王 聰，楊恒山，董永義，賈俊英，包金花，呂德貴，沈祥軍

（1內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古通遼028042；2沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，沈陽110000）

外源殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下菜用大豆光合作用及熒光特性的影響

王 聰1，楊恒山1，董永義1，賈俊英1，包金花1，呂德貴1，沈祥軍2

（1內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古通遼028042；2沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，沈陽110000）

采用蛭石栽培，以耐鹽性不同的2個(gè)菜用大豆［Glycine max（L.）Merr.］品種為試材，研究外源殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下幼苗葉片光合及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，探討外源殼聚糖調(diào)控菜用大豆光合作用的生理機(jī)制。結(jié)果顯示：（1）外源殼聚糖通過誘導(dǎo)非氣孔因素顯著緩解了鹽敏感品種‘理想高產(chǎn)95－1’（LX）在脅迫第6、9、12天時(shí)凈光合速率（Pn）的下降，但脅迫第15天該作用消失；通過同時(shí)誘導(dǎo)氣孔因素和非氣孔因素緩解了耐鹽品種‘綠領(lǐng)特早’（LL）在脅迫第3、6天時(shí)Pn的下降，其后Pn下降的緩解則主要通過誘導(dǎo)非氣孔因素實(shí)現(xiàn)，且LL的Pn較鹽處理的增幅均高于同期的LX。（2）外源殼聚糖阻止了LX在鹽脅迫第12天、LL在脅迫第15天時(shí)非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）的下降；外源殼聚糖顯著緩解了LL在鹽脅迫第15天時(shí)光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）、實(shí)際光化學(xué)效率（ФPSⅡ）的下降。（3）無鹽條件下，外源殼聚糖在處理早期通過誘導(dǎo)氣孔導(dǎo)度（Gs）、qP及ФPSⅡ等氣孔和非氣孔因素顯著提高了兩品種菜用大豆的Pn，但中、后期該作用消失。研究表明，菜用大豆具有潛在的抗逆性，外源殼聚糖在NaCl脅迫下對(duì)菜用大豆的作用與無鹽條件下不同；殼聚糖只有在菜用大豆受到鹽脅迫傷害時(shí)才可誘導(dǎo)其潛在的抗鹽性，但其誘導(dǎo)途徑、誘導(dǎo)時(shí)效、誘導(dǎo)效果因品種耐鹽性不同而異；耐鹽品種LL具有較強(qiáng)、持久且多元的潛在抗逆能力，這可能是其經(jīng)殼聚糖誘導(dǎo)后能維持相對(duì)較高Pn的重要原因之一。

外源殼聚糖；NaCl脅迫；菜用大豆；不同品種；光合作用

鹽脅迫已成為引起植物產(chǎn)量和品質(zhì)下降的一種主要的非生物脅迫類型。提高作物的抗鹽脅迫能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代植物研究工作中亟待解決的關(guān)鍵問題之一。現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，迫切需要一種簡單可行且廉價(jià)、清潔的方法來提高植物的耐鹽性。殼聚糖（Chitosan，CTS）是甲殼素脫乙?；蟮玫降囊环N聚氨基葡萄糖，甲殼素廣泛存在于節(jié)肢類動(dòng)物的翅膀、甲殼以及許多真菌的細(xì)胞壁中。甲殼素在自然界的合成量僅次于纖維素，是地球上第二大可再生資源，是一種非常廉價(jià)、清潔的化學(xué)物質(zhì)。殼聚糖既具有普通多糖類分子的特性，又具有許多獨(dú)特的功能，被認(rèn)為是很有潛力的非生物脅迫抗性誘導(dǎo)劑。殼聚糖可提高低溫脅迫下玉米的發(fā)芽指數(shù)，縮短發(fā)芽時(shí)間；提高可溶性糖及過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性，降低丙二醛（MDA）含量，進(jìn)而提高玉米的干物質(zhì)量［1］。水分脅迫下噴施不同濃度的殼聚糖可明顯降低辣椒幼苗活性氧清除系統(tǒng)中超氧化物歧化酶（SOD）和POD的活性，提高可溶性蛋白質(zhì)、谷胱甘肽（GSH）及抗壞血酸（AsA）的含量，降低細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性和MDA的含量。外源殼聚糖可以通過提高其抗氧化物質(zhì)的含量（非酶機(jī)制），有效地阻止辣椒體內(nèi)MDA積累，緩解水分脅迫對(duì)辣椒幼苗造成的膜脂過氧化，增強(qiáng)辣椒幼苗的抗旱性［2］。干旱脅迫下，殼聚糖通過降低AsA－GSH循環(huán)活性以提高H2O2含量，進(jìn)而刺激水稻生長，這也說明H2O2是殼聚糖誘導(dǎo)抗旱反應(yīng)過程中的信號(hào)分子［3］。上述研究也表明，外源殼聚糖對(duì)相同脅迫下不同種類植物的抗性誘導(dǎo)機(jī)制不盡相同。

