?外施氨基胍與γ-氨基丁酸對鹽脅迫下水稻幼苗生長的影響

摘要：為探究在鹽脅迫下氨基胍（AG）和γ-氨基丁酸（GABA）對水稻幼苗形態(tài)及生理特性的影響，以RS01為試驗材料，在鹽脅迫/清水環(huán)境下于水稻1葉期對葉面噴施AG、GABA，以不加鹽和噴清水為對照（CK）。結(jié)果表明，鹽脅迫對水稻幼苗的生長產(chǎn)生了負(fù)面影響；在鹽脅迫下，葉面噴施AG、GABA和AG+GABA后，都提高了水稻幼苗的株高、葉面積和莖基寬并促進(jìn)了地上干物質(zhì)的積累；在鹽脅迫下，葉面噴施AG、GABA顯著降低了水稻幼苗2葉期葉片丙二醛（MDA）含量，同時顯著提高了2葉期幼苗葉片的過氧化物酶（POD）的活性。

關(guān)鍵詞：水稻；鹽脅迫；氨基胍；γ-氨基丁酸；幼苗

中圖分類號：S511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）01-0040-05

Effects of Aminoguanidine and γ-Aminobutyric Acid on the Growth of Rice Seedlings Under Salt Stress

CHEN Hong-jie，LIN Jian-ben，RAO Gang-shun，LI Guang，ZHU Min-dan，WANG Ying，

PENG Lu，HUANG Yong-xiang

（College of Coastal Agricultural Sciences， Guangdong Ocean University， Zhanjiang 524088， PRC）

Abstract： This study aims to reveal the effects of aminoguanidine （AG） and γ-aminobutyric acid （GABA） on the morphology and physiological characteristics of rice seedlings under salt stress. AG and GABA were sprayed on the seedling leaves of the rice cultivar 'RS01' under salt stress at the first-leaf stage. The group without salt stress and with the spraying of water was taken as the control （CK）. The results showed that salt stress damaged the growth of rice seedlings. After spraying AG， GABA， and AG+GABA on the leaves， the plant height， leaf area， and stem base diameter of rice seedlings all increased， which promoted the accumulation of aboveground dry matter. Under salt stress， spraying AG and GABA on the leaves of rice seedlings significantly reduced the malondialdehyde （MDA） content while increasing the peroxidase （POD） activity in the leaves of rice seedlings at the second-leaf stage.

Key words： rice; salt stress; aminoguanidine; γ-aminobutyric acid; seedlings

水稻是中國乃至全世界的重要糧食作物之一，其安全生產(chǎn)尤為重要[1]。水稻作為一種對鹽敏感的禾本科作物，在整個生長期中，鹽分的存在會嚴(yán)重影響水稻的生長[2]。低鹽脅迫會導(dǎo)致水稻生長發(fā)育緩慢，高鹽脅迫則可能致水稻發(fā)育停滯或死亡。鹽脅迫使土壤中鹽離子濃度升高，影響根系細(xì)胞的發(fā)育和生長，導(dǎo)致根長受阻[3]，同時影響水稻的莖部形態(tài)，主要表現(xiàn)為株高降低和莖基寬變小[4]。

γ-氨基丁酸（GABA）是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，通過對谷氨酸在谷氨酸脫羧酶的催化下進(jìn)行α脫羧合成得到，它可以提高植物特別是水稻的抗逆性。GABA可以通過多種途徑來緩解鹽脅迫和滲透脅迫引起的氧化損傷[5]。在鹽脅迫條件下，植物細(xì)胞內(nèi)積累的GABA可以起到穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)pH值和三羧酸循環(huán)水平的作用，可作為一種活性滲透劑，在鹽誘導(dǎo)的損傷下減少對植物造成的傷害。此外，在鹽脅迫條件下，GABA還可以提高植物的抗氧化能力。研究表明，GABA具有清除自由基的活性，可以減少脂質(zhì)過氧化物的水平，降低細(xì)胞膜的損傷并抑制通透性的增強(qiáng)，進(jìn)而提高細(xì)胞的耐受性[6-7]。

