γ-氨基丁酸(GABA)種子引發緩解辣椒鹽脅迫的效果及生理生化的變化

林欣琪, 魏茜雅, 梁臘梅, 秦中維, 李映志

(廣東海洋大學 濱海農業學院, 廣東 湛江 524088 )

近年來,全球已有1.1×109hm2陸地表面受到鹽漬化的影響,我國鹽漬土總面積達3.69×107hm2,鹽漬化已成為農業可持續生產的重要障礙(楊勁松等,2022)。土壤鹽分作為一種非生物脅迫因子,主要通過降低種子萌發率、影響植株活力、細胞離子穩態和代謝途徑來對作物產量產生不利影響(Shabala et al., 2016; Elbadri et al., 2021)。辣椒(Capsicumannuum)是重要的茄果類蔬菜,在我國的種植面積超過2.1×106hm2(鄒學校等,2020)。辣椒對鹽度敏感或中等敏感,生長發育過程中受到的鹽脅迫會導致產量降低和果實品質下降(胡華冉等,2022)。國內外學者對鹽逆境的作用機制進行了廣泛研究,目前主要認為鹽分會直接或間接地引起活性氧(reactive oxygen species, ROS)的過量積累和氧化脅迫(Abdel Latef & He, 2014),造成離子毒性和營養失衡,限制水分吸收、降低光合效率,最終導致生長發育不良或植株死亡(Cuartero et al., 2006; Afzal et al., 2008; Nouman et al., 2014)。植物可采用多種機制應對鹽脅迫,如調節氣孔、維持細胞膜的完整性、改變激素平衡、激活抗氧化系統、調節滲透勢以及排斥有毒離子等(Neto et al., 2005; Abdel Latef et al., 2019)。

種子引發是一種新興的、提高植株生長發育期逆境抗性的種子處理技術,其作用機制目前尚不清楚,可能是通過控制種子的有限活化或逆境馴化,改變基因的表達模式,使之處于耐受逆境的準備狀態(李潔等,2016)。種子引發可激活應激反應系統,使種子在暴露于未來的脅迫時,具有“交叉耐受性”(Bhanuprakash &Yogeesha, 2016)。目前,種子引發作為一種實用、經濟、低風險、無生物安全風險的栽培措施,不但能夠改善逆境下種子的萌發和出苗(Migahid et al., 2019),而且可通過記憶效應提高植株生長發育期的逆境抗性,這種記憶效應甚至可遺傳(Margarete et al., 2019)。

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是一種非蛋白四碳氨基酸,由谷氨酸脫羧或二胺氧化酶降解多胺產生的新型植物生長調節物質(Wang et al., 2014)。植株在逆境脅迫時,GABA可在細胞中快速積累,通過提高抗氧化應激反應,調節碳氮代謝和細胞質pH值,以及參與滲透調節和信號轉導等途徑提高植株對逆境的適應能力(賈琰等,2014;張海龍等,2020)。在鹽脅迫中,GABA作為信號物質或臨時氮庫,通過調節植株的抗氧化能力和改善葉片的光合特性,對植物的耐鹽性產生重要影響(Li et al., 2016; Ramesh et al., 2017; Kaspal et al., 2021)。本研究以種子引發和辣椒耐鹽性為研究要點,采用生物量和生理生化分析方法,通過研究GABA種子引發處理對鹽脅迫下辣椒植株生長和生理生化的影響,擬探討:(1)GABA種子引發處理對辣椒植株耐鹽性的影響;(2)GABA種子引發處理提高辣椒植株耐鹽性的最佳處理濃度;(3)GABA種子引發處理提高辣椒植株耐鹽性的作用機制。

