華智銳，姚丹妮，李小玲

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院 陜西秦嶺特色生物資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，陜西 商洛 726000)

桔梗(Platycodongrandiflorus)，又稱為僧帽花、包袱花、鈴鐺花，為桔?？平酃俣嗄晟牟荼局参铮涓扇胨?，有利咽、祛痰、排膿、宣肺等作用，是中醫(yī)常用藥。桔梗生長于山坡草叢、灌叢間，在南北方皆適于種植[1]。桔梗植株對(duì)鹽堿有很高的抵抗力，能夠在鹽度為0.1%～0.4%的土壤中存活[2]，使桔梗在鹽堿地種植成為可能。

鹽脅迫是一種常見的非生物脅迫，是限制植物生長發(fā)育的關(guān)鍵逆境因素之一[3]；鹽脅迫會(huì)導(dǎo)致植物滲透調(diào)節(jié)失衡，抑制水分吸收，導(dǎo)致植物發(fā)生生理干旱，降低氣孔導(dǎo)度和葉片的光合速率，并降低生物量[4]。研究表明，鹽脅迫會(huì)破壞植物組織，過量的鹽分積累會(huì)導(dǎo)致植物代謝紊亂，引起植物生理干旱，進(jìn)而影響植物的營養(yǎng)狀況[5-6]。對(duì)于大多數(shù)植物來說，高濃度的鹽環(huán)境會(huì)導(dǎo)致植物生長發(fā)育不良[7]，尤其鹽和干旱環(huán)境對(duì)植物的影響最大，特別是鹽脅迫會(huì)造成70%的農(nóng)作物產(chǎn)量下降[8]。

外源水楊酸(salicylic acid，SA)是一類小分子酚類物質(zhì)，是植物體中一種重要的內(nèi)源性生長調(diào)節(jié)劑，可增加植物對(duì)逆境的抵抗力[9-10]，如抗高溫性、抗旱性、抗鹽性、抗病性等，可緩解桔梗、黃瓜、玉米等植物受到的鹽害[11]。高明遠(yuǎn)等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在鹽脅迫下，0.5和2.0 mmol/L SA對(duì)白榆生理指標(biāo)的改善作用比較明顯；許凌欣[13]研究發(fā)現(xiàn)，在NaCl脅迫下，水楊酸通過促進(jìn)肥皂草進(jìn)行光合作用，從而穩(wěn)定其正常的生理代謝,來提高肥皂草抵抗NaCl脅迫的能力；劉亞棟等[14]研究發(fā)現(xiàn)，SA浸種小麥幼苗耐鹽性有所提高；孫曉春等[15]研究了外源水楊酸對(duì)干旱脅迫下桔梗幼苗生理生化指標(biāo)的影響，發(fā)現(xiàn)外源水楊酸可通過提高抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量來提高桔梗幼苗的抗干旱脅迫能力。國外學(xué)者研究了氮磷鉀肥、溫度、光照強(qiáng)度等對(duì)桔梗生長特性的影響[16,17]。

桔梗作為商洛市重點(diǎn)發(fā)展的“十大商藥”之一，近年來，其生物學(xué)和藥學(xué)品質(zhì)已受到非生物因子的嚴(yán)重影響，限制了桔梗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，國內(nèi)外對(duì)桔梗在生理抗性方面的研究較少，而外源水楊酸對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗生理指標(biāo)的影響暫無研究。因此，本試驗(yàn)以桔梗為試驗(yàn)材料，開展外源水楊酸對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗的生理特征的影響研究，旨在為鹽堿地區(qū)桔梗的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培以及逆境生理機(jī)制和抗性育種研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用幼苗為商洛市商州區(qū)商山中藥材種植合作社桔梗種植基地生產(chǎn)的一年生桔梗幼苗。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 材料預(yù)培養(yǎng)及處理 將一年生桔梗幼苗移栽至外圍為15 cm×20 cm的塑料花盆中進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，在緩苗期間定時(shí)澆水和松土使土壤保持濕潤，以恢復(fù)至正常生理狀態(tài)，澆水量視降雨情況而定，且每個(gè)處理澆水量一致。每盆3株，每個(gè)處理5盆，1周后隨機(jī)選取幼苗用于試驗(yàn)。

將幼苗分成7組，第1組：不添加任何藥品，進(jìn)行蒸餾水栽培，作為對(duì)照組(CK)；第2組：蒸餾水中添加100 mmol/L NaCl進(jìn)行鹽脅迫處理；第3組：蒸餾水中添加0.1 g/L SA；第4組：蒸餾水中同時(shí)添加100 mmol/L NaCl和0.1 g/L SA；第5組：蒸餾水中同時(shí)添加100 mmol/L NaCl和0.3 g/L SA；第6組：蒸餾水中同時(shí)添加100 mmol/L NaCl和0.5 g/L SA；第7組：蒸餾水中同時(shí)添加100 mmol/L NaCl和0.7 g/L SA[18]。

