外源H₂O₂對鹽脅迫下甜瓜生理特性的影響

賈慶美 胡克玲

摘要 為了解外源H2O2對鹽脅迫下甜瓜生長發育的影響，本研究以甜瓜“小麥酥”為試材，以NaCl作為鹽脅迫處理，研究不同濃度的H2O2對鹽脅迫下甜瓜生長及相關生理特性的影響。結果表明，鹽脅迫抑制了甜瓜生長，葉綠素含量和GSH/GSSG比值降低，但膜脂過氧化水平、SOD和CAT的酶活性、GSSG和GSH+GSSG含量提高。適宜濃度的H2O2能緩解鹽脅迫對甜瓜生長的影響，有效提高甜瓜逆境下葉綠素水平。施用H2O2能較好地緩解膜脂過氧化，激活甜瓜逆境下的抗氧化酶活性，但隨著H2O2處理濃度的提高，對甜瓜鹽脅迫傷害的緩解效應下降， 氧化還原指標呈先升高后降低的趨勢。因此，H2O2處理對鹽脅迫下甜瓜的逆境傷害具有緩解作用，且具有一定的濃度效應，當H2O2濃度為10～15 mmol/L時，能較好地提高甜瓜植株對逆境的抵抗能力。

關鍵詞 甜瓜；鹽脅迫；過氧化氫

中圖分類號 S652 文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）14-0039-05

Effect of exogenous H2O2 on physiological characteristics of melon under salt stress

JIA Qinmei1? ?HU Keling2*

（1Jinzhai Agricultural Industry Development Center， Jinzhai 237300， China;2Anhui Agricultural University， Hefei 230036， China）

Abstract To explore the effect of exogenous H2O2 on the growth of melon under salt stress， this paper took the “Xiaomaisu” melon variety as the experimental object， designed different treatments to study the growth and physiological characters of melon. The results showed that the growth of melon was inhibited under salt stress，and the ratio of GSH/GSSG and the content of chlorophyll was decreased. But the level of membrane lipid peroxidation， the activity of SOD and CAT， and the content of GSSG and GSH+GSSG were increased in melon under salt stress. However， appropriate concentration of H2O2 could alleviate the growth of melon and improved the content of chlorophyll of melon under salt stress. As the concentration of H2O2 increased， it was reduced mitigation effect of melon under salt stress， the indicator of redox was increased at first and then decreased. Therefore， proper concentration of H2O2 treatment could alleviate the damage of salt stress on melon. When the concentration of H2O2 was 10-15 mmol/L， it could improve resistance to adversity.

Keywords melon; salt stress; H2O2

近年來，設施農業在我國得到了蓬勃發展，但由于在設施內栽培作物減少了自然雨水的沖刷，加上化肥的大量施用，可能會使設施土壤的鹽漬化加重。鹽脅迫對植物的生長發育會產生較為嚴重的影響，導致植物出現氧化脅迫和營養脅迫等問題[1-2]。因此，如何緩解作物的鹽脅迫，是當前設施農業發展亟需解決的重要問題。

當植物受到鹽脅迫時，除了能通過自身的調解機制應對脅迫外，也能通過施用外源物質來緩解鹽脅迫，如外源CO、H2S、H2O2等[3-6]。過氧化氫（H2O2）作為信號分子，不僅可以參與植物的發育過程，也能夠參與植物對鹽脅迫的調控[7-8]。外源H2O2可以通過增強黃瓜的抗氧化系統來降低鹽脅迫引起的氧化脅迫，同時調控相關蛋白質的表達，緩解鹽脅迫造成的傷害[9]。適宜濃度的H2O2也能促進 NaCl 脅迫下小白菜種子萌發和幼苗生長[10]。

