外源獨角金內(nèi)酯對鉛脅迫下番茄幼苗生理特性的緩解效應(yīng)

史沉魚 韋芳靈 黃彩腰 鄧晰朝

摘 ? ?要：為了研究外源獨角金內(nèi)酯（GR24）對重金屬鉛脅迫下番茄幼苗生長生理的影響，以番茄品種上海紅寶石908為材料，在河池學(xué)院植物生理材料培養(yǎng)室進(jìn)行試驗，培養(yǎng)室平均溫度28 ℃，平均相對濕度為70.85%。選擇生長狀態(tài)較為一致且為3葉1心的番茄幼苗移栽至1/2 Hoagland營養(yǎng)液中，試驗共設(shè)4個處理，CK（完全營養(yǎng)液）、GR24 （完全營養(yǎng)液+50 nmol·L-1 GR24）、Pb （完全營養(yǎng)液+200 mg·L-1 Pb）、Pb+GR24 （完全營養(yǎng)液+200 mg·L-1 Pb +50 nmol·L-1 GR24）。研究了GR24對正常生長和鉛脅迫下番茄幼苗的長勢、抗氧化系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等的影響。結(jié)果表明，與CK相比，200 mg·L-1的Pb脅迫處理番茄幼苗的株高、根長、單葉面積分別降低了21.03%、35.15%、27.27%。與單獨Pb脅迫處理相比，施加外源GR24可以明顯提高番茄幼苗葉片中葉綠素、類胡蘿卜素、可溶性糖、可溶性蛋白含量（SP）和生物積累量；顯著提高POD、CAT等抗氧化酶活性和根系活力；降低植株葉片H2O2、[O2[-·]]、脯氨酸和MDA含量。綜上，外源施加50 nmol·L-1的GR24能加快鉛脅迫下番茄幼苗葉綠素合成速度，提高葉片抗氧化能力，促進(jìn)番茄苗期生長，緩解鉛脅迫對番茄幼苗生長的毒害作用。

關(guān)鍵詞：番茄幼苗；鉛脅迫；GR24；生理指標(biāo)；緩解效應(yīng)

中圖分類號：S641.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）05-115-09

Effects of exogenous on the physiological characteristics of tomato seedlings under Pb stress

SHI Chenyu， WEI Fangling， HUANG Caiyao， DENG Xichao

（Guangxi Key Laboratory of Sericulture Ecology and Applied Intelligent Technology/Guangxi Collaborative Innovation Center of Modern Sericulture and Silk/Guangxi Colleges Universities Key Laboratory of Exploitation and Utilization of Microbial and Botanical Resources/Institute of Chemical and Biological Engineering， Hechi University， Hechi 546300， Guangxi， China）

Abstract：In order to study the effect of exogenous GR24 on the growth physiology of tomato seedlings under heavy metal Pb stress， the tomato variety Shanghai Ruby 908 was used as the experimental material. The experiment was conducted in a plant physiological material culture room， with an average temperature of 28 ℃ and an average relative humidity of 70.85%. Tomato seedlings with consistent growth status and three leaves and one heart were transplanted into 1/2 Hoagland nutrient solution. The experiment included four treatments： CK （complete nutrient solution）， GR24 （complete nutrient solution+50 nmol?L-1 GR24）， Pb （complete nutrient solution+200 mg?L-1Pb）， and Pb+GR24 （complete nutrient solution+200 mg?L-1+50 nmol?L-1 GR24）. The results showed that the Pb stress of 200 mg?L-1 reduced the plant height， root length， and single leaf area of tomato seedlings by 21.03%， 35.15%， and 27.27%， respectively. Compared with individual Pb stress treatment， applying exogenous GR24 can significantly increase the content of chlorophyll， carotenoids， soluble sugars， soluble proteins， and bioaccumulation in tomato seedling leaves; significantly increase the activity of antioxidant enzymes such as SOD， POD， CAT， and root activity; reduce the content of H2O2， ? O2-， proline and MDA in leaf. Therefore， exogenous application of 50 nmol?L-1 GR24 can alleviate the toxic effect of Pb stress on the growth of tomato seedlings.

