鹽脅迫下外源MT和Ca2+對菜用大豆幼苗生長及生理特性的影響

刁玄章 高青海 程小燕

摘 要：以菜用大豆為實驗材料，研究鹽脅迫條件下外源噴施MT和Ca2+對大豆幼苗生長、光合參數(shù)和膜質(zhì)過氧化的影響.實驗結(jié)果表明，菜用大豆幼苗在鹽脅迫下其生理生化反應受到抑制，單一施用外源Ca2+，MT，Ca2++MT，均對大豆幼苗的鹽脅迫具有一定的緩解作用.單一噴施MT的大豆幼苗各項生理指標與對照組CK最相近，效果最好.

關(guān)鍵詞：菜用大豆；鹽脅迫；MT；Ca2+；緩解作用

[中圖分類號]S643 [文獻標志碼]A

Effects of Exogenous MT and Ca2+ in Physiological Characteristics of Vegetable Soybean Seedlings under Salt Stress

DIAO Xuanzhang，GAO Qinghai*，CHENG Xiaoyan

（College of Agricultural Sciences，Anhui Science and Technology University， Fengyang 233100，china）

Abstract：The effects of exogenous application of MT and Ca2+ on the growth， photosynthetic parameters and membrane peroxidation of vegetable soybean seedlings under salt stress were studied with vegetable soybean as experimental material. The results showed that the physiological and biochemical reactions of vegetable soybean seedlings under salt stress were inhibited. The single application of exogenous Ca2+ and MT or combined application had a certain degree of alleviation on the stress of vegetable soybean seedlings. The physiological indexes of soybean seedlings were the closest to those of the control group， so the effect was better.

Key words：vegetable soybean； salt stress； Melatonin； Ca2+； alleviating effect

土壤鹽漬化是一個全球性的問題，全球共有各類鹽漬土9.5×108 hm2左右，我國有鹽漬土3 000萬hm2左右，土壤鹽漬化面積仍在不斷擴大，已經(jīng)成為全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在且亟待解的難題，嚴重限制了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)高效發(fā)展.MT（褪黑素，Melatonin）在作物中有各種生理功效，可增進種子萌生，促進生長，緩解作物逆境脅迫等.[13]Ca2+是作物生長發(fā)育過程中不可缺少的大量元素之一，分布在植物細胞液泡、細胞膜、質(zhì)體、線粒體等部位，參與植物細胞代謝活動.Ca2+對非生物脅迫等不良環(huán)境給植物造成的傷害有一定的緩解作用.[45]鹽脅迫下，由于植物對Na+吸收量增加，從而降低了對Ca2+吸收，導致礦質(zhì)元素不平衡，影響植物的生長發(fā)育.通過增加細胞質(zhì)中Ca2+的濃度，可以維持正常的光合作用，起到保護植物的作用.本研究以菜用大豆為材料[67]，研究鹽脅迫下外源物質(zhì)MT和Ca2+對其生長和生理特性的影響，旨在為提高菜用大豆耐鹽性提供理論支撐.

1 材料與方法

1.1 材料

實驗為菜用大豆“青酥七號”，由安徽科技學院園藝教研室提供，實驗在安徽科技學院種植園人工氣候室內(nèi)進行.選取顆粒飽滿、整齊的菜用大豆種子，在基質(zhì)為蛭石和草灰（體積比1∶1）的穴盤中播種，幼苗長至2葉1心時移栽到基質(zhì)為蛭石+草灰+珍珠巖（體積比1.5∶1.5∶1）的10 cm×10 cm的營養(yǎng)缽中，依照常規(guī)方法培育.

1.2 方法

幼苗長到3葉1心時開始進行實驗.選取長勢一致的菜用大豆幼苗，移至人工氣候室，常溫下培養(yǎng)3天后進行試劑處理.實驗共設(shè)置5個處理：

（1）CK（蒸餾水）；

（2）SS（75 mmol·L-1 NaCl）；

（3）MT+SS（100 μmol·L-1 MT+75 mmol·L-1 NaCl）；

（4）Ca2+ + SS（5 mmol·L-1 CaCl2+75 mmol·L-1 NaCl）；

（5）MT + Ca2++SS（100 μmol·L-1 MT+5 mmol·L-1 CaCl2+75 mmol·L-1 NaCl）.

