γ-氨基丁酸對番茄嫁接苗耐鹽性的生理調控效應

賈邱穎，吳曉蕾，冀勝鑫，褚新培，趙 峰，宮彬彬，李敬蕊，高洪波

（河北農業大學園藝學院/河北省蔬菜種質創新與利用重點實驗室/河北省蔬菜產業協同創新中心，河北保定 071001）

土壤鹽漬化是影響植物生長發育的主要非生物脅迫之一，世界上約7%的土地面積和20%的灌溉土地均受到鹽漬化的影響[1-2]。鹽脅迫常造成植物葉片營養元素缺乏，影響植物光合作用，嚴重抑制植株生長發育。研究表明，鹽脅迫致使植物發生離子毒害，導致植株內活性氧 (ROS) 大量積累，從而使植物體內細胞膜的完整性、各種酶的活性，以及根系對營養物質的獲取、葉片中光合器官的功能等都受到高濃度鹽分的影響，使植物生長受限，植株表型出現鹽害癥狀[3]。

番茄 (Solanum lycopersicumL.) 作為一種世界性蔬菜作物，土壤鹽漬化已成為番茄設施栽培及優質高產的限制因素之一[4]，高濃度的鹽分導致番茄幼苗體內發生離子失衡和質膜過氧化，通過破壞光合作用等一系列生理過程來抑制番茄生長[5-6]。研究表明，嫁接提高番茄植株耐鹽性主要決定于砧木根系的耐鹽能力，與降低Na+吸收、Na+截留作用[7]，減少ROS積累[8]等途徑密切相關，耐鹽砧木嫁接后接穗葉片主要表現為光合作用提高、活性氧積累量降低和滲透調節物質的顯著積累[9-10]。但是不同番茄砧木耐鹽能力存在顯著差異，即使耐鹽砧木具備對NaCl等鹽分脅迫的抵抗能力，其對緩解鹽脅迫的作用也是有限的，是否可以通過施用外源物質進一步提高植株耐鹽性有待研究。

γ-氨基丁酸 (γ-aminobutyric acid，GABA) 作為一種四碳非蛋白質氨基酸，常被作為一種外源物質施用以緩解植物在生長過程中的逆境傷害[11-12]。研究表明，外源GABA處理通過促進內源GABA的積累顯著提高了 150 mmol/L NaCl處理下玉米的耐鹽性[13]；外源GABA通過加快甜瓜內活性氧代謝，促進抗壞血酸-谷胱甘肽 (AsA-GSH) 循環[14]，降低鹽脅迫下細胞膜損傷；還可改善生菜和玉米的光合作用并調節活性氧代謝[15-16]等來降低鹽脅迫的有害影響。我們前期研究也表明，外源GABA可通過促進鹽脅迫下番茄種子萌發、幼苗生長，加速活性氧代謝，提高葉片光合速率，提升番茄幼苗耐鹽性[17-20]。但外源施用GABA提高植株耐鹽能力的效果是否受植株根系耐鹽性或吸收能力的影響尚不明確，而這與生產中GABA的應用效果具有直接聯系。

為此，本研究以篩選出的抗鹽性最強的番茄品種為砧木，以鹽敏感番茄品種為接穗形成嫁接苗，以接穗自嫁接苗作為對照，形成具有根系耐鹽性顯著差異的番茄嫁接材料，在175 mmol/L NaCl脅迫下，研究外源添加5 mmol/L GABA對鹽脅迫下植株生長、Na+積累、氨基酸含量和抗氧化酶活性等指標的影響，闡明外源GABA在提高番茄嫁接苗耐鹽過程中的生理調節機制，探討嫁接植株抗鹽能力、離子吸收和生理代謝是否受GABA的調節，GABA提高植株耐鹽性是否與幼苗根系存在密切聯系，研究結果為生產中外源GABA氨基酸肥料施用及提高蔬菜耐鹽性提供理論依據和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗在2018年預備試驗篩選出耐鹽性差異材料及差異顯著NaCl處理濃度的基礎上，于2019年1—10月在河北省保定市定興縣華農蔬菜專業合作社工廠化育苗基地和河北農業大學試驗基地內進行。以耐鹽性較強的砧用番茄品種‘OZ-006’(R) 為砧木，用鹽敏感番茄品種‘中雜9號’(S) 為接穗形成嫁接苗 (RS)，并以‘中雜9號’自嫁接苗 (SS) 為對照，在 175 mmol/L NaCl脅迫下進行培養。

