鹽脅迫下水楊酸對(duì)苜蓿幼苗生理特性的影響

王丹，王璐瑤，董家僖，田秀平，

（天津農(nóng)學(xué)院，a.園藝園林學(xué)院，b.農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津 300392）

土壤鹽漬化是制約農(nóng)作物生長的主要因素之一[1]，不斷增加的鹽漬化土壤嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。苜蓿（Medicago sativaL.）是多年生豆科牧草，富含粗蛋白、碳水化合物、維生素、多種微量元素和膳食纖維，可作為食用蔬菜。苜蓿也是畜禽都喜食的牧草，豬的食料中加入一定比例的苜蓿草粉，能顯著增加豬的生長性能和消化性能[2]。苜蓿能增加土壤中C、N 累積量[3]，提高土壤養(yǎng)分含量和土壤抗逆的能力[4]，作為人工草地、景觀野生花卉[5]，對(duì)改良生態(tài)環(huán)境、發(fā)展農(nóng)牧業(yè)具有重要的作用。水楊酸（Salicylic acid，SA）是植物代謝過程中的一種酚類化合物，影響植物的種子萌發(fā)、生長、細(xì)胞膜透性和酶活性等生理生化過程。外源SA 能增加鹽脅迫下辣椒的抗氧化物酶和滲透物質(zhì)含量[6]，調(diào)節(jié)鹽脅迫下油菜根系的滲透性物質(zhì)、提高根系活力[7]。葉面噴施適宜濃度的SA，一定程度上緩解了苜蓿的鉻毒害[8]。噴施SA 能有效提高水分脅迫下的紫花苜蓿株高、莖粗和分枝數(shù)，增加紫花苜蓿地上生物量，葉片葉綠素含量和葉片抗氧化酶活性[9]。利用外源維生素C 處理紫花苜蓿，可促進(jìn)種子萌發(fā)、幼苗生長、提高其抗鹽性[10]；外源硒[11]、油菜素內(nèi)酯[12]、褪黑素[13]和一氧化氮[14]處理苜蓿，可調(diào)控苜蓿幼苗有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、增強(qiáng)苜蓿的抗氧化酶活性，緩解鹽脅迫對(duì)苜蓿植株的傷害。SA 對(duì)苜蓿幼苗NaCl 脅迫的緩解效應(yīng)[15]及鹽脅迫下耐鹽突變苜蓿的生理變化方面的研究[16]也有所報(bào)道，但不同土壤含鹽量下外源水楊酸對(duì)苜蓿幼苗生理特性影響方面的研究較少，因此在不同土壤含鹽量下，分析水楊酸對(duì)苜蓿幼苗滲透物和抗氧化酶的影響，在利用鹽漬化土壤種植苜蓿方面具有重大意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)材料為苜蓿品種‘中苜3 號(hào)’，由天津市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

先用1%的次氯酸鈉溶液浸泡苜蓿種子10 min，然后用清水沖洗干凈。試驗(yàn)分成對(duì)照組和處理組，對(duì)照組用水、處理組用1 mmol/L SA 分別浸種12 h，SA 預(yù)先用少量的乙醇溶解再用蒸餾水定容，對(duì)照組水中加入等量乙醇。兩組處理后的種子分別播于5 個(gè)含鹽量不同的土壤中，每盆土壤中均勻播種15 穴，含鹽量為0.04%、0.20%、0.35%、0.52%和0.68%的土壤分別用0、40、80、120 和160 mmol/L 的NaCl 溶液調(diào)節(jié)，每個(gè)處理3 次重復(fù)。出苗高度達(dá)5 cm 時(shí)，處理組幼苗每盆噴施SA 3 mL、對(duì)照組幼苗每盆噴施水3 mL。幼苗長到15 cm 時(shí)測定葉片中的脯氨酸、丙二醛（Malonic dialdehyde，MDA）、可溶性糖和可溶性蛋白含量，過氧化物酶（peroxidase，POD）和超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）的活性。

1.3 項(xiàng)目測定方法

可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法測定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定；脯氨酸含量采用比色法測定；MDA 含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法測定；POD 活性采用愈創(chuàng)木酚法測定；SOD 活性采用氮藍(lán)四唑（Nitrotetrazolium blue chloride，NBT）法測定；具體測定參見文獻(xiàn)[17]（試劑盒：南京建成科技有限公司）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

Excel 2013 分析數(shù)據(jù)并作圖，SPSS Statistics 25統(tǒng)計(jì)軟件分析圖中所示的標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下SA 對(duì)苜蓿幼苗可溶性蛋白含量的影響

