硝普鈉和油菜素內酯對鹽脅迫菊苣根系滲透物質的調節作用

馬錢波，谷文英

(揚州大學動物科學與技術學院，江蘇揚州 225009)

鹽脅迫對植物的正常生長有著很大的危害。一方面，富鹽對植物生長基質土壤的理化性質造成影響，使土壤團粒結構破壞，孔隙度減少，透水通氣性變差，土壤易板結[1]；另一方面，富鹽對植物本身也會產生不良影響，最直觀地表現為生長受到抑制，生長速度減緩，甚至直接對其具有毒害作用[2]。

外源一氧化氮(NO)和油菜素內酯(EBR)是2種不同的外源物質，但2種外源物都被用來進行提高植物抗逆性的研究。NO的研究較早，因為其作用廣泛，參與動植物體內許多生理病理過程[3]，并對多種脅迫具有緩解作用，一直以來都是研究的熱點。EBR是近年來人們對植物的深入研究而發現并提取的一種新型植物激素，具有含量低、生理活性高的特點[4]。對于油菜素內酯的抗逆性逐漸成為研究的熱點問題。

菊苣品種眾多，除了用作葉菜類蔬菜，飼用菊苣品種也是一種高產優質的飼用植物，菊苣根系中含有豐富的菊糖和芳香族物質，因此具有多方面的開發潛力[5]。我國江蘇沿海城市多有灘涂形成，這種土質卻不適合絕大多數植物生存[6]，菊苣具有一定的耐鹽能力。本試驗擬通過施用2種外源物質NO、EBR，并從菊苣根系含水量、可溶性糖和可溶性蛋白含量變化的角度來了解這2種外源物質對鹽脅迫的緩解作用，從而提高菊苣的耐鹽能力。

1 材料與方法

1.1 試驗材料的準備

本試驗于2016年5月在揚州大學草業溫室內進行。所選取的試驗材料為百綠國際草業有限公司提供的將軍菊苣(CichoriumintybusL. cv. Commander)，將種子進行消毒處理，用2% NaClO浸泡10 min[7]，然后將蒸餾水漂洗3遍的種子均勻分布在鋪有2層濾紙的培養皿上，并用蒸餾水使培養皿內部保持濕潤，發芽過程在恒溫光照培養箱中進行，其中晝—夜周期為14 h—10 h，溫度為25 ℃[8]。10 d后，選擇生長狀態較為一致的菊苣幼苗采用沙培法培養，具體用內裝黃沙、底部有孔的育苗盒，每個小盒中轉移1株幼苗，之后澆水采用改良Hoagland營養液，統一采用根部澆灌。40 d后，對生長到一定程度的試驗材料進行不同處理。

沙培40 d后在所育成的菊苣成株中隨機取出10株，并對地上部與地下部分別收集。其余植株分別參照表1作相應處理。同時預處理時間設為3 d，在鹽脅迫之前，采用葉面噴施法，每天2次(早晨和傍晚各1次)，每組固定相同劑量，噴施至葉面有液體流出為止。分別在處理5、10、15、20 d時對各處理組取樣。

1.2 測定方法

1.2.1 根系含水量 將新鮮菊苣的根系用流水沖去細塵和附著的黃沙，切取菊苣的根系，用濾紙擦干其表面水分，每個處理取3株，分別測定質量，記為m1。將各組各株分開放入烘箱中，在85 ℃過夜烘干至恒質量，再迅速稱取每個根系的質量，記為m2。通過公式(m1-m2)/m1×100%計算根系含水量。

1.2.2 根系菊糖含量 將各組新鮮菊苣的根系于烘箱 105 ℃ 烘30 min，然后于70 ℃過夜繼續烘，將干根系磨碎后按照不同處理收集放入密封袋中，待試驗取用。由于菊苣中的菊糖含量普遍高于其他植物，菊糖主要分布于菊苣的根系[9]，而菊糖又是一種倍受關注的鏈狀多糖。