番茄砧木和接穗種子分別購自北京開心格林農業科技有限公司和中國農業科學院蔬菜花卉研究所；GABA購自美國Sigma-Adrich公司。

1.2 試驗設計

番茄砧木和接穗種子催芽后用72孔穴盤進行育苗，育苗基質為草炭∶蛭石∶珍珠巖 = 1∶1∶1。待番茄幼苗長至四葉一心時，以番茄品種R作為砧木，S作為接穗，采用劈接法獲得嫁接苗 (RS) 及中雜9號自嫁接苗 (SS)。嫁接后15天，選取整齊一致且長勢良好的嫁接苗，洗去幼苗根部基質，定植于裝有 16 L Hoagland 營養液 (pH 6.5，EC 值 2.0～2.2 mS/cm) 的灰色塑料盆中進行水培，用充氧泵及時補充氧氣，保持番茄幼苗正常生長。預培養3天后，分別對SS和RS幼苗進行NaCl (營養液中添加175 mmol/L NaCl，CK) 及 Na+G 處理 (營養液中添加 175 mmol/L NaCl和 5 mmol/L GABA，用“+G”表示)。在處理后不同時間內統計番茄幼苗鹽害指數及生長速率，測定幼苗鮮重、干重以及葉綠素、Na+、氨基酸含量和活性氧代謝指標。處理及取樣時間為上午8:00，每處理取樣15株分別測定生長指標，生理指標測定取樣6株，3次重復。

1.3 測定方法

分別在處理0、1、2、4、6天后，每處理選15株幼苗統計測定鹽害指數，鹽害指數 (%) =∑(N 級苗數 × N 級)/5 級 × 總苗數 × 100[21]。每處理選固定15株幼苗測定其株高(幼苗莖基部至頂部生長點)，株高生長速率 = (測定株高－前一次測定株高)/前一次測定株高 × 100%。在處理第 2、4 天，每處理選擇15株幼苗分別稱量植株鮮重，在烘箱內105℃下殺青10 min后在80℃烘干至恒重，測定植株干重。組織含水量 = (鮮重－干重)/鮮重 × 100%。處理第2、4天后，采用丙酮乙醇 (1∶1) 浸提法測定幼苗葉片葉綠素含量[22]。

分別在處理第2、4 天后，取番茄幼苗葉片及根系烘干樣品 100 mg，加入 5 mL HNO3(65%～68%)，在微波消化系統中消煮2～3 h，使用原子吸收光譜儀測定 Na+含量[23]。

采用2,4-二硝基氟苯 (FDNB) 柱前衍生、反相高效液相色譜法測定番茄葉片氨基酸含量。分別在處理 2、4 天，取番茄葉片 2 g，按 1∶1 比例 (V/V) 加入10%磺基水楊酸勻漿，于4℃下放置17 h，離心10 min后取上清液，使用1% 2,4-二硝基氟苯進行氨基酸柱前衍生化處理，0.22 μm濾膜過濾后，取20 μL進樣，使用安捷倫1260高效液相色譜儀 (檢測器為紫外檢測器) 進行測定，反相高效液相色譜柱為ZORBAX Eclipse Plus C18 (5 μm，250 mm × 4.6 mm)檢測波長為360 nm，柱溫40℃，流速為1 mL/min，按外標法計算番茄葉片內氨基酸含量[24]。

分別在處理0、1、2、4、6天后，稱取番茄幼苗的葉片和根系0.5 g，測定抗氧化酶活性；超氧化物歧化酶 (SOD) 活性參考 Giannopolitis等[25]的方法測定，以試驗反應中抑制氮藍四唑 (NBT) 光化還原50%作為一個酶活力單位 (U)；過氧化物酶 (POD) 活性參考Zeng等[26]的愈創木酚法測定，以OD值變化0.01/min為1個酶活力單位 (U)；過氧化氫酶 (CAT)活性采用Dhindsa等[27]方法，以OD值變化0.1/min 為 1 個酶活力單位 (U)。超氧陰離子 () 產生速率參照王愛國等[28]方法測定，丙二醛 (MDA) 含量采用硫代巴比妥酸法測定[29]。的組織化學染色參照Thordal-Christensen等[30]的方法進行。