由圖1 可見，隨土壤含鹽量的增加苜蓿幼苗可溶性蛋白含量呈先升后降的變化趨勢。可溶性蛋白含量在0.20%、0.35%和0.52%含鹽量下，SA處理比對(duì)照分別顯著增加了 4.44%、4.35%和3.62%，在無鹽脅迫的0.04%和高鹽0.68%時(shí)雖有增加，但不顯著。在0.20%、0.35%和0.52%含鹽量下，SA 處理能顯著提高可溶性蛋白含量，表明SA 有提高低鹽脅迫下苜蓿幼苗可溶性蛋白含量的作用，有助于幼苗的水分運(yùn)輸，提高幼苗細(xì)胞的保水能力，增強(qiáng)苜蓿幼苗的抗鹽能力。

圖1 不同鹽脅迫下SA 處理苜蓿幼苗中可溶性蛋白含量的變化

2.2 鹽脅迫下SA 對(duì)苜蓿幼苗可溶性糖含量的影響

從圖2 可以看出，苜蓿幼苗可溶性糖含量隨著土壤含鹽量的增加呈先升后降的變化趨勢?？扇苄蕴呛吭?.04%、0.20%、0.35%、0.52%和0.68%含鹽量下，SA處理分別比對(duì)照增加了14.76%、19.48%、28.19%、16.01%和4.07%；在0.20%、0.35%和0.52%含鹽量下達(dá)顯著水平，且在0.35%含鹽量下增加最高；在0.04%和0.68%含鹽量下，可溶性糖含量雖有增加，但不顯著。用SA 處理后苜蓿可通過增加可溶性糖的含量達(dá)到緩解鹽脅迫對(duì)幼苗傷害的目的。

圖2 不同鹽脅迫下SA 處理苜蓿幼苗中可溶性糖含量的變化

2.3 鹽脅迫下SA 對(duì)苜蓿幼苗脯氨酸含量的影響

從圖3 可以看出，在對(duì)照組和SA 處理組中的苜蓿幼苗脯氨酸含量均表現(xiàn)隨土壤含鹽量的增加先增后降的趨勢。在含鹽量為0.04%、0.20%、0.35%、0.52%和0.68%時(shí)，SA 處理后的脯氨酸含量分別比對(duì)照增加了3.46%、4.76%、17.92%、9.42%和1.06%；在0.35%和0.52%含鹽量下，脯氨酸含量增加達(dá)到顯著水平，且在0.35%含鹽量下增量最高；在0.04%、0.20%和0.68%含鹽量下，脯氨酸含量雖有一定幅度的增加，但增加不顯著。SA 處理苜蓿能增加脯氨酸含量，也能緩解鹽脅迫對(duì)其傷害。

圖3 不同鹽脅迫下SA 處理苜蓿幼苗中脯氨酸含量的變化

2.4 鹽脅迫下SA 對(duì)苜蓿幼苗MDA 含量的影響

由圖4 可見，對(duì)照組的MDA 含量隨著土壤含鹽量的增加而顯著增加。MDA含量在0.04%、0.20%、0.35%、0.52%和0.68%含鹽量下，SA 處理比對(duì)照分別降低了5.42%、29.69%、20.36%、11.86%和1.64%；在0.20%、0.35%和0.52%含鹽量下，SA 處理的MDA含量降低達(dá)到了顯著水平，且在0.20%含鹽量下降低幅度最大；在0.04%和0.68%含鹽量下，MDA 含量雖有一定幅度的下降，但不顯著。鹽脅迫對(duì)植物幼苗的損害會(huì)顯著增加MDA 含量，SA 處理苜蓿能降低MDA 含量，增加幼苗的耐鹽能力。

圖4 不同鹽脅迫下SA 處理苜蓿幼苗中MDA 含量的變化

2.5 鹽脅迫下SA 對(duì)苜蓿幼苗POD 活性的影響

POD 能清除植物體內(nèi)代謝中產(chǎn)生的有害物質(zhì)，防止過氧化作用對(duì)植物體造成傷害。從圖5可知，隨著鹽含量的增加，對(duì)照組的苜蓿幼苗POD活性呈顯著降低的趨勢。SA 處理能增加鹽脅迫下的苜蓿幼苗POD 活性。在0.20%、0.35%和0.52%含鹽量下，SA 處理組的POD 活性比對(duì)照組分別顯著增加了8.12%、22.20%和14.01%。在0.04%和0.68%鹽含量下，SA 處理組的POD 活性比對(duì)照組雖然各增加了3.50%和4.46%，但沒達(dá)到顯著水平。SA 處理能提高一定鹽含量下苜蓿幼苗POD的活性，緩解苜蓿的鹽脅迫損傷。

圖5 不同鹽脅迫下SA 處理苜蓿幼苗中POD 活性的變化

2.6 鹽脅迫下SA 對(duì)苜蓿幼苗SOD 活性的影響

SOD 也能清除植物體代謝中產(chǎn)生的有害物質(zhì)，防止鹽脅迫造成的損害。從圖6 可知，隨著鹽含量的增加，對(duì)照組的苜蓿幼苗SOD 活性呈顯著降低的趨勢。與對(duì)照組相比，SA 處理能增加鹽脅迫下的苜蓿幼苗POD 活性。在0.20%、0.35%和0.52%含鹽量下，SA 處理組的SOD 活性比對(duì)照組分別顯著增加了5.24%、9.57%和9.14%。在0.04%和0.68%鹽含量下，SA 處理組的SOD 活性比對(duì)照組雖然各增加了2.62%和1.70%，但沒達(dá)到顯著水平。SA處理也可以通過提高苜蓿幼苗的SOD活性來緩解苜蓿幼苗的鹽損傷。