多胺（PA）是低分子量、多陽離子的生物分子，在植物中廣泛存在，能夠有效緩解非生物逆境[8]。PA在參與生物過程的調(diào)節(jié)中扮演重要角色，它不僅影響植物對非生物脅迫的適應(yīng)，還影響對生物脅迫的響應(yīng)。其分解依賴于細(xì)胞特異性酶，如二胺氧化酶（DAO）和多胺氧化酶（PAO），PA氧化降解和轉(zhuǎn)化后產(chǎn)物包括H2O2和GABA[9]。研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫可以促進(jìn)植物中PA的產(chǎn)生[10]。作為植物中主要PA的一種，精胺（Spm）的積累可能與耐鹽性有關(guān)[11]，其在增強(qiáng)植物耐鹽性方面具有潛在作用[12]。氨基胍（AG）是一種特異性抑制劑，可以抑制DAO的活性，從而抑制PA的降解進(jìn)而減少GABA的積累。當(dāng)植物體內(nèi)GABA不足時，通過補充外源GABA提升水稻幼苗的耐鹽性。

本研究對水稻幼苗期噴施GABA和AG，探究鹽脅迫/清水環(huán)境下幼苗形態(tài)建成、抗氧化酶活性及可溶性蛋白質(zhì)含量的影響，分析不同處理下水稻耐鹽性的差異，以揭示AG和GABA在水稻幼苗期耐鹽性的生理機(jī)制，為水稻的耐鹽性栽培提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗選用耐鹽水稻材料RS01，由廣東海洋大學(xué)提供。

1.2 試驗設(shè)計

該試驗采用完全隨機(jī)試驗設(shè)計，重復(fù)3次，共設(shè)8個處理，詳見表1。水培試驗于2022年7月—8月在廣東省湛江市廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院生物技術(shù)研究所進(jìn)行。選擇顆粒飽滿、大小一致、無霉點及顏色健康的種子進(jìn)行處理：用30%過氧化氫浸泡2 min消毒后用無菌水洗滌3次，接著用70%乙醇浸泡2 min，最后在無菌水中浸泡10 min。將處理好的種子平鋪在托盤上，保持濕潤，置于黑暗的30℃恒溫箱中催芽48 h，然后將長勢一致的芽谷放入水培盒（長31 cm，寬29 cm，高18 cm）中，每個水培盒中加入1 L的Hoagland培養(yǎng)液。在種子適應(yīng)2 d后使用質(zhì)量濃度為0.3%的NaCl進(jìn)行鹽脅迫處理，處理完成2 d后再統(tǒng)一進(jìn)行GABA和AG處理。其中，AG濃度（1 mmol/L）參考Xing等[13]的研究，GABA濃度（4 mmol/L）是根據(jù)前期濃度篩選結(jié)果而設(shè)。噴施處理應(yīng)使用噴霧器對幼苗連續(xù)噴施2 d，待藥液懸而未滴時即可結(jié)束噴藥；對照處理噴施清水。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 地上和地下部形態(tài)指標(biāo) 于水稻2葉期進(jìn)行取樣，測定株高、葉長、葉寬、莖基寬和根長。

1.3.2 生物量測定 各處理中挑選長勢一致的水稻幼苗，分別稱量地上和地下部分鮮重，置于65℃烘箱中烘干72 h，通過1/1000電子分析天平稱量地上和地下干物質(zhì)重量。

1.3.3 抗逆性指標(biāo)的測定 于水稻2葉期取水稻幼苗地上部分進(jìn)行測定，丙二醛（MDA）檢測采用硫代巴比妥酸（TBA）氧化法，過氧化物酶（POD）活性檢測采用愈創(chuàng)木酚法，過氧化氫酶（CAT）活性檢測采用紫外吸收法，具體操作步驟參照梁金燕[14]等的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Excel軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，使用SPSS進(jìn)行方差分析和多重比較，使用Origin 2021進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外施AG與GABA對水稻幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