1 材料與方法

1.1 材料和處理

供試材料為‘茂蔬360’朝天椒,γ-氨基丁酸(GABA)購于上海生工商貿有限公司。

1.1.1 種子引發處理 γ-氨基丁酸(GABA)引發處理設置0(蒸餾水,T0)、1.0(T1)、2.0(T2)、4.0(T4)、6.0(T6)、8.0(T8) μmol·L-16個濃度。選取大小一致、籽粒飽滿的辣椒種子1.8 g (約100粒)置于不同濃度的GABA溶液中,種子質量(g)與溶液體積(mL)比為1∶5(吳凌云等,2017),在20 ℃黑暗條件下引發24 h。引發結束后,用蒸餾水洗凈種子殘余的GABA,吸干表面水分,置于鼓風干燥箱中28 ℃回干至原始質量。重復3次。

1.1.2 鹽脅迫處理 將引發和未引發的種子在正常基質內催芽后,播種至15孔盤穴中,正常管理,以未進行種子引發處理的植株為對照(CK)。待植株長至4～6葉時,每兩天每株用50 mL NaCl 溶液 (100 mmol·L-1) 澆灌,14 d后取樣分析。每處理20株,重復3次。

1.2 方法

1.2.1 植株生長情況 每個處理隨機選取5株辣椒植株,測定每株植株的株高和根、莖和葉的鮮重及干重。

1.2.2 酶活性及代謝物質含量的測定 每處理隨機選取5株,取植株上部完全展開葉用于分析。可溶性蛋白含量的測定參考Bradford(1976)的方法;采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量,硫代巴比妥酸法測定丙二醛(malondialdehyde , MDA)含量李合生(2012);抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX,U·g-1·min-1FW)的測定參照 Nakano和Asada(1981)的方法;還原型抗壞血酸(ascorbic acid, AsA)、脫氫抗壞血酸(dehydroascorbate, DHA)的含量測定參照楊穎麗等(2018)的方法;脯氨酸(proline, Pro)、過氧化氫(hydrogen peroxide, H2O2)、超氧陰離子(superoxide anion, O2-)的含量和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD,U·g-1FW)、過氧化物酶(peroxidase, POD,U·g-1FW)、過氧化氫酶(catalase, CAT,U·g-1FW)、谷胱甘肽還原酶(glutathione reductase, GR,U·g-1FW)的活性測定均采用試劑盒法(索萊寶科技有限公司),酶活性U指在最適條件下1 min催化1 μmol底物轉化的酶量。

1.2.3 葉綠素含量的測定 每處理隨機選取5株,選距生長點第2～5片完全展開葉,使用 SPAD-502儀(柯尼卡美能達)測定葉綠素含量(Wakiyama, 2016)。

1.2.4 葉綠素熒光參數的測定 葉綠素熒光參數值采用FluorPen葉綠素熒光分析儀(Czech Republic,Photon Systems Instruments)測定,每處理隨機選擇6株,每株選取植株頂端完全展開葉片測定Fv/Fm,植株暗室放置20 min后測定其他葉綠素熒光參數值,即潛在最大量子產量(Fv′/Fm′)、穩態光化學淬滅(qP_Lss)、穩態非光化學淬滅(NPQ_Lss)、穩態光量子效率(QY_Lss)和熒光衰減率(Rfd)。

1.2.5 Na+、K+的含量測定 每處理隨機選取5株,蒸餾水清洗后,分別取烘干后的根、莖、葉進行分析。采用濃硫酸-H2O2消煮法(鮑士旦,2000)消解干樣,濾液采用火焰原子吸收法(鮑士旦,2000)測定K+、Na+的含量。

1.3 數據分析

在 Excel 2019 軟件中進行數據常規處理,用SPSS 25.0軟件對數據進行單因素方差分析,采用 Duncan’s 法進行多重比較,運用SPASSAU在線平臺進行灰色關聯度分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度GABA種子引發處理對鹽脅迫下辣椒生長的影響

