NaCl脅迫對夏枯草幼苗抗氧化能力及光合特性的影響

張利霞，常青山，侯小改，劉偉，李曉鵬，高宇航，張秀麗，丁生運，肖瑞雪，張耀，鄧永恒

(1.河南科技大學農學院，河南 洛陽471023;2.河南科技大學林學院，河南 洛陽471023)

NaCl脅迫對夏枯草幼苗抗氧化能力及光合特性的影響

張利霞1，常青山2*，侯小改1，劉偉1，李曉鵬1，高宇航1，張秀麗1，丁生運1，肖瑞雪1，張耀1，鄧永恒1

(1.河南科技大學農學院，河南 洛陽471023;2.河南科技大學林學院，河南 洛陽471023)

研究NaCl脅迫對夏枯草幼苗抗氧化能力與光合特性的影響，為夏枯草栽培管理、抗鹽育種提供理論依據。以夏枯草幼苗為材料，采用營養液培養的方法研究不同濃度NaCl(0、20、40、60、80 mmol/L)脅迫對夏枯草幼苗抗氧化酶、滲透調節物質、葉綠素、光合特性的影響。結果表明，隨著鹽脅迫濃度的升高，夏枯草葉片的超氧化物歧化酶(SOD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趨勢；過氧化物酶(POD)、可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量與電導率呈不斷升高的趨勢；葉綠素 a和b、葉綠素a/b、類胡蘿卜素及總葉綠素均呈逐漸下降的趨勢；凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)均表現下降的趨勢，胞間二氧化碳濃度(Ci)則表現為先下降后上升的趨勢，而氣孔限制值(Ls)表現為先升高后降低的趨勢。在20～60 mmol/L NaCl處理下，夏枯草葉片光合速率的下降主要是由氣孔限制引起的，在80 mmol/L NaCl處理下葉片光合速率的下降則主要是由非氣孔限制引起的。NaCl脅迫下，夏枯草通過提高抗氧化酶的活性、滲透調節物質的含量來保護光合機構，從而提高夏枯草幼苗對鹽脅迫的適應性。

夏枯草；NaCl脅迫；光合；抗氧化酶

土壤的鹽漬化問題現已成為一個世界性難題。全球有鹽漬土地9.55億hm2，我國約有9913萬hm2的鹽漬土地，且鹽漬化土壤面積仍然在不斷增加[1]。鹽脅迫下，植物根系容易受鹽脅迫危害進而影響地上部分的生長[2]。目前，土壤的鹽漬化問題已嚴重地制約著中藥材產業的發展。研究藥用植物的耐鹽機理，提高其耐鹽能力，篩選藥用植物耐鹽品種已成為當前中藥材栽培過程中的重要課題之一。

夏枯草(Prunellavulgaris)是唇形科夏枯草屬一種多年生草本植物，主要分布在歐亞溫帶地區及熱帶山區；在我國分布廣泛，在淮河流域與長江中下游流域有野生種分布[3]。夏枯草是一種傳統中藥材，主要成分有三萜及苷類、黃酮類、香豆素等成分[4]，有清火明目，散結消腫等功效，常用于治療高血壓、肝炎等疾病[5]，在中成藥與保健品行業應用比較廣泛[6]。作為具有重要藥用價值與醫療保健價值的夏枯草，目前有限的野生資源已不能滿足醫藥與保健品市場的大量需要，人工種植成為夏枯草藥材生產的一個現實選擇[7]，但是由于農藝措施不當引起的次生鹽漬化成為影響夏枯草生產的一個重大問題。開展夏枯草的鹽脅迫相關研究對于培育夏枯草耐鹽品種、擴大夏枯草種植區域及提高鹽漬土地資源的利用率均具有重要意義。

目前，針對夏枯草鹽脅迫相關研究僅見于鹽脅迫對夏枯草種子萌發的影響[8]，外源物質對鹽脅迫下夏枯草種子與幼苗的影響[9-10]，及種子引發對夏枯草耐鹽能力的提高[11]等方面，而夏枯草幼苗對鹽脅迫耐受特性的研究比較匱乏，夏枯草幼苗的葉片與根系抗氧化酶、葉片色素含量與光合能力等對鹽脅迫的響應機制尚不明確。因此，本實驗以夏枯草幼苗為實驗材料，采用不同濃度NaCl溶液對HoagLand營養液培養的夏枯草幼苗進行鹽脅迫處理，探究在不同鹽脅迫處理下夏枯草抗氧化酶、滲透調節物質及光合特性的變化特征，以期探明夏枯草幼苗的耐鹽特性，為夏枯草人工種植、耐鹽品種選育及在鹽漬土地進行夏枯草的推廣種植提供借鑒。

1 材料與方法

1.1實驗材料與培養

實驗所用夏枯草種子采于南京青龍山。實驗于2015年10月到2016年6月在河南科技大學農學院農學與生物學實驗中心和校內大棚進行。于2015年10月進行夏枯草種子消毒，消毒之后的種子播種于穴盤中采用營養土基質育苗。2016年待幼苗長到四葉期，取長勢良好，形態一致的幼苗，采用泡沫板懸浮法，轉栽至規格相同的周轉箱中進行營養液培養。設置5組水箱進行營養液培養，以1/2 Hoagland營養液為基礎營養液，采用HCl或KOH調節營養液pH至6.0，在自然光照條件下生長，環境溫度為(25±5) ℃。幼苗水培期間每天用電動氣泵供氧12 h，每4 d換一次營養液。

