鳳仙花幼苗對鹽脅迫的生理響應機制研究

談中玉 劉 瑩 趙銀玲 任 婷 劉 巖

（長春科技學院醫藥學院，吉林 長春 130118）

1 概述

鹽脅迫幾乎會影響植物從種子生長到植物體的全過程，如種子萌發、出苗、生長等，盡管鹽脅迫下所有植物的生長都會受到抑制，但是不同植物對于致死鹽濃度的耐受水平和生長降低率不同。

鳳仙花（L.）為鳳仙花科一年生草本植物，別名指甲花、急性子、金鳳花，原產于中國、馬來西亞和印度。鳳仙花性寒、味甘微苦，具有清熱解毒、祛風除濕、活血定痛之功效，且花形奇特美麗，有較高的藥用和觀賞價值。鳳仙花的適應性強，可在各種環境條件下生長發育。土壤鹽漬化會嚴重威脅農業生產，也會對鳳仙花的引種和繁育造成嚴重影響，但至今關于鳳仙花在抗鹽性方面的研究少有報道。

因此，筆者以鳳仙花的幼苗為材料，設置盆栽試驗，通過不同質量濃度的鹽溶液模擬鹽環境，脅迫處理鳳仙花幼苗，測定其葉綠素、可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛（MDA）、膜相對透性。此試驗旨在觀測鳳仙花幼苗對3種不同單鹽及1組混合鹽的耐受性，研究鳳仙花對不同質量濃度鹽的生理適應性反應，為鳳仙花耐鹽機理的研究提供理論依據。

2 材料與方法

2.1 試驗用種

試驗用種購自河北省保定市安國藥材市場，對種子進行篩選后，挑選優質種子進行育苗，然后在鳳仙花幼苗種植盆中挑選出發育良好的幼苗。對鳳仙花幼苗進行鹽試劑脅迫處理。

2.2 試驗試劑與儀器

試劑：蒸餾水、丙酮、無水乙醇、考馬斯亮藍法試劑、酸性茚三酮試劑、硫代巴比妥酸、磷酸鈉緩沖液、磺基水楊酸、甲苯及冰醋酸。

儀器：剪刀、塑料袋、牛皮帶、吸水紙、電熱恒溫烘箱、電子天平、離心管、紫外分光光度儀、比色皿、燒杯、量筒、高速離心機、離心管、恒溫水浴鍋、試管、刻度移液管、研缽、容量瓶及洗耳球。

2.3 試驗方法

選用鹽試劑質量濃度分別為0.2%、0.6%、0.8%（設置為輕度組D、中度組D及重度組D）的3種單鹽（Ⅰ處理組NaCl、Ⅱ處理組NaCO、Ⅲ處理組NaHCO）和一組混合鹽（Ⅳ處理組NaCl、NaSO）；其中空白對照（CK）組中無須加入鹽溶液，正常用水澆灌。從脅迫開始后的第6、12、18、24 d早上定時采摘鳳仙花幼苗7～10片成熟葉片，當日取材當日進行測定。

測定鳳仙花葉綠素含量，采用分光光度法；測定鳳仙花可溶性蛋白含量，采用考馬斯亮藍法；測定鳳仙花脯氨酸（Pro）含量，采用分光光度法；測定鳳仙花丙二醛（MDA）含量，采用硫代巴比妥酸法。

3 結果與分析

3.1 不同質量濃度鹽溶液擬鹽脅迫對鳳仙花幼苗中葉綠素含量的影響

葉綠素含量是反映光合強度的重要生理指標。植物受到鹽、堿脅迫時各種生理過程受到干擾，往往造成水分虧缺、礦質營養不足、膜系統結構破壞、有害代謝產物積累、蛋白質合成速率下降及能量供應不足等后果。葉綠素含量下降可以看成是植株受害后的重要生理反應，從其下降幅度可以看出其受害程度。由圖1（a）、（d）可知，葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素含量在D濃度處理下較對照組（CK）差異不顯著（＞0.05）；由圖1（b）、（c）可知，由于高濃度的鹽堿脅迫，葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素含量在D濃度處理下較對照組差異顯著（CK）（＜0.05）。結果表明，輕度鹽脅迫對鳳仙花幼苗葉片的光合作用能力有影響，但是在較強鹽脅迫時其光合作用能力受到的影響更為顯著。表明隨著鹽質量濃度的升高，光合酶活性下降，葉綠素受到破壞，導致總葉綠素含量降低。

圖1 鹽脅迫下鳳仙花葉片葉綠素含量的變化

3.2 不同質量濃度鹽溶液擬鹽脅迫對鳳仙花幼苗中可溶性蛋白含量的影響

由圖2可知，低質量濃度混合鹽處理對鳳仙花幼苗可溶性蛋白含量無明顯影響，但高濃度組對其有一定脅迫作用。Ⅰ、Ⅲ處理組CK與D比較并無明顯差異（＞0.05），而隨著脅迫程度的增強和脅迫時間的延長，第18 d可溶性蛋白含量的積累量在D濃度下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ處理組較CK組依次升高19.48%、17.45%、17.92%、6.54%；第6 d可溶性蛋白含量的積累量在D濃度下Ⅱ、Ⅲ處理組達到峰值，相比CK分別升高了31.21%、8.60%；Ⅱ、Ⅲ處理組鹽質量濃度持續升高，可溶性蛋白含量也持續增加，致使細胞滲透調節系統失衡。因此，鹽脅迫對鳳仙花幼苗葉片可溶性蛋白含量影響較顯著（＜0.05）。