1.4 數據處理

試驗數據使用Excel 2016和SPSS 22.0軟件進行處理和統計分析，采用單因素和Duncan法進行方差分析 (P＜ 0.05 為顯著)。

2 結果與分析

2.1 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗鹽害指數及株高生長速率的影響

從表1可以看出，SS和RS幼苗的鹽害指數隨NaCl脅迫時間延長逐漸增加，但RS幼苗鹽害指數顯著低于SS幼苗，降低幅度為16.9%～54.5%。在+G處理中，SS和RS幼苗的鹽害指數均較對照處理顯著下降，但SS幼苗鹽害指數降低幅度明顯大于RS幼苗，其中SS幼苗的最大降低幅度為54.5%，而RS幼苗最大降低幅度僅為22.7%。

表1 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗鹽害指數及株高生長速率的影響Table 1 Effects of GABA on salt injury index and plant height growth rate of tomato seedlings under salt stress treatments

在整個處理過程中，對照處理的RS幼苗株高生長速率均顯著高于SS幼苗，提高幅度達47.3%～124.0%。外源GABA處理可有效緩解NaCl脅迫對番茄幼苗生長的抑制作用，促使SS和RS幼苗株高生長速率顯著增加，在+G處理2、4、6天，SS幼苗株高生長速率分別比對照處理提高1.57、2.74和2.00倍，而RS幼苗株高生長速率僅分別比對照處理提高了0.76、1.02及1.70倍。

2.2 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗鮮重、干重的影響

從表2可以看出，對照條件下，RS幼苗鮮重在處理第2和第4天均顯著高于SS幼苗，RS幼苗干重僅在處理第2天時顯著高于SS幼苗，組織含水量在處理第4天時顯著高于SS幼苗。外源施用GABA后，SS和RS幼苗鮮重和干重都得到了提升，其中鮮重的提高幅度更為明顯，與對照相比，SS幼苗在+G處理第2天和第4天，鮮重提高幅度分別達到18.2%和27.1%，RS幼苗鮮重分別提高10.7%和13.7%；同時GABA也顯著提高了處理第2天時SS幼苗的干重和處理第4天時SS幼苗的組織含水量。

表2 鹽脅迫處理第2天和第4天的番茄幼苗生物量和含水量Table 2 Weight and tissue water content of tomato seedlings on the 2nd and 4th day of salt stress treatments

2.3 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉綠素含量的影響

如表3所示，鹽脅迫下RS幼苗葉片Chl.a、Chl.b、Chl.(a+b) 含量均顯著高于SS幼苗，在處理第4天時分別提高了57.87%、17.23%和39.66%。外源GABA可顯著增加NaCl脅迫下RS和SS幼苗葉片葉綠素含量，但RS和SS幼苗間存在顯著差異，在處理第4天時，+G處理的SS幼苗葉片內Chl.a、Chl.b、Chl. (a+b) 含量分別比對照處理提高69.03%、32.04%和52.46%，而+G處理的RS幼苗比對照處理分別提高19.53%、51.66%和31.62%，外源GABA對SS幼苗葉片葉綠素含量提高效果比對RS幼苗明顯，但+G處理的RS幼苗葉片Chl.a、Chl.b 及 Chl. (a+b) 含量均顯著高于 SS 幼苗。

表3 鹽脅迫下處理第2天和第4天的番茄幼苗葉綠素含量 (mg/g，FW)Table 3 Chlorophyll content of tomato seedlings on the 2nd and 4th day of salt stress treatments

2.4 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片及根系Na+含量的影響

從表4可以看出，SS幼苗根系和葉片內Na+含量隨NaCl處理時間延長而逐漸增加；RS幼苗根系Na+含量在對照處理第4天時明顯高于處理第2天時，但是葉片Na+含量卻呈現下降的趨勢，RS幼苗根系和葉片Na+含量在對照處理中均顯著低于SS幼苗，處理第2天和第4天時，根系Na+含量降低幅度分別為12.9%和14.9%，葉片降低幅度分別為35.7%和45.5%。SS和RS幼苗根系中Na+含量均高于葉片，但RS幼苗葉片與根系Na+含量差異較大，葉片比根系降低48.0%～53.6%，表明RS幼苗不僅抑制了根系對Na+的吸收，也減少了Na+向葉片的運輸，限制幼苗內Na+累積的能力強于SS幼苗。外源GABA處理下SS和RS幼苗根系及葉片內Na+含量較對照處理均呈現顯著下降的趨勢，其中SS幼苗葉片Na+含量在處理第2天和第4天時分別比對照處理降低了39.4%和32.6%，根系Na+含量分別下降了24.3%和19.6%；RS幼苗葉片內Na+含量在處理第2天和第4天時降低幅度小于SS幼苗，降低幅度分別為12.8%和10.8%，根系Na+含量分別降低18.8%和23.3%，表明外源GABA可抑制根系對Na+的吸收和葉片內Na+的積累。