1.2實驗設計

當夏枯草幼苗生長到6～8葉期時，每個處理選用40株長勢相對一致的幼苗。采用前期預實驗篩選出的鹽脅迫濃度對夏枯草幼苗進行處理：1)CK組(1/2 Hoagland營養液)；2) 20 mmol/L NaCl(1/2 Hoagland營養液+20 mmol/L NaCl)；3) 40 mmol/L NaCl (1/2 Hoagland營養液+40 mmol/L NaCl)；4) 60 mmol/L NaCl (1/2 Hoagland營養液+60 mmol/L NaCl)；5) 80 mmol/L NaCl (1/2 Hoagland營養液+80 mmol/L NaCl)，根據前期試驗夏枯草對NaCl的耐受程度，設定20 mmol/L NaCl為低濃度鹽脅迫，40 mmol/L NaCl為中等濃度鹽脅迫，60 mmol/L NaCl為較高濃度鹽脅迫，80 mmol/L NaCl為高濃度鹽脅迫。連續鹽脅迫處理5 d后進行夏枯草生理與光合指標的測定。

1.3測定指標及方法

采用氮藍四唑(NBT)還原法測定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性[12]，愈創木酚法測定過氧化物酶(peroxidase, POD)活性[12]，分光光度計法測定抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)活性[13]；考馬斯亮藍G-250法測定可溶性蛋白含量[12]，蒽酮乙酸乙酯試劑法測定可溶性糖含量[12]，采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量[12]，電導儀法測定電導率[14]，采用80%的丙酮浸泡法測定葉綠素(chlorophyll，Chl)含量[12]，每個處理重復3次。

氣體交換參數的測定：采用便攜式LI-6400光合作用測定系統(LI-COR，Lincon，NE，USA)于晴朗無云的上午9:00-11:00進行測定，設置 CO2濃度為380 μmol/mol，葉室溫度為25 ℃，測定光強為1000 μmol/(m2·s)[10]。在此設定條件下測定夏枯草幼苗倒數第2～3片功能葉片的凈光合速率(net photosynthetic rate，Pn)、胞間CO2濃度(intercellular CO2concentration，Ci)、氣孔導度(stomatal conductance，Gs)與蒸騰速率(transpiration rate，Tr)。氣孔限制值 (Ls)：Ls= 1-Ci/Ca(Ca為大氣CO2濃度)。每個處理重復4次，結果取平均值。

1.4數據統計分析

采用軟件SPSS 16.0與Excel 2010進行方差分析與數據計算，Duncan法進行多重比較分析。

2 結果與分析

2.1不同濃度NaCl脅迫對夏枯草葉片抗氧化酶活性的影響

由表1可知，NaCl脅迫下夏枯草幼苗的SOD活性，均顯著高于對照組CK下夏枯草幼苗的SOD活性。隨著NaCl濃度的升高先增大后減小，夏枯草幼苗的SOD活性在60 mmol/L NaCl濃度處理下達到最大值，相對于CK增加了48.84%，在80 mmol/L NaCl濃度處理下降低，但仍顯著高于對照CK。

夏枯草幼苗葉片的POD活性隨著NaCl脅迫濃度的增加一直呈上升的趨勢，NaCl脅迫處理下的POD活性均高于對照組(CK)，其中40～80 mmol/L NaCl處理下POD活性顯著高于CK，分別比CK增加了3.70，13.06與14.52倍，且80 mmol/L NaCl處理下POD活性顯著高于其他各處理。

表1 不同濃度NaCl脅迫對夏枯草幼苗葉片SOD活性、POD活性和APX活性的影響Table 1 Effects of different concentration of NaCl stress on the activity of SOD, POD and APX in the leaves of P. vulgaris seedlings U/(g·min)

注: 同列不同小寫字母表示0.05水平差異顯著，下同。

Notes: Different small letters in the same column mean significant difference at 0.05 level, the same below.

夏枯草幼苗的APX活性隨著NaCl脅迫濃度的升高呈先升高后降低的趨勢，NaCl脅迫處理下APX活性均顯著高于CK處理，在20～40 mmol/L NaCl處理下呈上升趨勢，當NaCl濃度為40 mmol/L時POD活性最大，比CK增加了1.59倍；在60～80 mmol/L NaCl處理下呈下降趨勢，但仍顯著高于CK處理。

2.2不同濃度NaCl脅迫對夏枯草葉片可溶性蛋白與可溶性糖的影響

由表2可知，隨著鹽脅迫濃度的升高，夏枯草葉片的可溶性蛋白含量呈先升高后下降的趨勢，在20～40 mmol/L NaCl處理下的可溶性蛋白含量增幅不大，與CK處理相比差異不顯著。在60～80 mmol/L NaCl處理下增幅較大，均顯著高于CK，在60 mmol/L NaCl處理下可溶性蛋白的含量達到最大值，相對于CK增加了32.29%。