采用灌根的方式每兩天對(duì)桔梗幼苗澆灌一次，澆灌500 mL相應(yīng)的處理液，確保處理液完全加入且不溢出[19]。每種處理重復(fù)5次，每次重復(fù)3株苗。處理1周后采集各處理桔梗幼苗的葉片進(jìn)行生理指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.2 生理指標(biāo)的測(cè)定 測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性、過氧化氫酶(CAT)活性、葉綠素含量、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖含量等生理指標(biāo)。測(cè)定方法：SOD活性的測(cè)定參照李合生等[20]的氮藍(lán)四唑法；POD活性的測(cè)定參照李合生等[20]的愈創(chuàng)木酚法；CAT活性的測(cè)定參照高俊風(fēng)等[21]的紫外吸收法；葉綠素含量的測(cè)定參照張志良等[22]的丙酮-碳酸鈣法；MDA含量的測(cè)定參照張志良等[22]的硫代巴比妥酸(TBA)檢測(cè)法；可溶性糖含量的測(cè)定采取蒽酮-硫酸法，取0.5 g桔梗葉片剪碎，放入試管中，加15 mL蒸餾水，沸水浴煮20 min，冷卻過濾后轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度。取提取液1 mL，加5 mL蒽酮試劑，在620 nm下測(cè)定吸光度，計(jì)算可溶性糖含量。各項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次，求其平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并作圖，用SPSS statistics 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析。3次重復(fù)測(cè)得的各項(xiàng)生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，取其平均值繪制圖片。

2 結(jié)果與分析

2.1 水楊酸對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗POD活性的影響

由圖1可知，在100 mmol/L NaCl脅迫(第2組)下，POD的活性水平較對(duì)照組(第1組)顯著降低(P<0.05)，說明NaCl脅迫處理對(duì)桔梗葉片中的POD活性有顯著影響；單獨(dú)SA處理(第3組)下，POD活性較對(duì)照組顯著增加；在相同濃度NaCl脅迫下，施加不同濃度SA(第4～7組)均使POD活性較第2組顯著增加，增幅分別為30.84%、41.07%、58.98%、45.23%，且呈先上升后下降的趨勢(shì)，在SA濃度為0.5 g/L(第6組)時(shí)達(dá)到最大增幅。結(jié)果表明，SA對(duì)NaCl脅迫下POD活性的影響顯著，但并不是濃度越大影響越好，影響最顯著的濃度為0.5 g/L。

圖1 SA對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗POD活性的影響

2.2 水楊酸對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗SOD活性的影響

由圖2可知，在100 mmol/L NaCl脅迫(第2組)下，SOD的活性水平較對(duì)照組(第1組)顯著降低(P<0.05)，說明NaCl脅迫處理對(duì)桔梗葉片SOD活性有顯著影響；SA單獨(dú)處理(第3組)下，SOD活性較對(duì)照組顯著增加；先NaCl脅迫后SA處理(第4～7組)均使SOD活性比NaCl脅迫處理有不同程度的增強(qiáng)，增幅分別為35.49%、55.8%、70.37%、53.87%；在相同濃度NaCl脅迫下，隨著SA濃度的升高，SOD活性整體上呈現(xiàn)出一個(gè)先上升后下降的趨勢(shì)，在SA濃度為0.5 g/L(第6組)處理下與對(duì)照組相比達(dá)到最大增幅?？梢娺m宜濃度的SA能夠提高NaCl脅迫下桔梗幼苗體內(nèi)SOD的活性，結(jié)果表明0.5 g/L SA對(duì)鹽脅迫下SOD活性的影響最顯著。

圖2 SA對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗SOD活性的影響

2.3 水楊酸對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗CAT活性的影響

由圖3可知：與對(duì)照組(第1組)相比，在100 mmol/L NaCl脅迫(第2組)下，CAT的活性呈顯著降低(P<0.05)，說明NaCl脅迫處理對(duì)桔梗葉片CAT活性有顯著影響；單獨(dú)SA處理(第3組)下，CAT活性比對(duì)照組顯著增高，增幅為9.42%；在同一濃度NaCl脅迫下，不同濃度SA處理(第4～7組)對(duì)桔梗幼苗CAT的活性影響不同，在第4～7組中CAT活性比NaCl脅迫分別提高17.23%、23.99%、31.65%、25.68%，且在第6組達(dá)到最大增幅。由此可知，在NaCl脅迫下，適宜的SA濃度可顯著提高桔梗幼苗CAT的活性。

