水楊酸對干旱脅迫下烏塌菜幼苗生理指標的影響

馮營營　柯春暉　楊振宇

摘 要：為了探究水楊酸提高烏塌菜幼苗抗旱性的生理機制，以烏塌菜幼苗為材料，采用10% 濃度的聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫，添加外源水楊酸（SA）后，測定抗旱性生理指標超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、丙二醛（MDA）、相對電導率和可溶性蛋白的含量。試驗結果表明：干旱脅迫對烏塌菜幼苗的生長產生不利影響，噴施適當濃度的SA能夠增強烏塌菜葉片中抗氧化酶的活性，抑制MDA的積累，同時降低質膜的相對電導率，減少可溶性蛋白的含量，從而減輕對質膜的傷害。適宜的外源SA處理可增強烏塌菜對干旱脅迫的適應能力，其中以2.0mmol·L-1濃度處理效果最佳。

關鍵詞：干旱脅迫;水楊酸;烏塌菜;抗氧化酶活性

中圖分類號：S-3 文獻標識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201015005

烏塌菜（Brassica campestrisL.ssp.chinensisvar. rosularisTsen et Lee）也被稱之為“維他命菜”[1]，是十字花科白菜亞種中的一個變種。近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，健康意識的不斷增強，烏塌菜由于其重要的營養成分越來越受到人們的青睞。烏塌菜根群分布淺，吸收能力較差，不可缺水，尤其是在幼苗期，缺水可能會導致其死亡。所以，烏塌菜的可適應性種植面積與水分有密切的關系。干旱會限制烏塌菜的生長，影響烏塌菜的生長代謝，是降低其品質的重要因素之一。

水楊酸（SA）作為植物體內普遍存在的一種小分子酚類化合物，主要生理功能是刺激植物，使其獲得一定抗逆性。水楊酸能夠調控干旱脅迫下植物的抗氧化代謝，調控植物的抗旱性，目前已在小麥[2]、馬鈴薯[3]、桔梗[4]等植物的研究中得到證實。近年來，在植物的抗逆性研究中，水楊酸得到了廣泛應用。但針對水楊酸對干旱脅迫下烏塌菜幼苗的影響尚未見報道。

本試驗探討噴施外源SA對干旱脅迫后烏塌菜幼苗抗氧化代謝功能和膜透性的影響，以揭示水楊酸提高其抗性的生理機制，為水楊酸在烏塌菜的生產栽培中提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以“豫達豐精品小八葉”種子種植的烏塌菜幼苗為試驗材料，采用10%濃度的聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫。

1.2 試驗設計

本試驗于2019年9月在上海應用技術大學生態學院LED新光源植物培養實驗室進行。

選取烏塌菜飽滿種子進行土壤栽種，晝夜溫度25℃/20℃、晝夜時間14h/10h、光照強度4000lx條件下進行種子萌發;種子破土出芽20d后，將長勢相似的烏塌菜幼苗分為7組，每組8株，對照組（CK）和干旱脅迫組噴施清水，實驗組分別噴施0.5mmol·L-1、1.0mmol·L-1、1.5mmol·L-1、2.0mmol·L-1、2.5mmol·L-1濃度的SA，各處理分別隔離噴施，直至葉片水分滴落為止，每12h處理1次;處理5d后，用10%PEG溶液將干旱脅迫組和實驗組浸透，模擬干旱脅迫，對照組清水浸透作對照;脅迫3d后，進行相關數據的測定。

1.3 待測項目和方法

待試驗處理后，對烏塌菜幼苗進行取材，每處理至少選取3株長勢相似的植株，每植株選取根、莖、葉混合攪拌研磨，提取酶液。

超氧化物歧化酶（SOD）采用NBT染色法[5]進行測定;過氧化物酶（POD）采用愈創木酚法[6]測定;過氧化氫酶（CAT）采用紫外吸收法[6]進行測定;丙二醛（MDA）的含量采用硫代巴比妥酸法[6]測定;電導率（PEC）的測定參照趙世杰等[7]的方法。