表4 GABA對鹽脅迫下第2天和第4天番茄幼苗葉片和根系內Na+含量的影響Table 4 Effects of GABA on Na+ content in leaves and roots of tomato seedlings on the 2nd and 4th day of salt stress treatments

2.5 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片氨基酸含量的影響

從圖1可以看出，RS和SS幼苗在對照和+G處理下葉片谷氨酸 (Glu)、組氨酸 (His)、甘氨酸(Gly)、脯氨酸 (Pro)、丙氨酸 (Ala)、γ-氨基丁酸(GABA)、纈氨酸 (Val)、甲硫氨酸 (Met)、異亮氨酸(Ile)、亮氨酸 (Leu)、苯丙氨酸 (Phe)等 11 種氨基酸含量存在差異。其中處理第2天時RS幼苗葉片的Glu、Ala、GABA、Met、Ile、Leu 及 Tyr共 7 種氨基酸含量均顯著高于SS幼苗葉片，處理第4天時RS幼苗葉片Glu、GABA、Leu顯著高于SS幼苗葉片。在11種氨基酸中，Glu、Pro、GABA含量受外源GABA影響較大，其中SS幼苗葉片Glu和GABA含量受GABA誘導提高幅度大于RS幼苗葉片。+G處理的第2天和第4天，SS幼苗葉片Glu和GABA含量較對照處理提高幅度分別為63.7%～151.0%和57.2%～60.7%，而+G處理的RS幼苗葉片Glu和GABA含量較對照處理提高幅度分別為49.5%～78.3%和30.3%～43.0%，均顯著高于對照處理的SS和RS幼苗葉片；RS幼苗葉片在+G處理下Pro含量顯著高于SS幼苗葉片，提高幅度達18.3%～25.8%。

圖1 GABA對鹽脅迫下第2天和第4天番茄幼苗葉片氨基酸含量的影響Fig. 1 Effects of GABA on amino acid content of tomato leaves on the 2nd and 4th day under salt stress treatments

2.6 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片和根系SOD活性的影響

如圖2所示，SS和RS幼苗的葉片和根系SOD活性隨NaCl處理時間的延長呈逐漸增加的趨勢，且RS幼苗體內SOD活性顯著高于SS幼苗。外源GABA處理顯著提高了鹽脅迫下SS和RS幼苗體內SOD活性，在處理6天后，+G處理的RS幼苗葉片SOD活性比對照處理提高了19.0%，根系提高了26.6%，+G處理的SS幼苗葉片SOD活性比對照處理提高了15.6%，根系提高了21.2%，但+G處理的RS幼苗葉片和根系SOD活性均高于SS幼苗，在處理第4天和第6天時RS幼苗葉片SOD活性較SS幼苗分別提高18.2%、15.2%，根系較SS幼苗分別提高20.9%、12.2%。

圖2 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片和根系SOD活性的影響Fig. 2 Effects of GABA on SOD activity in leaves and roots of tomato seedlings under salt stress treatments

2.7 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片和根系POD活性的影響

圖3表明，在處理0～6天內，對照處理下SS和RS幼苗葉片和根系內POD活性均隨處理時間的延長逐漸增加，+G處理的SS和RS幼苗葉片及根系POD活性均顯著高于對照處理，均表現為RS幼苗高于SS幼苗。在處理1～6天，RS幼苗在+G處理下葉片和根系POD活性較對照處理分別提高了12.9%～32.9%和13.5%～29.1%。+G處理1～6天，RS幼苗葉片POD活性較SS幼苗提高了11.8%～15.5%，RS幼苗根系POD活性在處理1和2天分別比SS幼苗提高了11.7%和10.2%，呈現顯著差異。

圖3 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片和根系POD活性的影響Fig. 3 Effects of GABA on POD activity in leaves and roots of tomato seedlings under salt stress treatments