表1 試驗方案設計

目前還沒有特別明確直接測定菊糖含量的方法，但由于菊糖是非還原性的聚糖，而其中的葡萄糖和果糖都是還原糖，因此在菊糖含量的測定上可采用總糖含量減去還原糖含量的方法[10]。本試驗方法根據張志良等編寫的《植物生理學實驗指導》[11]，采用蒽酮比色法，測D625 nm，并根據方程測得可溶性糖含量。采用3，5-二硝基水楊酸法(DNS法)，測D540 nm，并根據方程測得菊糖含量。菊糖含量=可溶性總糖含量-還原糖含量。

1.2.3 根系可溶性蛋白含量 可溶性蛋白是植物細胞中重要的滲透調節物質之一，其含量的高低影響植物細胞的滲透勢，植物細胞中高濃度的可溶性蛋白可以維持較低的滲透勢，幫助植物抵抗脅迫環境帶來的傷害。

取不同處理組待測的菊苣的根系先剪碎，然后在液氮中研磨成粉末狀，現處理現用。采用考馬斯亮藍法[9]測定可溶性蛋白含量，測D595 nm，并計算可溶性蛋白的含量。

1.3 試劑和儀器

本試驗所用試劑均為分析純；使用上海舜宇恒平公司生產的FA2004型電子天平進行稱量；使用德國EPPENDORF公司的Centrifuge 5430R高速離心機和成都儀器廠的HS-4型恒溫浴槽進行樣品處理；使用HITACHI公司的UH5300雙光束分光光度計測定吸光度。

1.4 指標分析方法

采用Excel 2007進行數據整理；采用SPSS 22.0軟件分析，使用Duncan’s法，分別就同一處理的不同時間點，不同處理的同一時間點(即橫向比較和縱向比較)進行分析。

2 結果與分析

2.1 SNP和EBR預處理對菊苣根系含水量的影響

含水量能從側面反映干物質的含量。由表2可以看出，空白對照和NaCl對照根系含水量先下降后上升，分別在10、5 d含量最低，至20 d兩者與0 d相比均無顯著差異(P>0.05)。EBR組、EBR-NaCl組、SNP組、SNP-NaCl組根系含水量則呈現先上升后下降最后再上升的波動，最終與0 d相比顯著上升(P<0.05)。在各個時間點施用EBR和SNP組的含水量高于空白對照組，并在早期(5、10 d)與對照差異顯著(P<0.05)。與空白對照相比，鹽脅迫在一定程度上降低了根系含水量，但最終無明顯差異；與鹽對照相比，噴施EBR和SNP均能在鹽脅迫下提高根系含水量，并在5、10 d與鹽對照有顯著差異(P<0.05)，SNP效果更久，能達到15 d。由此可見，2種外源物質對菊苣含水量的穩定是有作用的，并且能夠提高菊苣根系的含水量。

表2 不同處理對菊苣根系含水量的影響

注：同列數據后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，同行數據后不同大寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.2 SNP和EBR預處理對菊苣根系菊糖含量的影響

由于菊糖屬于非還原性聚糖，而多糖都是非還原糖，菊苣中多糖有菊糖、淀粉等，淀粉又多存在于菊苣的地上部分，采用“1.2.2”節方法測定，并得出結果。從表3可以看出，各組菊糖含量變化是不同的，空白對照在20 d內雖有波動，但差異不顯著，NaCl對照則表現為先上升后下降的趨勢，并在 10 d 時到峰值9.60 mg/g，且每5 d間差異顯著(P<0.05)。EBR組表現為先降低后升高的趨勢，并在20 d時與0 d相比升高顯著，達到9.43 mg/g(P<0.05)。SNP組雖也表現出先下降后上升的趨勢，但最終變化不顯著，而EBR-NaCl和 SNP-NaCl 2組均表現為先上升后下降的趨勢，但出現峰值的時間不同，前者在5 d，早于后者的10 d，同時后者與鹽對照峰值時間相同；15 d之后可以看出外源物質的效應減弱，在20 d時各處理組菊糖含量都有所下降，表現為NaCl組(8.65 mg/g)顯著低于SNP預處理脅迫組(8.96 mg/g)；SNP預處理脅迫組的菊糖含量顯著低于EBR預處理脅迫組的9.28 mg/g(P<0.05)。從 20 d 內各組變化可以發現，EBR對菊糖的作用效果持續時間更長，效果更明顯。