夏枯草葉片的可溶性糖含量則隨著鹽脅迫濃度增加呈一直升高的趨勢，在20 mmol/L NaCl處理下可溶性糖含量與對照CK相比差異不顯著，在40～80 mmol/L NaCl處理均顯著高于對照CK，且在80 mmol/L NaCl處理下，可溶性糖含量達到最高，比CK增加了1.70倍。

表2 不同濃度NaCl脅迫對夏枯草葉片的可溶性蛋白、可溶性糖、MDA、電導率的影響Table 2 Effects of different concentration of NaCl stress on soluble protein, soluble sugar, MDA and electric conductivity in the leaves of P. vulgaris seedlings

2.3不同濃度NaCl脅迫對夏枯草葉片MDA含量與電導率的影響

由表2可知，夏枯草葉片MDA含量與電導率隨著鹽脅迫濃度的增加均表現出一直升高的趨勢，均在20 mmol/L NaCl處理下與對照CK差異不顯著，在40～80 mmol/L NaCl處理下均顯著高于對照，其中MDA含量分別比對照CK增長了64.03%、89.19%與1.55倍，電導率分別比CK增長了37.27%、81.13%和1.06倍。夏枯草MDA含量與電導率均在80 mmol/L NaCl處理下增加幅度最大，且顯著高于其他各處理。

2.4不同濃度NaCl脅迫對夏枯草葉綠素含量的影響

由表3可以看出，夏枯草幼苗葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、總葉綠素含量和葉綠素a/b均隨著NaCl濃度的升高而呈下降趨勢，而且不同NaCl脅迫處理下的色素含量與葉綠素 a/b均低于對照組CK。不同濃度NaCl脅迫處理下的葉綠素a含量與對照CK相比均顯著下降，其中60～80 mmol/L NaCl處理的下降幅度較大，分別比對照降低了32.40%與45.60%。不同濃度NaCl脅迫處理下的葉綠素b含量僅在80 mmol/L NaCl處理下與CK相比顯著降低了30.58%。夏枯草葉片的葉綠素 a/b在20～40 mmol/L NaCl處理下與對照CK相比差異不顯著，在60～80 mmol/L NaCl處理下則顯著低于CK，分別比CK降低15.18%與20.56%。夏枯草葉片的類胡蘿卜素含量在不同鹽脅迫下均顯著低于CK處理，隨著鹽脅迫濃度的增加分別降低了17.35%、24.42%、40.38%與50.38%，且彼此相比均達差異顯著水平。夏枯草葉片的總葉綠素含量在不同鹽脅迫處理下均顯著低于CK處理，分別比CK降低了16.72%、26.63%、29.59%與42.44%。

2.5不同濃度NaCl脅迫對夏枯草葉片光合指標的影響

由表4可知，隨著鹽脅迫濃度的升高，夏枯草葉片的Pn、Gs與Tr均呈現下降趨勢，且均顯著低于對照CK。夏枯草葉片的Ci則表現為先下降后上升的趨勢，Ls表現為先升高后降低的趨勢。隨著鹽脅迫濃度的升高，60～80 mmol/L NaCl處理下Pn、Gs、Tr下降幅度最大，Pn分別比CK降低了76.42%與86.73%，Gs分別降低了85.00%與85.78%，Tr分別降低了78.08%與80.31%。在 20～60 mmol/L鹽脅迫處理下Ci與對照CK相比均有不同程度的下降，但在鹽脅迫濃度為80 mmol/L時Ci則高于CK，但差異不顯著。對于Ls來說，20～60 mmol/L NaCl脅迫處理下Ls均高于CK，其中60 mmol/L NaCl處理顯著高于對照CK處理，而在80 mmol/L NaCl脅迫處理下的Ls則低于對照CK。

表3 不同濃度NaCl脅迫對夏枯草葉綠素含量的影響Table 3 Effects of different concentration of NaCl stress on chlorophyll content in the leaves of P. vulgaris seedlings mg/g FW

表4 不同濃度NaCl脅迫對夏枯草葉片Pn、Gs、Ci、Tr和Ls的影響Table 4 Effects of different concentration of NaCl stress on Pn, Gs, Ci, Tr and Ls in the leaves of P. vulgaris seedlings

3 討論

植物在鹽脅迫下產生的大量活性氧自由基會引起植物的膜脂過氧化，表現為膜脂過氧化產物MDA的增加；同時質膜通透性增強引起電解質的滲漏，導致電導率的升高，使植物代謝產生紊亂[15]。本研究結果表明，夏枯草幼苗的MDA與電導率均隨著NaCl處理濃度的升高而不斷增加，且NaCl脅迫濃度越高，MDA與電導率值增加越顯著。在20 mmol/L的NaCl處理下MDA和電導率與對照CK相比差異不顯著，說明低濃度鹽脅迫對夏枯草葉片細胞質膜的傷害較小，電解質滲漏較輕。高濃度的NaCl處理下，MDA和電導率顯著高于對照，說明夏枯草幼苗葉片的質膜在高濃度NaCl脅迫下受到鹽脅迫的嚴重損害，細胞膜內電解質的滲漏達到了較為嚴重的程度。對鹽脅迫下紫穗槐(Amorphafruticosa)與海濱雀稗(Paspalumvaginatum)的研究表明，鹽脅迫濃度的增加導致了MDA的升高，并加劇了對植物細胞膜的破壞，本研究與前人研究一致[16-17]。

