外源硫氫化鈉對(duì)干旱脅迫下木槿幼苗生理特性的影響

李志剛

(山西省林業(yè)生態(tài)實(shí)驗(yàn)基地，山西 太原 030031)

木槿(Hibiscussyriacus)為錦葵科木槿屬小喬木，是中國(guó)華北地區(qū)集食用、藥用和園林觀賞用途于一體的木本植物。木槿具有一定的抗旱能力，但嚴(yán)重干旱會(huì)影響其正常生長(zhǎng)[1]。硫化氫(H2S)是植物體內(nèi)的重要信號(hào)分子，具有調(diào)節(jié)植物生理生化過(guò)程和抵御干旱脅迫的作用[2]，本研究以外源硫氫化鈉(NaHS)作為硫化氫供體，研究其對(duì)干旱脅迫下木槿幼苗生理特性的影響，以期為木槿育苗中通過(guò)施用外源活性物質(zhì)提高其抗旱性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用木槿種子于2020年采自山西省林業(yè)生態(tài)實(shí)驗(yàn)基地圃地內(nèi)，母樹(shù)為10年生實(shí)生苗。2021年5月25日，對(duì)種子進(jìn)行催芽處理后，播入裝有干凈河沙的育苗缽(規(guī)格為12 cm×10 cm×10 cm)中，出苗后每盆留1株苗木。用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)幼苗至長(zhǎng)出4枚葉片時(shí)，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的苗木進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理。T1為對(duì)照(Hoagland營(yíng)養(yǎng)液處理)，T2為PEG模擬干旱處理(Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+15% PEG)，T3為Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+15%PEG+0.25mmol/L NaHS處理，T4為Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+15% PEG+0.40 mmol/L NaHS處理，T5為Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+15% PEG+0.55 mmol/L NaHS處理，T6為Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+15% PEG+0.70 mmol/L NaHS處理。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，第1天,每盆苗木澆灌50 mL Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，第2天,T3至T6處理每盆澆灌100 mL設(shè)計(jì)濃度的NaHS進(jìn)行預(yù)處理。24 h后，T2至T6處理每盆用100 mL的15% PEG處理48 h。處理期間，T1處理補(bǔ)充澆灌200 mL的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，T2處理補(bǔ)充澆灌100 mL的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液。每個(gè)處理重復(fù)9盆，總計(jì)54盆。48 h后，每盆剪取2枚葉片，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行生理指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及測(cè)定方法

根系活力測(cè)定采用TTC法，MDA含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸法，電解質(zhì)滲出率測(cè)定采用電導(dǎo)儀法，葉綠素和類胡蘿卜素含量的測(cè)定采用浸提法，SOD活性測(cè)定采用NBT還原法，POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，CAT和APX活性測(cè)定采用紫外吸收法，脯氨酸含量測(cè)定采用酸性茚三酮法，可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

圖表制作使用Excel 2010版軟件，方差分析使用DPS7.05版軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源NaHS對(duì)木槿幼苗根系的影響

不同處理木槿幼苗的根系活力、MDA含量和電解質(zhì)滲出率見(jiàn)表1。

由表1可知，干旱脅迫提高了木槿幼苗的根系活力，T2與T1相比提高了0.23 μg/(g·h-1)。NaHS處理與T2處理相比進(jìn)一步提高了木槿幼苗的根系活力，隨著NaHS濃度的增加,根系活力表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢(shì)，其中，T5處于最高值。T2與T1相比，MDA含量提高了16.49 nmol/g，差異顯著，NaHS處理與T2處理相比降低了MDA含量，其中，T4、T5、T6處理顯著低于T2，表明NaHS濃度在0.40 mmol/L～0.70 mmol/L范圍內(nèi)可以顯著緩解干旱脅迫導(dǎo)致的膜脂過(guò)氧化作用的危害。T2與T1相比，電解質(zhì)滲出率提高了23.27%，差異顯著，表明干旱脅迫對(duì)木槿幼苗造成了一定的傷害。NaHS處理可降低電解質(zhì)滲出率，其中，T5處理緩解干旱脅迫下木槿幼苗的危害效果最顯著。綜合來(lái)看，0.55 mmol/L的NaHS能夠顯著緩解干旱脅迫對(duì)木槿幼苗的危害，提高其根系活力。