Key words： Tomato seedlings; Pb stress; GR24; Physiological indicators; Alleviative effect

近年來，我國農(nóng)業(yè)環(huán)境受重金屬污染的現(xiàn)象屢見不鮮，據(jù)報道，中國總耕地面積將近有1/5遭受重金屬污染，0.12億t糧食被重金屬毒害[1]。在眾多重金屬種類中鉛是污染面積最大的重金屬之一，極易累積在動植物體內(nèi)，對人體組織器官和植物的生長發(fā)育造成損傷[2]。國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，在鉛脅迫環(huán)境下，植物形態(tài)會發(fā)生變化，同時能引起植物地上部分緩慢生長，根系生物量減少、根系活力降低、細(xì)胞膜透性急劇增加、保護(hù)酶系統(tǒng)修復(fù)能力減弱等[3]。在高濃度鉛脅迫下，油菜種子活力降低，幼苗質(zhì)膜受損，當(dāng)鉛濃度超過一定限度時，POD和SOD活性呈下降的趨勢[4]。在鉛脅迫下，綠豆種子活力、發(fā)芽率、發(fā)芽勢以及根長、芽長和幼苗鮮質(zhì)量、幼苗根冠比等指標(biāo)明顯表現(xiàn)為隨鉛濃度升高而降低[5]。鉛脅迫下常春藤生長會受到刺激，生長緩慢；高濃度鉛脅迫下，會出現(xiàn)植株徒長、節(jié)間距拉長、生長異常等情況[6]。由此可見，研究鉛對植物的毒害機(jī)制及如何緩解植物的鉛毒害效應(yīng)，保證作物質(zhì)量安全具有重要意義。

獨腳金內(nèi)酯（SLs）是獨腳金醇類化合物及其衍生物的總稱，是近年來發(fā)現(xiàn)的一類能調(diào)控植物發(fā)育過程的信號分子，具有促進(jìn)種子萌發(fā)、刺激叢枝菌根有絲分裂和生長、調(diào)控植物分枝等多種功能[7]。天然獨腳金內(nèi)酯主要包括獨腳金醇（strigol）、列當(dāng)醇（orobanchol）及其衍生物、高粱內(nèi)酯（sorgolactone）等。人工合成的獨腳金內(nèi)酯主要是獨腳金醇類似物（germination re-leaser，GR），如GR24、GR7、GR6、GR3等，其中GR24活性最高，常被用作獨腳金內(nèi)酯信號通路相關(guān)研究中的常規(guī)性參照物[8]。GR24能夠調(diào)控植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生殖發(fā)育并且在植物抵御如水澇、干旱、弱光以及重金屬鎘、高鹽等脅迫的過程中也發(fā)揮了舉足輕重的作用[9-11]。有研究表明，獨腳金內(nèi)酯能在基因水平與ABA相互作用調(diào)控烏桕干旱和鹽漬脅迫[12]。外源添加獨腳金內(nèi)酯處理后能顯著減輕鎘對大麥光合作用的抑制[13]。

番茄在蔬菜栽培中占重要地位，是我國種植面積最大、最具象征性的無土栽培作物之一[14]。有研究表明，高濃度的重金屬會抑制番茄幼苗的生長，表現(xiàn)為種子萌發(fā)率、株高明顯降低，幼苗根系明顯生長不良等[15]。獨角金內(nèi)酯作為新型植物激素，在調(diào)控植物生長生理及抗性生理方面的研究已有相關(guān)報道[10-13]，但獨角金內(nèi)酯能否緩解鉛對番茄的生理毒害還不十分清楚。筆者以重要蔬菜栽培種類和研究模式作物番茄為試驗材料，探究了鉛脅迫對番茄幼苗生理特性的影響，并初步探索了獨角金內(nèi)酯（GR24）在緩解番茄鉛遭受鉛脅迫方面的生理效應(yīng)，以期為實際生產(chǎn)中通過施用外源GR24提高番茄對重金屬脅迫的耐受性提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為上海紅寶石908番茄，屬早熟品種，生長勢強(qiáng)、適應(yīng)范圍、耐黃瓜花葉病毒，是較抗病的番茄品種。獨角金內(nèi)酯購自廣西卓一生物技術(shù)有限公司。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 單獨鉛脅迫處理 試驗于2021年2月至2022年7月在河池學(xué)院植物生理材料培養(yǎng)室進(jìn)行，培養(yǎng)室平均溫度28 ℃，平均相對濕度為70.85%。試驗材料做如下處理：先用40 ℃溫水浸種3 h，撈出擦干后再用1% KMnO4消毒10 min，消毒后用蒸餾水沖洗3～4次，將種子放入底部鋪有兩層濾紙的干凈玻璃培養(yǎng)皿進(jìn)行催芽，每皿20粒，加入20 mL蒸餾水，種子萌發(fā)期間每日補(bǔ)充少量蒸餾水溶液以保持濾紙濕潤，待種子萌發(fā)后轉(zhuǎn)移到土壤中進(jìn)行培養(yǎng)。對預(yù)培養(yǎng)7 d的番茄幼苗進(jìn)行脅迫處理，分別用不同質(zhì)量濃度（0、50、100、200、300、400 mg·L-1）的硝酸鉛溶液進(jìn)行處理，試驗采用完全隨機(jī)設(shè)計，共設(shè)6個處理，每個處理3次重復(fù)，每次18個樣本。處理6 d后選取健壯的番茄幼苗洗凈，擦干，測量根長、株高、真葉數(shù)、單葉面積等形態(tài)指標(biāo)，從6個處理中篩選出合適的鉛脅迫濃度進(jìn)行下一步試驗。