可溶性蛋白與可溶性糖是植物體內重要的滲透調節物質，可溶性蛋白含量的增加可以提高植物細胞的持水力，降低細胞的滲透勢[18]；可溶性糖含量的增加可以降低植物細胞的滲透勢，提高細胞汁液濃度，促進根系對水分的吸收，同時降低離子毒害，起到穩定與保護細胞膜的作用[19]。本研究中，可溶性蛋白含量隨著鹽脅迫濃度的升高呈先升高后下降的趨勢，在高濃度NaCl脅迫處理下夏枯草葉片的可溶性蛋白含量降低，原因可能在于鹽脅迫濃度超出了夏枯草葉片本身的耐受極限，可溶性蛋白含量因而下降，本研究與劉鳳歧等[20]和張懷山等[21]的研究類似。在本研究中，夏枯草葉片的可溶性糖含量隨著鹽脅迫濃度的增加而不斷上升，與劉炳響等[22]對白榆(Ulmuspumila)和韓宇等[23]對藥用紅花(Carthamustinctorius)的研究一致，本研究說明在20～60 mmol/L的鹽濃度下，鹽脅迫可以促進可溶性蛋白與可溶性糖合成代謝，提高可溶性蛋白與可溶性糖的含量，增強夏枯草對鹽脅迫的適應能力。而在80 mmol/L的NaCl脅迫下，夏枯草葉片的可溶性蛋白含量下降，而可溶性糖含量依舊升高，說明較高濃度的NaCl脅迫可能已超過了夏枯草的耐受極限，抑制了蛋白質的合成或促進了其分解[20-24]，而可溶性糖含量的持續升高意味著其成為主要的滲透調節物質[23]。

當植物處于鹽脅迫時，活性氧產生和清除的動態平衡模式就會被打破，迅速積累的活性氧會引起膜脂過氧化，使植物受到傷害死亡[25]。植物為防御活性氧帶來的傷害，可以通過植物體內SOD、POD與APX等抗氧化酶來清除植物體內的多余活性氧，來維持膜的穩定性，減少活性氧對植物細胞膜脂過氧化產生的傷害[26]。在本試驗中，經不同濃度的NaCl脅迫后，夏枯草幼苗葉片的SOD與APX活性先升高后降低，POD活性則不斷升高。原因可能在于植物細胞對活性氧耐受存在一個閾值，在閾值內抗氧化酶的活性可以不斷提高，一旦超過這個閾值，多余的活性氧可能會對抗氧化酶本身造成傷害，降低酶的活性[27-28]，本研究中SOD與APX下降的鹽脅迫濃度不同反映這兩個酶的耐受閾值可能存在不同，而POD活性的持續升高反映該酶可能具有較高的耐受閾值，類似的研究也出現在朱金方等[28]與郭巧生等[29]的研究中。在本研究中，不同濃度的鹽脅迫可以提高夏枯草葉片的SOD、POD與APX活性，說明夏枯草通過提高抗氧化酶的活性來平衡體內活性氧的水平，提高植物的耐鹽性[30]。

葉綠素是植物進行光合作用的主要色素物質，其含量的變化是衡量植物鹽害程度的重要生理指標之一。本研究結果表明，夏枯草葉片色素含量在鹽脅迫下降低，且鹽脅迫濃度越高，葉綠素含量下降幅度越大。原因可能在于鹽脅迫導致葉片中的離子含量升高，降低了色素與色素蛋白之間的結合能力，引起類囊體膜超微結構的破壞，導致葉綠體的解體，促進葉綠素的降解[31-33]，另一個原因可能在于鹽脅迫下夏枯草葉片類胡蘿卜素含量顯著減少，降低了對活性氧的淬滅能力，引起活性氧自由基的增加，進一步加速了葉綠素的分解[34]。在本研究中，葉綠素 a的下降幅度高于葉綠素b, 原因可能在于葉綠素a對鹽脅迫處理下產生活性氧的敏感性強于葉綠素b，從而導致葉綠素a/b隨鹽脅迫濃度的增加而不斷下降[35]。

