不同濃度褪黑素對鹽脅迫下木槿幼苗抗氧化能力的影響

孫志斌

(山西省太岳山國有林管理局，山西 介休 032000)

木槿是山西省重要的城市園林樹種之一，但由于部分苗圃地土壤含鹽量較高，導致木槿幼苗長勢較弱，苗木質量較差[1]。有研究表明[2]，適宜濃度的外源褪黑素可以有效緩解鹽脅迫對植物的危害，促進植物生長發育[3]。筆者研究了不同濃度褪黑素對鹽脅迫下木槿幼苗抗氧化能力的影響，以期為通過褪黑素緩解木槿幼苗鹽脅迫危害提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021年在山西省太岳山國有林管理局生理實驗室內進行，試驗所用種子為2020年11月在山西省太岳山國有林管理局附屬苗圃的母樹林內采集的當年生、無病蟲害、充實飽滿的種子。采集后，在室內陰干3 d，裝入玻璃瓶中背陰保存越冬。

1.2 試驗設計

2021年5月15日，進行發芽試驗。試驗共設置5個處理，T1為空白對照(1/2 Hoagland營養液),T2為鹽脅迫處理(1/2 Hoagland營養液+200 mmol/L鹽溶液),T3為1/2 Hoagland營養液+200 mmol/L鹽溶液+60 μmol/L褪黑素處理，T4為1/2 Hoagland營養液+200 mmol/L鹽溶液+120 μmol/L褪黑素處理,T5為1/2 Hoagland營養液+200 mmol/L鹽溶液+180 μmol/L褪黑素處理。鹽溶液采用NaCl化學純(2021年1月購自天津大茂化學試劑廠)。每個處理5個培養皿，3次重復。培養皿直徑為17 cm，內鋪4層濾紙保濕，每個培養皿中放置30粒種子。根據試驗設計，配置相應溶液，潤濕培養皿內的濾紙，放置于恒溫培養箱(溫度25 ℃，濕度70%)中，每天補充1次混合溶液。

1.3 測定項目

試驗開始后第20天，測定各處理的發芽率。第30天，在每個培養皿中選取10株發芽種子，用游標卡尺測定胚根長度。第20天和第30天，在每個培養皿中剪取10株發芽幼苗的幼葉，用于各項生理指標的測定。還原型抗壞血酸(AsA)、脫氫抗壞血酸(DHA)含量測定采用4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BP)顯色法，還原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量測定采用5,5-二硫代雙-2-硝基苯甲酸(DTNB)顯色法，單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)活性、脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)活性測定采用試劑盒(購自合肥萊爾生物科技有限公司)，超氧化物歧化酶(SOD)活性測定采用NBT還原法，過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創木酚法。

1.4 數據處理

圖表制作使用Excel 2010版軟件，方差分析使用DPS 7.05版軟件。

2 結果與分析

2.1 褪黑素對鹽脅迫下木槿種子萌發的影響

不同處理木槿種子的發芽率和胚根長度見表1。

由表1可知，鹽脅迫處理與對照相比顯著降低了木槿種子的發芽率，而褪黑素處理與鹽脅迫處理相比提高了木槿種子的發芽率，且發芽率隨褪黑素濃度的增加而升高。其中，T3、T4、T5分別比T2處理提高了8.14%、23.39%、25.92%，差異達到顯著水平，表明褪黑素可以顯著提高鹽脅迫下木槿種子的發芽率。不同濃度褪黑素處理比較來看，T4和T5之間無顯著差異，均顯著高于T3，說明120 μmol/L和180 μmol/L的褪黑素對緩解木槿鹽脅迫效果優于60 μmol/L處理。鹽脅迫會顯著抑制木槿種子胚根的生長，但褪黑素處理會促進鹽脅迫下木槿種子胚根的生長。其中，T4處理的胚根長度分別比T2、T3處理提高了50.55%和26.61%，差異顯著，表明T4處理可以顯著促進鹽脅迫下木槿種子的胚根生長，且120 μmol/L的褪黑素效果較好。

