并進一步造成膜脂過氧化等損傷[27]。曾文靜[28]研究發(fā)現(xiàn)，等滲NaCl、Ca（NO3）2脅迫下幼苗的Fv/Fm、ФPSII、Fv/Fo和qP均顯著下降，導致超氧陰離子和過氧化物過量積累；而Put能通過保護鹽脅迫下幼苗的葉綠素類囊體膜等結構以緩解超氧陰離子和過氧化物的產生[29]。因此，Put處理后等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗的葉片和根系中超氧陰離子和過氧化氫含量均顯著降低。MDA是膜脂過氧化的主要產物，其含量高低能有效反映膜脂過氧化程度和對脅迫的反應強度；相對電導率則是反映植物受逆境脅迫后細胞膜透性和膜脂過氧化的重要指標，膜系統(tǒng)受損越嚴重，相對電導率越高[30]。Put能穩(wěn)定細胞膜結構，并與ROS直接反應或以提高抗氧化酶活性等方式清除脅迫下的ROS[31]；因此，Put處理后等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片和根系的MDA含量以及相對電導率均顯著下降。總體上看，外源Put能有效緩解等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗超氧陰離子、過氧化氫、MDA含量和相對電導率升高的趨勢，但Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗超氧陰離子、過氧化氫和MDA含量等指標降低幅度顯著高于等滲NaCl脅迫。這表明Put對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗過氧化產物生成的抑制作用和維持細胞膜結構作用的效果更明顯，也反映出NaCl脅迫相比等滲Ca（NO3）2脅迫對膜系統(tǒng)的脅迫程度更為顯著，更容易影響植株的正常生長發(fā)育。

SOD、POD和CAT是植物抗氧化系統(tǒng)的關鍵酶，能有效清除活性氧以維持活性氧的代謝平衡。研究顯示，外源Put能顯著提高鹽脅迫下植物的抗氧化酶活性，從而降低過氧化傷害[5]。試驗中，與單純Ca（NO3）2脅迫相比，外源Put能促進Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗根系SOD、POD和CAT活性顯著升高，但葉片中的SOD和CAT活性卻顯著下降。Put作為H+的載體能部分代替行使SOD功能以歧化反應方式消除活性氧[32]；同時能促進NO3-含量升高以消耗過氧化氫[33]，因此，葉面噴施Put后Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉片中SOD和CAT活性出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。相比單純NaCl脅迫，外源Put對NaCl脅迫下黃瓜幼苗SOD、POD活性的調節(jié)趨勢與等滲Ca（NO3）2脅迫結果基本一致，但在CAT活性變化上完全相反，這表明外源Put對等滲條件下不同種類鹽脅迫植株的抗氧化酶的影響效應存在一定的差異。

有研究表明，Ca（NO3）2脅迫和NaCl脅迫均能以滲透脅迫形式抑制植物的生長發(fā)育[34]，植物細胞滲透勢的高低在一定程度上體現(xiàn)了植物細胞受滲透脅迫的傷害程度[35]。Put作為一種小分子多胺物質不僅能直接參與滲透調節(jié)，而且對其他滲透調節(jié)物質的含量也具有調節(jié)作用[27]，因此，Put處理后等滲鹽脅迫下黃瓜幼苗滲透勢呈上升趨勢。植物能通過合成大量滲透調節(jié)物質（如脯氨酸、游離氨基酸、可溶性糖和可溶性蛋白等）來維持細胞膜兩側的滲透平衡[36]。試驗結果顯示，相比CK，Ca（NO3）2下黃瓜幼苗脯氨酸和可溶性糖總含量均顯著上升，游離氨基酸和可溶性蛋白總含量顯著下降。經Put處理的Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸和可溶性糖總含量顯著下降，游離氨基酸和可溶性蛋白總含量則顯著上升，表明Put處理Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗的滲透調節(jié)物質以游離氨基酸和可溶性蛋白為主。相比CK，NaCl脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸和可溶性糖總含量顯著上升，游離氨基酸和可溶性蛋白總含量顯著下降；Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸、游離氨基酸和可溶性蛋白總含量顯著上升，可溶性糖含量顯著下降，表明Put處理NaCl脅迫下黃瓜幼苗滲透調節(jié)物質以脯氨酸、游離氨基酸和可溶性蛋白為主。鹽脅迫下外源Put處理能增強植株自身對滲透調節(jié)物質含量和比例的調節(jié)能力，主要通過提高黃瓜幼苗游離氨基酸和可溶性蛋白含量并降低脯氨酸和可溶性糖含量來維持滲透平衡以促進其他正常生理代謝反應的進行。脯氨酸是植物多種生理代謝的重要反應物，其除滲透調節(jié)功能外仍具有穩(wěn)定生物大分子結構的功能[37]。試驗中Put僅僅提高NaCl脅迫下黃瓜幼苗脯氨酸含量，是因為NaCl脅迫易造成離子毒害進而引起生物大分子結構不穩(wěn)定，最終導致脯氨酸含量顯著增加。外源噴施Put可有效增強等滲Ca（NO3）2、NaCl脅迫下黃瓜幼苗葉片和根系的滲透調節(jié)能力，但不同等滲條件下外源噴施Put會誘導黃瓜幼苗葉片和根出現(xiàn)不同生理反應的具體差異機制有待進一步研究。

綜上所述，外源Put能有效提高等滲Ca（NO3）2、NaCl脅迫下黃瓜幼苗的抗氧化和滲透調節(jié)能力，從而改善自身的生物量積累、葉片相對含水量和根系形態(tài)建成等；同時，試驗結果發(fā)現(xiàn)，等滲鹽脅迫下外源Put誘導黃瓜幼苗抗氧化酶活性以及脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖等滲透調節(jié)物質發(fā)生改變的機制存在顯著差異。