1.4 試驗分析方法

試驗數據以Excel 2016處理圖表，以SPSS 19.0處理系統對結果進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 外源SA對干旱脅迫下烏塌菜幼苗抗氧化酶活性的影響

如圖1所示，干旱脅迫下，烏塌菜幼苗的SOD、POD、CAT活性均顯著低于對照（P<0.05），與對照相比，干旱脅迫下烏塌菜幼苗的SOD活性下降了33.50%，添加外源SA后，隨SA濃度的提高，烏塌菜幼苗的SOD活性呈先上升后下降的趨勢，且差異顯著（P<0.05），其中2.0mmol·L-1處理時達到峰值;POD活性與SOD活性呈相似趨勢，其中在2.0mmol·L-1處理時，POD活性增加的最明顯，與干旱脅迫相比，增加了17.18%;干旱脅迫下烏塌菜幼苗葉片中的CAT活性下降了19.32%;不同濃度的外源SA處理，烏塌菜幼苗的CAT活性呈波動趨勢，其中在2.0mmol·L-1處理時，CAT活性顯著提高（P<0.05）。

2.2 外源SA對干旱脅迫下烏塌菜幼苗質膜的影響

電解質滲透率是耐逆性鑒定和篩選的重要指標[8]。圖2所示，與對照相比，干旱脅迫處理導致烏塌菜幼苗的電導率增加了37.83%，添加外源SA后，烏塌菜幼苗的相對電導率顯著較低（P<0.05），烏塌菜幼苗的相對電導率隨著外源SA濃度的增大呈現先下降后上升的趨勢，其中2.0mmol·L-1處理時，電導率顯著低于其它處理。

MDA含量的高低可以表明質膜受破壞的程度[9]，圖2所示，與對照相比，干旱脅迫下烏塌菜幼苗的MDA含量提高了6.09%;不同濃度的SA處理對烏塌菜幼苗的MDA含量影響程度不同，總體呈先下降后平緩的趨勢。

3 結論與總結

SA作為植物應對生物脅迫及非生物脅迫反應的重要信號分子，能誘導多種植物對逆境脅迫產生持續抗性，提高逆境脅迫下植物體內抗氧化酶活性，防止MDA積累及降低質膜透性，從而緩解逆境脅迫對植物的傷害[10]。

正常情況下，植物體內的活性氧處于一種動態平衡中，在遭受逆境時，大量的活性氧的產生會打破動態平衡，導致活性氧的代謝失調[11]。在一定范圍內，植物可通過增加體內抗氧化酶活性來減輕活性氧造成的傷害，但活性氧超過一定范圍，會導致抗氧化酶活性下降，過多的活性氧無法被清除而使植物受到傷害[12]。干旱脅迫下，烏塌菜幼苗中的SOD、POD、CAT活性均明顯下降，干旱脅迫造成烏塌菜體內的活性氧含量急劇增加，自身合成的抗氧化酶無法清除過度的活性氧，導致抗氧化酶活性降低，這與王傳凱等[13]對裸燕麥的研究結果相似;添加外源SA能夠提高烏塌菜幼苗中SOD、POD、CAT的活性，緩解和清除干旱脅迫導致的活性氧，使活性氧的增加和積累都在可調范圍內，此時防御酶系統可通過提高酶活性來抵御干旱脅迫。本研究結果與馬樂元等在小冠花方面[14]、馬明莉在甘藍型油菜方面[15]及黃清泉等在黃瓜方面[16]的研究結果較為一致。SA處理可抑制脅迫條件下活性氧的早期積累，激活保護酶的活性。結果表明，2.0mmol·L-1的SA能夠通過提升烏塌菜幼苗抗氧化酶活性來清除干旱脅迫引起的活性氧增加，顯著增強烏塌菜幼苗的抗氧化能力。