甜瓜（Cucumis melo L.）又名香瓜，屬于葫蘆科黃瓜屬作物，因其香甜可口的特點而深受消費者喜愛。研究發現，鹽脅迫會影響甜瓜的生長發育[11-12]。目前，有關外源H2O2對甜瓜耐鹽性的研究還少見報道。為此，本研究以甜瓜為試驗材料，研究不同濃度的H2O2對鹽脅迫下甜瓜生長及抗氧化酶活性等指標的影響，以期探明鹽脅迫下甜瓜生長發育的緩解機制。

1 材料與處理

1.1 試驗材料

以甜瓜品種“小麥酥”為試驗材料，將其種子置于人工氣候箱內進行催芽，催芽溫度保持在28 ℃，露白后播種于營養缽中，采用基質育苗。當3葉1心時，將幼苗根系沖洗干凈，采用水培培育，營養液配方為Hoagland營養液。培養期間每7 d更換2次營養液。

1.2 試驗設計

本試驗設置6個處理，根據課題組前期研究，選用150 mmol/L NaCl 作為鹽脅迫處理，外源噴施H2O2，各處理分別為①T1：對照（清水處理）；②T2：150 mmol/L NaCl；③T3：150 mmol/L NaCl+5 mmol/L H2O2；④T4：150 mmol/L NaCl+10 mmol/L H2O2；⑤T5：150 mmol/L NaCl+15 mmol/L H2O2；⑥T6：150 mmol/LNaCl+20 mmol/L H2O2。重復3次，處理7 d后進行指標測定。

1.3 指標測定及方法

1.3.1 形態指標測定? 用直尺測量所有幼苗的株高；使用游標卡尺對所有處理的幼苗莖粗進行測定；用電子秤稱量幼苗地上部鮮重。

1.3.2 葉綠素SPAD值測定? 采用葉綠素測定儀（浙江托普TYS-A）測定甜瓜葉片同葉位的葉綠素含量，葉綠素含量用SPAD值表示。

1.3.3 抗氧化酶活性、MDA含量、GSH含量等指標測定? 過氧化物酶（POD）活性、過氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性、MDA含量和相對電導率測定參照Hu等[12]方法。GSH含量測定參考郝永勝等[11]測定方法。

1.4 數據處理

數據分析采用 SAS 8.0進行方差分析，采用最小顯著性差異法（LSD）進行多重比較，采用 Microsoft Excel 2019作圖。

2 結果與分析

2.1 H2O2對鹽脅迫下甜瓜生長指標的影響

從表1可以看出，與對照植株相比，T2處理的株高、莖粗和鮮重顯著降低。噴施外源H2O2后，株高和鮮重隨H2O2濃度的增加呈現先增加后減少的趨勢，但與T2相比，外源H2O2對莖粗無顯著影響。可見，H2O2能緩解鹽脅迫對甜瓜形態指標的影響，但對H2O2濃度有依賴性，10～15 mmol/L濃度能顯著提高鹽脅迫下甜瓜的株高和鮮重。

2.2 H2O2對鹽脅迫下甜瓜葉綠素含量的影響

本試驗用SPAD值表示相對葉綠素含量。從圖1可以看出，與對照相比，鹽脅迫T2處理顯著降低了甜瓜的葉綠素含量，隨著外源H2O2處理濃度的提高，與T2相比，T4、T5處理顯著提高了甜瓜的葉綠素含量，但20 mmol/L高濃度的H2O2處理有抑制葉綠素合成的趨勢。

2.3 H2O2對鹽脅迫下甜瓜MDA含量和相對電導率的影響

從圖2可以看出，鹽脅迫提高了甜瓜MDA含量和相對電導率。隨著H2O2處理濃度的增加，相對電導率逐漸降低，均顯著低于單獨鹽處理，但與對照相比沒有顯著差異。在H2O2濃度為10～20 mmol/L時，能顯著降低MDA含量，但T4、T5、T6處理之間差異不顯著。說明鹽脅迫下施用H2O2，甜瓜植株的膜質過氧化程度得到了緩解。