不同濃度GABA種子引發處理對鹽脅迫下辣椒植株生長的影響見圖1。由圖1可知,GABA種子引發處理可提高辣椒植株的根、莖、葉的鮮重、干重及株高。不同濃度GABA種子引發的效果不同,T6處理(6.0 μmol·L-1GABA)的效果最佳,其次為T4和T2處理,三者除莖干重與株高無顯著差異外,其余均顯著高于未引發處理(CK)。根、莖、葉的鮮重分別比CK增加72.4%、163.9%、94.3%,根、莖、葉的干重分別比CK增加1.20倍、2.22倍、1.56倍,株高增高0.92倍;根、莖、葉的鮮重分別比T0處理增加了62.2%、138.5%、88.3%,根、莖、葉的干重分別比T0增加1.03倍、2.14倍、1.28倍,株高增高0.86倍。這表明鹽脅迫條件下,GABA種子引發處理的辣椒植株長勢更好,根、莖、葉的生物量積累更多。

不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。Different letters in the same column represent significant differences (P<0.05). The same below.圖1 不同濃度GABA種子引發對鹽脅迫下辣椒植株根鮮重(A)、莖鮮重(B)、葉鮮重(C)、根干重(D)、莖干重(E)、葉干重(F)和株高(G)的影響Fig. 1 Effects of different concentrations of GABA seed priming on root fresh weight (A), stem fresh weight (B), leaf fresh weight (C), root dry weight (D), stem dry weight (E), leaf dry weight (F) and plant height (G) of pepper plants under salt stress

2.2 不同濃度GABA種子引發處理對鹽脅迫下辣椒植株相關酶活性及代謝物質含量的影響

2.2.1 對鹽脅迫下辣椒葉片可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量的影響 不同濃度GABA種子引發處理對鹽脅迫下辣椒植株葉片可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量的影響見圖2。由圖2可知,GABA種子引發處理可不同程度增加鹽脅迫下葉片3種物質的含量。當GABA濃度為6.0 μmol·L-1時各值達到最大,顯著高于未引發植株,可溶性糖含量增加1.28倍,可溶性蛋白含量增加1.72倍,脯氨酸含量增加1.04倍;與T0相比,可溶性糖含量增加0.94倍,可溶性蛋白的含量增加0.97倍,脯氨酸含量增加0.79倍。其中T4處理的可溶性糖、可溶性蛋白的含量與T6處理無顯著差異,較降低0.83%、11.8%,T6處理脯氨酸的含量是T4處理的1.27倍,與其他處理組差異顯著。這表明GABA種子引發處理可促進鹽脅迫下辣椒植株的生理活動和滲透調節物質的積累。

2.2.2 對鹽脅迫下辣椒葉片H2O2、O2-和MDA含量的影響 由圖3可知,與未進行種子引發的植株相比,GABA種子引發處理可提高葉片H2O2含量,降低O2-含量和MDA含量。鹽脅迫下辣椒植株葉片H2O2含量以T6處理最高,與其他處理組間存在顯著差異,與未進行種子引發處理的植株相比,增加2.1倍,比T0處理增加1.04倍;O2-、MDA含量以T6處理最低,分別較未引發處理下降63.6%、73.6%,與T0相比,分別降低73.0%、68.8%,與GABA引發處理組T1、T2、T4、T8之間無顯著差異。可見GABA種子引發處理能有效緩解鹽脅迫下辣椒植株葉片的活性氧積累和細胞膜的氧化損傷。

圖3 不同濃度GABA種子引發對鹽脅迫下辣椒植株葉片H2O2含量(A)、O2-含量(B)和丙二醛含量(C)的影響Fig. 3 Effects of different concentrations of GABA seed priming on H2O2 content (A), O2- content (B) and MDA content (C) in leaves of pepper plants under salt stress

