北沙參幼苗對鹽脅迫的生理響應(yīng)機(jī)制研究

摘 要：為研究北沙參體內(nèi)脂質(zhì)過氧化作用和保護(hù)酶活性的變化規(guī)律及其對鹽脅迫的生理適應(yīng)性反應(yīng)，配制不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳酸鹽溶液（0%、0.5%、1.0%）對北沙參幼苗進(jìn)行處理，測定其葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素、可溶性蛋白、丙二醛（Malonic dialdehyde，MDA）質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以及超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）活性。結(jié)果表明：質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較高的鹽溶液（1.0%碳酸鈉）能明顯降低北沙參幼苗葉片葉綠素a和葉綠素b的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨著鹽脅迫時(shí)間的增加，D2組北沙參幼苗葉片總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較CK組減少30.95%；D2組北沙參幼苗葉片MDA質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)上升趨勢，SOD活性呈先上升再下降趨勢。北沙參有一定抗鹽堿性，在輕度鹽堿環(huán)境下通過自我調(diào)節(jié)可以緩解自身受到的傷害，維持在一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：北沙參；鹽脅迫；生理響應(yīng)機(jī)制

中圖分類號：S567.23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1674-7909-（2023）13-88-4

0 引言

綜合利用鹽堿地等后備耕地資源對補(bǔ)充耕地?cái)?shù)量、維持重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)具有積極作用。吉林省西部的鹽堿地屬于內(nèi)陸蘇打鹽類型，主要鹽分組分為碳酸鈉和碳酸氫鈉，同時(shí)含有少量的硫酸鹽和氯化物。土壤鹽漬化過程中常伴有堿化過程，導(dǎo)致蘇打鹽堿土壤表現(xiàn)出不同程度的鹽漬化和堿化特性［1］。

北沙參又名萊陽參、海沙參、銀沙參、遼沙參、北條參等，為傘形科植物珊瑚菜的干燥根，主根圓柱形［2］。北沙參味甘、微苦，性微寒，具有養(yǎng)陰潤肺、益胃生津等功效［3］。北沙參適應(yīng)性強(qiáng)，可在多種環(huán)境條件下生長發(fā)育。我國已形成規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化的北沙參生產(chǎn)格局，北沙參生產(chǎn)區(qū)已從山東省發(fā)展至河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)等地。土壤鹽堿化是會(huì)對農(nóng)業(yè)構(gòu)成嚴(yán)重威脅的自然災(zāi)害，也對北沙參的引種和繁育造成了影響。

基于此，筆者利用碳酸鹽對北沙參的秋栽幼苗進(jìn)行鹽脅迫處理，測定經(jīng)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳酸鹽溶液（0%、0.5%、1.0%）處理后北沙參葉片葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素、可溶性蛋白、丙二醛（Malonic dialdehyde，MDA）質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以及超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）活性，研究北沙參幼苗對鹽脅迫的生理響應(yīng)機(jī)制，以期為吉林省種植北沙參提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

2022年10月初，在長春科技學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓C204開展此次北沙參幼苗對鹽脅迫的生理響應(yīng)機(jī)制研究試驗(yàn)。

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)使用產(chǎn)自內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市喀喇沁旗牛營子鎮(zhèn)，經(jīng)過沙藏越冬的北沙參種子。參試種子經(jīng)鑒定為傘形科植物珊瑚菜的種子。

試驗(yàn)試劑有碳酸鹽、蒸餾水、硫代巴比妥酸、磷酸緩沖液、甲硫氨酸、氮藍(lán)四唑、霍格蘭氏（Hoagland's）營養(yǎng)液，試驗(yàn)儀器有剪刀、塑料袋、離心機(jī)、10 mL離心管、恒溫水浴鍋、試管、移液管、擦鏡紙、電熱恒溫烘箱、電子天平、離心管、紫外分光光度儀、比色皿、燒杯、量筒、研缽、容量瓶及洗耳球。

1.2 試驗(yàn)方法

挑選優(yōu)質(zhì)北沙參種子進(jìn)行盆栽育苗，待種子出苗后，每隔2 d給予200 mL Hoagland's營養(yǎng)液，以保證幼苗正常生長。當(dāng)幼苗長至第30天，長出四五片葉子時(shí)，選取長勢均勻的幼苗進(jìn)行鹽脅迫處理。設(shè)置不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳酸鈉的Hoagland's溶液，其中0%碳酸鈉為空白對照組（CK）、0.5%碳酸鈉為低質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理組（D1）、1.0%碳酸鈉為高質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理組（D2），共3組，每組5株幼苗，每組設(shè)3次重復(fù)。鹽脅迫處理5 d后，測定北沙參幼苗葉片的各項(xiàng)生理指標(biāo)。除葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)外，其他生理指標(biāo)每隔5 d取樣測定一次，共測定6次。