表1 不同處理木槿幼苗的根系活力、MDA含量和電解質(zhì)滲出率

2.2 外源NaHS對(duì)木槿幼苗葉片色素含量的影響

不同處理木槿幼苗的葉綠素和類胡蘿卜素含量見(jiàn)表2。

由表2可知，T2與T1相比，木槿幼苗的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素量分別降低了15.00%、25.32%、17.17%，差異顯著，表明干旱脅迫會(huì)顯著降低木槿幼苗的葉綠素含量。NaHS處理與T2相比提高了木槿幼苗的葉綠素含量，其中，T5處理處于最高值，表明0.55 mmol/L的NaHS對(duì)提高干旱脅迫下木槿幼苗的葉綠素含量效果顯著。T2與T1相比，木槿幼苗的類胡蘿卜素含量提高了16.51%，NaHS處理可進(jìn)一步提高木槿幼苗的類胡蘿卜素含量，0.40 mmol/L～0.70 mmol/L的NaHS可以顯著提高干旱脅迫下木槿幼苗的類胡蘿卜素含量，其中，0.55 mmol/L處理的提高效果最顯著。

表2 不同處理木槿幼苗的葉綠素和類胡蘿卜素含量 mg/g

2.3 外源NaHS對(duì)木槿幼苗保護(hù)酶活性的影響

不同處理木槿幼苗的保護(hù)酶活性見(jiàn)表3。

由表3可知，T2與T1相比，木槿幼苗的SOD活性提高了7.33%，差異顯著，表明干旱脅迫顯著提高了木槿幼苗的SOD活性；NaHS處理可進(jìn)一步提高其SOD活性，其中，T5和T6處理顯著高于T2，表明NaHS濃度超過(guò)0.55 mmol/L可顯著提高干旱脅迫下木槿幼苗的SOD活性。T2與T1相比，木槿幼苗的POD活性提高了18.02%，差異顯著，這說(shuō)明干旱脅迫顯著提高了木槿幼苗的POD活性；NaHS處理與T2相比進(jìn)一步提高了木槿幼苗的POD活性，其中，T5處于最高值，顯著高于其他NaHS。CAT活性隨NaHS濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，其中，T5處理處于最高值，顯著高于T4和T6處理，T3與T2之間無(wú)顯著差異，T4和T6顯著高于T2。APX活性的變化趨勢(shì)與CAT相似，其中，T5顯著高于T2，T3與T2、T4與T3之間無(wú)顯著差異，T6顯著高于T2和T4處理。綜合分析表明，0.55 mmol/L的NaHS提高木槿幼苗保護(hù)酶活性的效果最顯著。

表3 不同處理木槿幼苗的保護(hù)酶活性 U/g

2.4 外源NaHS對(duì)木槿幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

不同處理木槿幼苗的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量見(jiàn)表4。

表4 不同處理木槿幼苗的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量

由表4可知，T2與T1相比，木槿幼苗的脯氨酸含量提高了53.38%，差異顯著，NaHS處理可進(jìn)一步提高其脯氨酸含量，0.40 mmol/L～0.70 mmol/L的NaHS可以顯著提高木槿幼苗的脯氨酸含量，NaHS濃度為0.55 mmol/L時(shí)效果最好。可溶性糖含量T5顯著高于T2，T3與T2之間無(wú)顯著差異，T4顯著高于T2和T3，表明NaHS濃度提高至0.40 mmol/L以上時(shí)可顯著提高干旱脅迫下木槿幼苗的可溶性糖含量。可溶性蛋白含量的變化趨勢(shì)與脯氨酸相同。綜合分析表明，NaHS濃度提高至0.40 mmol/L以上時(shí)，對(duì)提高干旱脅迫下木槿幼苗的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量具有顯著作用，其中，0.55 mmol/L處理效果最佳。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，與干旱處理相比，NaHS處理可顯著降低木槿幼苗的MDA含量和電解質(zhì)滲出率，提高干旱脅迫下木槿幼苗的根系活力和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，這可能與NaHS降低了活性氧對(duì)木槿幼苗膜系統(tǒng)的危害有關(guān)。NaHS提高了干旱脅迫下木槿幼苗的葉綠素和類胡蘿卜素含量，這可能是由于NaHS提高了木槿幼苗的活性氧清除能力，降低了干旱脅迫對(duì)其膜系統(tǒng)的危害。NaHS可提高木槿幼苗的SOD、POD、CAT、APX活性和脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量，對(duì)緩解木槿幼苗干旱脅迫具有重要作用。不同濃度的NaHS處理比較來(lái)看，0.55 mmol/L的NaHS對(duì)緩解木槿幼苗干旱脅迫的效果較好。