2.2.3 對鹽脅迫下辣椒植株葉片SOD、POD、CAT、APX、GR活性的影響 由圖4可知,鹽脅迫下,GABA種子引發處理可顯著提高葉片SOD、POD、CAT和APX的活性,均在6.0 μmol·L-1GABA處理中達到峰值,但對GR活性影響不明顯(圖4:E)。除T4處理的POD活性外,其他GABA引發處理的SOD、POD、CAT和APX活性與T6處理間均存在顯著差異。與CK相比,T6處理的SOD、POD、CAT和APX活性分別增加了0.44倍、4.09倍、7.22倍和1.35倍;比T0處理的SOD、POD、CAT和APX活性分別增加了0.32倍、3.30倍、1.13倍和1.04倍。GR活性在未引發、水引發與GABA引發處理間沒有規律性差異。可見GABA種子引發處理提高了鹽脅迫下辣椒植株葉片由SOD、POD、CAT、APX酶介導的抗氧化能力。

圖4 不同濃度GABA種子引發對鹽脅迫下辣椒植株葉片SOD活性(A)、POD活性(B)、CAT活性(C)、APX活性(D)和GR活性(E)的影響Fig. 4 Effects of different concentrations of GABA seed priming on activities of SOD (A), POD (B), CAT (C), APX (D) and GR (E) in leaves of pepper plants under salt stress

2.2.4 對鹽脅迫下辣椒植株葉片AsA、DHA的含量及兩者比值的影響 由圖5可知,GABA種子引發處理可提高葉片AsA含量和AsA/DHA比值,降低DHA含量。其中AsA含量以T8處理最高,與T4處理間存在顯著差異,是T4處理的1.40倍。相比未引發處理的葉片,增加了62.3%,比T0處理增加2.02倍。GABA種子引發處理的抗壞血酸(AsA)含量高和氧化產物(DHA)含量低,這表明引發處理后的葉片抗氧化能力增強或自由基脅迫較低。

圖5 不同濃度GABA種子引發對鹽脅迫下辣椒植株葉片還原型抗壞血酸含量(A)、脫氫抗壞血酸含量(B)和AsA/DHA(C)的變化Fig. 5 Effects of different concentrations of GABA seed priming on contents of AsA (A), DHA (B) and AsA/DHA (C) in leaves of pepper plants under salt stress

2.3 不同濃度GABA種子引發對鹽脅迫下辣椒植株葉片葉綠素含量的影響

不同濃度GABA種子引發處理對鹽脅迫下辣椒植株葉片葉綠素含量的影響見圖6。由圖6可知,只有6.0 μmol·L-1GABA種子引發的葉片葉綠素含量與CK、T0有顯著差異,含量分別提高了8.78%、8.41%;當GABA濃度達到8.0 μmol·L-1時,與T6處理存在顯著差異,降低了16.0%。這說明適當濃度的GABA引發處理能緩解鹽脅迫下辣椒植株葉片葉綠素的降解。

圖6 不同濃度GABA種子引發對鹽脅迫下辣椒植株葉片葉綠素含量的影響Fig. 6 Effects of different concentrations of GABA seed priming on chlorophyl content in leaves of pepper plants under salt stress

2.4 不同濃度GABA種子引發對鹽脅迫下辣椒植株葉片葉綠素熒光特性的影響

不同濃度GABA引發處理對鹽脅迫下辣椒植株葉片葉綠素熒光特性的影響見圖7。由圖7可知,與CK、T0相比,GABA種子引發處理的葉片Fo下降,Fv/Fm無顯著差異,Fv′/Fm′、qP_Lss、NPQ_Lss、QY_Lss和Rfd均顯著上升。與CK相比,T6處理的Fo最低,降低5.04%;Fv′/Fm′、qP_Lss、NPQ_Lss、QY_Lss和Rfd最高,分別增加10.5%、22.3%、40.0%、14.5%和36.1%;相較T0處理,Fo下降14.6%,Fv′/Fm′、qP_Lss、NPQ_Lss、QY_Lss和Rfd分別增加了5.47%、29.5%、10.4%、26.0%和27.0%。這表明GABA種子引發處理能使光合系統保持相對穩定的狀態,促進光合作用的正常進行。

