黃腐酸對NaCl脅迫下茶菊幼苗生理特性的影響

丁 丁，郭艷超，魯夢瑩，左永梅

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所/河北省鹽堿地綠化工程技術(shù)研究中心，河北唐山 063299；2.河北工程大學(xué)園林與生態(tài)工程學(xué)院，河北邯鄲 056000）

土壤鹽堿化已成為世界上最重要的環(huán)境問題之一，據(jù)統(tǒng)計，全世界有超過10億hm2的鹽漬土，約占陸地總面積的30%［1］。目前我國有各種鹽漬土地約9 913萬hm2，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境改良造成了不良的影響，并且隨著人口、環(huán)境、資源問題的日益加劇，鹽堿土的面積還在不斷擴(kuò)大［2］。因此，如何合理利用鹽堿地資源對于解決我國所面臨的人口、資源和環(huán)境之間的矛盾具有重要意義［3］。在鹽漬化土壤上種植耐粗放管理的經(jīng)濟(jì)植物在改善生態(tài)環(huán)境的同時還可以有效利用現(xiàn)有土地資源，產(chǎn)出農(nóng)副產(chǎn)品，促進(jìn)農(nóng)民增收。茶菊是菊花（Chrysanthemum morifolium）中以茶用為主的系列品種，因其芳香的氣味、優(yōu)雅的外觀、清爽的口感、獨特的保健功能和機理調(diào)節(jié)作用越來越受到人們的認(rèn)可，菊花茶的需求正日益増加。而北方以及濱海地區(qū)的鹽漬化土壤嚴(yán)重影響其生長發(fā)育和品質(zhì)，成為限制其應(yīng)用的主要因子［4］。因此，開展茶菊耐鹽機理研究并找到有效緩解鹽害的方法有利于茶菊在濱海地區(qū)的種植和開發(fā)利用。

黃腐酸（fulvic acid，F(xiàn)A）是腐植酸類分子量較小的高分子有機化合物，含有多種活性官能團(tuán)，能溶于水、酸、堿、乙醇和丙醇，具有較強的生物活性，能影響和調(diào)節(jié)植物的多種生理活動，包括植物的生長、營養(yǎng)元素的吸收、蛋白質(zhì)和核酸的合成、光合作用、呼吸作用以及一些酶的活性等［5-6］。已有研究表明，F(xiàn)A能夠調(diào)節(jié)植物對逆境的響應(yīng)［7］。龐強強等發(fā)現(xiàn)，外源FA處理可以改善硝酸鹽脅迫下白菜的生長和光合作用，促進(jìn)植物對氮的吸收和利用，緩解硝酸鹽脅迫對小白菜的傷害［8］。張小冰等采用腐植酸鉀浸種玉米，提高了玉米幼苗在NaCl脅迫下SOD、POD、CAT活性，降低了MDA含量，提高了玉米的耐鹽性［9］。張元等采用適宜濃度的FA處理能夠有效緩解鹽脅迫對紅花種子萌發(fā)及幼苗生長的傷害，促進(jìn)紅花種子萌發(fā)，提高紅花幼苗的抗鹽性［10］。近年來有關(guān)FA對植物的逆境脅迫的緩解效應(yīng)多集中在小麥、玉米、馬鈴薯、西瓜［11］等植物上，但在茶菊上鮮有報道。為此，開展不同濃度的FA對鹽脅迫下茶菊幼苗的生理特性的影響，以期找到緩解鹽脅迫的最適FA濃度，為FA緩解茶菊鹽害機制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為茶菊品種金絲皇菊。所用營養(yǎng)液為市場上購買的普通營養(yǎng)液，化學(xué)試劑均為分析純級。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗在河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所綜合試驗站進(jìn)行。春季取生長一致的腳芽于穴盤中扦插，扦插基質(zhì)為蛭石，待插穗生根后上盆，緩苗10 d后，按下列處理濃度和組配配制溶液。試驗共設(shè)6個處理，每個處理3次重復(fù)，具體處理如下：CK，即對照，普通營養(yǎng)液；T1，普通營養(yǎng)液+150 mmol/L NaCl；T2，普通營養(yǎng)液+150 mmol/L NaCl+50 mg/L FA；T3，普通營養(yǎng)液+150 mmol/L NaCl+100 mg/L FA；T4，普通營養(yǎng)液+150 mmol/L NaCl+200 mg/L FA；T5，普通營養(yǎng)液+150 mmol/L NaCl+300 mg/L FA。

處理21 d后取樣進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)及各項生理指標(biāo)的測定。每處理測定9個單株，取平均值。