表1 不同處理木槿種子的發芽率和胚根長度

2.2 褪黑素對木槿幼苗抗氧化物質含量的影響

不同處理木槿幼苗的抗氧化物質含量見表2。

由表2可知，鹽脅迫處理與對照相比顯著降低了木槿幼苗的AsA、DHA、GSH和GSSG含量，外源褪黑素處理可提高這4種物質的含量，但不同濃度的褪黑素處理存在差異。

表2 不同處理木槿幼苗的抗氧化物質含量 mg/g

第20天和第30天，T4處理的AsA含量分別比T2提高了75.00%和73.97%，差異顯著，表明該濃度的褪黑素可以顯著提高鹽脅迫下木槿幼苗的AsA含量；T5與T4之間無顯著差異，表明褪黑素濃度從120 μmol/L提高至180 μmol/L不會對鹽脅迫下木槿幼苗的AsA含量產生顯著影響。T4處理的DHA含量分別比T2處理提高了63.99%和53.82%，差異顯著，表明T4可以顯著提高鹽脅迫下木槿幼苗的DHA含量。T5處理在第20天顯著高于T4，在第30天與T4之間無顯著差異。

第20天和第30天，T4處理的GSH含量分別比T2提高了50.53%和79.05%，差異顯著，表明T4可以顯著提高鹽脅迫下木槿幼苗的GSH含量；T5與T4之間無顯著差異，表明褪黑素濃度從120 μmol/L提高至180 μmol/L不會對鹽脅迫下木槿幼苗的GSH含量產生顯著影響。T4與T2相比，GSSG含量分別提高了53.91%和145.34%，差異顯著，表明T4可以顯著提高木槿幼苗的GSSG含量；T3和T5均顯著高于T2，表明這2個處理也能顯著提高鹽脅迫下木槿幼苗的GSSG含量。T4與T5相比，GSSH含量無顯著差異，表明褪黑素濃度從120 μmol/L提高至180 μmol/L不會對GSSH含量產生顯著影響。

2.3 褪黑素對木槿幼苗抗氧化酶活性的影響

不同處理木槿幼苗的抗氧化酶活性見表3。

表3 不同處理木槿幼苗的抗氧化酶活性

由表3可知，鹽脅迫處理提高了木槿幼苗的MDHAR、DHAR、SOD和POD活性，褪黑素處理會進一步提高鹽脅迫下這4種抗氧化酶的活性，但不同濃度褪黑素處理的促進效果存在顯著差異。

第20天和第30天，T4處理的MDHAR活性分別比T2提高了50.00%和33.85%，差異顯著，表明該濃度的褪黑素會顯著提高鹽脅迫下木槿幼苗的MDHAR活性；T3與T2之間無顯著差異，表明T3不會對鹽脅迫下木槿幼苗的MDHAR活性產生顯著影響。T5與T4相比，MDHAR活性無顯著差異，表明褪黑素濃度從120 μmol/L提高至180 μmol/L不會對MDHAR活性產生顯著影響。T2處理的DHAR活性顯著高于對照，T3處理的DHAR活性顯著高于T2，表明60 μmol/L的褪黑素會顯著提高木槿幼苗的DHAR活性；T4處理比T3提高了13.74%和19.29%，差異顯著，表明褪黑素濃度從60 μmol/L提高至120 μmol/L會顯著提高木槿幼苗的DHAR活性。T5與T4相比，DHAR活性無顯著差異，表明褪黑素濃度從120 μmol/L提高至180 μmol/L并未對DHAR活性產生顯著影響。

第20天和第30天，T3處理與T2相比顯著提高了木槿幼苗的SOD和POD活性，表明60 μmol/L的褪黑素會顯著提高鹽脅迫下木槿幼苗的SOD和POD活性；T4顯著高于T3，表明褪黑素濃度從60 μmol/L提高至120 μmol/L會顯著提高木槿幼苗的SOD和POD活性；T5與T4之間無顯著差異，表明褪黑素濃度從120 μmol/L提高至180 μmol/L并未對木槿幼苗SOD和POD活性產生顯著影響。

3 結論與討論

本研究結果表明，鹽脅迫顯著降低了木槿種子的發芽率和胚根長度，表明鹽脅迫對木槿種子萌發和幼苗生長具有顯著的抑制作用。褪黑素處理顯著提高了木槿種子的發芽率和胚根長度，表明褪黑素可有效緩解鹽脅迫對木槿種子和幼苗的危害。鹽脅迫下，木槿幼苗的AsA、DHA、GSH和GSSG含量有所降低，但是褪黑素處理后又顯著升高。褪黑素處理后，MDHAR、DHAR、SOD和POD活性均顯著升高，這有利于提高活性氧的清除效率，緩解鹽脅迫對木槿幼苗的危害。綜合分析認為，緩解木槿幼苗鹽脅迫較適宜的褪黑素濃度為120 μmol/L。