2.8 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片和根系CAT活性的影響

從圖4可以看出，對照處理中SS和RS幼苗體內CAT活性存在顯著差異，RS幼苗葉片CAT活性在處理的第1、4、6天顯著高于SS幼苗葉片，RS幼苗根系CAT活性在處理第2～6天顯著高于SS幼苗根系，葉片與根系內CAT活性均表現為RS+G ＞ SS +G ＞ RS-CK ＞ SS-CK，在+G 處理第 1、2天，RS幼苗葉片CAT活性顯著高于SS幼苗葉片，提高幅度分別為18.9%和19.4%，而根系CAT活性在整個+G處理過程中均顯著高于SS幼苗根系，提高幅度為6.9%～25.2%。

圖4 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片和根系CAT活性的影響Fig. 4 Effects of GABA on CAT activity in leaves and roots of tomato seedlings under salt stress treatments

2.9 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片和根系MDA含量的影響

從圖5可知，隨NaCl處理時間的延長，幼苗葉片和根系MDA累積量呈不斷增加的趨勢，但RS幼苗葉片和根系MDA含量在整個處理過程中均顯著低于SS幼苗。外源GABA顯著降低RS和SS幼苗體內MDA的累積量，在處理第2、4、6天，+G處理的RS幼苗葉片內MDA含量較對照處理分別降低了14.2%、19.7%和18.0%，根系內分別降低了10.4%、13.8%和16.7%，+G處理的SS幼苗葉片內MDA含量較對照處理分別降低了19.5%、18.7%和14.0%，根系內分別降低了12.2%、16.4%和17.9%，但+G處理的SS幼苗葉片和根系MDA含量仍顯著高于幼苗RS。其中，處理第6天后的SS幼苗葉片MDA含量較RS幼苗提高12.5%，根系MDA含量較RS幼苗提高10.0%。

圖5 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片和根系MDA含量的影響Fig. 5 Effects of GABA on MDA content in leaves and roots of tomato seedlings under salt stress treatments

2.10 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片和根系產生速率的影響

圖6 GABA對鹽脅迫下番茄幼苗葉片和根系產生速率的影響Fig. 6 Effects of GABA on production rate in leaves and roots of tomato seedlings under salt stress treatments

圖7 不同處理下番茄幼苗葉片染色照片Fig. 7 Photos of tomato seedling leaves under different treatments

3 討論

3.1 GABA對鹽脅迫下番茄嫁接苗生物量的影響

植物響應鹽脅迫最直觀的變化就是植株生長受到明顯抑制。研究發現，嫁接通過利用砧木發達的根系及較強的抗性，可顯著緩解鹽脅迫對番茄幼苗生長的抑制作用[31]；外源施用GABA通過提高抗氧化能力[16]，減少葉綠素降解，保持葉片的光合作用[19]等途徑緩解了鹽脅迫對植物生長的抑制作用。本試驗研究以自嫁接苗和耐鹽砧木嫁接苗為材料，分析了鹽脅迫下GABA對2種嫁接苗耐鹽性的影響，結果表明，NaCl脅迫下，2種嫁接苗 (RS、SS) 的株高生長速率、干鮮重、葉綠素含量均表現為RS ＞SS，鹽害指數則表現為RS ＜ SS，這是由于利用耐鹽砧木嫁接的RS幼苗其砧木本身耐鹽性顯著高于SS幼苗，嫁接后番茄的砧木根系活力較強，可吸收較多生長所需要的營養物質，進而增強鹽脅迫下番茄植株的生長勢，各項生長指標受傷害程度小，在植株表型上表現出的鹽害癥狀較輕。外源GABA作為含氮物質，被植物體吸收后可有效促進生長，減少鹽脅迫下SS和RS幼苗葉片葉綠素降解，緩解鹽害對植株生長的抑制作用，RS幼苗在各項表型指標上均優于SS幼苗，表明GABA在耐鹽性強的嫁接苗上施用可進一步發揮耐鹽砧木在減輕鹽脅迫傷害中的重要作用，使得鹽脅迫下番茄嫁接苗的生物量顯著增加。

