外源性脫落酸對玄參幼苗耐鹽堿能力的影響研究Δ

王建安，付英杰，王榮華，李艷芝，王欣（.濟寧醫學院藥學院，山東 日照 7686；.日照職業技術學院，山東 日照 7686）

·中藥資源與栽培·

外源性脫落酸對玄參幼苗耐鹽堿能力的影響研究Δ

王建安1＊，付英杰1，王榮華2，李艷芝1，王欣1（1.濟寧醫學院藥學院，山東 日照 276826；2.日照職業技術學院，山東 日照 276826）

目的：研究外源性脫落酸（ABA）對玄參幼苗耐鹽堿能力的影響，為在鹽堿地種植玄參提供理論依據。方法：50株玄參幼苗分為對照組、鹽堿組（75 mmol/L）和鹽堿（75 mmol/L）+ABA低、中、高濃度組（10、50、100 μmol/L），每組10株。移栽20 d起，每4 d干預1次，2周后測定各組植株生長指標（莖高、鮮質量、干質量、存活率）、生理指標[葉綠素、可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）和游離脯氨酸（Pro）含量]、丙二醛（MDA）和過氧化氫（H2O2）含量、抗氧化酶活性[超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽還原酶（GR）活性]、莖和根中Na+和K+含量。結果：與對照組比較，鹽堿組玄參幼苗莖高、存活率、SP、莖中Na+和K+、根中Na+含量和CAT、GR活性顯著降低，葉綠素、Pro、MDA、H2O2、根中K+含量和SOD、POD活性顯著升高（P＜0.05或P＜0.01）。與鹽堿組比較，鹽堿+ABA中濃度組玄參幼苗莖高、鮮質量、葉綠素含量顯著增加，MDA、莖中Na+含量顯著降低；低、中濃度組干質量、SS、SP含量和SOD、CAT活性，高濃度組SS含量顯著增加；高濃度組莖高、干質量顯著降低；低、高濃度組Pro含量顯著降低；低、中、高濃度組H2O2、根中Na+含量顯著降低，GR活性、莖和根中K+含量顯著升高；中、高濃度組POD活性顯著降低。結論：施加一定濃度的外源性ABA可有效提高玄參幼苗耐鹽堿的能力，增強植株對鹽堿環境的適應能力。

玄參；鹽堿脅迫；外源性脫落酸；生長指標；抗氧化酶

目前，我國土壤鹽堿化問題嚴重[1]。植物在此逆境下，會面臨高pH、滲透脅迫和營養失衡等多重傷害而影響其生長代謝，給全球農牧業造成了嚴重危害。如何利用和治理鹽堿化土壤一直是各國學者關注的問題。脫落酸（ABA）是一類存在于植物體內的內源性倍半萜類激素，在干旱、水澇、鹽漬等環境下可作為信號分子，促進植物的葉片氣孔關閉、降低蒸騰作用、促進根對水的輸導。此外，ABA在逆境下還可增強某些植物保護酶活性，以保護植物膜透性免遭破壞[2]。玄參（Scrophularia ningpoensis）為我國傳統中藥之一，具有滋陰降火、涼血解毒之功效。前期研究發現，玄參幼苗對鹽、堿有一定的耐受性[3]，但對鹽堿混合脅迫的耐受性如何至今尚未見報道。因此，本研究采用盆栽試驗，測定外源ABA對鹽堿混合脅迫下玄參幼苗的生長和生理指標、抗氧化酶活性變化以及Na+、K+含量等的影響，為玄參在鹽堿地條件下的栽培提供理論依據。

1 材料

1.1 儀器

DL-PNT3000土壤鹽堿度（活度）檢測儀（德國STEPS公司）；UV-2450紫外-可見分光光度計（日本島津公司）；AA-6800原子吸收分光光度計（日本島津公司）。

1.2 材料與試劑

玄參幼苗（采自浙江省磐安縣）于2014年3月底栽植于濟寧醫學院日照校區藥用植物園試驗基地中；ABA（上海源葉生物科技有限公司，批號：A25A6L2，純度：＞98%）；牛血清白蛋白[生工生物工程（上海）股份有限公司，批號：B67328]；Na+溶液標準物質[批號：GBW（E）080127，質量濃度：1 000 μg/mL]、K+溶液標準物質[批號：GBW（E）080553，質量濃度：1 000 μg/mL]均購自中國計量科學研究院；其他試劑均為分析純，水為蒸餾水。