關(guān)于外源殼聚糖緩解逆境脅迫方面的報(bào)道較多，但殼聚糖對(duì)鹽脅迫下菜用大豆的光合作用有何影響？是否可緩解鹽脅迫對(duì)其造成的負(fù)面影響？尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)以抗性不同的2個(gè)菜用大豆品種為研究對(duì)象，用殼聚糖溶液噴施菜用大豆幼苗葉片，研究鹽脅迫下殼聚糖對(duì)菜用大豆葉片氣孔調(diào)節(jié)、氣體交換及光合電子傳遞等的影響，旨在探明外源殼聚糖調(diào)控菜用大豆光合作用的生理機(jī)制，以期為殼聚糖作為抗鹽劑的開發(fā)應(yīng)用提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 試材培育

菜用大豆［Glycine max（L.）Merr.］品種選用鹽敏感品種‘理想高產(chǎn)95－1’（LX）和耐鹽品種‘綠領(lǐng)特早’（LL）［4］，試驗(yàn)于2013年5月20日至7月9日在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地日光溫室內(nèi)進(jìn)行。干種子直播于上直徑25cm、下直徑15cm、高20cm的塑料盆中，蛭石作基質(zhì)，澆灌日本園試營養(yǎng)液，每盆定苗4株。真葉展開后每3d澆1／4濃度日本園試營養(yǎng)液1次，每盆澆液0.5L。

1.2 CTS誘導(dǎo)及NaCl處理

試驗(yàn)設(shè)如下處理：（1）對(duì)照（CK）：葉面噴灑清水，根部澆灌營養(yǎng)液；（2）處理1（T1）：葉面噴灑CTS溶液，根部澆灌營養(yǎng)液；（3）處理2（T2）：葉面噴灑清水，根部澆灌溶有NaCl的營養(yǎng)液；（4）處理3（T3）：葉面噴灑CTS溶液，根部澆灌溶有NaCl的營養(yǎng)液。每處理10盆，3次重復(fù)。NaCl處理的適宜濃度為100mmol·L－1，該濃度下，鹽敏感品種LX表現(xiàn)為重度脅迫，鹽害指數(shù)達(dá)40.00；耐鹽品種LL表現(xiàn)為輕度脅迫，鹽害指數(shù)為6.67［4］；CTS處理的適宜濃度為200mg·L－1（2013年預(yù)備試驗(yàn)篩選）。

2片真葉完全展開后，用手持小型噴霧器將CTS溶液均勻噴灑在幼苗葉片的正面和背面，以量足但不下滴為宜，對(duì)照和T3噴灑清水。誘導(dǎo)處理5 d后進(jìn)行NaCl處理，NaCl溶于1／4濃度日本園試營養(yǎng)液，均勻澆入T2和T3基質(zhì)中，每3d澆液1次，澆液量同上。對(duì)照和T1僅澆營養(yǎng)液。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

NaCl處理0d開始測(cè)定，以后每3d測(cè)定1次，共測(cè)定6次。以第一片完全展開的三出復(fù)葉頂葉為測(cè)試對(duì)象。處理15d（T2處理植株葉片出現(xiàn)明顯褪綠、黃化癥狀）后測(cè)幼苗全株干重。

光合參數(shù)用GFS－3000光合儀（德國WALZ公司生產(chǎn)）于上午9：00～11：30測(cè)定。氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO2濃度（Ci）、葉片周圍空氣CO2濃度（Ca）及凈光合速率（Pn）由光合測(cè)定系統(tǒng)直接讀出；氣孔限制值（Ls）＝1－Ci／Ca。測(cè)定過程中光強(qiáng)約為800μmol·m－2·s－1，大氣溫度范圍為（25±2）℃，大氣CO2濃度范圍為（487±10）μmol ·L－1。每次測(cè)定重復(fù)10次。

在測(cè)定葉片光合參數(shù)的同時(shí)，用Dual－PAM－100熒光儀測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。葉片經(jīng)暗適應(yīng)30 min后，測(cè)定光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）、實(shí)際光化學(xué)效率（ФPSⅡ）。每次測(cè)定重復(fù)6次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