采用分光光度法測定葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)［4］，采用紫外分光光度法測定可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)［5］，采用硫代巴比妥酸法測定MDA質(zhì)量摩爾濃度［6］，采用氮藍(lán)四唑法測定SOD活性［7］。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳酸鹽溶液對北沙參幼苗葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由表1可知，在鹽脅迫處理5 d后，D2處理組北沙參幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)較CK處理組存在顯著差異，且其對北沙參幼苗葉片葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響大于葉綠素b；D1、D2處理組北沙參幼苗葉片葉綠素a和葉綠素b比值較CK處理組存在顯著差異。另外，輕度鹽脅迫（D1處理組）對北沙參幼苗葉片光合作用能力的影響小于較強(qiáng)鹽脅（D2處理組）。

2.2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳酸鹽溶液對北沙參幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖1可知，D1和D2處理組的北沙參幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于CK處理組，表明短時(shí)期的碳酸鹽脅迫可以促使北沙參幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加。不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳酸鹽對植株蛋白質(zhì)含量的影響各不相同，長期質(zhì)量分?jǐn)?shù)度碳酸鹽溶液會(huì)導(dǎo)致北沙參幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。但是，第30天的檢測結(jié)果顯示，在所有處理組中，北沙參幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)都略有增加。

2.3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳酸鈉溶液對北沙參幼苗葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度的影響

由圖2可知，D2處理組中北沙參幼苗葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度一直呈現(xiàn)上升趨勢，在鹽脅迫處理30 d時(shí)北沙參幼苗葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度較CK處理組上升了216.41%。D1處理組的北沙參幼苗葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度在脅迫處理5～20 d時(shí)逐漸上升，20 d后下降，到25 d時(shí)又有所上升。D2處理組北沙參幼苗葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度始終高于D1處理組。

2.4 不同濃度鹽溶液對北沙參幼苗葉片SOD活性的影響

由圖3可知，D1、D2處理組中，北沙參幼苗葉片SOD活性均呈先上升再下降趨勢。脅迫處理后的第15天，D1、D2處理組北沙參幼苗葉片SOD活性達(dá)到最高值，并開始下降。這個(gè)現(xiàn)象的出現(xiàn)表示在鹽脅迫初始階段，北沙參幼苗為了適應(yīng)環(huán)境，SOD活性上升，但脅迫時(shí)間越久，北沙參幼苗SOD活性會(huì)不斷降低。

3 討論和結(jié)論

研究結(jié)果表明，鹽脅迫處理下北沙參幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨勢一致。這表明葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化對于幼苗在碳酸鹽脅迫條件下的適應(yīng)具有相似的響應(yīng)。初期鹽脅迫時(shí)，植物體內(nèi)葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)略減少，表明植物對鹽脅迫做出了應(yīng)激反應(yīng)；但是隨著鹽脅迫程度的加深，植物體內(nèi)葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)就會(huì)受到很大的影響，體內(nèi)不能產(chǎn)生過多的光合色素來進(jìn)行光合作用［8-10］。北沙參幼苗葉片中的葉綠素a和葉綠素b的質(zhì)量分?jǐn)?shù)受鹽脅迫時(shí)間延長而明顯降低，表明其對鹽脅迫的適應(yīng)性、耐受力明顯下降［11-13］。此適應(yīng)性降低意味著光合能力的衰減和有機(jī)物質(zhì)合成的減少，因此抑制了北沙參的生長。

鹽脅迫初期北沙參幼苗可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，表明一定時(shí)間內(nèi)的碳酸鹽脅迫能夠刺激植物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成。增加的主要原因是植物為了適應(yīng)鹽脅迫環(huán)境，產(chǎn)生了多種有機(jī)物質(zhì)，這些物質(zhì)可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的滲透壓，以維持水分平衡［14］。然而，隨著鹽脅迫時(shí)間的延長，北沙參幼苗可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)開始下降。這說明長時(shí)間的鹽脅迫能夠增強(qiáng)植物幼苗的耐受能力，使其能夠更好地適應(yīng)鹽脅迫。

MDA質(zhì)量摩爾濃度增加的趨勢過快對植物體影響很大。早有研究表明，MDA的產(chǎn)生數(shù)量代表膜脂過氧化的程度［15］。由此可見，此次試驗(yàn)中低濃度鹽脅迫下北沙參幼苗受到嚴(yán)重的傷害。鹽脅迫處理下，北沙參幼苗體內(nèi)的MDA質(zhì)量摩爾濃度明顯增加，表明植物細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化程度加深，細(xì)胞膜受到一定的損傷。

在保護(hù)酶系統(tǒng)中，超氧化物歧化酶是植物體內(nèi)一種重要的酶，能夠?qū)⒊踝杂苫D(zhuǎn)化為氧氣和過氧化物，從而保護(hù)植物細(xì)胞免受損傷［16］。在此次試驗(yàn)中，鹽脅迫處理組（D1、D2）的北沙參幼苗體內(nèi)SOD活性皆為先上升再下降，表示在鹽脅迫的條件下北沙參幼苗可以通過協(xié)調(diào)自身保護(hù)酶系統(tǒng)的酶活性來防御外界影響，從而減輕鹽脅迫所造成的傷害［17］。