2.1.1 株高 由表2可知，與CK相比，T1和T4處理下株高較低，其中T1低6.7%，其余噴施處理均促進(jìn)了株高的增加。鹽脅迫處理中，T3、T5和T7處理下株高均比T1高，其中T3和T7比T1顯著提高了19.6%和12.4%。同等噴施處理下，鹽脅迫與非鹽脅迫處理株高數(shù)據(jù)對比，T3比T2處理下株高顯著增加10.5%，T5比T4處理顯著提高7.1%，但T7比T6處理下降了3.6%。

2.1.2 葉面積 如表2所示，與CK相比，T1處理抑制了水稻幼苗葉面積增大，T1較CK顯著低34.0%；非鹽脅迫噴施處理T2、T4和T6均促進(jìn)了葉面積的增加。與T1比較，T3、T5和T7處理下葉面積分別提高了43.4%、6.36%和33.5%，其中T3和T7為顯著水平。同等噴施處理下，鹽脅迫與非鹽脅迫處理葉面積數(shù)據(jù)對比，T3較T2顯著增加了26.5%，T5較T4增加了0.55%，T7較T6增加了7.9%。

2.1.3 莖基寬 由表2可見，與CK相比，T1抑制了水稻幼苗莖基的增粗。非鹽脅迫下各噴施處理均有效促進(jìn)莖基寬的增加。鹽脅迫環(huán)境下，與T1相比，T3、T5和T7處理下莖基寬分別顯著增加12.0%、11.1%和8.5%。

2.1.4 根長 從表2可知，與CK相比，T1處理下的根長顯著降低11.63%。與T1相比，T3、T5和T7處理下根長分別顯著增加22.1%、14.2%和11.2%。同等噴施處理下，鹽脅迫與非鹽脅迫處理根長數(shù)據(jù)對比，T3較T2顯著增加了3.88%，T5較T4增加了21.7%，T7較T6增加了1.1%。由此可知，不同處理方法對于水稻幼苗的根長存在明顯的影響。其中，T1處理的效果最劣，根的伸長受到了抑制。與T1比較，鹽脅迫環(huán)境各噴施處理下的水稻幼苗根長均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢；同等噴施處理條件下，鹽脅迫下處理根長數(shù)據(jù)均高于非鹽脅迫環(huán)境處理，表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。

2.1.5 地上部鮮重與干重 從表2可知，與CK相比，T1處理下水稻幼苗地上部分的鮮干重分別下降了3.8%和8.53%。與CK比較，非鹽脅迫下T4和T6均能促進(jìn)植物的鮮干重增加。與T1相比，T3、T5和T7處理下鮮重分別增加14.8%、11.7%和9.5%，干重分別顯著提升11.1%、18.5%和18.5%。由此可知，在鹽脅迫下，單獨或同時對水稻幼苗進(jìn)行葉面噴施AG和GABA均能夠有效緩解鹽脅迫對2葉期水稻幼苗鮮干重積累的不利影響。

2.2 外施AG與GABA對水稻幼苗MDA含量的影響

由圖1可知，與CK對照比較，T1處理下的MDA含量顯著增加了22.4%。鹽脅迫環(huán)境下，與T1相比，T3的MDA含量顯著降低了16.8%，T5處理下MDA含量下降了12.3%，而T7處理下MDA含量上升了12.9%。由此可知，在鹽脅迫條件下，單獨噴施AG或GABA均能夠有效降低水稻幼苗體內(nèi)MDA的含量，減少體內(nèi)活性氧（ROS）的積累，維持水稻幼苗細(xì)胞膜的穩(wěn)定性。

2.3 外施AG與GABA對水稻幼苗POD酶活性的影響

如圖2所示，T1處理POD活性較CK顯著降低了9.0%。鹽脅迫環(huán)境下，與T1比較，T3、T5和T7處理下POD活性分別提升16.6%、29.0%和4.6%。由此可知，在鹽脅迫條件下，外源單獨施加AG或GABA能夠顯著提高水稻幼苗體內(nèi)的POD活性。