2 方法

2.1 藥材栽培

本試驗設在濟寧醫學院日照校區中藥種植基地進行，前作黃芩。試驗田為砂質壤土，土壤（H2O）pH 6.58，有機質16.38 mg/g。分別稱量4 kg上述土壤置于直徑30 cm、高25 cm的塑料花盆中（下置托盤以保證鹽堿的濃度的穩定），共設120盆。

2.2 試驗設計

試驗采用全因子隨機設計，選取生長健壯的種芽栽種于花盆中。緩苗期正常管理，每隔4 d澆灌100 mL含1/2大量元素（以下簡稱1/2倍）的霍格蘭氏（Hoagland）營養液[4]。待長至5片葉時，選取10株長勢相同的為一組進行移栽，分別為對照組、鹽堿組（75 mmol/L）和鹽堿（75 mmol/L）+ABA低、中、高濃度組（10、50、100 μmol/L）。移栽20 d起，對照組植株根部澆灌1/2倍Hoagland營養液+葉面噴施蒸餾水；鹽堿組植株根部澆灌1/2倍Hoagland營養液+75 mmol/L鹽堿混合溶液（按照文獻[5]方法略作調整，稱取氯化鈉2.255 g、無水硫酸鈉2.840 g、碳酸氫鈉1.290 g、無水碳酸鈉0.160 g加水溶解并稀釋成1 000 mL即得，下同），葉面噴施蒸餾水；鹽堿+ABA低、中、高濃度組植株根部澆灌1/2倍Hoagland營養液+75 mmol/L鹽堿溶液，葉面噴施10、50、100 μmol/L ABA。每4 d根部澆灌1次，噴施以葉面均勻布滿水膜為準，2周后測定各項試驗指標。

2.3 指標測定

2.3.1 生長指標測定 用直尺和游標卡尺（精度均為1 mm）測量幼苗的莖高。幼苗以去離子水沖凈并吸干水分后，分別稱地上部分的鮮質量；置于烘箱于105℃殺青烘干20 min后，在70℃下干燥至恒質量，稱量其干質量。試驗結束時，以植物葉片、莖干枯萎定義為死亡，根據玄參幼苗的死亡情況，計算其存活率。存活率（%）＝（總植株數－死亡植株數）/總植株數×100%

2.3.2 生理指標測定 以紫外-可見分光光度法測定葉綠素含量[5]。分別以茚三酮法[6]、考馬斯亮藍法[7]和蒽酮-硫酸法[8]測定游離脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白（SP）和可溶性糖（SS）等物質的含量。

2.3.3 丙二醛（MDA）和過氧化氫（H2O2）含量測定MDA含量測定 采用硫代巴比妥酸法[9]，H2O2含量參照文獻[10]的方法測定。

2.3.4 抗氧化酶活性測定 采用氮藍四唑（NBT）法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用愈創木酚法測定過氧化物酶（POD）活性；采用紫外分光光度法測定過氧化氫酶（CAT）活性；按照試劑盒說明書操作測定谷胱甘肽還原酶（GR）活性[11]。

2.3.5 礦質元素含量測定 以原子吸收光譜法測定莖和根中的Na+、K+含量[12]。

2.4 統計學方法

采用SPSS 17.0統計軟件對所得數據進行分析。所有數據均采用±s表示，采用Duncan多重比較。P＜0.05表示差異具有統計學意義。

3 結果

3.1 各組玄參幼苗生長指標測定結果

與對照組比較，鹽堿組玄參幼苗莖高、存活率顯著降低（P＜0.01）；與鹽堿組比較，鹽堿+ABA中濃度組玄參幼苗莖高、鮮質量顯著增加，低、中濃度組干質量顯著增加，但高濃度組莖高、干質量顯著降低（P＜0.05或P＜0.01），結果詳見表1。

