陳姣，徐仕琴，王凱，劉朝，張永福

（昆明學(xué)院 農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，云南昆明 650214）

我國(guó)鹽堿化土壤約9 913 萬(wàn)hm2，約占我國(guó)陸地面積的1/3，且由于不合理的灌溉、耕作方式等原因，鹽堿地面積還在逐年增長(zhǎng)，耕地保護(hù)壓力巨大[1]。土壤鹽堿化不僅對(duì)植物種子萌發(fā)有一定影響，還影響植物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量，提高植物的耐鹽堿能力以及完善配套農(nóng)業(yè)管理措施有助于合理開(kāi)發(fā)利用鹽堿地，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

八月瓜（Holboellia latifoliaWall.）系木通科（Lardizabalaceae）八月瓜屬（Holboellia）多年生常綠纏繞藤本果樹(shù)，主要分布于我國(guó)湖南、廣東、江西、貴州和云南等地[2]。其果肉的營(yíng)養(yǎng)成分含量均高于蘋(píng)果、橘、梨等常見(jiàn)水果[3]，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高、藥食兩用的第三代新型水果。隨著八月瓜作為“第三代新型果樹(shù)”在不同地區(qū)得到推廣種植，發(fā)生鹽堿脅迫在所難免。因此，提高八月瓜的耐鹽堿能力更有利于其推廣及種植。

姜黃素（curcumin，CUR）是一種DNA 甲基化抑制劑，可使植物基因組甲基化水平降低，從而提高植物對(duì)非生物脅迫的適應(yīng)能力，且姜黃素來(lái)源廣泛，可從多種姜科植物中提煉加工，價(jià)格低廉，毒副作用小[4]。目前，對(duì)于DNA 甲基化抑制劑緩解作物鹽堿脅迫的研究集中在5-氮雜胞苷對(duì)小麥[5]和洋麻[6]等作物的影響上，姜黃素提高八月瓜耐鹽堿能力的研究還尚未報(bào)道。

本研究探究不同濃度姜黃素處理對(duì)鹽堿脅迫下八月瓜植株生長(zhǎng)和生理狀況的影響，為研究姜黃素提高八月瓜耐鹽堿脅迫能力及相關(guān)生理機(jī)制提供試驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料來(lái)源于云南省丘北縣的八月瓜（Holboellia latifoliaWall.）壓條苗，選擇苗高40 cm左右、長(zhǎng)勢(shì)一致、無(wú)病蟲(chóng)害的健壯植株。

1.2 試驗(yàn)藥劑

姜黃素，合肥千盛生物科技有限公司；硫酸鈉（Na2SO4）、碳酸鈉（Na2CO3）、碳酸氫鈉（NaHCO3），分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.3 儀器與設(shè)備

101A-1EA 電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海實(shí)驗(yàn)儀器廠有限公司；721 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海菁華科技園儀器有限公司；HH-4 數(shù)顯恒溫水浴鍋，國(guó)華電器有限公司；SX2-2.5-10A 智能一體化馬弗爐，鶴壁精中科技有限公司；MDF-86V338 超低溫冰箱，中科都菱科技有限公司。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

自栽植之日起，每隔7 d 澆1 次1/2 霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液（pH=6.5），每次每株澆500 mL，待植株恢復(fù)生長(zhǎng)后對(duì)其進(jìn)行鹽堿脅迫和姜黃素處理。

鹽堿脅迫處理：先分別配制1 mol/L 的Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3溶液，然后按照體積比1 ∶1 ∶2混合，并加蒸餾水稀釋至Na+濃度為150 mmol/L、pH值為8.5 的鹽堿脅迫處理液。鹽堿脅迫處理時(shí)，在每個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽中澆入2 L 150 mmol/L 鹽堿處理液，每個(gè)條盆共需澆鹽堿脅迫液8 L，栽培基質(zhì)無(wú)法吸收的鹽堿脅迫液自然滲漏到白色條盆底部，使白色條盆底部保持5 cm 左右深的鹽堿脅迫處理液，以后每隔6 d 更換1 次鹽堿脅迫處理液。