2.4 外施AG與GABA對水稻幼苗CAT酶活性的影響

由圖3可知，與CK相比，T1處理下CAT酶活性顯著增長了35.6%。鹽脅迫環(huán)境下，與T1相比，T3處理中CAT酶活性顯著升高了20.9%，T5處理略有下降，T7處理下CAT酶活性降低了12.5%。

3 討論與結(jié)論

3.1 外源AG和GABA對鹽脅迫下水稻幼苗形態(tài)建成的影響

植物的耐鹽性可以通過多種指標(biāo)體現(xiàn)，鹽脅迫是指土壤中鹽分濃度超過了水稻生長所能承受的范圍，給水稻生長發(fā)育帶來負(fù)面影響。其中，水稻幼苗期對鹽分最為敏感，受脅迫的幼苗表現(xiàn)出葉面積變小、根系發(fā)育不良、生長緩慢和生物量減少等癥狀，因此可以用水稻幼苗的株高、莖基寬、葉面積、根長以及干物質(zhì)積累等指標(biāo)來衡量幼苗在鹽脅迫環(huán)境下的生長情況[15]。李瑤等[16]研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫環(huán)境降低了水稻幼苗的株高、莖基寬、葉面積及地上部干重。黃晶等[17]研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫對水稻幼苗的株高和地上部干物重積累具有顯著的抑制作用，且隨著土壤鹽脅迫的加重，其株高和地上部干物重下降程度逐漸加劇。本試驗結(jié)果表明，與CK對照相比，鹽脅迫處理抑制了水稻幼苗的正常生長發(fā)育，水稻幼苗的株高、莖基寬、葉面積、根長以及地上部分的鮮干重指標(biāo)均有所下降。鹽脅迫條件下，施加外源AG和GABA后，水稻幼苗的株高、莖基寬、葉面積、根長和地上部鮮干重指標(biāo)數(shù)據(jù)上升；非鹽脅迫下施加AG+GABA處理中，根長數(shù)值低于CK，可能是由于AG作為一種多胺氧化酶抑制劑抑制了多胺氧化酶活性，導(dǎo)致多胺無法降解，使多胺積累。有研究表明在低濃度的多胺環(huán)境下可以促進(jìn)植物根系的生長，但高濃度的多胺則對植物根系的生長有著一定的抑制作用[18]。當(dāng)進(jìn)行外源GABA噴施時，植物體內(nèi)的GABA含量進(jìn)一步升高，由于植物內(nèi)源性GABA有39%來源于多胺的降解[13]，當(dāng)GABA濃度過高時也會抑制根的伸長，在GABA和多胺的共同作用下導(dǎo)致水稻幼苗根長受到抑制。

3.2 外源AG和GABA對鹽脅迫下ROS代謝的影響

當(dāng)植物遭受鹽脅迫時，會產(chǎn)生ROS作為信號分子將外界環(huán)境信息傳遞給植物，植物接收到信息后開始啟動植物體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)清除多余的ROS，使ROS在植物體內(nèi)保持一定的濃度[19-20]。當(dāng)植物遭受長時間的鹽脅迫時，ROS過量產(chǎn)生會改變細(xì)胞膜的通透性，促進(jìn)膜脂過氧化導(dǎo)致MDA含量上升。本試驗中，鹽脅迫處理的MDA含量高于CK，且分別施加外源AG或GABA后MDA含量下降，與Ling等[21]

研究結(jié)果一致，這表明單獨噴施外源AG和GABA可以降低MDA含量，因此保持PA和GABA的合理水平對于植物生長和逆境響應(yīng)至關(guān)重要。