圖2 鹽脅迫下鳳仙花葉片可溶性蛋白含量的變化

3.3 不同質量濃度鹽溶液擬鹽脅迫對鳳仙花幼苗中脯氨酸含量的影響

有試驗證明，脯氨酸在細胞內的大量積累可改善細胞滲透調節機制，使細胞具有較強滲透能力，加快細胞的能量轉換與代謝。由圖3（b）、（d）可知，脅迫第6 d在D濃度處理下的鳳仙花幼苗葉片中的脯氨酸含量變化較CK處理無顯著差異。隨著脅迫天數的增加，第18 d在D濃度下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ處理組達到最高值后脯氨酸含量開始減少，表明隨著鹽脅迫時間的延長和鹽堿濃度的升高，Ⅰ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ處理組脯氨酸的含量依次降低。圖3表明鹽脅迫對于鳳仙花幼苗中的脯氨酸含量影響較顯著（＜0.05），也表明在一定的鹽濃度脅迫下，逆境中脯氨酸對植物體起到了保護作用。

圖3 鹽脅迫下鳳仙花葉片脯氨酸含量的變化

3.4 不同質量濃度鹽溶液擬鹽脅迫對鳳仙花幼苗中MDA含量的影響

丙二醛是膜質過氧化的產物之一，其質量摩爾濃度越高，膜質氧化程度越大，受到的鹽害也越重。由圖4可知，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組處理下，鳳仙花葉片內MDA含量隨脅迫時間的延長，呈先降后升再降的趨勢。在Ⅰ、Ⅳ處理組中濃度為D時MDA水平偏低，且兩組間差異均不顯著（＞0.05）。在各處理組中，D濃度下MDA含量均在第6 d達到最高值，在6 d后MDA含量隨著脅迫時間的延長開始出現先降后升再降的變化趨勢。隨著植物受脅迫程度的變化，MDA含量也開始發生變化，在逆境脅迫中對植物體起到保護作用，即增強細胞的滲透調節作用。由此可見，鳳仙花幼苗面對干旱有著屬于自己的自我調節機制。

圖4 鹽脅迫下鳳仙花葉片丙二醛含量的變化

4 結論與討論

在鹽堿試劑模擬鹽脅迫的試驗中，觀測葉綠素的研究結果表明，鹽脅迫對鳳仙花幼苗葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量的變化基本同步；隨著鹽質量濃度的升高，植物葉綠素受到很大影響，從而影響光合作用；隨著鹽脅迫時間的延長，鳳仙花植株及幼苗葉片中葉綠素a、b的適應性呈現明顯降低的變化趨勢，反映了鳳仙花幼苗對鹽脅迫的適應性耐受力明顯下降，說明鹽脅迫降低了鳳仙花幼苗的光合能力，減少了有機物質的合成，從而導致鳳仙花的生長受到了抑制。查閱文獻發現，有很多學者開展試驗后認為鳳仙花葉片內部葉綠素a含量的多少主要與光照度和光照時間有關，而逆境的脅迫強度則不會直接導致鳳仙花幼苗植物的光合色素含量有明顯的變化。這也說明了植物除受逆境會導致葉綠素受到影響，還有光照所帶來的影響。

從圖2、圖3中，可明顯地觀察到可溶性蛋白、脯氨酸含量隨脅迫程度加深的變化。伴隨植物水分的缺失，脯氨酸含量升高，對植物體起到了一定保護作用。可溶性蛋白含量的增加可維持功能蛋白的數量和細胞滲透勢。圖2中，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ處理組在D濃度下可溶性蛋白含量均處于較高水平，除Ⅰ處理組中各濃度差異并不顯著外（＞0.05），其余組表明當鹽濃度增加到一定程度時，可溶性蛋白含量增加，表明輕度脅迫下植物發生應激反應，產生脅迫蛋白，導致蛋白質含量階段性增加。當鹽脅迫超出細胞滲透調節作用的上限時，蛋白酶活性變強。研究表明，可溶性蛋白與脯氨酸含量的升高，增加了細胞通透性，從而降低了MDA的合成速率。

根據此試驗MDA測定結果，發現隨著脅迫程度的增強和處理時間的延長，鳳仙花葉片內MDA含量呈先降后升再降的趨勢，在脅迫的過程中，膜質氧化程度越大，受到的鹽害也越重。研究認為，高濃度的鹽堿脅迫（如此試驗中D濃度的Ⅱ、Ⅲ處理組）可以導致種子積累較多的MDA，不利于幼苗生長，與林艷等的結論一致。該試驗結果說明，在較強鹽脅迫下，鳳仙花幼苗體內MDA含量會有所增加，植物體細胞膜質過氧化程度變高，細胞膜會受到一定的損傷。

綜上所述，在較長時間的鹽脅迫條件下，滲透調節物質（可溶性蛋白質和脯氨酸）可清除活性氧自由基，調節了鳳仙花對鹽脅迫的響應，減少了氧化傷害，提高了鳳仙花的耐鹽性，說明鳳仙花對鹽脅迫具有一定的耐受性，適合在鹽堿地種植。綜合分析試驗研究結果發現，在3種單鹽和一組混合鹽中，首先Ⅰ處理組（NaCl）對鳳仙花幼苗的生長影響最小，其次是Ⅳ處理組（NaCl、NaSO混合鹽），再次是Ⅲ處理組（NaHCO），最后是Ⅱ處理組（NaCO）。