1.2.2 測定指標(biāo)及其方法

1.2.2.1 形態(tài)指標(biāo)測定 處理21 d后測定株高生長量。株高生長量＝各處理結(jié)束時株高-各處理第1天的株高。

1.2.2.2 生理指標(biāo) 質(zhì)膜透性測定用相對電導(dǎo)率法；葉綠素含量測定用乙醇法；丙二醛（MDA）含量測定用硫代巴比妥酸（TBA）法；脯氨酸含量測定用酸性茚三酮法［12］；可溶性糖含量的測定用蒽酮比色法。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

用SPSS19.0分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，平均值比較采用LSD標(biāo)準(zhǔn)。用Excel軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 FA對NaCl脅迫下茶菊株高的影響

幼苗的形態(tài)性狀如株高，是植物適應(yīng)環(huán)境變異最直接的外在表現(xiàn)［13］。由圖1可以看出，T1處理下的株高生長量比CK下降了30.98%，與CK形成顯著差異，T2～T5各處理株高生長量均低于CK，說明植株的生長受到了NaCl脅迫的抑制；與T1處理相比，T2處理幼苗株高生長量降低，表明低濃度的FA對NaCl脅迫下植株生長沒有起到緩解作用；T5處理下株高生長量小于T1處理，表明高濃度的FA可能抑制植物生長；T3、T4各處理株高生長量均大于T1，在T4處理達(dá)到最大，為T1的1.15倍，表明外施FA可緩解NaCl脅迫對幼苗生長的傷害，提高植物的耐鹽性，在施用200 mg/L FA時效果最好。

2.2 FA對NaCl脅迫下茶菊細(xì)胞膜透性的影響

由圖2可知，與CK相比，菊花的T1處理在150 mmol/L NaCl脅迫下相對電導(dǎo)率上升了50.41%，說明高濃度的NaCl脅迫使菊花細(xì)胞質(zhì)膜發(fā)生變化和受到損傷，膜性增大，加劇了細(xì)胞內(nèi)部分電解質(zhì)外泄；而加入不同濃度的FA后，與T1相比，T2～T5各處理的相對電導(dǎo)率分別下降了18.72%、22.4%、45.06%、40.33%，下降幅度由小到大依次是T2＜T3＜T5＜T4，其中T2、T3、T5處理與T1處理差異不顯著，而加入200 mg/L的T4處理相對電導(dǎo)率最低，并與T1處理差異顯著。由此可見，加入不同濃度的FA可以緩解鹽脅迫對茶菊幼苗生長的傷害，提高膜穩(wěn)定性。

2.3 FA對NaCl脅迫下茶菊葉綠素含量的影響

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，鹽脅迫條件下，茶菊的葉綠素合成受到嚴(yán)重破壞。與CK相比，茶菊幼苗在150 mmol/L NaCl脅迫（T1處理）下葉綠素含量顯著下降（圖3）；加入不同濃度FA的各處理植株的葉綠素含量均有不同程度的上升幅度，分別為T1的1.01、1.29、1.59、1.13倍，在T4處理下達(dá)到最大，并與T1差異顯著。可見，外施一定濃度的FA在一定程度上減緩了NaCl脅迫下茶菊葉片葉綠素的降解速度，緩解了葉片NaCl脅迫下光合作用的降低。

2.4 FA對NaCl脅迫下茶菊丙二醛含量的影響

丙二醛是植物細(xì)胞在逆境脅迫下膜脂過氧化的產(chǎn)物，對植物細(xì)胞具有明顯的毒害作用。與CK相比，茶菊幼苗在150 mmol/L NaCl脅迫的各個處理下MDA含量均高于對照，其中在T1處理下含量最高，說明鹽害可能導(dǎo)致了膜脂過氧化，植物細(xì)胞受到了毒害；在T4處理下含量最低，說明這個濃度下的FA對NaCl脅迫的緩解效果最好。在T2～T5處理下MDA含量均低于T1處理，表明外源FA能夠降低NaCl脅迫下茶菊葉片MDA含量，增加細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.5 FA對NaCl脅迫下茶菊脯氨酸含量的影響

在逆境條件下，大多數(shù)植物脯氨酸含量會成倍增加。脯氨酸的積累是植物對鹽脅迫而采取的一種保護(hù)措施。由圖4可知，茶菊幼苗在150 mmol/L NaCl脅迫的T1處理下葉片脯氨酸含量顯著升高，為CK的4.21倍；在T2～T5處理下葉片脯氨酸含量均低于T1處理，分別比T1處理下降23.5%、26.42%、55.56%、62.79%，T4和T5處理均與T1處理差異顯著。結(jié)果表明，外施一定濃度的FA可以緩解NaCl脅迫下茶菊幼苗受到的傷害，增強植株的抗鹽性。