圖3 SA對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗CAT活性的影響

2.4 水楊酸對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗MDA含量的影響

由圖4可知：在正常情況下桔梗幼苗葉片中MDA含量較低；NaCl脅迫(第2組)處理與對(duì)照組(第1組)相比，MDA含量明顯升高，增幅達(dá)到25.98%，差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，說明NaCl脅迫處理對(duì)桔梗葉片MDA含量有顯著影響；單獨(dú)SA處理(第3組)與對(duì)照組相比差異不顯著；在相同NaCl脅迫下，添加不同濃度的SA處理(第4～7組)，與第2組MDA的含量相比均有不同程度的變化，第4～7組與第2組相比，分別降低了5.89%、15.46%、18.95%、16.89%，這說明添加適當(dāng)濃度的SA可以降低NaCl脅迫下桔梗幼苗MDA的含量，緩解NaCl脅迫對(duì)植株的傷害，當(dāng)SA濃度為0.5 g/L時(shí)表現(xiàn)最為明顯。

圖4 SA對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗MDA活含量的影響

2.5 水楊酸對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗葉綠素含量的影響

由圖5可知：與對(duì)照組(第1組)相比，在100 mmol/L NaCl脅迫(第2組)下，葉綠素的含量顯著降低(P<0.05)，說明NaCl脅迫處理對(duì)桔梗葉片中的葉綠素含量有顯著影響；SA單獨(dú)處理(第3組)與對(duì)照組相比差異不顯著；先NaCl脅迫處理后添加SA處理(第4～7組)均使葉綠素含量比NaCl脅迫處理有不同程度的增強(qiáng)，增幅分別為47.21%、55.79%、69.05%、40.45%；在相同NaCl脅迫下，隨著SA濃度的升高，葉綠素的含量整體上呈現(xiàn)出一個(gè)先上升后下降的趨勢(shì)，在SA濃度為0.5 g/L(第5組)處理下與對(duì)照組相比達(dá)到最大增幅，說明0.5 g/L SA對(duì)鹽脅迫下葉綠素含量的影響最顯著。

圖5 SA對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗葉綠素含量的影響

2.6 水楊酸對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗可溶性糖含量的影響

由圖6可知：在100 mmol/L NaCl脅迫(第2組)下，桔梗葉片的可溶性糖含量比對(duì)照組(第1組)顯著增加10.43%，說明NaCl脅迫對(duì)桔梗葉片中的可溶性糖含量有顯著影響；單獨(dú)SA處理(第3組)可溶性糖含量較對(duì)照組也顯著增加；在相同濃度NaCl脅迫下，用不同濃度的SA處理(第4～7組)后其可溶性糖含量均比NaCl脅迫組顯著增加，增幅分別為17.88%、38.47%、55.13%、47.37%。從整體上看，加入SA后桔梗葉片的可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，在0.5 g/L SA處理(第6組)下增幅達(dá)到最大，效果最佳。

圖6 SA對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗可溶性糖含量的影響

3 討論

植物在不利于其生長的鹽環(huán)境下，為維持自身的正常生理活動(dòng)，會(huì)通過增加抗氧化酶(SOD、POD、CAT等)的活性，減少體內(nèi)活性氧的數(shù)量，來保護(hù)植物細(xì)胞膜免受氧化損傷[23]，這是植物的應(yīng)激反應(yīng)策略，因此抗氧化酶活性成為逆境脅迫下監(jiān)測(cè)植物的重要指標(biāo)。逯亞玲等[24]研究發(fā)現(xiàn)，紫花苜蓿幼苗在NaCl脅迫下抗氧化酶的活性均顯著降低；王立紅等[25]研究發(fā)現(xiàn)，外源SA處理下棉花幼苗的抗氧化酶的活性顯著升高。本研究表明NaCl脅迫下桔梗幼苗的SOD、POD、CAT的活性較對(duì)照組顯著降低，添加不同濃度的SA均比NaCl脅迫下SOD、POD、CAT活性顯著增高，這與前人的研究結(jié)論一致，說明外源SA可以調(diào)節(jié)桔梗幼苗的保護(hù)酶系統(tǒng)，緩解NaCl脅迫對(duì)桔梗幼苗的傷害，且在0.5 g/L時(shí)效果最佳。