光合作用是反映植物對鹽脅迫響應有效生理指標之一，分析葉片光合作用下降的原因通常為氣孔限制與非氣孔限制。當Ci與Gs同時下降，且Ls值升高時，一般認為氣孔因素引起Pn的下降；當Ci升高而Gs下降，且Ls降低時，認為非氣孔因素是引起Pn下降的主要原因[36-37]。本實驗中，在20～60 mmol/L NaCl脅迫處理下，Ci和Gs與CK相比同時下降，且Ls值升高，說明20～60 mmol/L NaCl濃度處理下的Pn下降主要是由于氣孔因素引起。與CK相比，在80 mmol/L NaCl脅迫處理下，Ci升高而Gs下降，且Ls降低，說明該處理下Pn的下降主要是由非氣孔因素引起的，這可能是由于高濃度鹽脅迫引起細胞內鹽離子的過量積累，使得葉片的超微結構受到破壞，造成光合器官受到損傷，而鹽脅迫下夏枯草葉片葉綠素含量的降低，削弱了葉片對光能的傳遞與吸收能力，葉肉細胞光合活性因而降低，導致光合能力的最終下降[38]。前人研究表明，氣孔與非氣孔因素對于光合作用的影響并非相互獨立，而是隨著鹽脅迫時間與強度呈現動態的變化[39]，結合本研究說明引起夏枯草光合作用下降的影響因素發生轉變的原因可能與鹽脅迫的強度有關。在20～60 mmol/L濃度鹽脅迫下，夏枯草葉片光合受抑制主要是氣孔限制，在高濃度鹽脅迫下，夏枯草葉片的光合受到抑制主要由于非氣孔因素引起的，本研究與楊淑萍等[38]在海島棉(Gossypiumspp.)、袁軍偉等[40]在‘馬瑟蘭’葡萄(Vitisspp.)上的研究類似。

在低濃度20～40 mmol/L NaCl脅迫下，夏枯草可以通過體內抗氧化酶系統緩解鹽脅迫對葉片產生的傷害，避免葉片光合結構受到損害，維持較強的光合能力。而高濃度80 mmol/L NaCl處理對夏枯草葉片細胞造成嚴重傷害，破壞光合結構，造成葉綠素降解，最終嚴重影響葉片的光合能力。由此可知，夏枯草對鹽脅迫極為敏感，對于中低濃度的鹽脅迫危害有一定的耐受性，屬于一種輕度耐鹽植物。

References：

[1] Ma C, Ma L Y, Liu T X,etal. Research progress on saline land improvement technology. World Forestry Research, 2010, 23(2): 28-32.

馬晨, 馬履一, 劉太祥, 等. 鹽堿地改良利用技術研究進展. 世界林業研究, 2010, 23(2): 28-32.

[2] Liu F Z, Yang J. Mitigation effect of exogenous sucrose on root growth of licorice seedlings under salt stress conditions. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2015, 46(18): 2781-2787.

柳福智, 楊軍. 外源蔗糖對鹽脅迫條件下甘草幼苗根系生長的緩解效應. 中草藥, 2015, 46(18): 2781-2787.

[3] Yang W. Study on Reproductive Characteristics and Growth ofPrunellavulgarisL.[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2013.

楊偉. 夏枯草的繁殖及生長特性研究[D]. 南京: 南京農業大學, 2013.

[4] Wang Y X, Yin J B, Guo Q S,etal. Dynamic change of active component content in different parts ofPrunellavulgaris. China Journal of Chinese Materia Medica, 2011, 36(6): 741-745.

王玉霞, 尹金寶, 郭巧生, 等. 夏枯草不同部位活性成分含量動態研究. 中國中藥雜志, 2011, 36(6): 741-745.

[5] Chinese Pharmacopoeia Commission. Pharmacopoeia of People’s Republic of China[M]. Beijing: China Medical Science Press, 2010.

國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典一部[M]. 北京: 中國醫藥科技出版社, 2010.

[6] Chen Y H, Guo Q S, Wang C Y. Textual research on change of medicinal parts and herbalmedicine ofPrunellavulgaris. China Journal of Chinese Materia Medica, 2010, 35(2): 242-246.

陳宇航, 郭巧生, 王澄亞. 夏枯草本草及其入藥部位變化的考證. 中國中藥雜志, 2010, 35(2): 242-246.

[7] Yu M M, Liu L, Guo Q S,etal. Influence of nitrogen forms ratio on growth and photosynthetic characteristics inPrunellavulgaris. China Journal of Chinese Materia Medica, 2011, 36(5): 530-534.

于曼曼, 劉麗, 郭巧生, 等. 氮素不同形態配比對夏枯草苗期生長及光合特性的影響. 中國中藥雜志, 2011, 36(5): 530-534.

[8] Zhang L X, Chang Q S, Hou X G,etal. Effects of different sodium salt stress on seed germination ofPrunellavulgaris. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(3): 177-186.

張利霞, 常青山, 侯小改, 等. 不同鈉鹽脅迫對夏枯草種子萌發特性的影響. 草業學報, 2015, 24(3): 177-186.

[9] Chang Q S, Zhang L X, Huang Q Z,etal. Effect of exogenous NO onPrunellavulgarisseed germination under NaCl stress. Northern Horticulture, 2016, (11): 155-160.

常青山, 張利霞, 黃青哲, 等. 外源NO供體硝普鈉對NaCl脅迫下夏枯草種子萌發的影響. 北方園藝, 2016, (11): 155-160.

[10] Chang Q S, Zhang L X, Yang W,etal. Effects of exogenous nitric oxide on antioxidant activity and photosynthetic characteristics ofPrunellavulgarisseedlings under NaCl stress. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(7): 121-130.