1.2.2 外源施加GR24處理 將番茄種子按照上述方法預(yù)培養(yǎng)7 d后，選擇生長狀態(tài)較為一致的3葉1心期番茄幼苗移栽至1/2 Hoagland營養(yǎng)液中，進(jìn)行Pb脅迫和施加外源GR24（濃度依據(jù)前期預(yù)試驗結(jié)果）處理，濃度參照相關(guān)研究[13]。鉛（Pb）以硝酸鉛溶液形式加入，試驗共設(shè)4個處理：CK（完全營養(yǎng)液）、GR24（完全營養(yǎng)液+50 nmol·L-1 GR24）、Pb（完全營養(yǎng)液+200 mg·L-1 Pb）、Pb+GR24 （完全營養(yǎng)液+200 mg·L-1 +50 nmol·L-1 GR24）。每瓶放1株，每個處理設(shè)20瓶（玻璃瓶容量350 mL），3次重復(fù)。處理20 d后進(jìn)行番茄幼苗外觀形態(tài)以及相關(guān)生理指標(biāo)的測定。

1.3 測定指標(biāo)及方法

采用丙酮-乙醇提取法測定葉綠素和類胡蘿卜素含量[16]；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[16]；采用考馬斯亮藍(lán)法測定可溶性蛋白含量[17]；采用磺基水楊酸法測定游離脯氨酸含量[16]；采用愈創(chuàng)木酚法測定POD活性[18]；采用硫代巴比妥酸比色法測定MDA含量[19]；采用氮藍(lán)四唑光化學(xué)還原法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性[16]；采用紫外吸收法測定CAT含量[16]。采用葉片化學(xué)染色法，根據(jù)染色結(jié)果判斷超氧陰離子自由基[O2[-·]]積累量[19]，采用直接測量法測定主根長度與側(cè)根數(shù)量[20]，采用TTC法測定根系活力[21]，測定株高、單葉面積、單株真葉數(shù)、地上地下部干鮮質(zhì)量[22]。以上生理指標(biāo)測定每個處理測定15枚葉片，3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel（2016）軟件作圖，同時運用SPSS 18. 0軟件進(jìn)行單因素方差分析，采用Ducans測驗在0.05水平上進(jìn)行顯著性分析，對GR24、Pb脅迫以及二者的互作效應(yīng)進(jìn)行雙因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源Pb對番茄幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表1可知，與對照相比，番茄幼苗鉛處理質(zhì)量濃度≥100 mg·L-1時，株高均表現(xiàn)為下降，鉛質(zhì)量濃度≥200 mg·L-1時各處理株高均與對照存在顯著差異；當(dāng)鉛質(zhì)量濃度為400 mg·L-1時，番茄幼苗株高最小，比對照組降低30.04%。當(dāng)鉛質(zhì)量濃度為50 mg·L-1時番茄根長顯著高于對照，增加了10.38%，此時的鉛濃度能夠促進(jìn)番茄幼苗根的伸長；其余濃度鉛脅迫下根長與對照組相比均顯著下降，分別降低了13.92%、35.15%、29.47%、37.63%，表明高濃度鉛處理對番茄幼苗根的伸長表現(xiàn)為抑制作用。僅當(dāng)鉛質(zhì)量濃度為200 mg·L-1時番茄單葉面積與對照存在顯著差異，此濃度單葉面積最小，比對照下降了27.27%；其他各濃度鉛處理對單葉面積的影響與對照組相比無顯著差異。各濃度鉛處理番茄單株真葉數(shù)均與對照無顯著差異。