圖1 殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下菜用大豆干重的影響LX.理想高產(chǎn)95－1；LL.綠領(lǐng)特早；CK.對(duì)照；T1.CTS；T2.NaCl；T3.NaCl＋CTS；不同小寫字母表示處理間在0.05水平存在顯著性差異；下同F(xiàn)ig.1 Effect of chitosan on dry weight of vegetable soybean under NaCl stress LX.Lixianggaochan 95－1；LL.Lülingtezao；CK.Contrast；T1.CTS；T2.NaCl；T3.NaCl＋CTS；Different letters indicatesignificant difference among treatments at 0.05level；the same as below

圖2 殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下菜用大豆Pn的影響Fig.2 Effect of chitosan on Pnof vegetable soybean under NaCl stress

2 結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下菜用大豆干重的影響

由圖1可知，NaCl脅迫15d后，菜用大豆品種LX及LL經(jīng)T1處理后的干重均與對(duì)照無顯著差異；T2條件下，兩品種的干重均顯著低于對(duì)照，降幅分別為28%、19%；T3處理顯著提高了LX及LL的干重，較T2的增幅分別為15%、25%，且LL的干重達(dá)對(duì)照水平。表明NaCl脅迫顯著抑制了菜用大豆干質(zhì)量的增加，外源殼聚糖可阻止或緩解鹽脅迫對(duì)其生長的抑制作用，但對(duì)耐鹽品種誘導(dǎo)效果更佳；無鹽條件下，外源殼聚糖對(duì)菜用大豆干質(zhì)量的誘導(dǎo)作用不顯著。

2.2 殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下菜用大豆光合參數(shù)的影響

2.2.1 凈光合速率（Pn） 由圖2可知，T1處理后，LX和LL的Pn在鹽脅迫第0、3天（噴施殼聚糖第5、8天，下同）時(shí)均顯著高于對(duì)照，之后均未受到顯著影響。其中，LX的Pn經(jīng)T2處理第6～15天時(shí)均顯著低于對(duì)照，第15天時(shí)降幅達(dá)52%；T3處理使第6、9、12天時(shí)的Pn較T2顯著升高，但第15天時(shí)回落到T2水平。LL的Pn經(jīng)T2處理后在整個(gè)脅迫期間均較對(duì)照顯著降低，但降幅均低于同期的LX；其Pn經(jīng)T3處理后均大幅升高，其中第3天時(shí)顯著高于對(duì)照，第6、9天時(shí)達(dá)對(duì)照水平，且增幅均高于同期的LX。以上結(jié)果表明NaCl脅迫下，外源殼聚糖對(duì)菜用大豆的Pn有促進(jìn)誘導(dǎo)作用，但誘導(dǎo)時(shí)期、誘導(dǎo)效果均因品種而異；無鹽條件下，殼聚糖對(duì)兩品種菜用大豆前期的Pn均有促進(jìn)誘導(dǎo)作用；殼聚糖的誘導(dǎo)作用具有時(shí)效性。

2.2.2 氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr） 圖3顯示，T1條件下，兩品種Gs在第0、3天時(shí)均較對(duì)照顯著增高，其余時(shí)期均未受顯著影響。LX的Gs經(jīng)T2處理第6、9、12天時(shí)均較對(duì)照顯著降低，T3處理并未對(duì)其Gs產(chǎn)生顯著影響；LL的Gs在T2處理整個(gè)脅迫期間均顯著低于對(duì)照，T3處理第3、6天時(shí)較T2顯著升高，但顯著低于對(duì)照，其后均維持在T2水平。兩品種菜用大豆的Tr在各處理下均與Gs的變化趨勢(shì)一致。這表明殼聚糖在NaCl脅迫下對(duì)菜用大豆Gs的影響因品種耐鹽性強(qiáng)弱而異，且無鹽或鹽脅迫下殼聚糖對(duì)Gs的調(diào)節(jié)作用均具有時(shí)效性；Gs的大小直接體現(xiàn)了氣孔的開張程度，而外源殼聚糖可通過影響氣孔運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而影響氣孔開度。

圖3 殼聚糖對(duì)NaCl迫下菜用大豆Gs和Tr的影響Fig.3 Effect of chitosan on Gsand Trof vegetable soybean under NaCl stress

2.2.3 胞間CO2濃度（Ci） 兩品種菜用大豆Ci在T1處理第0、3天時(shí)顯著高于對(duì)照，其后均未見顯著影響。LX的Ci經(jīng)T2處理后第6、15天時(shí)顯著高于對(duì)照，其余時(shí)期均維持在對(duì)照水平；與T2相比，LX的Ci在T3處理后第3、15天時(shí)無顯著變化，其余時(shí)期均顯著降低。LL的Ci在T2處理第3～12天時(shí)均較對(duì)照顯著降低，第15天顯著升高；T3處理使其整個(gè)脅迫期間Ci均比T2顯著降低（圖4）。

