外施2,4-表油菜素內酯對鹽脅迫下番茄幼苗生長及生理特性的影響

鄭春芳， 范翠枝， 鄭青松， 劉偉成， 陳繼濃， 丁文勇， 李鵬全

(1.城鎮水污染生態治理技術國家地方聯合工程研究中心 溫州大學生命與環境科學學院，浙江 溫州 325035；2.浙江省海洋水產養殖研究所 浙江省近岸水域生物資源開發與保護重點實驗室，浙江 溫州 325005；3.南京農業大學資源與環境科學學院 江蘇省海洋生物學重點實驗室，江蘇 南京 210095)

土壤鹽漬化一直是世界性的資源與生態問題，近年來國內外設施農業的迅猛發展使得這一問題更為突出。全世界大約20%的栽培地和近50%的灌溉地受到鹽漬的影響[1]。預計到2050年，可耕地的50%將面臨鹽漬化威脅[2]。由于旱地土壤水分強烈蒸發，地表積鹽較重，極易引起土壤鹽漬化。我國所有耕地中，穩產高產田不足10%，大部分中低產田也是干旱、鹽堿所致。番茄對鹽中度敏感[3]，主要種植在溫暖和干旱地區，而這些地區的土壤鹽度常較高。隨著可利用淡水資源的日益缺乏、人口的急劇膨脹和自然資源的不合理使用，利用鹽度高的干旱、半干旱地區和沿海地區土壤成為發展農業生產的不得已之舉。因此，番茄耐鹽性及其調控研究就顯得格外重要。

2，4-表油菜素內酯(EBL)是可促進植物生長發育、提高植物抗逆性的重要甾醇激素[4]。研究發現，EBL能顯著提高鹽脅迫下紫花苜蓿[5]、顛茄[6]、結縷草[7]等不同植物的耐鹽性。一定濃度的EBL能明顯促進番茄種子萌發，緩解鹽脅迫導致種子萌發中的次生氧化脅迫[7-8]，但卻鮮見EBL調控不同濃度鹽脅迫下番茄幼苗的生長、光合作用及離子吸收等方面的研究。本研究以番茄幼苗為試驗材料，探索外施EBL對鹽脅迫下番茄幼苗生長及其生理特性的影響，以期為利用EBL緩解番茄鹽害提供理論和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 材料與處理設計

試驗于2019年在南京農業大學試驗基地進行。試驗材料為合作903番茄種子(上海番茄研究所)，2，4-表油菜素內酯(EBL，純度≥90%，Sigma公司)。

將番茄種子用1%NaClO消毒30 min，用蒸餾水反復清洗干凈，并去除壞癟的種子。將種子均勻鋪在濕潤的濾紙上，置于25 ℃下暗培養至胚根長1 cm，選擇大小一致的種苗播種至裝有石英砂的塑料盆中，每盆播種6顆。前期進行清水培養，待苗長至2葉1心時，用1/2 Hoagland營養液培養；待苗長至3葉1心時進行間苗，保留長勢一致的番茄幼苗進行試驗處理。

試驗設6個處理。(1)營養液(CK)；(2)營養液+噴施10-9mol·L-1EBL(EBL)；(3)營養液+75 mmol·L-1NaCl(LS)；(4)營養液+75 mmol·L-1NaCl+噴施10-9mol·L-1EBL(LS+EBL)；(5)營養液+150 mmol·L-1NaCl(HS)；(6)營養液+150 mmol·L-1NaCl+噴施10-9mol·L-1EBL(HS+EBL)。每處理重復5次。營養液隔日更換，EBL隔日噴施1次，共處理30 d。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 番茄植株幼苗根長、株高

番茄樣品處理30 d后，將番茄植株整株取樣，分別測量根長和株高。

1.2.2 番茄幼苗植株不同器官生物量

番茄整株取樣，用自來水多次沖洗根部及植株表面，再用蒸餾水沖洗干凈，用吸水紙吸干植株表面的水分，將番茄植株分為根、莖、葉3部分，稱其鮮重。隨后，將鮮樣裝入信封袋，于110 ℃烘箱中殺青15 min，再于70 ℃烘干至恒重，稱其干重。

1.2.3 番茄幼苗植株不同器官K+和Na+含量

將烘干的番茄植株樣品研成粉末，過0.425 mm孔篩待用。K+和Na+含量的測定采用HNO3消解法。稱取干樣0.1 g，置50 mL平底消煮管中，滴入少量蒸餾水將其表面濕潤，加入5 mL濃HNO3，管口用塑料薄膜密封，放置過夜。除去塑料薄膜，將消煮管放入微波消解儀中加熱至120 ℃保持30 min，然后將溫度升至150 ℃保持60 min，最后取下消煮管塞子，將消解儀溫度升至180 ℃，消煮至約0.5 mL。若消煮液尚渾濁，則再加入2 mL濃HNO3繼續消煮，如此反復，直至消煮液澄清、透明為止，同時做空白處理。將消煮液定容至50 mL后過濾，采用ICP-OES進行測定。

1.2.4 番茄幼苗葉片凈光合速率和氣孔導度

待番茄植株長至30 d后，用便攜式光合測定儀(Li-6400，USA)于上午9:00～11:30測定各處理中番茄功能葉凈光合速率(Pn)和氣孔導度(Gs)。在測定時使用紅藍光源葉室，光照強度設為800 μmol m-2s-1，參比室CO2濃度為(380±10)μmol·mol-1，葉室溫度控制在(25±1)℃。

