硝普鈉和油菜素內(nèi)酯對鹽脅迫菊苣根系滲透物質(zhì)的調(diào)節(jié)作用

馬錢波，谷文英

(揚州大學(xué)動物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇揚州 225009)

鹽脅迫對植物的正常生長有著很大的危害。一方面，富鹽對植物生長基質(zhì)土壤的理化性質(zhì)造成影響，使土壤團粒結(jié)構(gòu)破壞，孔隙度減少，透水通氣性變差，土壤易板結(jié)[1]；另一方面，富鹽對植物本身也會產(chǎn)生不良影響，最直觀地表現(xiàn)為生長受到抑制，生長速度減緩，甚至直接對其具有毒害作用[2]。

外源一氧化氮(NO)和油菜素內(nèi)酯(EBR)是2種不同的外源物質(zhì)，但2種外源物都被用來進行提高植物抗逆性的研究。NO的研究較早，因為其作用廣泛，參與動植物體內(nèi)許多生理病理過程[3]，并對多種脅迫具有緩解作用，一直以來都是研究的熱點。EBR是近年來人們對植物的深入研究而發(fā)現(xiàn)并提取的一種新型植物激素，具有含量低、生理活性高的特點[4]。對于油菜素內(nèi)酯的抗逆性逐漸成為研究的熱點問題。

菊苣品種眾多，除了用作葉菜類蔬菜，飼用菊苣品種也是一種高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的飼用植物，菊苣根系中含有豐富的菊糖和芳香族物質(zhì)，因此具有多方面的開發(fā)潛力[5]。我國江蘇沿海城市多有灘涂形成，這種土質(zhì)卻不適合絕大多數(shù)植物生存[6]，菊苣具有一定的耐鹽能力。本試驗擬通過施用2種外源物質(zhì)NO、EBR，并從菊苣根系含水量、可溶性糖和可溶性蛋白含量變化的角度來了解這2種外源物質(zhì)對鹽脅迫的緩解作用，從而提高菊苣的耐鹽能力。

1 材料與方法

1.1 試驗材料的準(zhǔn)備

本試驗于2016年5月在揚州大學(xué)草業(yè)溫室內(nèi)進行。所選取的試驗材料為百綠國際草業(yè)有限公司提供的將軍菊苣(CichoriumintybusL. cv. Commander)，將種子進行消毒處理，用2% NaClO浸泡10 min[7]，然后將蒸餾水漂洗3遍的種子均勻分布在鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿上，并用蒸餾水使培養(yǎng)皿內(nèi)部保持濕潤，發(fā)芽過程在恒溫光照培養(yǎng)箱中進行，其中晝—夜周期為14 h—10 h，溫度為25 ℃[8]。10 d后，選擇生長狀態(tài)較為一致的菊苣幼苗采用沙培法培養(yǎng)，具體用內(nèi)裝黃沙、底部有孔的育苗盒，每個小盒中轉(zhuǎn)移1株幼苗，之后澆水采用改良Hoagland營養(yǎng)液，統(tǒng)一采用根部澆灌。40 d后，對生長到一定程度的試驗材料進行不同處理。

沙培40 d后在所育成的菊苣成株中隨機取出10株，并對地上部與地下部分別收集。其余植株分別參照表1作相應(yīng)處理。同時預(yù)處理時間設(shè)為3 d，在鹽脅迫之前，采用葉面噴施法，每天2次(早晨和傍晚各1次)，每組固定相同劑量，噴施至葉面有液體流出為止。分別在處理5、10、15、20 d時對各處理組取樣。

1.2 測定方法

1.2.1 根系含水量 將新鮮菊苣的根系用流水沖去細塵和附著的黃沙，切取菊苣的根系，用濾紙擦干其表面水分，每個處理取3株，分別測定質(zhì)量，記為m1。將各組各株分開放入烘箱中，在85 ℃過夜烘干至恒質(zhì)量，再迅速稱取每個根系的質(zhì)量，記為m2。通過公式(m1-m2)/m1×100%計算根系含水量。

1.2.2 根系菊糖含量 將各組新鮮菊苣的根系于烘箱 105 ℃ 烘30 min，然后于70 ℃過夜繼續(xù)烘，將干根系磨碎后按照不同處理收集放入密封袋中，待試驗取用。由于菊苣中的菊糖含量普遍高于其他植物，菊糖主要分布于菊苣的根系[9]，而菊糖又是一種倍受關(guān)注的鏈狀多糖。