2.2.4 氣孔限制值（Ls） 由圖5可知，兩品種菜用大豆經(jīng)T1處理后，第0、3天時(shí)的Ls較對(duì)照顯著降低，其后均未產(chǎn)生顯著影響。LX的Ls在T2處理第3、9、12天時(shí)維持在對(duì)照水平，其余時(shí)期均顯著低于對(duì)照；與T2相比，其Ls在T3處理第3天時(shí)未受顯著影響，第6、9、12天時(shí)顯著升高，第15天時(shí)回落至T2水平。LL的Ls在T2處理第3～12天時(shí)均較對(duì)照顯著升高，第15天時(shí)顯著降低，而T3處理使整個(gè)脅迫期間的Ls均比T2顯著升高。

圖4 殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下菜用大豆Ci的影響Fig.4 Effect of chitosan on Ciof vegetable soybean under NaCl stress

圖5 殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下菜用大豆Ls的影響Fig.5 Effect of chitosan on Lsof vegetable soybean under NaCl stress

圖6 殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下菜用大豆NPQ的影響Fig.6 Effect of chitosan on NPQof vegetable soybean under NaCl stress

2.3 殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下菜用大豆葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

2.3.1 光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）和實(shí)際光化學(xué)效率（ФPSⅡ） 圖7顯示，LX經(jīng)T1處理后，其第3、6天時(shí)的qP及ФPSⅡ均顯著高于對(duì)照，其余時(shí)期均未受到顯著影響；經(jīng)T2處理第3天時(shí)的qP及ФPSⅡ較對(duì)照顯著升高，之后維持在對(duì)照水平，至第15天時(shí)均顯著下降；T3處理在整個(gè)期間均未對(duì)qP及ФPSⅡ產(chǎn)生顯著影響。LL的qP及ФPSⅡ在T1處理第0天時(shí)顯著高于對(duì)照，其后均未受到顯著影響；其qP及ФPSⅡ在T2處理第15天時(shí)較對(duì)照顯著降低，而T3處理顯著提高了此期的qP及ФPSⅡ，但兩處理均顯著低于對(duì)照。表明外源殼聚糖顯著誘導(dǎo)了無鹽條件下兩品種菜用大豆處理早期的qP及ФPSⅡ，而對(duì)鹽脅迫條件下的qP及ФPSⅡ未產(chǎn)生顯著影響（LX）或僅在脅迫末期產(chǎn)生顯著誘導(dǎo)作用（LL）；殼聚糖的誘導(dǎo)作用具有時(shí)效性。

2.3.2 非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ） 由圖6可知，T1處理在整個(gè)試驗(yàn)期間均未對(duì)兩品種菜用大豆的NPQ產(chǎn)生顯著影響。LX的NPQ在T2處理第3、6、9天時(shí)均顯著高于對(duì)照，至第12、15天時(shí)則較對(duì)照顯著降低；T3處理顯著提高了其脅迫第12天時(shí)的NPQ，且達(dá)對(duì)照水平，其余時(shí)期均與T2無顯著差異。LL經(jīng)T2處理第3天時(shí)的NPQ顯著高于對(duì)照，第6、9、12天時(shí)維持在對(duì)照水平，至第15天時(shí)則顯著降低；T3處理使脅迫15天時(shí)的NPQ比T2處理顯著升高，且達(dá)對(duì)照水平，其余時(shí)期均未產(chǎn)生顯著影響。說明鹽脅迫前期對(duì)兩品種菜用大豆的NPQ產(chǎn)生了顯著的促進(jìn)作用，隨著脅迫時(shí)間的延長，該促進(jìn)作用消失，NPQ顯著下降，外源殼聚糖能夠阻止NPQ的下降，但其作用具有時(shí)效性，且對(duì)不同品種的作用不同；無鹽條件下，殼聚糖對(duì)菜用大豆的熱耗散能力無顯著誘導(dǎo)作用。

圖7 殼聚糖對(duì)NaCl脅迫下菜用大豆qP和ФPSⅡ的影響Fig.7 Effect of chitosan on qPandФPSⅡof vegetable soybean under NaCl stress