2.4 H2O2對鹽脅迫下甜瓜抗氧酶活性的影響

從圖3可以看出，鹽脅迫下甜瓜的SOD活性和CAT活性有所提高，外源施用H2O2能進一步激活甜瓜的抗氧化酶系統，在濃度為10 mmol/L時，顯著提高了3種酶的活性，隨著處理濃度的提高，激活作用有所降低。說明H2O2對鹽脅迫下甜瓜的酶活性調控有濃度效應。

2.5 H2O2對鹽脅迫下甜瓜谷胱甘肽氧化還原狀態的影響

從圖4可以看出，與對照相比，鹽脅迫下GSH含量變化不顯著，GSSG含量和GSH+GSSG 含量顯著提高，GSH/GSSG比值顯著下降。隨著H2O2濃度的提高，甜瓜氧化還原指標呈先升高后降低的趨勢，在H2O2濃度為10～15 mmol/L時，具有較好的調控作用。

3 討論與結論

鹽脅迫抑制甜瓜生長[11]，但外源添加適宜濃度的H2O2后，能夠緩解鹽脅迫對甜瓜生長的抑制作用。李世玉等[13]研究也發現，外源物質能夠緩解鹽脅迫對甜瓜生長的影響。宋慧等[14]研究發現，SPAD值可以無損預測甜瓜葉綠素含量。本研究發現，鹽脅迫降低了甜瓜葉綠素SPAD值，葉綠素含量下降。在其他幾種葫蘆科作物中，也發現鹽脅迫抑制葉綠素合成[12，15]，其原因可能是在鹽脅迫條件下，葉綠素合成前體物質含量下降和葉綠素酶含量上升，使葉綠素降解代謝加強，導致葉綠素含量下降[16]。隨著H2O2濃度的提高，葉綠素含量呈現先增加后降低的趨勢，H2O2能降低鹽脅迫對葉綠素的降解，提高甜瓜幼苗葉綠素含量，促進甜瓜生長。

鹽脅迫條件下，植物細胞膜過氧化受到損傷，MDA含量和相對電導率增加[17]。本研究發現，鹽脅迫顯著提高了甜瓜的MDA含量。有研究也發現，鹽脅迫顯著提高了小白菜和月季的MDA含量和相對電導率[17-18]。H2O2處理能降低MDA含量，緩解鹽脅迫對作物生長的抑制。沈季雪[19]研究表明，在鹽脅迫下，黃瓜的相對電導率顯著提高，H2O2處理后相對電導率的上升趨勢也得到緩解，與本研究結果類似。

當植株處于脅迫環境中，可通過提高相關抗氧化酶的活性來提高對逆境的適應能力。外源H2O2能激活抗氧化系統，使SOD、POD一直保持較高的活性，從而減少了活性氧等有害物質的積累。較低濃度的H2O2能誘導CAT酶的活性，但CAT在高濃度H2O2處理下活性有所下降，可能是因為CAT對H2O2響應的濃度有所不同。付咪等[17]研究發現，一定濃度的外源H2O2可提高苜蓿葉片CAT活性。

在逆境脅迫下，GSH在植物體內能清除活性氧、調節抗壞血酸含量，在防御膜質過氧化中起著非常重要的作用[11]。本研究發現，施用適當濃度的H2O2能顯著增加鹽脅迫下甜瓜的GSH/GSSG比值，增加GSH含量，但高濃度的H2O2使GSH含量和GSH/GSSG比值下降。說明H2O2可以通過提高GSH的含量、改變GSH/GSSG的比值來增加甜瓜的抗氧化能力，這也說明GSH可能參與了H2O2對甜瓜鹽脅迫的調控。

總之，H2O2處理能改善甜瓜的生長發育，提高甜瓜的葉綠素含量，提高相關酶的活性，提高甜瓜對鹽脅迫的抗性，且具有一定的濃度效應。高濃度可能使植株的活性氧增加，使植株受到更深的傷害，而低濃度對甜瓜逆境環境有保護作用，激活了植株的抗性系統。由此可見，適宜濃度的H2O2能提高植株對逆境的抵抗能力。

參考文獻

[1] 楊麗萍，韓晗，石淼，等. 非生物脅迫處理后擬南芥過氧化氫含量變化的分析[J]. 吉林師范大學學報（自然科學版），2022，43（1）：107-110.