3.2 GABA對鹽脅迫下嫁接番茄幼苗Na+累積的影響

Na+是造成土壤鹽漬化的主要離子之一，鹽脅迫導致的植物細胞損傷和由此產生的生長抑制主要是由于植物對Na+的過量吸收和積累造成的[32]。嫁接換根通過調節植物體內離子的區域化分配，可減輕鹽脅迫導致的離子毒害[33]；白麗萍等[34]研究發現，耐鹽砧木具有較強的拒鹽及限制Na+向上運輸的能力，可有效減少地上部Na+累積量，進而減輕Na+對葉片的傷害。本試驗研究結果表明，鹽脅迫導致SS和RS幼苗內Na+含量逐漸增加，其中RS幼苗的葉片及根系內Na+含量均顯著低于SS幼苗，且RS幼苗葉片內Na+累積量低于根系，這可能是由于耐鹽砧木有較強的避鈉、拒鈉能力，根系對Na+的吸收量少于自嫁接苗，并將較多的Na+截留在根系中，減少Na+向葉片運輸，進而緩解了鹽脅迫對幼苗造成的損傷。施用外源抗逆物質可有效減少鹽脅迫下植物體內Na+的積累量[35]，在鹽脅迫下，經外源GABA處理后的甜高粱種子發芽率最高，對Na+的吸收量最小，對鹽害的緩解效應最佳[36]。本試驗也證明外源GABA對減少鹽脅迫下番茄幼苗內Na+累積具有顯著效果，其Na+積累量均較對照處理顯著降低，但在2種嫁接苗中，GABA處理后的RS幼苗的Na+含量最低，這可能是由于外源GABA作為一種小分子含氮物質，在被植物根系吸收后，直接參與了番茄幼苗內的多種生理代謝過程，提高了細胞內的滲透調節水平，增強了砧木根系抑制Na+吸收及向上運輸的能力，這種能力與RS幼苗的砧木耐鹽能力結合，有效抑制了根系對于Na+的吸收，減輕了Na+在葉片中過度積累導致的離子毒害。

3.3 GABA對鹽脅迫下嫁接番茄幼苗氨基酸含量的影響

氨基酸含量的增加能夠提高植物對鹽脅迫的適應能力。研究表明，氨基酸的合成是植物在NaCl脅迫下的適應性反應之一[37]，嫁接可通過誘導植物體內氨基酸累積來緩解逆境傷害。Penella等[38]研究認為嫁接砧木可通過調節脯氨酸積累等生理過程，提高幼苗耐鹽能力。本試驗結果表明，RS幼苗葉片內GABA、脯氨酸等多種氨基酸含量均顯著高于SS幼苗葉片，這可能是因為RS幼苗根系耐鹽性強，通過嫁接可刺激鹽脅迫下幼苗接穗葉片內細胞游離氨基酸含量增加，提高幼苗的滲透調節能力。GABA處理誘導植物體內丙氨酸[39]及脯氨酸[40-41]的積累，已被證明是植物應對不同逆境脅迫的有效方法。本試驗研究表明，外源施用GABA的SS和RS幼苗葉片內氨基酸含量均顯著提高，尤其是內源GABA和脯氨酸含量提高幅度最大，且GABA處理后RS幼苗葉片內各氨基酸含量均顯著高于SS幼苗葉片，這表明外源GABA在被砧木根系直接吸收利用后，可在嫁接苗內運輸傳導，并誘導葉片內源GABA和游離氨基酸含量的進一步增加，提高細胞滲透調節能力，從而增強嫁接苗抵御鹽脅迫傷害的能力。而外源GABA添加后RS和SS幼苗的葉片氨基酸含量在鹽脅迫下存在顯著差異，可能是由于耐鹽砧木嫁接苗具有較為發達的根系，對外源GABA的吸收速度及轉化效率快于耐鹽能力弱的嫁接苗，能夠誘導葉片細胞氨基酸積累，用于抵抗鹽脅迫傷害。因此，耐鹽性強的嫁接苗添加外源GABA后，仍優于耐鹽性弱的嫁接苗。