當(dāng)ROS在植物體內(nèi)大量存在時，植物體內(nèi)的POD、SOD和CAT會通過清除過量的O2-和H2O2來減輕氧化損傷[21-22]，維持生物膜的結(jié)構(gòu)，從而保證自身生長發(fā)育的正常進(jìn)行，增強(qiáng)植物抗逆性。有研究發(fā)現(xiàn)，對植物施加鹽脅迫顯著降低了CAT和POD濃度[23]。在本試驗中，與CK對照相比，鹽脅迫下的水稻幼苗的POD活性顯著下降。在同等鹽脅迫條件下，在進(jìn)行外源AG與GABA噴施處理后的水稻幼苗POD活性顯著升高。與CK對照比較，鹽脅迫下的水稻幼苗的CAT活性上升，可能是因為鹽脅迫時間相對較短。在鹽脅迫下，AG+GABA處理中CAT活性有小幅度下降，可能是因為AG作為一種多胺氧化酶，抑制了多胺的降解，使腐胺（Put）積累，抑制合成脫落酸（ABA）基因的表達(dá)[24]，而ABA作為一種植物激素可以起到抑制植物體內(nèi)活性氧的積累和提高抗氧化酶活性的作用，ABA合成的減少，可能會導(dǎo)致CAT活性的下降；腐胺作為GABA的前體物質(zhì)，其積累也會導(dǎo)致內(nèi)源GABA減少[25]，而外源GABA的應(yīng)用可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，間接影響CAT的功能。

本文采用水培法研究在鹽脅迫下外源AG和GABA對水稻幼苗形態(tài)和ROS代謝的影響，旨在探討AG和GABA對水稻幼苗在鹽脅迫下生長發(fā)育的影響，并篩選出最佳處理方法以提高水稻幼苗期的耐鹽性，為鹽堿地水稻育苗提供理論依據(jù)，主要結(jié)論如下：

（1）AG和GABA緩解了鹽脅迫對水稻幼苗的抑制效應(yīng)，促進(jìn)了其形態(tài)建成。鹽脅迫會降低水稻幼苗的株高、葉面積、莖基寬、根長以及地上部分的鮮干重。鹽脅迫條件下，于葉面單獨或同時噴施AG

和GABA可以促進(jìn)以上形態(tài)指標(biāo)的生長發(fā)育。因此，AG、GABA以及兩種物質(zhì)聯(lián)合噴施的方法均能有效提高水稻幼苗生長的耐鹽性。

（2）鹽脅迫環(huán)境下，水稻幼苗的MDA含量明顯上升并抑制了POD活性。通過對葉面單獨噴施AG和GABA后，因水稻幼苗膜脂過氧化程度的降低導(dǎo)致MDA含量下降，使水稻地上部分相關(guān)的抗氧

化酶活性增強(qiáng)，提高了水稻幼苗的耐鹽性。

綜上所述，對水稻幼苗進(jìn)行AG、GABA或AG+

GABA聯(lián)合噴施處理均可促進(jìn)水稻幼苗耐鹽性的提高。綜合形態(tài)表現(xiàn)和生理方面影響，以葉面噴施AG的效果最佳，噴施GABA效果次之，而AG+GABA聯(lián)合噴施則提升效果有限。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王亞新，馮乃杰，趙黎明，等. 植物生長調(diào)節(jié)劑與氮肥對鹽脅迫下

水稻幼苗生理特性的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報，2024，38（3）：561-573.

[2] 趙晴，歐英卓，胡詩欽，等. 水稻耐鹽生理及分子機(jī)制研究進(jìn)

展[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2024，40（12）：94-103.

[3] LIU C T，MAO B G，YUAN D Y，et al. Salt tolerance in rice：physiological responses and molecular mechanisms[J]. The Crop Journal，2022，10（1）：13-25.

[4] SINGAM K，JUNTAWONG N，CHA-UM S，et al. Salt stress induced ion accumulation，ion homeostasis，membrane injury and sugar contents in salt-sensitive rice（Oryza sativa L. spp. indica） roots under isoosmotic conditions[J]. African Journal of Biotechnology，2011，10（8）：1340-1346.

[5] LI Z，CHENG B Z，PENG Y，et al. Adaptability to abiotic stress regulated by γ-aminobutyric acid in relation to alterations of endogenous polyamines and organic metabolites in creeping bentgrass[J]. Plant Physiology and Biochemistry，2020，157：185-194.

[6] KASPAL M，KANAPADDALAGAMAGE M H，RAMESH S A. Emerging roles of γ aminobutyric acid（GABA） gated channels in plant stress tolerance[J]. Plants，2021，10（10）：2178.