3.2 各組玄參幼苗生理指標測定結果

與對照組比較，鹽堿組玄參幼苗葉綠素、Pro含量顯著升高，SP含量顯著降低（P＜0.01）；與鹽堿組比較，鹽堿+ABA中濃度組玄參幼苗葉綠素含量顯著增加，低、中濃度組SS、SP含量與高濃度組SS含量顯著增加（P＜0.05或P＜0.01），低、高濃度組Pro含量顯著降低（P＜0.05或P＜0.01），結果詳見表1。

3.3 各組玄參幼苗MDA與H2O2含量測定結果

與對照組比較，鹽堿組玄參幼苗MDA與H2O2含量顯著升高（P＜0.01）；與鹽堿組比較，鹽堿+ABA中濃度組玄參幼苗MDA含量顯著降低，低、中、高濃度組H2O2含量顯著降低（P＜0.01），結果詳見表1。

3.4 各組玄參幼苗抗氧化酶活性測定結果

與對照組比較，鹽堿組玄參幼苗SOD、POD活性顯著升高，CAT、GR活性顯著降低（P＜0.05或P＜0.01）；與鹽堿組比較，鹽堿+ABA低、中濃度組玄參幼苗SOD、CAT活性顯著升高，中、高濃度組POD活性顯著降低，低、中、高濃度組GR活性顯著升高（P＜0.05或P＜0.01），結果詳見表1。

3.5 各組玄參幼苗中Na+和K+含量測定結果

與對照組比較，鹽堿組玄參幼苗莖中Na+和K+、根中Na+含量顯著升高，根中K+含量顯著降低（P＜0.05或P＜0.01）；與鹽堿組比較，鹽堿+ABA中濃度組玄參幼苗莖中Na+含量顯著降低，低、中、高濃度組根中Na+含量顯著降低，莖和根中K+含量均顯著增加（P＜0.01），結果詳見表1。

4 討論

有研究表明，ABA作為一種植物內源激素，可通過關閉氣孔、減少根對水分的吸收、修復由活性氧（ROS）對植物造成的傷害等措施提高植物對非生物脅迫環境的耐受性[1]。

本課題組前期研究表明，低、中、高濃度（10、50、100 μmol/L，下同）ABA可降低玄參幼苗存活率，高濃度ABA可降低幼苗高度與鮮質量。結合本研究結果，表明其可能的機制是逆境激活了ABA合成的信號通路，調節了蒸騰、光合等作用有關[1]。

有研究顯示，逆境可導致植物葉片中葉綠素含量降低，降低了光合速率，減少了同化產物[13]。本課題組前期研究表明，中濃度ABA可降低植株葉綠素水平，這與ABA促進植物衰老、促使葉綠素水解等功能有關。結合本研究結果，表明ABA可阻止光合色素的氧化降解，在一定程度上緩解了鹽堿對玄參幼苗的傷害。

植物在鹽堿脅迫下可通過調節Pro、SS、SP等物質的含量來緩解大量鹽離子對植物帶來的一系列傷害[4]。本課題組前期研究表明，低、中、高濃度ABA可增加植株SS含量，中、高濃度ABA可增加植株Pro含量，中濃度ABA可增加植株SP含量，這與鹽堿脅迫下ABA作用的結果基本一致，在一定程度上增強了玄參幼苗的抗鹽堿脅迫的能力。

植物在鹽堿脅迫下可產生大量的MDA和H2O2[7]，兩者會對植物細胞膜造成嚴重傷害，破壞其結構和生理的正常性和完整性，從而對植物造成嚴重傷害。本課題組前期研究表明，中、高濃度ABA可增加植株ABA含量，低、中、高濃度ABA可增加H2O2含量。當有鹽堿脅迫時，ABA則可降低兩者含量，進一步增強其抗鹽堿脅迫的能力。

一定濃度的外源ABA在一定程度可以上通過提高植物體內抗氧化酶的活性或者激發其基因表達，以此來降低植物在非生物脅迫下ROS物質的傷害，這與本研究前期結果一致。但本研究結果顯示，中、高濃度ABA作用下的POD和高濃度ABA作用下的CAT水平有所下降，有待進一步研究證實。

