外源茉莉酸甲酯對鹽脅迫下黃芩種子萌發及幼苗生理特性的影響

李小玲，華智銳

（商洛學院生物醫藥與食品工程學院，陜西商洛726000）

外源茉莉酸甲酯對鹽脅迫下黃芩種子萌發及幼苗生理特性的影響

李小玲，華智銳

（商洛學院生物醫藥與食品工程學院，陜西商洛726000）

為探討外源茉莉酸甲酯能否緩解鹽脅迫對商洛黃芩的傷害及其適宜濃度，解決土壤鹽漬化問題，以商洛黃芩種子為材料，研究0.5%NaCl脅迫處理下，不同濃度茉莉酸甲酯對商洛黃芩種子萌發及幼苗生理特性的影響。結果表明，50 μmol/L茉莉酸甲酯可緩解鹽害，顯著提高黃芩種子的發芽勢、發芽率，提高葉片SOD，POD活性及葉綠素含量，降低MDA含量，可為解決黃芩生產中有關鹽脅迫問題及耐鹽品種的選育提供理論參考。

黃芩；鹽脅迫；茉莉酸甲酯；生理特性

隨著溫室效應的加劇及人類對耕地的不合理利用，土壤鹽漬化問題日益嚴峻，其已成為限制農業可持續發展的主要因素[1-2]。目前，在干旱地區約有20%的耕地已遭受次生鹽漬化的危害[3-4]，為了解決這一問題，提高植物的產量及品質，近年來，有許多研究結果發現，通過化學調控手段可以提高植物的耐鹽性、緩解鹽害對植物生長發育的影響[6-7]。

非生物脅迫下，茉莉酸甲酯（MeJA）作為一種植物生長調節劑及信號分子，其生理效應非常廣泛。研究表明，茉莉酸甲酯與植物的抗性密切相關，它作為信號分子參與植物在高溫、鹽脅迫、干旱、低溫等條件下的抗逆反應，茉莉酸甲酯對植物生理特性的影響主要表現為可誘導植物產生蛋白酶抑制劑（PI）和多酚氧化酶（PPO），進而增加各種防御蛋白的活性水平，導致生物堿和酚酸類次生物質的積累，從而形成防御結構[8]。

黃芩別名山茶根、土金茶根，是唇形科黃芩屬多年生草本植物[9-10]。黃芩的根入藥，味苦、性寒，有清熱燥濕、瀉火等功效。目前，對于黃芩的研究主要集中在化學成分、藥理藥效、種質資源等方面[11-13]，但對黃芩脅迫生理方面的研究則較少，且關于外源茉莉酸甲酯處理提高黃芩耐鹽性的研究至今尚未見報道。

本研究以商洛黃芩種子作為試驗材料，通過對其各項生理生化指標的測定，以探討外源茉莉酸甲酯對商洛黃芩鹽害的緩解效應，旨在為利用茉莉酸甲酯緩解黃芩鹽害提供理論依據，為解決黃芩栽培中的鹽脅迫問題及耐鹽品種的選育提供有效途徑。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗所用黃芩種子購于陜西天士力植物藥業有限責任公司。茉莉酸甲酯購自西安晶博試劑公司，其為化學純試劑CP級。

1.2 試驗方法

1.2.1 鹽脅迫濃度的確定將黃芩種子進行培養。每皿中放入80粒種子，將種子播于不同濃度氯化鈉溶液（0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%）的培養皿中，共5個處理（S）和1個對照（CK1，蒸餾水），置于生化培養箱（光照16 h/d，相對濕度28%～50%，溫度25℃）中進行培養。每2 d澆一次不同鹽濃度溶液，直到種子萌發，計算發芽率，篩選出種子萌發受到抑制的最低鹽濃度，將其作為鹽脅迫試驗的處理濃度。