2.3 SNP和EBR預處理對菊苣根系可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白含量的變化是衡量植物是否受到脅迫的可靠依據，一般植物會提高其可溶性蛋白含量來緩解所受到的脅迫。由表4可以看出，空白對照組可溶性蛋白含量沒有顯著變化，在NaCl對照組中可溶性蛋白含量一直呈上升趨勢，最終達到0.608 mg/g，并且各時間點間差異顯著(P<0.05)。EBR組和SNP組可溶性蛋白含量也呈顯著上升趨勢(P<0.05)，最終分別達到0.513、0.514 mg/g，但顯著低于NaCl對照組，高于空白對照組(P<0.05)。EBR-NaCl和 SNP-NaCl 2組的變化略有不同，前者在0～10 d顯著上升(P<0.05)，10～20 d差異不顯著，并在15 d達到峰值0.633 mg/g；后者則一直呈顯著上升趨勢(P<0.05)，并在20 d達到測定峰值0.672 mg/g。由此可以發現，2種外源物質對菊苣可溶性蛋白含量變化是存在影響的，SNP的持續時間更久，可溶性蛋白是植物抵抗外界脅迫的關鍵物質，而EBR和SNP對提高菊苣耐鹽性與NaCl組相比是有顯著作用的(P<0.05)。

表3 不同處理對菊苣根系菊糖含量的影響

表4 不同處理對菊苣根系可溶性蛋白含量的影響

3 討論

已有研究表明，植物長期生長在高NaCl環境下會造成鹽脅迫，而鹽脅迫造成的危害最主要的是滲透脅迫，其次還有一些次生脅迫，如營養脅迫和氧化脅迫等[12]。本試驗主要研究菊苣的滲透脅迫，滲透脅迫是在根系所處環境含鹽量高于植物生長最適鹽濃度時，由于根系周圍環境水勢降低，而導致植物根系難以吸水，從而引發膨壓下降、葉片失水甚至枯黃等一系列連鎖反應。周妍的研究表明，不同類型鹽脅迫下大豆的根系含水量會顯著降低(P<0.05)[13]，谷文英等的研究中得出近似的結論[7]，在本試驗中，也得出了相似的結果，即受到鹽脅迫的菊苣的根系含水量顯著低于未受脅迫組(P<0.05)，這與植物的適應機制相一致。

外源一氧化氮作為一種信號分子，因為其被研究證明能夠參與植物生長的許多過程，被很多學者研究使用，其中一個顯著作用就包括對各種脅迫的響應。而有些植物也能產生適應鹽環境的結構來應對滲透脅迫或者改變自身某些物質來反饋滲透脅迫的存在，后者大多數能起到緩解作用。本試驗主要研究菊苣的有機溶質。周妍在其研究中表明，大豆根系可溶性糖含量在鹽脅迫下顯著上升(P<0.05)[13]，而李輝等在研究菊芋時發現鹽處理則會降低可溶性糖含量[14]，這可能和不同植物緩解脅迫的差異有關。而本研究顯示，菊苣根系糖分含量變化呈現為先上升后下降的趨勢，但是存在外源一氧化氮和油菜素內酯預處理的菊苣，后期降低趨勢顯著低于未預處理組(P<0.05)。已有研究表明，在鹽脅迫下植物細胞的高爾基體會更加活躍，從而促進蛋白質的合成，雷鈞杰等測定了10種植物在鹽環境下可溶性蛋白含量的變化，發現在鹽脅迫下可溶性蛋白的含量均有所上升[15]，本試驗得出類似的結論，但是在2種外源物預處理下，可溶性蛋白含量的增加速度更快，并且能夠持續更長時間，可是沒有外源物預處理的菊苣可溶性蛋白含量則表現出先上升后下降的變化過程。

4 結論

鹽脅迫能顯著降低菊苣根系含水量，同時2種外源物質能顯著提高菊苣根系含水量(P<0.05)；外源一氧化氮和油菜素內酯對菊苣根系不同糖含量在鹽脅迫下都存在顯著影響(P<0.05)；2種外源物質對菊苣根系不同種糖含量在鹽脅迫下的影響是存在顯著差異的(P<0.05)；對鹽脅迫下菊苣根系可溶性蛋白含量變化存在影響，并且持續時間不同。由此可見，2種外源物質對菊苣鹽脅迫都能起到緩解作用。