表1 試驗方案設(shè)計

目前還沒有特別明確直接測定菊糖含量的方法，但由于菊糖是非還原性的聚糖，而其中的葡萄糖和果糖都是還原糖，因此在菊糖含量的測定上可采用總糖含量減去還原糖含量的方法[10]。本試驗方法根據(jù)張志良等編寫的《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》[11]，采用蒽酮比色法，測D625 nm，并根據(jù)方程測得可溶性糖含量。采用3，5-二硝基水楊酸法(DNS法)，測D540 nm，并根據(jù)方程測得菊糖含量。菊糖含量=可溶性總糖含量-還原糖含量。

1.2.3 根系可溶性蛋白含量 可溶性蛋白是植物細胞中重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，其含量的高低影響植物細胞的滲透勢，植物細胞中高濃度的可溶性蛋白可以維持較低的滲透勢，幫助植物抵抗脅迫環(huán)境帶來的傷害。

取不同處理組待測的菊苣的根系先剪碎，然后在液氮中研磨成粉末狀，現(xiàn)處理現(xiàn)用。采用考馬斯亮藍法[9]測定可溶性蛋白含量，測D595 nm，并計算可溶性蛋白的含量。

1.3 試劑和儀器

本試驗所用試劑均為分析純；使用上海舜宇恒平公司生產(chǎn)的FA2004型電子天平進行稱量；使用德國EPPENDORF公司的Centrifuge 5430R高速離心機和成都儀器廠的HS-4型恒溫浴槽進行樣品處理；使用HITACHI公司的UH5300雙光束分光光度計測定吸光度。

1.4 指標(biāo)分析方法

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)整理；采用SPSS 22.0軟件分析，使用Duncan’s法，分別就同一處理的不同時間點，不同處理的同一時間點(即橫向比較和縱向比較)進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 SNP和EBR預(yù)處理對菊苣根系含水量的影響

含水量能從側(cè)面反映干物質(zhì)的含量。由表2可以看出，空白對照和NaCl對照根系含水量先下降后上升，分別在10、5 d含量最低，至20 d兩者與0 d相比均無顯著差異(P>0.05)。EBR組、EBR-NaCl組、SNP組、SNP-NaCl組根系含水量則呈現(xiàn)先上升后下降最后再上升的波動，最終與0 d相比顯著上升(P<0.05)。在各個時間點施用EBR和SNP組的含水量高于空白對照組，并在早期(5、10 d)與對照差異顯著(P<0.05)。與空白對照相比，鹽脅迫在一定程度上降低了根系含水量，但最終無明顯差異；與鹽對照相比，噴施EBR和SNP均能在鹽脅迫下提高根系含水量，并在5、10 d與鹽對照有顯著差異(P<0.05)，SNP效果更久，能達到15 d。由此可見，2種外源物質(zhì)對菊苣含水量的穩(wěn)定是有作用的，并且能夠提高菊苣根系的含水量。

表2 不同處理對菊苣根系含水量的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，同行數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.2 SNP和EBR預(yù)處理對菊苣根系菊糖含量的影響

由于菊糖屬于非還原性聚糖，而多糖都是非還原糖，菊苣中多糖有菊糖、淀粉等，淀粉又多存在于菊苣的地上部分，采用“1.2.2”節(jié)方法測定，并得出結(jié)果。從表3可以看出，各組菊糖含量變化是不同的，空白對照在20 d內(nèi)雖有波動，但差異不顯著，NaCl對照則表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，并在 10 d 時到峰值9.60 mg/g，且每5 d間差異顯著(P<0.05)。EBR組表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢，并在20 d時與0 d相比升高顯著，達到9.43 mg/g(P<0.05)。SNP組雖也表現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，但最終變化不顯著，而EBR-NaCl和 SNP-NaCl 2組均表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，但出現(xiàn)峰值的時間不同，前者在5 d，早于后者的10 d，同時后者與鹽對照峰值時間相同；15 d之后可以看出外源物質(zhì)的效應(yīng)減弱，在20 d時各處理組菊糖含量都有所下降，表現(xiàn)為NaCl組(8.65 mg/g)顯著低于SNP預(yù)處理脅迫組(8.96 mg/g)；SNP預(yù)處理脅迫組的菊糖含量顯著低于EBR預(yù)處理脅迫組的9.28 mg/g(P<0.05)。從 20 d 內(nèi)各組變化可以發(fā)現(xiàn)，EBR對菊糖的作用效果持續(xù)時間更長，效果更明顯。