1.2.2 種子萌發生理指標的測定挑取無病蟲害、籽粒飽滿且大小一致的黃芩種子，先用75%酒精消毒3 min，再用無菌水沖洗3～5次，將此操作重復3次，最后放在55℃的恒溫水浴鍋中8～12 h。取出后用吸水紙將種子表面的水分吸干，以鋪有雙層濾紙的培養皿為發芽床，進行種子發芽試驗。脅迫所用的NaCl濃度為1.2.1篩選出的鹽濃度。試驗共設7個處理：水對照（CK1）；0.5%NaCl鹽對照（CK2）；0.5%NaCl＋10 μmol/L茉莉酸甲酯（T1）；0.5%NaCl＋30 μmol/L茉莉酸甲酯（T2）；0.5%NaCl＋50 μmol/L茉莉酸甲酯（T3）；0.5%NaCl＋70 μmol/L茉莉酸甲酯（T4）；0.5%NaCl＋100 μmol/L茉莉酸甲酯（T5）。種子置于生化培養箱（光照16 h/d，相對濕度28%～50%，溫度25℃）中進行培養。每2 d澆一次不同濃度的外源物質和一定濃度的NaCl溶液，第5天測定發芽勢，第7天測定發芽率。

式中，Gt為在t日的發芽數。

1.2.3 黃芩幼苗各項生理指標的測定[14]

1.2.3.1 葉綠素a、葉綠素b含量利用丙酮提取法測定稱取新鮮葉片0.25 g，加純丙酮5 mL、少許CaCO3和石英砂，研磨成勻漿，再加80%丙酮5 mL，將勻漿轉入離心管，離心棄沉淀，上清液用80%丙酮定容至20mL作為提取液。取上述色素提取液1mL，加80%丙酮4 mL稀釋后轉入比色杯中，以80%丙酮為對照，分別測定663，645 nm處的OD值。色素提取液中葉綠素a、葉綠素b及葉綠素a＋b的濃度（mg/L）利用如下公式進行計算。

1.2.3.2 超氧化物歧化酶活性利用比色法測定稱取處理的樣品各0.25 g，逐一加入5倍于樣品量的酶提取液，冰浴中研磨后以紗布過濾，經4 000 r/min離心20 min，上清液依次為各處理的粗酶提取液。測定前在盛有3 mL反應混合液的試管中，加入適量的粗酶液（以使抑制達50%左右的酶濃度為佳），混勻后放在透明試管架上，于光照培養箱中準確照光10 min，迅速測定560 nm下的OD值，以不加酶液的照光管為對照，以蒸餾水調零，計算反應被抑制的百分比。

SOD活力（U/mg）＝（對照組OD值－樣品OD值）/（對照組OD值×50%×加入粗酶液中的蛋白質含量（mg））（4）

1.2.3.3 過氧化物酶活性利用比色法測定過氧化物酶（POD）存在于植物的各個組織中。在有過氧化氫存在的條件下,POD能使愈創木酚發生氧化反應生成茶褐色物質，這種茶褐色物質在波長470 nm處有吸光值，測量出470 nm波長處的OD值，即可以計算出過氧化物酶的活性。

粗酶液的提取。取商洛黃芩葉片0.25 g，用鑷子將其剪碎，放入研缽中，并向研缽中加入5 mL 20mmol/LKH2PO4，研磨成勻漿,再用5mL的KH2PO4溶液清洗。以4 000 r/min離心15 min后，收集上清液存放在冰箱中。

酶活性的測定。取出比色杯2只，在其中1只比色杯中加入反應混合液3 mL，KH2PO41 mL，作為調零對照；另1只比色杯中加入反應混和液3 mL，上述的酶液1 mL，立即開始用秒表計時。在分光光度計470 nm波長下測量OD值，每隔1 min讀數一次。用每分鐘OD值的變化值來表示酶活性的大小，即以ΔA470/min·鮮質量（g）來表示。

1.2.3.4 丙二醛含量利用TBA法測定在逆境脅迫條件下，植物受到傷害時，會發生膜質過氧化反應而產生丙二醛（MDA）。植物的逆境和MDA含量有很大的關系。在測量植物體內MDA含量時，經常在酸性條件下用植物體中的MDA和硫代巴比妥酸（TBA）加熱發生顯色反應，產生紅棕色的三甲川（3，5，5-三甲基惡唑2，4-二酮）產物。3，5，5-三甲基惡唑2，4-二酮的最大吸收波長在532 nm處。但是，在測量植物中的MDA含量時，會受到其他產物的影響，其中影響最嚴重的是可溶性糖。可溶性糖也可以和硫代巴比妥酸發生顯色反應，其反應的產物在波長450，532 nm處都有吸收。植物在受到逆境脅迫時，植物體中的可溶性糖含量會增加。因此，在測定植物體中MDA含量時一定要排除可溶性糖含量的干擾。測定出植物在波長532，450 nm處的OD值，就可計算出植物中的MDA含量。