3 討 論

3.1 NaCl脅迫下外源殼聚糖對(duì)菜用大豆光合參數(shù)的誘導(dǎo)效應(yīng)

植物Pn變化的原因可分為氣孔因素（主要是受氣孔導(dǎo)度的影響）和非氣孔因素（受葉肉細(xì)胞光合活性的影響，如光合作用相關(guān)酶的活性，光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心電子流的狀態(tài)等）。一般地，Pn、Gs和Ci下降，Ls上升，則Pn的下降主要由氣孔限制引起；Pn、Gs和Ls下降，Ci上升，或Pn、Gs下降，Ci、Ls無顯著變化，則Pn的下降主要由非氣孔限制引起［5－9］。而通過調(diào)控誘導(dǎo)氣孔或非氣孔因素則可能提高Pn，或阻止、緩解Pn的下降。

在鹽脅迫條件下黑麥草［10］、玉米［11］等光合作用下降的主要原因是非氣孔限制；而水稻鹽敏感品種光合作用下降的主要因素是氣孔限制，耐鹽品種在鹽脅迫下的光合作用上升，其中氣孔因素、非氣孔因素對(duì)光合能力的提高均發(fā)揮了重要作用［12］。說明鹽脅迫對(duì)不同種類、不同品種植物光合作用產(chǎn)生的影響不同。本研究結(jié)果顯示，NaCl脅迫下，鹽敏感菜用大豆品種LX在脅迫第6、15天時(shí)Pn、Gs（Tr）、Ls下降，Ci升高；脅迫第9、12天時(shí)Pn、Gs（Tr）下降，Ci、Ls無顯著變化，說明非氣孔限制是導(dǎo)致其Pn下降的主要原因，這與劉建新等［10］、車永梅等［11］的研究結(jié)果相近；噴施殼聚糖后，Pn、Ls在脅迫第6、9、12天時(shí)均較鹽處理顯著升高，Gs（Tr）無顯著變化，Ci顯著下降，表明殼聚糖可通過誘導(dǎo)非氣孔因素顯著緩解鹽脅迫下Pn的下降。第15天時(shí)的Pn、Gs（Tr）、Ci、Ls均與鹽處理無顯著差異，表明殼聚糖的作用具有時(shí)效性。

耐鹽品種LL在脅迫第3～12天時(shí)均表現(xiàn)為Pn、Gs（Tr）、Ci下降，Ls升高；脅迫第15天時(shí)表現(xiàn)為Pn、Gs（Tr）、Ls下降，Ci升高，說明LL在脅迫第3～12天時(shí)Pn的下降主要是由氣孔限制引起，第15天時(shí)主要是非氣孔限制所致。這與李海波等［12］的研究結(jié)果不同，可能與不同種類植物抗鹽能力差異較大有關(guān)。殼聚糖處理后，脅迫第3天時(shí)的Pn、Gs（Tr）、Ls較鹽處理顯著升高，Ci顯著下降；脅迫第6天時(shí)的Pn、Gs（Tr）升高，Ci、Ls與鹽處理無顯著差異，且兩時(shí)期Pn的增幅（51%、34%）均明顯高于Gs的增幅（21%、20%），表明外源殼聚糖不僅通過誘導(dǎo)氣孔因素，同時(shí)還可能通過誘導(dǎo)非氣孔因素來阻止或減輕Pn的下降。這與李艷等［13］針對(duì)油菜的研究結(jié)果相近。脅迫第9～15天時(shí)的Pn、Ls較鹽處理顯著升高，Gs（Tr）無顯著變化，Ci顯著下降，又說明脅迫中后期殼聚糖主要通過誘導(dǎo)非氣孔因素來緩解其Pn的下降。