植物在受到脅迫時，受脅迫葉片細胞內電解質的外滲導致細胞膜相對透性增加，PEC升高，同時MDA含量增加。MDA作為植物在逆境環境下細胞膜脂過氧化的產物，會加重膜的損傷程度[17]。干旱脅迫下，烏塌菜幼苗的PEC上升，MDA的含量也有所增加，而外源SA的添加有效抑制了PEC的上升，減緩烏塌菜幼苗電解質的外滲，MDA的含量也有所下降，一定程度上保護了細胞膜的完整性，尤其是在添加2.0mmol·L-1的外源SA時，對減緩電解質的外滲、減輕MDA的積累具有最佳效果。

綜上所述，干旱脅迫打破了烏塌菜幼苗體系原有的動態平衡，導致氧代謝失調，造成活性氧、MDA的積累，降低了抗氧化酶活性，使膜透性發生改變，嚴重影響了烏塌菜幼苗的生長。SA作為一種生物生長調節劑，能夠改善烏塌菜幼苗在干旱脅迫下的生長狀況，提高抗氧化酶活性，同時還能減少MDA的積累以及電解液外滲，有效保護細胞膜結構的穩定性，維持烏塌菜幼苗體中原有的動態平衡。總體以2.0mmol·L-1濃度處理效果最佳。

參考文獻

[1] 李正應.稀有蔬菜栽培技術[M].第2版.北京：科學技術出版社，2000：57-59.

[2]王賀正，徐國偉，付國占，等.外源物質對小麥芽期抗旱性的影響[J].作物雜志，2012（04）：86-89.

[3]姚嶺柏，任琴，韓海霞.外源水楊酸對干旱脅迫下馬鈴薯生長及抗性生理指標的影響[J].江蘇農業科學，2017，45（24）：68-72.

[4]孫曉春，黃文靜，唐志書，等.外源水楊酸對干旱脅迫下桔梗幼苗生理生化指標的影響[J].北方園藝，2019（16）：121-125.

[5]張志良.植物生理生化實驗指導[M].第3版.北京：高等教育出版社，2003.

[6]鄒琦.植物生理學實驗指導[M].北京：中國農業出版社，2003.

[7]趙世杰，史國安，董新純，等.植物生理學實驗指導[M].北京：中國農業科學技術出版社，2002：142-143.

[8]劉鳳民，賈慧穎.外源水楊酸處理對高溫脅迫下藍莓耐熱性的影響[J].仲愷農業工程學院學報，2017，30（01）：8-12.

[9]曹云英，趙華.高溫脅迫下EBR對水稻幼苗的保護作用[J].中國水稻科學，2007，21（05）：525-529.

[10] 孟雪嬌，邸昆，丁國華.水楊酸在植物體內的生理作用研究進展[J].中國農學通報，2010，26（15）：207-214.

[11]顧帆，季夢成，顧翠花，等.高溫干旱脅迫對黃薇抗氧化防御系統的影響[J].浙江農林大學學報，2019，36（05）：894-901.

[12]陳培琴，郁松林，詹妍妮，等.植物在高溫脅迫下的生理研究進展[J].中國農學通報，2006，22（05）：223-227.

[13]王傳凱，郭淼.外源ALA對常溫和高溫條件下裸燕麥生長發育及抗氧化酶活性的影響[J].河南農業科學，2017，46（07）：30-34.

[14]馬樂元，陳年來，韓國君，等.外源水楊酸對干旱脅迫下小冠花種子萌發及幼芽生理特性的影響[J].應用生態學報，2017，28（10）：3274-3280.

[15]馬明莉，周文波，鐘雪梅，等.外源水楊酸對干旱脅迫下甘藍型油菜幼苗生理特性的影響[J].江蘇農業科學，2015，43（06）：84-87.

[16]黃清泉，孫歆，張年輝，等.水楊酸對水分脅迫黃瓜幼苗葉片生理過程的影響[J].西北植物學報，2004，24（12）：2202-2207.

[17]李小玲，吉亮亮，華智銳.外源脫落酸對高山杜鵑抗熱性的影響[J].貴州農業科學，2018，46（10）：33-36.

（責任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-09-04

基金項目：上海應用技術大學研究生優秀畢業論文培育項目基金（項目編號：1021ZK19100600114-A21）

作者簡介：馮營營（1995-），女，碩士。研究方向：植物逆境生理生態。