MDA的提取。取商洛黃芩葉片0.25 g，用鑷子將其剪碎。向研缽中加入2 mL三氯乙酸（TCA）和少量石英砂，進行研磨，再加入8 mL的TCA進行充分研磨。勻漿液在3 000 r/min下離心10 min，上清液即為樣品提取液。

顯色反應及測定。吸取2 mL提取液加入到試管中，再加入2 mL 0.6%的TBA溶液，混勻，并在試管上加塞，放在沸水中煮沸12～15 min后，用冷水快速冷卻，并在3 000 r/min下離心，取出上清液。測定在532，450 nm波長處的OD值，即可計算出MDA的含量。對照管用2 mL的蒸餾水來代替提取液校零。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫濃度的確定

由圖1可知，隨著鹽處理濃度的升高，種子的發芽率隨之降低，這是因為NaCl使得黃芩種子細胞膜破壞，從而導致保護酶系統破壞及滲透調節物質含量降低，最終導致黃芩種子發芽率降低，S5處理的發芽率達到最低，其不適宜黃芩生長。所以，S4為抑制能力最強的濃度。

2.2 不同濃度茉莉酸甲酯對商洛黃芩種子萌發的影響

由表1可知，與CK1相比，鹽脅迫后，黃芩種子的發芽率和發芽勢明顯降低，表明0.5%NaCl處理顯著抑制了黃芩種子的正常萌發。當用不同濃度的茉莉酸甲酯（10～100 μmol/L）處理后，黃芩種子發芽率高于鹽脅迫對照（CK2）而低于蒸餾水對照（CK1），其中，經過50 μmol/L的MeJA處理后（T3）的結果最為明顯，發芽率和發芽勢分別達到36.8%和30.5%，說明適宜濃度的茉莉酸甲酯可有效緩解鹽脅迫對黃芩種子萌發造成的傷害，但過高濃度的茉莉酸甲酯對種子萌發又起明顯的抑制作用。

表1 不同濃度茉莉酸甲酯（MeJA）對鹽脅迫下黃芩種子發芽率和發芽勢的影響

2.3 不同濃度茉莉酸甲酯對商洛黃芩超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

由圖2可知，CK2與CK1相比，SOD活性降低了27.6 U/g，說明鹽脅迫使黃芩幼苗葉片細胞內的SOD活性降低。經不同濃度的MeJA處理后，黃芩幼苗葉片內SOD活性呈現先上升后下降的趨勢，其中，T3時SOD活性最高，達到77 U/g，MeJA處理的SOD活性增強效果最為明顯。鹽脅迫降低了黃芩幼苗SOD活性，適宜濃度的茉莉酸甲酯能有效地增強黃芩幼苗葉片中的SOD活性，從而緩解鹽脅迫下黃芩幼苗生長所受到的傷害程度。

2.4 不同濃度茉莉酸甲酯對商洛黃芩過氧化物酶（POD）活性的影響

由圖3可知，CK2與CK1相比，POD活性降低了0.035 U/（g·min），說明鹽脅迫明顯抑制了黃芩幼苗葉片細胞內的POD活性。經不同濃度的MeJA處理后，POD活性呈現先升后降的趨勢，且均高于CK2低于CK1。說明MeJA明顯提高了鹽脅迫下黃芩幼苗葉片中POD的活性，且在T3時最為明顯，效果最好。但隨著MeJA濃度的升高，T4，T5的POD活性明顯下降，說明一定的MeJA濃度對黃芩POD活性有促進作用，超過一定濃度則會產生抑制作用。

2.5 不同濃度茉莉酸甲酯對商洛黃芩葉綠素a和葉綠素b含量的影響

由圖4可知，CK1與CK2比較，鹽脅迫下黃芩幼苗葉片葉綠素含量顯著下降。經外源MeJA處理后，葉綠素a和葉綠素b含量都呈現出先升后降的變化趨勢，其中，葉綠素b含量的變化較葉綠素a含量更為明顯，且在T3時，2種葉綠素含量均達到最大，說明此濃度的MeJA可促進光合色素的升高，且能有效緩解鹽脅迫對黃芩幼苗葉片光合色素合成的抑制效應。