3.2 NaCl脅迫下外源殼聚糖對(duì)菜用大豆葉綠素?zé)晒鈪?shù)的誘導(dǎo)效應(yīng)

qP反映PSⅡ天線色素吸收的光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額［14］。ΦPSⅡ是PSⅡ反應(yīng)中心在部分關(guān)閉情況下的實(shí)際原初光能捕獲效率［15］，NPQ則是PSⅡ天線色素吸收的光能不能用于光合電子傳遞而以熱的形式耗散的部分［16］。本研究表明，NaCl脅迫下，兩品種菜用大豆的qP、ФPSⅡ及NPQ表現(xiàn)為脅迫前、中期顯著高于對(duì)照或與對(duì)照無顯著差異，后期（第12、15天）顯著低于對(duì)照，這與劉建新等［10］關(guān)于黑麥草的研究結(jié)果相近，但與車永梅等［11］關(guān)于玉米、孫璐等［17］關(guān)于高粱的研究結(jié)果不同，反映了植物葉綠素?zé)晒鈪?shù)受鹽脅迫影響的多樣性。殼聚糖處理顯著提高了LX在脅迫第12天時(shí)的NPQ及LL在脅迫第15天時(shí)的NPQ及qP、ФPSⅡ，而對(duì)LX脅迫第15天時(shí)的NPQ及qP、ФPSⅡ無顯著影響。這與上述“殼聚糖通過誘導(dǎo)非氣孔因素顯著緩解了LX在脅迫第12天時(shí)、LL在脅迫第15天時(shí)Pn的下降，而對(duì)LX在脅迫第15天時(shí)的Pn無顯著影響”的結(jié)果相吻合。這也說明PSⅡ的光合電子傳遞活性、捕獲效率及熱耗散能力可能是鹽脅迫后期影響菜用大豆Pn變化的重要的非氣孔因素。

3.3 無鹽條件下外源殼聚糖對(duì)菜用大豆光合作用的誘導(dǎo)效應(yīng)

本研究顯示，無鹽條件下，外源殼聚糖通過誘導(dǎo)Gs、qP及ФPSⅡ等氣孔、非氣孔因素顯著提高了兩品種菜用大豆前期的Pn。有研究表明，外源殼聚糖可誘導(dǎo)植物表皮釋放H2O2、增加保衛(wèi)細(xì)胞的Ca2＋濃度，進(jìn)而誘導(dǎo)氣孔孔徑減小或氣孔關(guān)閉，這是植物防止病菌入侵的早期防御反應(yīng)之一［18－20］。至于本研究中外源殼聚糖導(dǎo)致兩品種菜用大豆早期Gs升高，一時(shí)還難以解釋，有待于進(jìn)一步研究。不過可以肯定的是，無鹽條件下，外源殼聚糖對(duì)菜用大豆光合作用的影響是一個(gè)復(fù)雜的過程，其作用具有時(shí)效性，且對(duì)不同品種的作用不同。

綜合上述研究結(jié)果，本研究表明了以下幾點(diǎn)：（1）在NaCl脅迫和無鹽條件下，外源殼聚糖對(duì)菜用大豆光合作用的影響不同，這可能是其啟動(dòng)了不同的應(yīng)答機(jī)制所致［21－24］。（2）NaCl脅迫下，外源殼聚糖可顯著促進(jìn)菜用大豆的光合作用，但其誘導(dǎo)作用只有在Pn、Gs、E、qP、ФPSⅡ及NPQ等受到顯著抑制的情況下才顯現(xiàn)。說明菜用大豆具有潛在的抗逆性，當(dāng)其在逆境下受到脅迫傷害時(shí)，外源殼聚糖可誘導(dǎo)其潛在抗逆能力，調(diào)動(dòng)抗逆協(xié)調(diào)機(jī)制，以阻止傷害或降低其傷害程度。（3）NaCl脅迫下，外源殼聚糖對(duì)耐鹽特性不同的兩品種菜用大豆的誘導(dǎo)途徑、誘導(dǎo)時(shí)效、誘導(dǎo)效果均不同，耐鹽品種LL表現(xiàn)出較強(qiáng)、持久且多元的潛在抗逆能力，這可能是其在外源殼聚糖作用下能維持相對(duì)較高的同化力，進(jìn)而維持相對(duì)較高干質(zhì)量的重要原因之一。

植物光合作用是一個(gè)非常復(fù)雜的生理過程，除光合及葉綠素?zé)晒鈪?shù)外，還要受到多種因素的影響，因此，NaCl脅迫下外源物質(zhì)促進(jìn)光合作用的機(jī)制也十分復(fù)雜，僅從某一側(cè)面或某個(gè)環(huán)節(jié)去研究外源物質(zhì)在NaCl脅迫下對(duì)光合作用的影響還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。NaCl脅迫下，外源殼聚糖如何影響葉綠素代謝、活性氧代謝、光合相關(guān)蛋白質(zhì)代謝以及葉黃素循環(huán)等熱耗散途徑，進(jìn)而影響光合作用，均還需進(jìn)一步深入研究。

參考文獻(xiàn)：

［1］ GUAN Y J，HU J，WANG X J，et al.Seed priming with chitosan improves maize germination and seedling growth in relation to physiological changes under low temperature stress［J］.Journal of Zhejiang University SCIENCE B，2009，10（6）：427－433.

［2］ MA Y X（馬彥霞），YU J H（郁繼華），ZHANG G B（張國斌），et al.Protective effects of exogenous chitosan on oxidative damage in pepper seedling leaves under water stress［J］.Scientia Agricultura Sinica（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)），2012，45（10）：1 964－1 971（in Chinese）.