圖7 不同濃度GABA種子引發對鹽脅迫下辣椒植株葉片初始熒光(A)、光化學最大量子產量(B)、潛在最大量子產量(C)、穩態光化學淬滅(D)、穩態非光化學淬滅(E)、穩態光量子效率(F)和熒光衰減率(G)的影響Fig. 7 Effects of different concentrations of GABA seed priming on Fo (A), Fv/Fm (B), Fv′/Fm′ (C), qP_Lss (D), NPQ_Lss (E), QY_Lss (F) and Rfd (G) in leaves of pepper plant under salt stress

2.5 不同濃度GABA種子引發對鹽脅迫下辣椒植株Na+、K+的含量及K+/Na+比值的影響

不同濃度GABA種子引發處理對鹽脅迫下辣椒根、莖和葉K+、Na+含量的影響見圖8。由圖8可知,辣椒植株的根、莖、葉的K+含量依次增加;Na+含量在根、莖、葉間無顯著差異。GABA種子引發處理可降低根和莖中K+含量,對葉中K+含量無顯著影響;對根中Na+含量無顯著影響,部分處理可提高莖和葉中Na+含量(分別為T0和T8處理);T1處理降低了根和莖的K+/Na+比值,對葉的K+/Na+比值無顯著影響。

圖8 不同濃度GABA種子引發對鹽脅迫下辣椒植株K+含量(A)、Na+含量(B)和K+/Na+比值(C)的變化Fig. 8 Effects of different concentrations of GABA seed priming on K+ content (A), Na+ content (B) and K+/Na+ ratio (C) in pepper plants under salt stress

2.6 不同濃度GABA種子引發處理對鹽脅迫下辣椒植株生理指標的灰色關聯度分析

將38個生理指標看作一個灰色系統,其中不同處理作為參考序列,生理指標作為比較序列,使用初值化量綱處理方式,綜合分析兩者的關聯度。由表1可知,關聯度介于0.556～0.755,該值越大表示評價項與“參考值”相關性越強。其中POD活性的綜合評價最高(關聯度為0.755),其次為CAT活性(關聯度為0.692)和可溶性蛋白含量(關聯度為0.688)。這說明GABA種子引發處理主要通過增加POD、CAT的活性和可溶性蛋白含量等途徑來緩解鹽脅迫對辣椒植株的傷害。

表1 不同濃度GABA種子引發處理對鹽脅迫下辣椒植株生理指標的灰色關聯度分析Table 1 Grey correlation analysis of physiological indexes of pepper plants under salt stress primed with different GABA concentrations

3 討論與結論

已有研究表明,種子引發處理可提高作物在生長發育期對鹽脅迫的耐受性(Chen et al., 2021; Zafar et al., 2022; Adhikari et al., 2022)。在辣椒中,氯化鉀、過氧化氫、5-氨基乙酰丙酸等被用于種子引發處理來提高生長發育期植株對干旱、鹽堿或低溫的耐受性(Korkmaz &Korkmaz, 2009; Rinez et al., 2018; Gammoudi et al., 2020; Solichatun et al., 2022;)。GABA被認為是一種與植物逆境適應有關的新型植物生長調節物質(賈琰等,2014;張海龍等,2020)。GABA用于白三葉草(Trifoliumrepens)、黑胡椒(Pipernigrum)種子引發處理時,可提高其在水分或滲透脅迫下的生物量(Vijayakumari &Puthur, 2016; Zhou et al., 2021)。將GABA添加到水培營養液中能促進鹽脅迫下玉米幼苗的生長,提高株高和根、莖、葉的鮮重和干重(王泳超,2016);能促進鹽脅迫下番茄(Lycopersiconesculentum)根、莖和葉的生長(羅黃穎等,2011)。GABA種子引發處理在辣椒上的應用尚未見報道。本研究表明不同濃度的GABA種子引發處理能有效地改善鹽脅迫下辣椒植株的生長狀況,增加株高以及根、莖、葉的鮮重和干重,以6.0 μmol·L-1GABA(T6)種子引發處理的效果最好。