2.6 不同濃度茉莉酸甲酯對商洛黃芩丙二醛（MDA）含量的影響

由圖5可知，CK2與CK1相比，鹽脅迫下黃芩幼苗葉片MDA含量提高，說明鹽脅迫后膜系統受到破壞，與CK2相比，通過添加低濃度的茉莉酸甲酯能顯著降低黃芩幼苗MDA含量，緩解對膜的破壞，其中，T3時MDA含量降低最大，抑制效果最為明顯；當濃度為70 μmol/L時反而提高了MDA含量，說明高濃度的外源物質則加重鹽脅迫對植物的傷害，所以一定濃度的外源MeJA能夠有效降低黃芩幼苗葉片MDA的含量，從而緩解鹽脅迫下黃芩幼苗生長所受到的傷害程度。

3 討論

鹽脅迫下植物體內活性氧的積累是導致植物鹽害的主要原因之一，活性氧導致膜質過氧化作用，進而破壞細胞膜的結構及功能。鹽脅迫下，植物體內葉綠素生物合成和各種酶的產生受到抑制，而植物對鹽脅迫的響應之一就是保護酶（SOD，POD）活性的變化。MDA是活性氧啟動的細胞膜脂質過氧化產物之一，膜脂的過氧化作用可直接導致細胞膜結構和功能的破壞，MDA含量的高低反映了活性氧代謝及對細胞膜破壞的程度。

本研究結果表明，茉莉酸甲酯提高了非生物脅迫下植物幼苗葉片的最大光化學效率，還使得超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性升高，丙二醛（MDA）含量降低，表明MeJA作為一種植物生長調節物質，對緩解逆境對植物的損傷具有一定的作用[15]。有研究表明，SOD，POD活性的升高可清除體內過剩的活性氧，維持活性氧產生及清除之間的平衡，保護膜結構，提高植物的抗逆性[16]。

MeJA不僅可以提高植物的抗逆性，而且對植物的生理調節有抑制作用，當MeJA濃度超過抵御非生物脅迫作用濃度時，MeJA就會促進植物體內乙烯的生成、促進葉片衰老、葉片脫落、氣孔關閉，抑制植物種子萌發、營養生長、花芽形成、葉綠素形成和光合作用等[17-18]。

目前，不同外源物質對鹽脅迫條件下植物生長發育影響的研究已成為熱點[19-20]，植物的耐鹽抗鹽性是植物體內諸多影響因素綜合作用的體現[21-22]，不僅受多個基因的調控，還受到外界環境因子的影響和制約。添加外源物質是一種成本較低的緩解鹽脅迫的方式，有助于研究植物的耐鹽抗鹽機制和惡劣環境中植物生長發育情況，也有利于新型植物肥料的開發利用[6]。本試驗結果表明，50 μmol/L的茉莉酸甲酯有助于商洛黃芩的生長，但對于大面積栽培商洛黃芩，此濃度只可作為參考，因為各項生理指標相關研究必須結合植物自身結構特點和環境因素，才能準確地綜合評價外源物質緩解鹽害的能力。所以，對于外源茉莉酸甲酯在生產實踐中是否適合大面積種植使用及其具體的適宜使用濃度，還需進一步研究探討。

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Effects of Exogenous Methyl Jasmonate on the Scutellaria baicalensis Seed Germination and Seedling Physiological Characteristics under Salt Stress

LI Xiaoling，HUAZhirui
（College of Biology Pharmacy and Food Engineering，Shangluo University，Shangluo726000，China）

To explore the effect of exogenous methyl jasmonate ester on the damage of salt stress on the root and the appropriate concentration of Scutellaria baicalensi in Shangluo,solve the problem of soil salinization,this paper was taking the seed of Shangluo Scutellaria baicalensis as material,studied 0.5%processing under NaCl stress,different concentration of methyl jasmonic on the effect of Shangluo Scutellaria baicalensis seed germination and seedling physiological characteristics.The results showed that 50 μmol/L methyl jasmonate could alleviate salt injury,significantly improve Scutellaria baicalensis seeds germination potential,germination rate,increase SOD,POD activity and chlorophyll content,decrease the content of MDA.The results can provide theoretical reference for problems of salt stress and salt tolerant varieties in the production of radix.

Scutellaria baicalensis;salt stress;methyl jasmonate;physiological characteristics

S567.23＋9

A

1002-2481（2016）11-1603-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.11.07

2016-06-12

陜西省科技廳農業攻關項目（2009K01-11）；陜西省教育廳項目（09JK418）

李小玲（1980-），女，陜西藍田人，副教授，碩士，主要從事植物生理生態研究工作。