［3］ PONGPRAYOON W，ROYTRAKUL S，PICHAYANGKURA R，et al.The role of hydrogen peroxide in chitosan－induced resistance to osmotic stress in rice（Oryza sativa L.）［J］.Plant Growth Regulation，2013，70：159－173.

［4］ WANG C（王 聰），ZHU Y L（朱月林），YANG L F（楊立飛），et al.Screening of vegetable soybean cultivars for salt tolerance and their physiological characteristics［J］.Jiangsu Journal of Agricultura Science（江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)），2009，25（3）：621－627（in Chinese）.

［5］ FARQUHAR G D，SHARKEY T D.Stomatal conductance and photosynthesis［J］.Annual Review of Plant Physiology，1982，33：317－345.［6］ KHAN W M，PRITHIVIRAJ B，SMITH D L.Effect of foliar application of chitin and chitosan oligosaccharides on photosynthesis of maize and soybean［J］.Photosynthetica，2002，40（4）：621－624.

［7］ KOU W F（寇偉鋒），LIU ZH P（劉兆普），et al.Effects of sea water at different concentrations on the photosynthesis and chlorophyll－fluorescence properties of oil sunflower seedlings［J］.Acta Bot.Boreal.－Occident.Sin.（西北植物學(xué)報(bào)），2006，26（1）：73－77（in Chinese）.

［8］ YIN Z P（尹賾鵬），LIU X M（劉雪梅），SHANG ZH W（商志偉），et al.Response of photosynthesis and chlorophy II fluorescence parameters to different drought stress in Cerasus humilis Bunge［J］.Plant Physiology Journal（植物生理學(xué)報(bào)），2011，47（5）：452－458（in Chinese）.

［9］ WONG S C，COWAN I R，F(xiàn)ARQUHAR G D.Leaf conductance in relation to rate of CO2assimilation.Ⅱ.Influences of water stress and photoinhibition［J］.Plant Physiology，1985，78：830－834.

［10］ LIU J X（劉建新），HU H B（胡浩斌），WANG X（王 鑫）.Effects of exogenous silicon on active oxygen metabolism and photosynthetic parameters of lolium perenneL seedlings under salt stress［J］.Chinese Journal of Grassland（中國草地學(xué)報(bào)），2008，30（5）：25－30（in Chinese）.

［11］ CHE Y M（車永梅），TANG J（唐 靜），CHEN K（陳 康），et al.Effects of nitric oxide on chlorophyll fluorescence parameters and photosynthetic characteristics of maize seedling under salt stress［J］.Journal of Maize Sciences（玉米科學(xué)），2009，17（3）：91－94（in Chinese）.

［12］ LI H B（李海波），CHEN W F（陳溫福），LI Q Y（李全英）.Responses of rice leaf photosynthetic param eters to light intensity under NaCl stress［J］.Chinese Journal of Applied Ecology（應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)），2006，17（9）：1 588－1 592（in Chinese）.

［13］ LI Y（李 艷），ZHAO X M（趙小明），XIA X Y（夏秀英），et al.Effects of oligochitosan on photosynthetic parameters of Brassica napus seedlings under drought stress［J］.Acta Agronomica Sinica（作物學(xué)報(bào)），2008，34（2）：326－329（in Chinese）.

［14］ WANG K B（王可玢），XU CH H（許春輝），ZHAO F H（趙福洪），et al.The effects of water stress on some in vivo chlorophyll a fluorescence parameters of wheat flag leaves［J］.Acta Biophysica Sinica（生物物理學(xué)報(bào)），1997，13（2）：273－278（in Chinese）.

［15］ MARTINEZ－CARRASCO R，SáNCHEZ－RODRIGUEZ J，PéREZ P.Changes in chlorophyll fluorescence during the course of photoperiod and in response to drought in Casuarina equisetifolia Forst.and Forst［J］.Photosynthetica，2002，40（3）：363－368.

［16］ DEMMIG－ADAMS B，ADAMS W W，HEBER U，et al.Inhibition of zeaxanthin formation and of rapid changes in radiationless energy dissipation by dithiothreitol in spinach leaves and chloroplast［J］.Plant Physiology，1990，92：293－301.

［17］ SUN L（孫 璐），ZHOU Y F（周宇飛），LI F X（李豐先），et al.Impacts of salt stress on characteristics of photosynthesis and chlorophyll fluorescence of sorghum seedlings［J］.Scientia Agricultura Sinica（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)），2012，45（16）：3 265－3 272（in Chinese）.