常青山, 張利霞, 楊偉, 等. 外源NO對NaCl脅迫下夏枯草幼苗抗氧化能力及光合特性的影響. 草業學報, 2016, 25(7): 121-130.

[11] Zhang X X, Guo Q S, Shen X L. Effects of seed priming on salt tolerance inPrunellavulgarisseed germination under saline conditions. China Journal of Chinese Materia Medica, 2009, 34(8): 944-947.

張賢秀, 郭巧生, 沈雪蓮. 種子引發對夏枯草種子耐鹽性的影響. 中國中藥雜志, 2009, 34(8): 944-947.

[12] Li H S. Experimental Principle and Technology of Plant Physiology and Biochemistry[M]. Beijing: Higher Education Press, 2004.

李合生. 植物生理生化實驗原理和技術[M]. 北京: 高等教育出版社, 2004.

[13] Tang S H, Luo C. Plant Physiology Experiment Course[M]. Chongqing: Southwestern Normal University Press, 2012.

湯紹虎, 羅充. 植物生理學實驗教程[M]. 重慶: 西南師范大學出版社, 2012.

[14] Chang Q S, Zhang L X, Wan T,etal. Effects of Ca2+on germination characteristics ofFestucaarundinaceaseeds under simulated acid rain stress. Pratacultural Science, 2012, 29(12): 1903-1909.

常青山, 張利霞, 萬濤, 等. 模擬酸雨脅迫下鈣離子對高羊茅種子發芽的影響. 草業科學, 2012, 29(12): 1903-1909.

[15] Fan H F, Guo S R, Jiao Y S,etal. The effects of exogenous nitric oxide on growth, active oxygen metabolism and photosynthetic characteristics in cucumber seedlings under NaCl stress. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(2): 546-553.

樊懷福, 郭世榮, 焦彥生, 等. 外源一氧化氮對NaCl脅迫下黃瓜幼苗生長、活性氧代謝和光合特性的影響. 生態學報, 2007, 27(2): 546-553.

[16] Zou L N, Zhou Z Y, Yan S Y,etal. Effect of salt stress on physiological and biochemical characteristics ofAmorphafruticosaseedlings. Acta Prataculturae Sinica, 2011, 20(3): 84-90.

鄒麗娜, 周志宇, 顏淑云, 等. 鹽分脅迫對紫穗槐幼苗生理生化特性的影響. 草業學報, 2011, 20(3): 84-90.

[17] Jia X P, Deng Y M, Sun X B,etal. Impacts of salt stress on the growth and physiological characteristics ofPaspalumvaginatum. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(12): 204-212.

賈新平, 鄧衍明, 孫曉波, 等. 鹽脅迫對海濱雀稗生長和生理特性的影響. 草業學報, 2015, 24(12): 204-212.

[18] Yao J, Liu X B, Cui X,etal. Effects of NaCl stress on substances linked to osmotic adjustment and on photosynthetic physiology ofMelilotoidesruthenicain the seedling stage. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(5): 91-99.

姚佳, 劉信寶, 崔鑫, 等. 不同NaCl脅迫對苗期扁蓿豆滲透調節物質及光合生理的影響. 草業學報, 2015, 24(5): 91-99.

[19] Lü J H, Ren L, Li Y F,etal. Responses to salt stress among different genotypes of tea Chrysanthemum. Chinese Journal of Plant Ecology, 2013, 37(7): 656-664.

呂晉慧, 任磊, 李艷鋒, 等. 不同基因型茶菊對鹽脅迫的響應. 植物生態學報, 2013, 37(7): 656-664.

[20] Liu F Q, Liu J L, Zhu R F,etal. Physiological responses and tolerance of four oat varieties to salt stress. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(1): 183-189.

劉鳳歧, 劉杰淋, 朱瑞芬, 等. 4種燕麥對NaCl脅迫的生理響應及耐鹽性評價. 草業學報, 2015, 24(1): 183-189.

[21] Zhang H S, Zhao G Q, Li M F,etal. Physiological responses ofPennisetumlongissimumvar.intermediumseedlings to PEG, low temperature and salt stress treatments. Acta Prataculturae Sinica, 2014, 23(3): 180-188.

張懷山, 趙桂琴, 栗孟飛, 等. 中型狼尾草幼苗對PEG、低溫和鹽脅迫的生理應答. 草業學報, 2014, 23(2): 180-188.

[22] Liu B X, Wang Z G, Liang H Y,etal. Effects of salt stress on physiological characters and salt-tolerance ofUlmuspumilain different habitats. Chinese Journal of Applied Ecology, 2012, 23(6): 1481-1489.

劉炳響, 王志剛, 梁海永, 等. 鹽脅迫對不同生境白榆生理特性與耐鹽性的影響. 應用生態學報, 2012, 23(6): 1481-1489.

[23] Han Y, Sheng Y F, Luo X,etal. Physiological mechanism ofCarthamustinctoriusL. seedlings in response to salt stress. Chinese Journal of Ecology, 2014, 33(7): 1833-1838.