[2] 潘凌云，馬家冀，李建民，等. 植物鹽脅迫應答轉錄因子的研究進展[J]. 生物工程學報，2022，38（1）：50-65.

[3] YU Z P，DUAN X B，LUO L，et al. How plant hormones mediate salt stress responses[J]. Trends in Plant Science，2020，25（11）：1117-1130.

[4] 高彥強，頡建明，王成，等. 外源脯氨酸對鹽脅迫下芹菜生長及光合特性的影響[J]. 江西農業大學學報，2023，45（2）：322-336.

[5] 滕元旭，駱霞，張雪蒙，等. 外源CO對鹽脅迫下加工番茄幼苗光合熒光的影響[J]. 干旱地區農業研究，2023，41（1）：86-93.

[6] 張文淵，張國斌，張帥磊，等. H2S對鹽脅迫下黃瓜幼苗生長生理的影響[J]. 甘肅農業大學學報，2022，57（6）：61-69.

[7] KHAN T A，YUSUF M，FARIDUDDIN Q. Hydrogen peroxide in regulation of plant metabolism：signalling and its effect under abiotic stress[J]. Photosynthetica，2018，56（4）：1237-1248.

[8] 周亞潔，陳朋，周鑫惠，等. 不同品種小麥種子萌發及幼苗發育對外源過氧化氫處理的響應[J]. 湖北農業科學，2022，61（16）：5-11，17.

[9] 蔣景龍，沈季雪，李麗. 外源H2O2對鹽脅迫下黃瓜幼苗氧化脅迫及抗氧化系統的影響[J]. 西北農業學報，2019，28（6）：998-1007.

[10] 任艷芳，何俊瑜，楊軍，等. 外源H2O2對鹽脅迫下小白菜種子萌發和幼苗生理特性的影響[J]. 生態學報，2019，39（20）：7745-7756.

[11] 郝永勝，劉熙，汪季濤，等. NaC1脅迫對甜瓜幼苗相關生理指標的影響[J]. 湖南文理學院學報（自然科學版），2020，32（3）：59-64.

[12] HU K L，ZHANG L，WANG J T，et al. Influence of selenium on growth，lipid peroxidation and antioxidative enzyme activity in melon （Cucumis melo L.） seedlings under salt stress[J]. Acta Societatis Botanicorum Poloniae，2013，82（3）：193-197.

[13] 李世玉，程登虎，閆星，等. 外源SNP對鹽脅迫下甜瓜幼苗生長及抗氧化酶活性的影響[J]. 西北植物學報，2022，42（6）：994-1002.

[14] 宋慧，黃蕓萍，臧全宇，等. 甜瓜幼苗不同葉位SPAD值與葉綠素含量的變化規律及相關性[J]. 華北農學報，2019，34（S1）：99-104.

[15] NASEER M N，RAHMAN F U，HUSSAIN Z，et al. Effect of salinity stress on germination，seedling growth，mineral uptake and chlorophyll contents of three Cucurbitaceae species[J]. Brazilian Archives of Biology and Technology，2022，65：110-117 .

[16] 孫聰，郭金麗. 鹽脅迫下歐李葉片葉綠素代謝與超微弱發光的關系[J]. 果樹學報，2023，40（7）：1411-1420.

[17] 付咪，何林衛，李鮮花，等. 外源H2O2對NaCl脅迫下苜蓿幼苗生理特性的影響[J]. 山西農業科學，2021，49（9）：1067-1070.

[18] 張凱泉，崔艷. 鹽脅迫對兩種月季生理指標的影響[J]. 黑龍江農業科學，2022（11）：45-50.

[19]沈季雪.外源H2O2提高黃瓜耐鹽性生理機制研究[D]. 漢中：陜西理工大學，2017.

（責編：張宏民）