［18］ LEE S，CHOI H，SUH S，et al.Oligogalacturonic acid and chitosan ceduce stomatal aperture by inducing the evolution of reactive oxygen species from guard cells of tomato and Commelina communis［J］.Plant Physiology，1999，121：147－152.

［19］ ROBERTS M R.14－3－3proteins find new partners in plant cell signaling［J］.Trends in Plant Science，2003，8：218－223.

［20］ CHINNUSAMY V，JAGENDORF A，ZHU J K.Understanding and improving salt tolerance in plants［J］.Crop Science，2005，45：437－448.［21］ LINK V L，HOFMANN M G，SINHA A K，et al.Biochemical evidence for the activation of distinct subsets of mitogen－activated protein kinases by voltage and defence－related stimuli［J］.Plant Physiology，2002，128（1）：271－281.

［22］ REN D，YANG H，ZHANG S.Cell death mediated by MAPK is associated with hydrogen peroxide production in Arabidopis［J］.Journal of Biological Chemistry，2002，277（1）：559－565.

［23］ POVERO T，LORETI E，PUCCIARIELLO C，et al.Transcript profiling of chitosan－treated Arabidopsis seedlings［J］.Journal of Plant Research，2011，124：619－629.

［24］ LIU T T，LIU Z X，SONG C J，et al.Chitin－induced dimerization activates a plant immune receptor［J］.Science，2012，336（6 085）：1 160－1 164.

（編輯：裴阿衛(wèi)）

Effects of Exogenous Ehitosan on Photosynthesis and Fluorescence Characteristics of Vegetable Soybean under NaCl Stress

WANG Cong1，YANG Hengshan1，DONG Yongyi1，JIA Junying1，BAO Jinhua1，LüDegui1，SHEN Xiangjun2
（1College of Agriculture，Inner Mongolia University for Nationalities，Tongliao，Inner Mongolia 028042，China；2College of Horticulture，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110000，China）

In order to investigate the physiological regulation mechanism of exogenous chitosan on vegetable soybean photosynthesis，we studied the effects of exogenous chitosan on photosynthetic and chlorophyll fluorescence parameters in seedling leaves of two vegetable soybean［Glycine max（L.）Merr.］cultivars with different salt tolerance under NaCl stress by adopting vermiculite culture.The results showed：（1）exogenous chitosan alleviated the decline of net photosynthetic rate（Pn）of salt－sensitive cultivar LX markedly at the 6th，9th and 12th days of salinity by inducing non stomatal factors，but this effect disappeared after 15days of salt stress.For salt－tolerant cultivar LL，chitosan reduced the decline of Pnsignificantly at the 3rd and 6th days of salinity by inducing stomatal factors and non stomatal factors simultaneously，and reduced that of the 9th，12th and 15th days of salt treatment mainly by inducing non stomatal factors，and itsgrowth of Pncompare with NaCl treatment were higher than that of LX.（2）Exogenous chitosan prevented the decline of non photochemical quenching coefficient（NPQ）of LX after 12days of salinity，and prevented the decline of NPQand markedly alleviated the decline of photochemical quenching coefficient（qP）and actual photochemical efficiency（ФPSⅡ）of LL after 15days of salinity.（3）Under no NaCl condition，chitosan increased the Pnof two vegetable soybean cultivars significantly by inducing stomatal factors and non stomatal factors such as stomatal conductance（Gs），qPandФPSⅡat the early stage of spraying chitosan，but these effects disappeared at middle and later stage.All the results suggest that：vegetable soybean has potential resistance.The effects of exogenous chitosan on vegetable soybean under NaCl stress differ from those of no NaCl condition.Chitosan can only induce potential salt resistance of vegetable soybean when it is injured by salt stress.However，the induction route，induction timeline and induction effect of chitosan on vegetable soybean were different because of different salt tolerance of vegetable soybean.The salt tolerant cultivar LL has strong，durable and multiple potential resistance ability，which may play an important role in maintaining relatively higher Pninduced by chitosan.

exogenous chitosan；NaCl stress；vegetable soybean；different varieties；photosynthesis

Q945.78

A

10.7606／j.issn.1000－4025.2015.06.1198

1000－4025（2015）06－1198－08

2014－12－08；修改稿收到日期：2015－06－03

國家自然科學(xué)基金（31260472，31260483）；內(nèi)蒙古民族大學(xué)科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃（NMD1003）

王 聰（1968－），男，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事蔬菜生理生態(tài)和生物技術(shù)研究。E－mail：tongliaowangcong＠163.com