韓宇, 生艷菲, 羅茜, 等. 藥用紅花幼苗對鹽脅迫的生理響應機制. 生態學雜志, 2014, 33(7): 1833-1838.

[24] Li X Y, Song Z W, Dong Z X. Plant physiological response to salt stress. Journal of Northwest Normal University(Natural Science), 2004, 40(3): 106-111.

李曉燕, 宋占午, 董志賢. 植物的鹽脅迫生理. 西北師范大學學報(自然科學版), 2004, 40(3): 106-111.

[25] Chen T, Wang G M, Shen W W,etal. Effect of salt stress on the growth and antioxidant enzyme activity of kenaf seedlings. Plant Science Journal, 2011, 29(4): 493-501.

陳濤, 王貴美, 沈偉偉, 等. 鹽脅迫對紅麻幼苗生長及抗氧化酶活性的影響. 植物科學學報, 2011, 29(4): 493-501.

[26] Yang M S, Wang Y F, Gan X X,etal. Effects of exogenous nitric oxide on growth, antioxidant system and photosynthetic characteristics in seedling of cotton cultivar under chilling injury stress. Scientia Agricultura Sinica, 2012, 45(15): 3058-3067.

楊美森, 王雅芳, 干秀霞, 等. 外源一氧化氮對冷害脅迫下棉花幼苗生長、抗氧化系統和光合特性的影響. 中國農業科學, 2012, 45(15): 3058-3067.

[27] Peng L X, Zhou L J, Feng T,etal. Effects of salt stress on activities of antioxidant enzymes and membrane lipid peroxidation ofElaeagnusangustifoliaL. seedlings. Journal of Tianjin Agricultural University, 2009, 16(4): 1-4.

彭立新, 周黎君, 馮濤, 等. 鹽脅迫對沙棗幼苗抗氧化酶活性和膜脂過氧化的影響. 天津農學院學報, 2009, 16(4): 1-4.

[28] Zhu J F, Liu J T, Lu Z H,etal. Effects of salt stress on physiological characteristics ofTamarixchinensisLour. seedlings. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(15): 5140-5146.

朱金方, 劉京濤, 陸兆華, 等. 鹽脅迫對中國檉柳幼苗生理特性的影響. 生態學報, 2015, 35(15): 5140-5146.

[29] Guo Q S, Wu Y G, Lin Y F,etal. Effect of NaCl stress on growth and antioxidant systems ofPogostemoncablin. China Journal of Chinese Materia Medica, 2009, 34(5): 530-534.

郭巧生, 吳友根, 林尤奮, 等. 廣藿香苗期生長及其抗氧化酶活性對鹽脅迫的響應. 中國中藥雜志, 2009, 34(5): 530-534.

[30] Chen J, Li N Y, Liu Q,etal. Antioxidant defense and photosynthesis for non-indigenous mangrove speciesSonneratiaapetalaandLagunculariaracemosaunder NaCl stress. Chinese Journal of Plant Ecology, 2013, 37(5): 443-453.

陳堅, 李妮亞, 劉強, 等. NaCl處理下兩種引進紅樹的光合及抗氧化防御能力. 植物生態學報, 2013, 37(5): 443-453.

[31] Li X C, Wu Y G, Yang D M,etal. Respond of salt stress on ultrastructure of mesophyll cells inPogostemoncablin. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 2014, 36(2): 300-304.

李賢超, 吳友根, 楊東梅, 等. 海南廣藿香葉肉細胞超微結構對鹽脅迫的響應. 江西農業大學學報, 2014, 36(2): 300-304.

[32] Qin L, Kang W H, Qi Y L,etal. Effects of salt stress on mesophyll cell structures and photosynthetic characteristics in leaves of wine grape (Vitisspp.). Scientia Agricultura Sinica, 2012, 45(20): 4233-4241.

秦玲, 康文懷, 齊艷玲, 等. 鹽脅迫對釀酒葡萄葉片細胞結構及光合特性的影響. 中國農業科學, 2012, 45(20): 4233-4241.

[33] Pardo J M. Biotechnology of water and salinity stress tolerance. Current Opinion in Biotechnology, 2010, 21(2): 185-196.

[34] Sakaki T, Kondo N, Sugaliara K. Breakdown of photosynthetic pigments and lipids in spinach leaves with ozone fumigation role of active oxygens. Physiologia Plantarum, 1983, 59(1): 28-34.

[35] Ott T, Clarke J, Birkes K,etal. Regulation of the photosynthetic electron transport chain. Planta, 1999, 209(2): 250-258.

[36] Farquhar G D, Sharkey T D. Stomatal conductance and photosynthesis. Annual Review of Plant Physiology, 1982, 33(3): 317-345.

[37] Chang Q S, Zhang L X, Chen Y,etal. Characteristics of photosynthesis and spectra properties of thylakoid membranes in the yellow-green leaf mutant of chrysanthemum. Scientia Silvae Sinicae, 2013, 49(2): 72-78.

常青山, 張利霞, 陳煜, 等. 菊花黃綠葉突變體的光合與類囊體膜光譜. 林業科學, 2013, 49(2): 72-78.