每組處理30株，重復3次.每天18點葉面噴施外源物質(zhì)MT和Ca2+，對照組噴施蒸餾水，每次噴施以葉面均勻附著一層水珠為準.外源物處理后第2 d天進行鹽脅迫處理.每株在根部緩慢加入20 mL的75 mmol·L-1 NaCl，對照組施加等量蒸餾水，其他管理均保持一致.處理12 d左右時，取出實驗樣本進行測定.測定重復3次.

1.3 測定

形態(tài)指標測定 在處置12 d時，采用游標卡尺測量菜用大豆幼苗的株高，用電子天平測量根系鮮重、地上部鮮重、根系干重、地上部干重.每株重復三次，每組處理統(tǒng)計5株，取平均值.

光合速率與葉片氣孔導度測定 在晴朗上午10：30之前，葉片氣孔未關(guān)閉時，每組隨機選取5株菜用大豆幼苗，每株從上往下數(shù)第3片葉，利用CIRAS-2光合儀在室外測定供實驗材料的凈光合速率和葉片氣孔導度，根據(jù)光合光強響應分析結(jié)果，確定人工光源PAR800（mo1· m-2 · s-1 ）測定葉片光合參數(shù).儀器穩(wěn)定時記錄相關(guān)數(shù)值，重復3次，取平均值.

葉綠素的測定 每組稱取0.2 g葉片，加入20 mL 80%的丙酮，密封，在暗處放24 h，直至葉片發(fā)白；對照組為80%丙酮.分別在663，646，470 nm比色.[8]

葉片相對電導率和丙二醛（MDA， malondialdehyde）含量 隨機選則鮮葉若干，用蒸餾水洗滌，然后用打孔器打圓片0.5 g.打孔器要避開主葉脈，利用電導率儀測定，計算公式參考高俊鳳的實驗方法.丙二醛含量測定采取比色法.[8]

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下外源MT和Ca2+對菜用大豆幼苗株高和根系鮮重的影響

從圖1可以看出，對照處理大豆幼苗株高為31.7 cm，SS大豆幼苗株高為21.4 cm，比正常株高低32.4%.噴施外源Ca2+和MT均具有一定的緩解用.噴施MT緩解效果最好，大豆幼苗株高為24.3 cm，比鹽脅迫下大豆幼苗的株高高13.6%.實驗結(jié)果表明，鹽脅迫抑制了菜用大豆幼苗生長，噴施外源Ca2+和MT均具有一定的緩解鹽脅迫的作用，噴施外源MT緩解效果最好.

由圖2可以看出，大豆幼苗正常情況生長根系鮮重為0.85 g，在鹽脅迫下根系鮮重為0.62 g，噴施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+的大豆幼苗根系鮮重均比鹽脅迫下的要高.噴施MT的大豆幼苗長勢最好，比鹽脅迫下高25.8%，接近幼苗正常情況生長根系鮮重.實驗結(jié)果表明，鹽脅迫下噴施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+對菜用大豆幼苗根系生長均有一定緩解作用，噴施MT效果最佳.

2.2 鹽脅迫下外源MT和Ca2+對菜用大豆幼苗根系干重的影響

由圖3可以看出，大豆幼苗在鹽脅迫下根系干重為0.09 g，比正常情況下低40.0%，而噴施外源Ca2+和MT+Ca2+的大豆幼苗根系干重均比SS下高18.2%.噴施外源 MT的大豆幼苗效果最好，比鹽脅迫下高44.4%.實驗結(jié)果表明，噴施外源MT處理，對鹽脅迫的緩解效果最好，噴施Ca2+次之.

2.3 鹽脅迫下外源MT和Ca2+對菜用大豆幼苗地上部鮮重和干重的影響

由圖4可以看出，大豆幼苗正常情況生長地上部鮮重為14.8 g，鹽脅迫下地上部鮮重為8.91 g，噴施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+的大豆幼苗地上部鮮重均比鹽脅迫下的要高.噴施外源MT的大豆幼苗長勢最好，比鹽脅迫下高28.2%，接近幼苗正常情況生長地上部鮮重.實驗結(jié)果表

由圖5可以看出，鹽脅迫下菜用大豆幼苗地上部干重受到抑制，為1.9 g，比對照處理少21.1%.噴施外源Ca2+和MT+Ca2+后，大豆幼苗地上部干重幾乎不受影響.效果最好的是噴施外源MT，幼苗地上部干重為2.21 g，達到對照處理的91.7%.