姜黃素處理：每次進(jìn)行鹽堿脅迫處理的同時(shí)，分別對(duì)八月瓜植株噴灑姜黃素，噴灑時(shí)以全部葉片濕潤(rùn)并開(kāi)始滴落藥液為準(zhǔn)。預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，低濃度姜黃素處理（25 μmol/L、50 μmol/L、75 μmol/L 和100 μmol/L）中，100 μmol/L 效果最為明顯，其余濃度無(wú)明顯變化。因此試驗(yàn)共設(shè)置5 個(gè)處理，分別為T(mén)0（150 mmol/L 鹽堿脅迫）、T1（150 mmol/L 鹽堿脅迫+100 μmol/L 姜黃素）、T2（150 mmol/L 鹽堿脅迫+200 μmol/L 姜黃素）、T3（150 mmol/L 鹽堿脅迫+400 μmol/L 姜黃素）、T4（150 mmol/L 鹽堿脅迫+800 μmol/L 姜黃素），CK 為清水對(duì)照（無(wú)鹽堿脅迫），每個(gè)處理重復(fù)4 次。于處理的第0 d、7 d、14 d、21 d、28 d 采樣，樣品為成熟、健壯且無(wú)病蟲(chóng)害的葉片，去離子水洗凈后，烘箱烘干并研磨成粉末，過(guò)80 目標(biāo)準(zhǔn)篩后用于測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.5 指標(biāo)測(cè)定方法

超氧化物歧化酶（SOD）活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑光氧化法[7]；過(guò)氧化物酶（POD）活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚-H2O2顯色法[7]；可溶性糖含量的測(cè)定采用硫酸-苯酚法[8]；脯氨酸含量的測(cè)定采用酸性茚三酮顯色法[9]；鈉含量的測(cè)定采用溴甲酚綠分光光度法[10]。每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測(cè)4 次，取平均值。

1.6 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均使用SPSS 17.0 進(jìn)行鄧肯氏新復(fù)極差檢測(cè)（P＜0.05），用Excel 2020 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 姜黃素對(duì)鹽堿脅迫下八月瓜植株生長(zhǎng)狀況的影響

從圖1 可看出，與CK 相比，T0 的八月瓜植株及葉片已明顯黃化干枯；與T0 相比，不同濃度姜黃素處理均能有效緩解鹽堿脅迫對(duì)八月瓜植株的傷害，其中T1、T2 的植株僅葉片發(fā)黃，下部葉片邊緣稍有干枯，T3 葉片明顯發(fā)黃且下部葉片黃化嚴(yán)重，T4 的植株黃化干枯最為顯著且生長(zhǎng)狀況最差。由此可見(jiàn)，100 μmol/L、200 μmol/L 姜黃素處理對(duì)緩解鹽堿脅迫下八月瓜植株的損傷效果較好。

圖1 姜黃素對(duì)鹽堿脅迫下八月瓜植株生長(zhǎng)的作用

2.2 姜黃素對(duì)鹽堿脅迫下八月瓜葉片SOD 和POD活性的影響

2.2.1 SOD 活性

由圖2 可看出，鹽堿脅迫下，與T0 相比，各處理均有效增強(qiáng)了其SOD 活性，其中T1 在7 ～28 d 時(shí)均顯著高于同期T0；第7 ～21 d 時(shí)，T1 均顯著高于同期的對(duì)照。由此說(shuō)明，長(zhǎng)時(shí)間的鹽堿脅迫會(huì)導(dǎo)致八月瓜葉片SOD 活性下降，姜黃素處理有利于提高鹽堿脅迫下八月瓜葉片內(nèi)SOD 活性，從而增強(qiáng)八月瓜植株的耐鹽堿脅迫能力，其中100 μmol/L 的姜黃素處理效果最佳。

圖2 姜黃素處理對(duì)鹽堿脅迫下八月瓜葉片SOD 活性的影響

2.2.2 POD 活性

由圖3 可知，與T0 相比，除鹽堿脅迫的第7 d 外，其他姜黃素處理基本能提高八月瓜葉片的POD 活性，第28 d 時(shí)T1、T2、T3 和T4 處理的POD 活性分別提高了63.88%、58.34%、38.90%和33.33%；此外，在鹽堿脅迫處理的第14 d 時(shí)，各處理的POD 活性均達(dá)到峰值。由此說(shuō)明，鹽堿脅迫下，適宜濃度的姜黃素處理均能有效提高八月瓜POD 活性，但鹽堿脅迫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)降低其效果，其中100 μmol/L 姜黃素效果最顯著。