[7] WU Q，SU N N，HUANG X，et al. Hypoxia-induced increase in GABA content is essential for restoration of membrane potential and preventing ROS-induced disturbance to ion homeostasis[J]. Plant Communications，2021，2（3）：100188.

[8] BLáZQUEZ M A. Polyamines：their role in plant development and stress[J]. Annual Review of Plant Biology，2024，75（1）：95-117.

[10] MINOCHA R，MAJUMDAR R，MINOCHA S C. Polyamines and abiotic stress in plants：a complex relationship[J]. Frontiers in Plant Science，2014，5：175.

[11] YAMAGUCHI K，TAKAHASHI Y，BERBERICH T，et al. The polyamine spermine protects against high salt stress in Arabidopsis thaliana[J]. FEBS Letters，2006，580（30）：6783-6788.

[12] ISLAM M A，PANG J H，MENG F W，et al. Putrescine，spermidine，and spermine play distinct roles in rice salt tolerance[J]. Journal of Integrative Agriculture，2020，19（3）：643-655.

[13] XING S G，JUN Y B，HAU Z W，et al. Higher accumulation of gamma-aminobutyric acid induced by salt stress through stimulating the activity of diamine oxidases in Glycine max（L.）Merr. roots[J]. Plant Physiology and Biochemistry，2007，45（8）：560-566.

[14] 梁金燕，廖榮，田華，等. 納米氧化鋅浸種對鉛脅迫下水稻種子萌發(fā)生理的影響[J]. 種子，2022，41（9）：10-16，27.

[15] 趙晴，歐英卓，胡詩欽，等. 水稻耐鹽生理及分子機(jī)制研究進(jìn)

展[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2024，40（12）：94-103.

[16] 李瑤，鄭殿峰，馮乃杰，等. 調(diào)環(huán)酸鈣對鹽脅迫下水稻幼苗生長

及抗性生理的影響[J]. 植物生理學(xué)報，2021，57（10）：1897-1906.

[17] 黃晶，孔亞麗，吳龍龍，等. 生物炭調(diào)控鹽脅迫下水稻幼苗耐鹽性能[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2021，40（3）：627-634.

[18] 徐港明. 大豆下胚軸誘導(dǎo)不定根再生過程中二胺氧化酶基因表達(dá)及酶活性變化[D]. 蘇州：蘇州大學(xué)，2016.

[19] HOSSAIN M A，BHATTACHARJEE S，ARMIN S M，et al. Hydrogen peroxide priming modulates abiotic oxidative stress tolerance：insights from ROS detoxification and scavenging[J]. Frontiers in Plant Science，2015，6：420.

[20] FILIPPOU P，ANTONIOU C，F(xiàn)OTOPOULOS V. Effect of drought and rewatering on the cellular status and antioxidant response of Medicago truncatula plants[J]. Plant Signaling amp; Behavior，2011，6（2）：270-277.

[21] LING F L，SU Q W，JIANG H，et al. Effects of strigolactone on photosynthetic and physiological characteristics in salt-stressed rice seedlings[J]. Scientific Reports，2020，10：6183.

[22] JIN X Q，LIU T，XU J J，et al. Exogenous GABA enhances muskmelon tolerance to salinity-alkalinity stress by regulating redox balance and chlorophyll biosynthesis[J]. BMC Plant Biology，2019，19（1）：48.

[23] SHAHID S，SHAHBAZ M，MAQSOOD M F，et al. Proline-induced modifications in Morpho-physiological，biochemical and yield attributes of pea（Pisum sativum L.）cultivars under salt stress[J]. Sustainability，2022，14（20）：13579.

[24] 張靈，陶亞軍，方琳，等. 植物多胺的代謝與生理研究進(jìn)展[J]. 植物生理學(xué)報，2020，56（10）：2029-2039.

[25] KUSANO T，BERBERICH T，TATEDA C，et al. Polyamines：essential factors for growth and survival[J]. Planta，2008，228（3）：367-381.

（責(zé)任編輯：彭靜瀾）