滲透脅迫是作物處于鹽脅迫時的最直接反映,表現為作物吸水能力下降,葉片萎蔫。可溶性糖和可溶性蛋白既是植株生理活動的反映,也可與脯氨酸一起作為葉片的滲透調節物質(薛騰笑等,2018; Li et al., 2021)。在本研究中,所有GABA種子引發處理的葉片可溶性糖含量和可溶性蛋白質含量均顯著高于未引發處理或蒸餾水引發處理,表明GABA種子引發處理提高了鹽脅迫下辣椒植株的生理活動;T4和T6濃度種子引發處理的葉片脯氨酸含量高于未引發、蒸餾水引發和其他濃度的引發處理,但高濃度(T8)處理的葉片脯氨酸含量顯著低于未引發或蒸餾水引發處理,這與根據生物量衡量出的最佳引發處理濃度一致,同時也表明,較高濃度的GABA種子引發處理可能對辣椒植株的生理代謝有不利影響。已有研究表明,GABA可直接作為滲透保護劑或通過提高滲透調節物質含量維持植株滲透勢的穩定(白明月等,2022)。在培養基中添加0.5 g·L-1GABA可以提高越橘(Vacciniumcorymbosum)試管苗的可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸的含量,進而緩解玻璃化現象的發生(張換換等,2021)。GABA種子引發處理可增加白三葉草(Trifoliumrepens)水脅迫下的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的含量(Zhou et al., 2021)。葉面噴施GABA可促進鹽堿脅迫下西伯利亞白刺(Nitrariasibirica)脯氨酸的積累,進而提高其對鹽脅迫的耐受性(王賀,2021);GABA誘導匍匐翦股穎(Agrostisstolonifera)耐鹽性提高的同時,促進了可溶性糖和多胺的積累(Li et al., 2020);但也有研究表明,GABA種子引發處理降低了水稻(Oryzasativa)逆境脅迫下的脯氨酸含量(Sheteiwy et al., 2019)。因此,GABA種子引發處理能提高辣椒植株滲透調節物質的含量,維持細胞的滲透調節平衡,從而降低鹽脅迫對辣椒植株的影響。

活性氧的積累是植物處于鹽脅迫時的反應之一,對其的清除能力可反映作物對鹽脅迫的耐受性(Abdel Latef et al., 2014)。在本研究中,GABA種子引發處理后,鹽脅迫下辣椒植株葉片的O2-含量和MDA含量下降,說明植株的氧化脅迫程度輕、細胞膜完整;雖然葉片的H2O2含量增加,但SOD、POD、CAT和APX等抗氧化酶活性增強,對過氧化物和氧自由基進行了及時清除,減輕了氧化應激,提高了辣椒的耐鹽性。李師翁等(2007)研究表明,H2O2可作為植物細胞的信號分子,參與系統獲得抗性 (SAR)和高度敏感抗性 (HR)等諸多生理過程,因此,GABA種子引發處理后,可能通過促進H2O2的積累,激活了植物的抗氧化系統,進而提高了辣椒植株對鹽脅迫的抗性。此外,GABA本身也具有清除ROS的能力(Deng et al., 2010; Liu et al., 2011)。外施GABA可以促進抗氧化酶相關基因的轉錄(Li et al., 2017; Zhang et al., 2022),提高水稻、黑胡椒和多年生黑麥草(Loliumperenne)中的SOD、POD、CAT、APX等酶活性(Krishnan et al., 2013; Nayyar et al., 2014; Vijayakumari &Puthur, 2016)。GABA水稻種子引發處理可通過誘導逆境脅迫下的抗氧化酶活性及其基因的轉錄來控制氧自由基的水平(Sheteiwy et al., 2019)。