總結(jié)上述內(nèi)容可得，植物在鹽堿環(huán)境下的生長受到多重因素的綜合影響，形成了一種復(fù)雜的生理狀態(tài)。因此，評估植物的抗鹽堿性不能僅憑單一因素，而需要綜合考慮多個(gè)因素。植物為了延續(xù)生命，在惡劣的環(huán)境中生長，其自身的生理生化方面的指標(biāo)都會(huì)發(fā)生變化［18-22］。此次試驗(yàn)結(jié)果表明，北沙參幼苗在鹽脅迫條件下，可以通過自我調(diào)節(jié)維持在一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)。這說明北沙參幼苗有一定的抗鹽堿能力，為北沙參在鹽堿條件下種植提供了一定的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

［1］才源，曹揚(yáng)，李子勇，等.吉林省西部鹽堿地狀況的調(diào)查與分析［J］.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2019（19）：48-52.

［2］林余霖，胡炳義.中草藥高清大圖譜［M］.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2016：397.

［3］翟艷會(huì)，王新苗，張偉，等.北沙參的臨床應(yīng)用及其用量探究［J］.長春中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2022（11）：1201-1204.

［4］胡秉芬，黃華梨，季元祖，等.分光光度法測定葉綠素含量的提取液的適宜濃度［J］.草業(yè)科學(xué)，2018（8）：1965-1974.

［5］古炳明，曾寶，熊藝花，等.紫外-可見分光光度法測定巴豆中可溶性蛋白的含量［J］.醫(yī)學(xué)研究雜志，2013（8）：43-45.

［6］陳彥旭，趙胡，馮姍姍.半支蓮組培苗根系對鹽脅迫生理響應(yīng)機(jī)制［J］.阜陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020（2）：56-61.

［7］金蘭，羅桂花.鹽脅迫對紫花苜蓿SOD丙二醛及SOD同工酶的影響［J］.黑龍江畜牧獸醫(yī)，2004（5）：15-16.

［8］李壽冰，趙鈺琪，曹幫華，等.鹽堿脅迫對2種地被竹葉綠素含量的影響［J］.世界竹藤通訊，2022（增刊1）：35-43.

［9］朱春艷，宋佳偉，白天亮，等.NaCl脅迫對不同耐鹽性粳稻種質(zhì)幼苗葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊懀跩］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022（13）：2509-2525.

［10］馬祥，賈志峰，劉勇.鹽脅迫下燕麥光合及葉綠素代謝變化研究［J］.青海畜牧獸醫(yī)雜志，2021（3）：7-14.

［11］吳秀寧，趙麟，徐芳琴，等.鹽脅迫下黑小麥的萌發(fā)特性及耐鹽評價(jià)指標(biāo)與耐鹽種質(zhì)的篩選［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023（3）：19-26.

［12］韋廷舟，胡琬新，文怡，等.耐輻射球菌對鹽脅迫下油菜幼苗生長的影響［J］.現(xiàn)代園藝，2023（5）：48-50.

［13］周振玲，林兵，周群，等.耐鹽性不同水稻品種對鹽脅迫的響應(yīng)及其生理機(jī)制［J］.中國水稻科學(xué)，2023（2）：153-165.

［14］師正立.鹽脅迫對海棠生長及生理特性的影響［J］.綠色科技，2023（5）：93-96.

［15］王金香，幸麗璇，王艷芝，等.赤霉素對鹽脅迫誘導(dǎo)黍子幼苗根氧化損傷的影響［J］.天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022（11）：1-6.

［16］李曉萍，胡文玉.超氧自由基、超氧化物歧化酶及其與植物衰老、抗逆性的關(guān)系［J］.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1988（2）：67-72.

［17］鄭海雷，林鵬.培養(yǎng)鹽度對海蓮和木欖幼苗膜保護(hù)系統(tǒng)的影響［J］.廈門大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1998（2）：126-130.

［18］石衛(wèi)紅，王靈敏，古軍霞，等.沙藏對北沙參種子萌發(fā)的影響［J］.種子，2023（1）：25-35.

［19］任搏文，蔡幸婷，李達(dá)諒.北沙參化學(xué)成分及藥理作用的研究進(jìn)展［J］.福建輕紡，2022（8）：9-17.

［20］王世靜.蒙藥北沙參的藥理作用及臨床應(yīng)用研究［J］.中國民族醫(yī)藥雜志，2022（4）：25-27.

［21］祝之友.北沙參［J］.中國中醫(yī)藥現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，2019（18）：111.

［22］李彩峰，伊樂泰，李旻輝.北沙參化學(xué)成分及影響因素研究進(jìn)展［J］.中藥材，2019（7）：1697-1701.

基金項(xiàng)目：2022年度吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“北沙參在鹽脅迫下的影響”（202213606008）。

作者簡介：趙夢琪（2002—），女，本科生，研究方向：中藥學(xué)。