圖3 姜黃素對(duì)鹽堿脅迫下八月瓜葉片POD 活性的影響

2.3 姜黃素對(duì)八月瓜葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

2.3.1 可溶性糖含量

由圖4 可知，與T0 相比，T1、T2、T3 和T4 八月瓜葉片的可溶性糖含量均有一定程度的提高，且T1、T2 均與同期T0 達(dá)到顯著差異（P＜0.05）；T1、T2在第14 ～28 d 時(shí)的可溶性糖含量均顯著高于同期對(duì)照，且在第28 d 時(shí)達(dá)到最大值，顯著增加了51.84%、33.09%（P＜0.05）。由此可見(jiàn)，100 μmol/L 的姜黃素處理能夠有效緩解鹽堿脅迫對(duì)八月瓜葉片的損傷。

圖4 姜黃素對(duì)鹽堿脅迫下八月瓜葉片可溶性糖含量的影響

2.3.2 脯氨酸含量

從圖5 可知，T1、T2 和T3 均能有效降低鹽堿脅迫對(duì)八月瓜葉片脯氨酸含量的影響程度。鹽堿脅迫下，T1、T2 和T3 的脯氨酸含量均高于T0，且T1、T2 與T0 之間達(dá)到顯著差異（P＜0.05）；T1 的脯氨酸含量均高于同期的對(duì)照，且在處理的第28 d 時(shí)，比同期的對(duì)照顯著提高了28.85%（P＜0.05）。說(shuō)明100 μmol/L、200 μmol/L 的姜黃素處理有利于鹽堿脅迫下八月瓜葉片脯氨酸含量的大幅度提高，以此來(lái)增強(qiáng)八月瓜植株的耐鹽堿脅迫能力。

圖5 姜黃素對(duì)鹽堿脅迫下八月瓜葉片脯氨酸含量的影響

2.4 姜黃素對(duì)鹽堿脅迫下八月瓜葉片鈉含量的影響

由圖6 可知，在處理的第14 ～28 d，不同濃度姜黃素處理的八月瓜葉片鈉含量均顯著低于同期的T0，其中T1 在第28 d 時(shí)的效果最好，比T0 降低了52.86%，達(dá)到了顯著差異（P＜0.05）。說(shuō)明鹽堿脅迫下，姜黃素處理可有效降低八月瓜葉片的鈉含量，并使其耐鹽堿脅迫能力提高，其中以100 μmol/L、200 μmol/L 的姜黃素處理效果最好。

圖6 姜黃素鹽堿脅迫下八月瓜葉片鈉含量的影響

3 結(jié)論與討論

鹽堿脅迫會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致生理代謝紊亂：植物在受到高濃度的鹽堿脅迫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的滲透和氧化等鹽堿脅迫反應(yīng)，從而抑制植物生長(zhǎng)。在逆境條件下，DNA 甲基化抑制劑能夠調(diào)節(jié)植物相關(guān)抗逆基因的表達(dá)，通過(guò)調(diào)控植物體內(nèi)的DNA 甲基化水平來(lái)增強(qiáng)植物對(duì)非生物脅迫的抗性[11]。研究表明，適宜濃度的姜黃素能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)和影響植物的生理生化過(guò)程，提高植株內(nèi)抗氧化酶活性等[12]。相關(guān)生理機(jī)制可能是姜黃素處理一方面通過(guò)提高鹽堿脅迫下八月瓜脯氨酸、可溶性糖含量來(lái)提高其滲透調(diào)節(jié)能力，另一方面通過(guò)提高SOD 和POD 活性增強(qiáng)八月瓜的抗氧化能力，降低鹽堿脅迫對(duì)八月瓜的氧化損傷，從而使八月瓜的抗鹽堿能力得到提升。

本研究發(fā)現(xiàn)，鹽堿脅迫下，一定濃度姜黃素處理可有效促進(jìn)八月瓜植株的生長(zhǎng)發(fā)育，增加八月瓜體內(nèi)的可溶性糖、脯氨酸含量，增強(qiáng)SOD 和POD 活性，其中以100 μmol/L 的姜黃素處理效果最好。