作為末端氧化酶,抗壞血酸氧化酶可通過催化抗壞血酸氧化生成脫氫抗壞血酸的方式清除活性氧(李澤琴等,2013),同時AsA還可作為非酶抗氧化劑來清除氧自由基(Akashi et al., 2004)。在本研究中,GABA種子引發處理提高了APX酶活性和AsA含量,但其氧化產物(DHA)含量并未增加,說明植株耐鹽性的提高可能與該途徑無關或DHA下游途徑參與了活性氧的清除。Li等(2016)研究表明,葉片噴施GABA可顯著提高高溫脅迫下匍匐翦股穎葉片中的AsA含量和AsA/DHA的比值。因此,GABA種子引發處理可能以類似的機制提高了辣椒植株鹽脅迫下的氧自由基清除能力。

逆境下植物光合能力的改變是反映植物對逆境耐受性的指標之一。非生物脅迫可影響植物的光合性能、葉綠素熒光參數和葉綠素含量(Brugnoli &Lauteri, 1991; Garg et al., 2002)。在本研究中,GABA種子引發處理可影響鹽脅迫下辣椒植株葉片的葉綠素含量,但僅T6濃度處理顯著高于未引發和蒸餾水引發處理,而最高濃度處理(T8)則顯著低于其他處理。與本研究結果類似,葉面噴施GABA可增加鹽脅迫下西伯利亞白刺的葉綠素含量(王馨等,2019)。在葉綠素熒光參數方面,GABA種子引發處理的植株在鹽脅迫下均不低于或優于未引發處理的植株,說明GABA種子引發處理能緩解鹽脅迫對辣椒植株光合系統的損傷。有關GABA種子引發處理影響植物光合系統的報道還較少, 但已有研究表明,在澆灌營養液中添加GABA可使鹽脅迫下番茄幼苗的Fv/Fm、ETR、ΦPSⅡ和 qP增加(羅黃穎,2011);GABA引發蠶豆(Viciafaba)種子后,增加了鹽脅迫下葉片的Fv/Fm,NPQ下降,緩解了鹽脅迫對光合作用系統的不利影響(Shomali et al., 2021)。

鹽脅迫會引起植株Na+的積累和Na+/K+的比例失衡(Flowers &Colmer, 2015),植物可通過Na+的選擇性吸收或外排來提高耐鹽性(Niu et al., 2018)。本研究表明,鹽脅迫下,K+在辣椒植株的葉片中積累最多,其次是莖,根中的K+積累較少,這與正常生長環境中的辣椒植株鉀積累狀況類似(伍國強等,2019)。GABA種子引發處理后,根和莖中K+含量有所下降,但對葉中K+含量無顯著影響;對根和莖中Na+含量無顯著影響,僅高濃度處理(T8)的葉Na+含量顯著高于未引發處理。Wu等(2020)研究表明,營養液中添加GABA能降低番茄植株Na+通量和含量,GABA種子引發處理能促進白三葉幼苗Na+/K+的轉運和Na+/K+的積累(Cheng et al., 2018),但本研究結果表明,GABA種子引發處理提高辣椒植株的耐鹽性可能與Na+/K+的選擇性吸收或轉運無關。

灰色關聯法作為綜合評價方法被廣泛用于作物抗性研究(高安靜等,2021)。由于 GABA對植物的生理活動影響比較復雜,本研究根據灰色關聯度法對GABA種子引發處理影響辣椒植株耐鹽性的機制進行了分析,發現GABA引發處理主要通過提高抗氧化酶POD、CAT的活性和滲透調節物質含量等途徑來減緩鹽脅迫的傷害。

綜上所述,6.0 μmol·L-1GABA種子引發處理可有效促進辣椒植株在鹽脅迫下的生長,可作為生產用種子處理方法。GABA種子引發處理提高辣椒植株耐鹽性的作用機制可能包括:促進植株的生理代謝,提高可溶性糖、可溶性蛋白及滲透調節物質脯氨酸的含量,增強植株的抗氧化能力,降低活性氧水平和膜脂過氧化損傷,維持光合作用系統的正常運行。