3.4 GABA對鹽脅迫下嫁接番茄幼苗活性氧代謝的影響

鹽脅迫造成活性氧 (ROS) 的過量積累而破壞細胞膜結構，而抗氧化酶活性在保護植物免受鹽分引起的氧化損傷方面起著重要的作用[19]。Colla等[42]研究認為異砧嫁接植株耐鹽性的增強與活性氧清除系統的激活有關。本試驗結果也證明了鹽脅迫下異砧嫁接苗RS比自嫁接苗SS表現出更強的活性氧清除能力，表現為RS幼苗體內SOD、POD、CAT活性顯著高于SS幼苗，而和MDA含量則顯著低于SS幼苗。相關研究表明，外源施用GABA處理可有效緩解鹽脅迫對植物生長的抑制和氧化損傷，主要是由于GABA通過阻止ROS的積累和細胞死亡參與了對NaCl脅迫的反應，使植物免受鹽逆境傷害[43]。本研究結果表明外源GABA可進一步提升番茄嫁接苗葉片和根系內3種抗氧化酶活性，降低產生速率和MDA含量，其作用機制可能是通過誘導番茄幼苗葉片及根系內SOD、POD及CAT活性的提高，降低了幼苗內活性氧含量，減輕了膜脂過氧化傷害；添加GABA后，RS幼苗較SS幼苗呈現出更高的活性氧清除能力，是因為外源GABA在嫁接的基礎上，抑制了幼苗內Na+的過量積累，減輕了鹽脅迫對幼苗造成的活性氧傷害，并且外源GABA進一步誘導耐鹽砧木提高嫁接苗活性氧清除能力，保護細胞膜結構免受傷害，進一步提高了嫁接番茄的耐鹽性。

3.5 GABA對兩種嫁接苗鹽害緩解程度的差異

外源GABA可有效緩解2種番茄幼苗的鹽脅迫癥狀，但本試驗發現外源GABA對RS和SS幼苗鹽脅迫傷害的緩解程度不同。在GABA對李屬砧木耐低氧作用的研究中發現，外源GABA可瞬時提高低氧敏感型砧木的葉綠素含量、光合作用等指標，從而提高其耐性，而對于耐性較強的砧木作用則不明顯[44]；我們前期對于甜瓜耐低氧的研究中發現，外源GABA處理對耐低氧性強的品種效果更明顯[45]。本研究中外源GABA誘導幼苗鹽害指數和Na+累積量降低幅度，株高生長速率、干鮮重及葉綠素、谷氨酸、GABA含量和抗氧化酶活性等指標的提高幅度在SS幼苗中明顯高于RS幼苗，這可能是由于耐性不同的根系對外源GABA的響應因基因型和處理時間的不同存在差異，外源GABA對RS幼苗鹽害癥狀的緩解沒有對SS幼苗明顯，可能是由于SS幼苗本身耐鹽性弱，經GABA處理后，表現出在鹽處理0～6天的各項指標的劇烈變化全部是由GABA誘導，最大限度的體現了GABA對于鹽脅迫的緩解，而RS幼苗根系耐鹽性強，表現出的鹽害癥狀輕，外源GABA與嫁接方法綜合使用進一步增強了砧木對Na+的截留作用，減少Na+向葉片運輸，提高鹽脅迫下幼苗離子吸收的穩態平衡，表明GABA處理對于RS幼苗鹽害的緩解是GABA與嫁接苗根系共同作用的結果，但這種作用不是簡單的疊加關系，包含了耐鹽砧木根系對鈉離子運輸的抑制及外源GABA對植株多種代謝調節的復雜效應。外源施用GABA等氨基酸肥料均可提高不同耐性嫁接植株的耐鹽性，而在耐鹽性較強的嫁接番茄幼苗中施用，可將外源GABA與嫁接緩解鹽脅迫傷害的綜合效應最大化，因此，在實際生產應用中，外源GABA的施用不必受植株本身耐性的約束，與嫁接同時應用可收到更理想的耐鹽效果。

4 結論

本研究從生長、Na+積累、氨基酸含量及抗氧化酶活性的變化差異討論了外源GABA對鹽脅迫下番茄RS及SS幼苗的影響，結果表明，5 mmol/L GABA處理通過對番茄幼苗Na+向上運輸、氨基酸水平和抗氧化酶活性的調控，進一步增強嫁接苗的耐鹽性，主要原因在于GABA為幼苗提供了氮素營養，促進鹽脅迫下植物生長和葉綠素的合成，同時，GABA誘導細胞內多種氨基酸含量上升，葉片滲透調節能力增強，從而抑制了Na+過量積累，緩解了細胞內活性氧積累帶來的傷害。但GABA處理對鹽害的緩解作用在耐鹽性弱的SS幼苗上效果更明顯，說明GABA作用的發揮與幼苗本身耐性有關，GABA處理下RS幼苗耐鹽性的提高是砧木和GABA共同作用的結果，而SS幼苗耐鹽性的提高主要受外源GABA的誘導。因此，GABA作為氨基酸肥料進行廣泛使用，可提高不同耐性植株的耐鹽能力。