1.3 數據統計

采用SPSS軟件對試驗數據進行方差分析和LSD顯著性測驗。數據結果為平均值±標準差。采用SigmaPlot 10.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 EBL對鹽脅迫下番茄幼苗植株根長和株高的影響

如圖1所示，非鹽脅迫下噴施EBL可有效促進番茄株高，相比對照，株高增加22.1%，達到顯著差異。低鹽和高鹽脅迫下，番茄幼苗株高均顯著降低。2種濃度鹽脅迫下，EBL均能顯著增加番茄幼苗株高。相比對照，非鹽脅迫下，EBL能促進番茄根系的伸長，但并未達到顯著差異；低鹽和高鹽脅迫均顯著抑制了番茄根系的生長，分別為對照的50.8%和54.9%。外施EBL能顯著提高番茄的根長，促進根系生長。

柱上無相同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，圖2～4同。

2.2 EBL對鹽脅迫下番茄幼苗不同器官生物量的影響

由圖2可知，在非鹽脅迫下，EBL能顯著促進番茄根、莖、葉的干鮮重，而低鹽和高鹽脅迫均顯著抑制了植株生長，導致根、莖、葉的干鮮重顯著降低。鹽脅迫下，EBL能顯著增加番茄的生物量。

圖2 EBL對鹽脅迫下番茄幼苗植株生物量的影響

2.3 EBL對鹽脅迫下番茄幼苗葉片Pn和Gs的影響

圖3顯示，非鹽脅迫下，EBL能提高番茄的Pn和Gs，低鹽和高鹽脅迫下番茄葉片的Pn和Gs均顯著低于對照。2種不同濃度鹽脅迫下，EBL均能顯著提高番茄葉片的Pn和Gs。

圖3 EBL對鹽脅迫下番茄幼苗葉片Pn和Gs的影響

2.4 EBL對鹽脅迫下番茄幼苗不同器官K+/Na+比值的影響

由圖4可知，非鹽脅迫下，EBL能促進番茄幼苗植株地上部和根部K+吸收，有效提高K+/Na+比值。鹽脅迫下，番茄幼苗植株地上部和根部對K+吸收受到抑制，導致K+/Na+比值顯著下降。EBL能有效抑制植株對Na+吸收，促進K+吸收，使地上部和根部K+/Na+比值約為低鹽脅迫處理植株的1.3和1.2倍，約為高鹽脅迫處理植株的1.5和1.5倍。

圖4 EBL對鹽脅迫下番茄幼苗地上部和根部K+/Na+比值的影響

3 小結與討論

鹽脅迫會對植物的生長、生理代謝過程造成不同程度的傷害，嚴重時會導致植株死亡[9]。光合作用是植物物質代謝和能量轉化的主要途徑，而Pn和Gs是反映植物對光能的利用能力和轉化效率。研究認為，鹽脅迫會降低植物的Pn和Gs，抑制植物的生長，從而導致植株生物量降低[10]。已有研究發現，在鹽脅迫條件下，外施EBL能使刺槐幼苗在鹽脅迫下維持一定的光合作用，促進植株生長[11]。寇江濤等[12]研究表明，外施EBL可有效緩解鹽脅迫對苜蓿幼苗造成的光抑制，提高植株的光合能力，增強有機物的合成和積累，促進植株生長。由此可見，適宜濃度的EBL可通過提高植株的光合能力而增強植株耐鹽性，從而促進植株生長。本研究結果顯示，2種不同濃度鹽脅迫均會降低番茄幼苗葉片Pn和Gs，減少植株根、莖、葉的鮮、干重。外施10-9mol·L-1EBL能提高75和150 mmol·L-1NaCl脅迫下番茄幼苗葉片的Pn和Gs，增強植株的光合能力，進而促進植株的有機物質的積累，增加植株根、莖、葉的鮮干重，緩解鹽脅迫對植株生長的抑制作用，表明EBL能有效提高番茄幼苗的耐鹽性。

K+和Na+在植物生長過程中具有重要的生理功能，但這2種離子只有在相對平衡的狀態下才能發揮正常的生理作用，若其間平衡被打破，將對其生理過程產生不良影響[13]。研究認為，鹽脅迫下植物能保持較高的K+/Na+是其具有較強耐鹽性的重要條件，或鹽脅迫下植物K+/Na+比越高，其耐鹽性就越強[14]。研究表明，EBL對鹽脅迫下植物K+、Na+吸收有一定調控作用，在黑麥草[15]、油菜[16]上已有報道。本研究發現，在75和150 mmol·L-1NaCl脅迫下，番茄幼苗地上部和根部K+/Na+顯著下降，表明番茄幼苗植株體內的離子平衡被鹽脅迫破壞，致使植株Na+積累的同時，伴隨K+的缺乏。外施EBL能提高地上部和根部K+/Na+比值，說明EBL通過調控鹽脅迫下番茄幼苗植株選擇性吸收K+的生理功能，提高K+/Na+比值來增強植株耐鹽性。

綜上所述，在NaCl脅迫下，外施EBL能顯著提高番茄幼苗的光合作用，調控植株根系和地上部對K+的選擇性吸收生理功能，降低植株體內Na+的積累，維持植株體內的離子平衡，促進番茄植株不同器官生長，從而增加番茄植株不同器官生物量的積累。EBL在提高番茄耐鹽性研究方面仍待深入探討。