逆境脅迫和植物衰老會(huì)破壞植物的細(xì)胞膜系統(tǒng)，并導(dǎo)致膜脂質(zhì)過氧化形成丙二醛(MDA)，通常膜損傷程度的大小可以通過MDA含量的多少來反映[26]。曹光峰等[27]發(fā)現(xiàn)黃瓜幼苗子葉MDA含量經(jīng)NaCl處理后明顯增加；宿越等[28]研究發(fā)現(xiàn)SA處理顯著降低了NaCl脅迫下番茄幼苗MDA的含量，并且隨SA濃度的增加有先下降后上升的趨勢(shì)。本研究表明，在NaCl脅迫下桔梗幼苗的MDA含量較對(duì)照組顯著增加，添加不同濃度的SA均比NaCl脅迫下MDA含量顯著降低，并在SA濃度為0.5 g/L時(shí)達(dá)到最低值，這與前人的研究結(jié)論一致，說明在NaCl脅迫下，桔梗幼苗細(xì)胞膜系統(tǒng)受到損傷，外源水楊酸可以緩解植物細(xì)胞膜系統(tǒng)受到的損傷，且在0.5 g/L SA處理下影響最大。

葉綠素是植物吸收太陽光能進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，而光合作用作為植物生命的基礎(chǔ)，是植物體合成能量的基本來源。葉綠素可以使光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能從而合成有機(jī)化合物，其含量的多少?zèng)Q定了植物光合作用的強(qiáng)弱。當(dāng)葉綠體中積累高濃度的Na+或Cl-時(shí)，光合作用就會(huì)受到抑制，直接影響到植物的健康[29]。楊德翠等[30]研究發(fā)現(xiàn)，葉綠素的含量在鹽脅迫后顯著下降，經(jīng)不同濃度的SA處理后所受鹽脅迫有所緩解。本研究與前人的研究結(jié)果一致，在相同的NaCl脅迫下，不同濃度的SA處理后葉綠素含量較NaCl脅迫組顯著增加，說明外源SA對(duì)NaCl脅迫下葉綠素的含量有影響，在0.5 g/L SA處理下影響最大。

可溶性糖是植物中主要的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，也是作物碳骨架和能量的主要來源，它對(duì)穩(wěn)定細(xì)胞膜和原生質(zhì)體膠體有重要作用[31]；當(dāng)細(xì)胞中無機(jī)離子濃度較高時(shí)，可溶性糖可以保護(hù)植物體內(nèi)的酶類[32]。在鹽脅迫期間，可溶性糖的積累可以降低植物的滲透壓，并在保水方面發(fā)揮作用，同時(shí)也是植物適應(yīng)機(jī)制的重要信號(hào)物質(zhì)。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)NaCl脅迫處理后，桔梗幼苗的可溶性糖含量顯著增加；在相同濃度NaCl脅迫下，用不同濃度的SA處理后其可溶性糖含量均比NaCl脅迫組顯著增加，說明SA可以誘導(dǎo)桔梗NaCl脅迫下可溶性糖含量進(jìn)一步提高，在0.5 g/L SA處理下影響最顯著。

4 結(jié)論

在各個(gè)處理下，桔梗幼苗葉片中SOD、POD、CAT活性變化趨勢(shì)大致相同。在100 mmol/L NaCl溶液脅迫下，各酶活性水平均比對(duì)照組顯著降低；0.1 g/L SA單獨(dú)處理各酶活性水平均比對(duì)照組顯著增強(qiáng)；在相同濃度NaCl脅迫下再添加不同濃度的SA，均使各酶活性水平比NaCl脅迫處理有不同程度的增強(qiáng)。NaCl脅迫降低了植物體內(nèi)抗氧化酶活性；添加SA后，隨著SA濃度增大，抗氧化酶活性逐漸增強(qiáng)，從而緩解脅迫帶來的傷害。但SA的濃度如果過高，則酶活性會(huì)下降。本試驗(yàn)結(jié)果表明，外源SA在濃度為0.5 g/L時(shí)，影響最顯著。在NaCl脅迫下，桔梗幼苗葉片中MDA含量顯著增加；添加不同濃度SA后，MDA含量先下降后又上升，在第6組表現(xiàn)最好，說明一定濃度的SA可以緩解NaCl脅迫對(duì)植物的傷害。隨著SA濃度的升高，MDA含量有所升高，說明高濃度SA緩解植物鹽脅迫的效果差。

對(duì)桔梗幼苗添加外源SA，對(duì)桔梗幼苗葉綠素的形成具有明顯的促進(jìn)作用。不同濃度的SA的影響不同，SA濃度為0.5 g/L時(shí)影響最好。NaCl脅迫會(huì)使桔梗幼苗可溶性糖含量提高，添加外源SA可以誘導(dǎo)可溶性糖含量進(jìn)一步提高。

綜上所述，本試驗(yàn)中0.5 g/L的外源水楊酸對(duì)NaCl脅迫下桔梗幼苗生理特性影響最為顯著，表明外源水楊酸可以緩解NaCl脅迫對(duì)桔梗幼苗帶來的傷害。