2.6 FA對NaCl脅迫下不同茶菊品種可溶性糖含量的影響

有研究認(rèn)為，隨著鹽濃度的增加，可溶性糖含量呈上升趨勢。還有研究結(jié)果顯示，在鹽脅迫初期，植物可溶性糖含量增加，但到了鹽脅迫后期其含量卻降低。與CK相比，茶菊幼苗在150 mmol/L NaCl脅迫處理后，T1處理植株的可溶性糖含量增加；加入不同濃度的FA后，T2～T5處理可溶性糖含量均低于T1處理，其中T3處理降到最低，與T1處理差異顯著。結(jié)果表明，鹽脅迫下可溶性糖含量的變化可能是外施FA起到了緩解作用，也可能與植株本身有關(guān)。

3 結(jié)論與討論

生長抑制是植物對鹽脅迫反應(yīng)最敏感的過程［14］。本研究表明，與CK相比，鹽脅迫下茶菊幼苗的株高生長量顯著降低，說明植株的生長受到了NaCl脅迫的抑制；加入不同濃度的FA處理后，與T1處理相比，茶菊幼苗株高生長量在T2處理有所降低，T3、T4處理有所增加，T5處理又開始降低，表明外施FA可緩解NaCl脅迫對幼苗生長的傷害，提高植物的耐鹽性。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，其含量在一定程度上反映植物同化物質(zhì)的能力，對光合作用有重要的影響［15］。在鹽堿脅迫下，植物葉片內(nèi)的葉綠素會遭到破壞，抑制葉綠素的合成或促進(jìn)葉綠素的分解［16］。本試驗結(jié)果表明，F(xiàn)A可以緩解鹽脅迫下茶菊幼苗受到的傷害，顯著抑制葉綠素含量的下降，在一定程度上促進(jìn)葉綠素的合成。

植物在逆境條件下，相對電導(dǎo)率可以反映植物細(xì)胞膜透性的變化和受損傷的程度。丙二醛是膜脂過氧化作用的產(chǎn)物之一，是植物細(xì)胞膜受損和自由基形成的主要指示物［17］。本試驗結(jié)果表明，在單純鹽脅迫的T1處理下，茶菊幼苗的相對電導(dǎo)率和葉片MDA含量分別上升了50.41%和61.82%，均高于對照，而加入不同濃度的FA處理后，茶菊葉片相對電導(dǎo)率和MDA含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，以T4的處理效果最好，這說明外源FA能夠增加細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且它對茶菊幼苗鹽脅迫下的緩解作用存在最適濃度。

脯氨酸是一種重要的有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，大量的研究結(jié)果表明，隨著外界鹽濃度的增加，植物體內(nèi)脯氨酸含量升高［18］。脯氨酸的積累是植物對脅迫采取的一種保護(hù)性措施，因此脯氨酸更適宜作為植物對鹽脅迫的敏感性指標(biāo)［19］。本試驗結(jié)果表明，脯氨酸是鹽脅迫下植物保護(hù)自身產(chǎn)生的一種產(chǎn)物，外施一定濃度的FA緩解了鹽脅迫對茶菊幼苗的傷害，從而減少了植物在逆境條件下脯氨酸的積累，增強了植物的抗鹽性。

可溶性糖是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，對于適應(yīng)逆境、減少傷害起著非常重要的作用，對細(xì)胞膜和原生膠體也有穩(wěn)定作用。在鹽脅迫的條件下，植物可溶性糖含量將會隨著鹽度的變化而變化。有研究認(rèn)為，隨著鹽濃度的增加，可溶性糖含量呈上升趨勢。也有研究結(jié)果顯示，在鹽脅迫初期，植物可溶性糖含量增加，但到了鹽脅迫后期其含量卻降低。本試驗結(jié)果表明，與CK相比，與單純的鹽脅迫處理相比，外施一定濃度的FA，茶菊幼苗的可溶性糖含量發(fā)生變化，這種變化可能是外施FA起到了緩解作用，也可能與植株本身的適應(yīng)機制有關(guān)，還有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，一定濃度范圍的外源FA處理可以提高鹽脅迫下茶菊株高生長量和葉片葉綠素含量，降低葉片MDA含量和脯氨酸含量的積累，從而提高幼苗的抗鹽性，緩解鹽脅迫對茶菊的傷害，其中以200 mg/L黃腐酸處理效果最佳。本試驗僅選取了1個NaCl濃度（150 mm/L）來檢測黃腐酸對一種植物（茶菊）鹽害癥狀的緩解作用，研究結(jié)果可以為臨近鹽脅迫濃度的菊花種植提供參考，今后擬擴(kuò)大鹽濃度范圍、增加外源激素類以及采用多個植物品種進(jìn)一步研究外源激素對植物的生理機制的影響作用。