圖6 不同鹽脅迫下SA 處理苜蓿幼苗中SOD 活性的變化

3 討論與結(jié)論

脯氨酸能調(diào)控植物細(xì)胞的滲透勢，增加脯氨酸含量能降低鹽對(duì)抗氧化酶活性的抑制，進(jìn)而能提高植株的耐鹽性[18]。本研究中，脯氨酸含量在低鹽脅迫下有增加趨勢，高鹽脅迫下有所降低，表明鹽脅迫傷害會(huì)促進(jìn)苜蓿幼苗脯氨酸的積累，以減輕鹽脅迫的傷害；脅迫加重，脯氨酸的合成也會(huì)受到嚴(yán)重抑制，SA 處理顯著增加了一定鹽脅迫下苜蓿幼苗脯氨酸的含量，表明SA 有調(diào)節(jié)脯氨酸代謝的功能，能減輕鹽脅迫對(duì)苜蓿幼苗的損傷。可溶性蛋白能調(diào)控細(xì)胞膜的透水性，以緩解脅迫對(duì)植物的影響[19]。SA 處理顯著增加了鹽脅迫下苜蓿幼苗可溶性糖的含量，降低了苜蓿幼苗細(xì)胞的滲透勢，從而能增強(qiáng)細(xì)胞的吸水能力，減輕逆境脅迫的損傷[20]。這些結(jié)果與柳斌等[21]的研究結(jié)果表現(xiàn)一致。鹽損傷會(huì)增加植物體內(nèi)的MDA 含量，MDA 含量可作為植物抗鹽表現(xiàn)的生理指標(biāo)之一[22]，本試驗(yàn)中SA 處理顯著降低了一定鹽含量下苜蓿幼苗的MDA 含量，與外源NO 能降低鹽脅迫下紫花苜蓿的MDA 含量[23]表現(xiàn)一致。

植物耐熱性與植物抗氧化酶系統(tǒng)相關(guān)[24]，SOD和POD 能促使植物體內(nèi)活性氧處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。鹽脅迫也會(huì)打破這種動(dòng)態(tài)平衡，造成植物受傷。本試驗(yàn)中，不同鹽脅迫下，SA 處理苜蓿幼苗的SOD 和POD 活性均有顯著提高，是抗氧化酶系統(tǒng)對(duì)鹽脅迫的應(yīng)激響應(yīng)，SOD 和POD 活性提高會(huì)提高活性氧的清除效果，緩解鹽脅迫對(duì)苜蓿幼苗的傷害。褪黑素能提高堿性鹽脅迫下苜蓿中抗氧化酶的活性以減輕鹽脅迫的損傷[13]，NO 能增強(qiáng)鹽脅迫下苜蓿幼苗中的抗氧化物酶的活性，以緩解鹽脅迫的氧化損傷[25]，SA 處理能顯著提高鹽脅迫下菜豆的SOD 和POD 活性[26]，其結(jié)果均與本試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)一致。本試驗(yàn)中無鹽和高鹽脅迫下，SA處理提高SOD 和POD 活性不顯著，可能是無鹽脅迫下，苜蓿幼苗正常代謝產(chǎn)生的抗氧化酶能清除生理過程中產(chǎn)生的活性氧，其SA 處理效果不明顯；在高鹽脅迫下，加重了苜蓿幼苗細(xì)胞的膜脂過氧化程度，可溶性蛋白等滲透調(diào)節(jié)物含量嚴(yán)重失衡，幼苗生長受抑制，外源SA 難以起到對(duì)脅迫的緩解作用，SOD 和POD 活性提高不明顯，其具體調(diào)節(jié)機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

隨著土壤鹽含量的增加，苜蓿幼苗的抗氧化酶活性逐漸下降，可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和脯氨酸的含量也逐漸降低，抑制苜蓿生長的影響逐漸加重。本研究表明，一定鹽含量脅迫下，SA 處理能顯著提高苜蓿幼苗的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量；降低苜蓿幼苗的MDA 含量；顯著提高苜蓿幼苗的SOD 和POD 活性。外源SA 能調(diào)控鹽脅迫下苜蓿幼苗的滲透物含量，提高抗氧化酶的活性，降低苜蓿幼苗代謝過程中的過氧化作用，保證苜蓿幼苗正常的生理代謝，緩解苜蓿幼苗在鹽脅迫下受到的影響。外源SA 能夠有效地提高苜蓿幼苗的耐鹽能力。