Na+和K+被認為是植物對抗各種不良環境的指標，鹽堿脅迫下適當控制植物吸收Na+、K+的量，可以有效增加植物的抗性[14]。本研究結果顯示，ABA可以降低玄參幼苗中的Na+濃度，提高K+濃度，緩解鹽堿脅迫對玄參幼苗的傷害。

Etehadnia M等[15]報道ABA施用的次數以及施用時間可影響對植物鹽堿脅迫的耐受性，因此今后還需考察施用頻次與施用的濃度對玄參適應鹽堿脅迫的影響，探求較合適的施用時間、施用次數。

綜上所述，一定濃度的外源ABA可有效緩解鹽堿脅迫下對玄參幼苗的傷害，提高其生存能力，對今后合理利用鹽堿地進行草藥栽培及后期管理具有借鑒意義。

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Study on the Effects of Exogenous Abscisic Acid on Salt-alkali Tolerance of Scrophularia ningpoensis Seedlings

WANG Jian'an1，FU Yingjie1，WANG Ronghua2，LI Yanzhi1，WANG Xin1（1.College of Pharmaceutical Science，Jining Medical University，Shandong Rizhao 276826，China；2.Rizhao Polytechnic，Shandong Rizhao 276826，China）

OBJECTIVE：To study the effects of exogenous abscisic acid（ABA）on salt-alkali tolerance ofScrophularia ningpoensisseedlings，and to provide theoretic evidence for cultivatingS.ningpoensisin salt-alkali soil.METHODS：50S.ningpoensisseedlings were divided into control group，salt-alkali group（75 mmol/L），salt-alkali（75 mmol/L）+ABA low-concentration，medium-concentration and high-concentration groups（10，50，100 μmol/L），with 10 plants in each group.20 days after transplanting，the plants were sprayed with drugs every 4 days.Growth indexes of the plants（length of stem，fresh weight，dry weight，survival rate），physiological indexes[the contents of chlorophyll，soluble sugar（SS），soluble protein（SP）and free proline（Pro）]，the contents of MDA and H2O2，the activities of antioxidase[the activities of SOD，POD，CAT，GR]and the contents of Na+and K+in stem and root were determined in each group 2 weeks later.RESULTS：Compared with control group，stem height and survival rate ofS.ningpoensisseedlings，SP，the contents of Na+and K+in the stem，the contents of Na+，CAT and GR in the roots were all decreased significantly in salt-alkali group；while chlorophyll，Pro，MDA and H2O2contents，the content of K+in the roots and the activities of SOD and POD were all increased significantly（P＜0.05 orP＜0.01）.Compared with salt-alkali group，stem height ofS.ningpoensisseedlings，fresh weight and chlorophyll content were increased significantly in salt-alkali+ABA medium-concentration group，while MDA and the content of Na+in the stem were decreased significantly；dry weight，the contents of SS and SP，the activities of SOD and CAT were increased significantly in salt-alkali+ABA low-concentration and medium-concentration groups，while the SS content was increased in salt-alkali+ABA high-concentration group；stem height and dry weight were decreased significantly in salt-alkali+ABA high-concentration group；Pro content of salt-alkali+ABA low-concentration and high-concentration groups were decreased significantly；H2O2，Na+content in the roots were decreased significantly in salt-alkali+ABA low-concentration，medium-concentration and high-concentration groups；while GR activity，K+content in the stem and roots were increased significantly；POD activity were decreased significantly in salt-alkali+ABA medium-concentration and high-concentration groups.CONCLUSIONS：The addition of a certain concentration of exogenous ABA can effectively increase salt-alkali tolerance ofS.ningpoensisseedlings and strengthen the ability of the plant adapting to salt-alkali environment.

Scrophularia ningpoensis；Salt-alkali stress；Exogenous abscisic acid；Growth indexes；Antioxidas

R931.2；Q945.78

A

1001-0408（2017）04-0573-04

2016-05-08

2016-12-10）

（編輯：劉明偉）

山東省醫藥衛生科技發展計劃項目（No. 2013WS0333）；濟寧醫學院重點課題（No.JYZ013KJ007）

＊副教授，碩士。研究方向：藥用植物資源與活性成分。電話：0633-2983695。E-mail：anansen@163.com

DOI10.6039/j.issn.1001-0408.2017.04.39