[38] Yang S P, Wei C Z, Liang Y C. Effects of NaCl stress on the characteristics of photosynthesis and chlorophyll fluorescence at seedlings stage in different sea island cotton genotypes. Scientia Agriculture Sinica, 2010, 43(8): 1585-1593.

楊淑萍, 危常州, 梁永超. 鹽脅迫對不同基因型海島棉光合作用及熒光特性的影響. 中國農業科學, 2010, 43(8): 1585-1593.

[39] Zhang J, Jiang C D, Ping J C. Research advances about the effect of salt stress on photosynthesis of plant. Journal of Agricultural Sciences, 2008, 29(3): 74-80.

張娟, 姜闖道, 平吉成. 鹽脅迫對植物光合作用影響的研究進展. 農業科學研究, 2008, 29(3): 74-80.

[40] Yuan J W, Li M M, Liu C J,etal. Analysis on photosynthetic physiological and chlorophyll fluorescence parameters between Marselen/101-14 and own-rooted Marselen grapes under different salt stresses. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica, 2016, 25(5): 758-762.

袁軍偉, 李敏敏, 劉長江, 等. 鹽脅迫下馬瑟蘭/101-14嫁接苗和自根苗光合生理及葉綠素熒光參數的差異. 西北農業學報, 2016, 25(5): 758-762.

EffectsofNaClstressonantioxidantcapacityandphotosyntheticcharacteristicsofPrunellavulgarisseedlings

ZHANG Li-Xia1, CHANG Qing-Shan2*, HOU Xiao-Gai1, LIU Wei1, LI Xiao-Peng1, GAO Yu-Hang1, ZHANG Xiu-Li1, DING Sheng-Yun1, XIAO Rui-Xue1, ZHANG Yao1, DENG Yong-Heng1

1.College of Agriculture, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China; 2.College of Forestry, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China

The effects of salt stress on antioxidant capacity and photosynthetic characteristics ofPrunellavulgarisseedlings were studied to provide a theoretical understanding to aid cultivation and management, and the breeding of salt resistant varieties ofP.vulgaris.P.vulgarisseedlings were incubated in nutrient solution, the seedlings were treated with NaCl concentrations of 0, 20, 40, 60 and 80 mmol/L. Antioxidant enzyme activities, osmolyte concentrations, chlorophyll content, and photosynthesis parameters were quantified after the treatment. The results showed that with increasing salt concentration, superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, and soluble protein content increased with increasing salt concentration to 40 or 60 mmol/L and then decreased as concentration rose further; peroxidase, soluble sugar content, malondialdehyde content and electric conductivity showed a continuously rising trend; chlorophyll a and chlorophyll b, chlorophyll a/b, carotenoid and total chlorophyll declined with every increase in salt concentration, as did net photosynthetic rate, transpiration rate and stomatal conductance. Intercellular CO2concentration first decreased as NaCl concentration increased, with the lowest value at 60 mmol/L salt concentration and the highest at 80 mmol/L NaCl. The stomatal limit value steadily increased from 0.26 in CK to 0.38 in 60 mmol/L NaCl, and then decreased to 0.24 at 80 mmol/L. The decrease in net photosynthetic rate caused by 20-60 mmol/L NaCl stress was considered to be a result of stomatal restriction, the decrease of net photosynthetic rate caused by 80 mmol/L NaCl stress was mainly attributable to non-stomatal limitation. Under NaCl stress,P.vulgarisincreased the activity of antioxidant enzymes and the contents of osmolytes, and thus increased salt stress tolerance.

Prunellavulgaris; NaCl stress; photosynthesis; antioxidant enzyme

10.11686/cyxb2016397http//cyxb.lzu.edu.cn

張利霞, 常青山, 侯小改, 劉偉, 李曉鵬, 高宇航, 張秀麗, 丁生運, 肖瑞雪, 張耀, 鄧永恒. NaCl脅迫對夏枯草幼苗抗氧化能力及光合特性的影響. 草業學報, 2017, 26(11): 167-175.

ZHANG Li-Xia, CHANG Qing-Shan, HOU Xiao-Gai, LIU Wei, LI Xiao-Peng, GAO Yu-Hang, ZHANG Xiu-Li, DING Sheng-Yun, XIAO Rui-Xue, ZHANG Yao, DENG Yong-Heng. Effects of NaCl stress on antioxidant capacity and photosynthetic characteristics ofPrunellavulgarisseedlings. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(11): 167-175.

2016-11-01；改回日期：2017-07-25

河南省科技攻關計劃項目(162102110095)，河南科技大學學科提升振興A計劃項目(13660001)，河南省高等學校重點科研資助項目(15A180037, 16A220005)，河南科技大學高級別項目培育基金(2015GJB029)，河南科技大學博士科研啟動基金資助項目(4024-13480054，4026-13480038)和河南科技大學大學生研究訓練計劃(SRTP)項目(2014254，2014281, 2015152，2016136)資助。

張利霞(1982-)，女，河南滎陽人，講師，博士。E-mail: hkdzlx @126.com

*通信作者Corresponding author. E-mail: hkdcqs @126.com