2.4 鹽脅迫下外源MT和Ca2+對菜用大豆幼苗葉片葉綠素含量和凈光合速率的影響

葉綠素是植物重要的光合色素，光合色素含量減少會導致光合速率降低，從而降低PSII反應中心的光捕獲能力和光化學轉(zhuǎn)化效率，進而降低光合作用，葉片的光合作用受損，進而抑制植株的生長發(fā)育.葉綠素的含量受到外界環(huán)境的影響，由圖6可以看出，鹽脅迫條件下葉綠素含量為46.5 SPAD，噴施外源 MT和Ca2+的大豆幼苗葉綠素

含量與鹽脅迫下相比，分別增加了2.9 SPAD和1.2 SPAD，噴施外源MT的大豆幼苗葉綠素含量最高，緩解效果最好.

由圖7可知，植物在鹽脅迫下，凈光合速率比正常情況下降了29.6%.噴施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+處理的菜用大豆幼苗，葉片凈光合速率分別為11.2，10.4，10.8 μmol·m-2·s-1，說明噴施外源MT的菜用大豆幼苗葉片凈光合速率最高，對葉片凈光合速率緩解效果最佳.

2.5 鹽脅迫下外源MT和Ca2+對菜用大豆幼苗葉片氣孔導度的影響

大多數(shù)植物的氣孔在白天張開，夜間關(guān)閉.氣孔導度對蒸騰作用有著直接的影響，也影響著植物的光合作用.由圖8可以看出，對照處理菜用大豆幼苗氣孔導度為192 mmol·m-2·s-1，鹽脅迫下減少26.6%.噴施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+的大豆幼苗，氣孔導度比鹽脅迫下分別高23.4%，14.2%，8.5%，MT對菜用大豆的氣孔導度緩解效果最佳.

圖8 鹽脅迫下外源MT和Ca2+對菜用大豆幼苗葉片氣孔導度的影響

相對電導率與植物活力、水分下降和電解液外滲有密切關(guān)系.從圖9中可以看出，鹽脅迫下大豆幼苗的相對電導率顯著高于對照.對照處理的大豆幼苗葉片相對電導率為19.4%，SS處理下大豆幼苗葉片相對電導率達28.6%，噴施外源MT和Ca2+能顯著降低大豆幼苗葉片相對電導率.說明噴施外源MT和Ca2+可有效緩解鹽脅迫對大豆葉片細胞膜的傷害.噴施外源MT的效果更為顯著，大豆幼苗葉片相對電導率為24.3%，比鹽脅迫下的相對電導率低15.0%，其次為噴施Ca2+.

2.6 鹽脅迫下外源MT和Ca2+對菜用大豆幼苗葉片相對電導率和MDA含量的影響

化水平，SS處理下菜用大豆幼苗葉片MDA含量明顯升高，在處理時達到2.8 nmol·g-1FW，噴施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+均可顯著緩解葉片MDA含量的升高.噴施外源MT大豆幼苗葉片MDA含量較低，緩解效果最好.

3 結(jié)論

植物在正常生長環(huán)境下體內(nèi)活性氧（ROS）的產(chǎn)生和消除之間存在一定的平衡，這種平衡的維持主要依靠各類抗氧化物質(zhì)協(xié)同作用.大多數(shù)非鹽生植物在長時間鹽脅迫下其活性氧平衡被破壞，導致活性氧大量積累，膜透性增加，膜氧化水平提高.植物細胞的正常生理代謝和生長受到抑制，嚴重時植物死亡.

外源MT具有較好的抗氧化作用，能夠在一定程度上緩解植物逆境脅迫，在脅迫信號傳導中承擔著重要的作用.實驗結(jié)果表明，菜用大豆幼苗在鹽脅迫下其生理生化反應受到抑制，單一施用外源Ca2+，MT，Ca2++MT，對菜用大豆幼苗的脅迫具有一定程度緩解作用.單一噴施MT的大豆幼苗各項生理指標與對照組CK最相近，作用效果最好.外源MT處理對根系鮮重和根系干重作用效果最好，還可提高菜用大豆幼苗的凈光合速率，顯著提高葉片氣孔導度.

參考文獻

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[8] 高俊鳳.植物生理學實驗指導[M].北京：高等教育出版社，2006.7476.

編輯：琳莉