2.3 SNP和EBR預(yù)處理對菊苣根系可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白含量的變化是衡量植物是否受到脅迫的可靠依據(jù)，一般植物會提高其可溶性蛋白含量來緩解所受到的脅迫。由表4可以看出，空白對照組可溶性蛋白含量沒有顯著變化，在NaCl對照組中可溶性蛋白含量一直呈上升趨勢，最終達到0.608 mg/g，并且各時間點間差異顯著(P<0.05)。EBR組和SNP組可溶性蛋白含量也呈顯著上升趨勢(P<0.05)，最終分別達到0.513、0.514 mg/g，但顯著低于NaCl對照組，高于空白對照組(P<0.05)。EBR-NaCl和 SNP-NaCl 2組的變化略有不同，前者在0～10 d顯著上升(P<0.05)，10～20 d差異不顯著，并在15 d達到峰值0.633 mg/g；后者則一直呈顯著上升趨勢(P<0.05)，并在20 d達到測定峰值0.672 mg/g。由此可以發(fā)現(xiàn)，2種外源物質(zhì)對菊苣可溶性蛋白含量變化是存在影響的，SNP的持續(xù)時間更久，可溶性蛋白是植物抵抗外界脅迫的關(guān)鍵物質(zhì)，而EBR和SNP對提高菊苣耐鹽性與NaCl組相比是有顯著作用的(P<0.05)。

表3 不同處理對菊苣根系菊糖含量的影響

表4 不同處理對菊苣根系可溶性蛋白含量的影響

3 討論

已有研究表明，植物長期生長在高NaCl環(huán)境下會造成鹽脅迫，而鹽脅迫造成的危害最主要的是滲透脅迫，其次還有一些次生脅迫，如營養(yǎng)脅迫和氧化脅迫等[12]。本試驗主要研究菊苣的滲透脅迫，滲透脅迫是在根系所處環(huán)境含鹽量高于植物生長最適鹽濃度時，由于根系周圍環(huán)境水勢降低，而導(dǎo)致植物根系難以吸水，從而引發(fā)膨壓下降、葉片失水甚至枯黃等一系列連鎖反應(yīng)。周妍的研究表明，不同類型鹽脅迫下大豆的根系含水量會顯著降低(P<0.05)[13]，谷文英等的研究中得出近似的結(jié)論[7]，在本試驗中，也得出了相似的結(jié)果，即受到鹽脅迫的菊苣的根系含水量顯著低于未受脅迫組(P<0.05)，這與植物的適應(yīng)機制相一致。

外源一氧化氮作為一種信號分子，因為其被研究證明能夠參與植物生長的許多過程，被很多學(xué)者研究使用，其中一個顯著作用就包括對各種脅迫的響應(yīng)。而有些植物也能產(chǎn)生適應(yīng)鹽環(huán)境的結(jié)構(gòu)來應(yīng)對滲透脅迫或者改變自身某些物質(zhì)來反饋滲透脅迫的存在，后者大多數(shù)能起到緩解作用。本試驗主要研究菊苣的有機溶質(zhì)。周妍在其研究中表明，大豆根系可溶性糖含量在鹽脅迫下顯著上升(P<0.05)[13]，而李輝等在研究菊芋時發(fā)現(xiàn)鹽處理則會降低可溶性糖含量[14]，這可能和不同植物緩解脅迫的差異有關(guān)。而本研究顯示，菊苣根系糖分含量變化呈現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，但是存在外源一氧化氮和油菜素內(nèi)酯預(yù)處理的菊苣，后期降低趨勢顯著低于未預(yù)處理組(P<0.05)。已有研究表明，在鹽脅迫下植物細胞的高爾基體會更加活躍，從而促進蛋白質(zhì)的合成，雷鈞杰等測定了10種植物在鹽環(huán)境下可溶性蛋白含量的變化，發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫下可溶性蛋白的含量均有所上升[15]，本試驗得出類似的結(jié)論，但是在2種外源物預(yù)處理下，可溶性蛋白含量的增加速度更快，并且能夠持續(xù)更長時間，可是沒有外源物預(yù)處理的菊苣可溶性蛋白含量則表現(xiàn)出先上升后下降的變化過程。

4 結(jié)論

鹽脅迫能顯著降低菊苣根系含水量，同時2種外源物質(zhì)能顯著提高菊苣根系含水量(P<0.05)；外源一氧化氮和油菜素內(nèi)酯對菊苣根系不同糖含量在鹽脅迫下都存在顯著影響(P<0.05)；2種外源物質(zhì)對菊苣根系不同種糖含量在鹽脅迫下的影響是存在顯著差異的(P<0.05)；對鹽脅迫下菊苣根系可溶性蛋白含量變化存在影響，并且持續(xù)時間不同。由此可見，2種外源物質(zhì)對菊苣鹽脅迫都能起到緩解作用。