綜合幼苗的生長情況，后續(xù)試驗?zāi)M鉛脅迫對番茄幼苗的生理響應(yīng)選取Pb處理的質(zhì)量濃度為200 mg·L-1。

2.2 外源GR24對鉛脅迫下番茄幼苗生理指標(biāo)的影響

2.2.1 外源GR24對鉛脅迫下番茄幼苗葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響 由表2可知，與CK相比，鉛脅迫使番茄葉片中的葉綠素a、總?cè)~綠素含量和葉綠素a/b分別降低了17.01%、9.28%和21.86%，但均與對照無顯著差異。與鉛脅迫相比，在重金屬鉛脅迫下添加GR24，葉片中的葉綠素a、總?cè)~綠素含量和葉綠素a/b水平均顯著增加，類胡蘿卜素含量增加，但二者間差異不顯著。在無鉛脅迫條件下，GR24處理相較于對照，番茄葉片中的葉綠素a含量、總?cè)~綠素含量、葉綠素a/b、類胡蘿卜素含量水平總體上有所增加，但差異并不顯著。

2.2.2 外源GR24對鉛脅迫下番茄幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響 從圖1可以看出，鉛處理下番茄幼苗可溶性糖含量與對照相比雖沒有達(dá)到顯著差異水平但明顯降低。說明鉛脅迫可抑制植物體內(nèi)可溶性糖的合成。添加外源GR24后，可溶性糖含量與對照存在顯著差異，增加了30.25%；單獨施加GR24番茄幼苗的可溶性糖含量略高于對照，二者間無顯著差異。在鉛脅迫下添加GR24可促進(jìn)番茄植株可溶性糖的合成，降低細(xì)胞內(nèi)的滲透勢，使番茄幼苗能夠表現(xiàn)出更高的耐鉛性。鉛脅迫處理幼苗的可溶性蛋白含量（SP）顯著低于對照；鉛脅迫下施加外源GR24處理番茄幼苗SP含量顯著高于對照和鉛脅迫處理，相比對照提高了12.23%。與對照相比，在鉛脅迫下對番茄幼苗施加外源GR24可促進(jìn)幼苗SP含量提高來適應(yīng)鉛脅迫環(huán)境。與對照相比，在鉛脅迫下，番茄幼苗葉片中的脯氨酸含量顯著增加了1倍；在鉛脅迫下施用外源GR24，使幼苗脯氨酸含量比鉛脅迫處理下降49.19%，但與對照相比沒有達(dá)到顯著水平。在單獨施用GR24時，幼苗脯氨酸含量略低于對照，二者無顯著差異。

2.2.3 外源GR24對鉛脅迫下番茄幼苗幾種抗氧化酶活性的影響 由圖2可知，鉛脅迫下番茄幼苗細(xì)胞內(nèi)的POD活性與對照相比顯著下降29.80%；鉛脅迫下施加外源GR24后，POD活性顯著升高，且顯著高于對照。表明適宜濃度的GR24可以提高番茄幼苗的耐鉛性，可以有效緩解番茄幼苗的鉛毒害作用。單獨施加GR24時番茄葉片內(nèi)POD活性與對照組無顯著差異。

與對照相比，鉛處理下番茄細(xì)胞內(nèi)SOD活性顯著降低42.60%；對幼苗進(jìn)行GR24修復(fù)處理后發(fā)現(xiàn)SOD活性開始回升，與對照無顯著差異，相比于鉛處理提高了38.00%，這表明外源GR24可以緩解鉛脅迫下引起的SOD活性降低現(xiàn)象。無鉛處理下對幼苗施加GR24時SOD活性與對照無顯著差異。與對照相比，鉛脅迫處理番茄幼苗CAT活性顯著下降了37.90%。添加外源GR24后番茄幼苗CAT活性顯著升高，比對照顯著提高43.56%，表明番茄幼苗在鉛脅迫下施加外源GR24能夠通過提高CAT活性來緩解鉛誘發(fā)的氧化脅迫。單獨施加外源GR24對CAT活性影響不大，與對照無顯著差異。

2.2.4 外源GR24對鉛脅迫下番茄幼苗MDA和ROS含量的影響 由圖3-A可知，與對照相比，鉛脅迫下番茄幼苗的MDA含量顯著提高30.80%，推測鉛脅迫會使番茄幼苗生物膜脂過氧化程度加深，生物膜系統(tǒng)遭到破壞。經(jīng)過GR24修復(fù)后MDA含量下降，與對照無顯著差異。單獨施加GR24對幼苗MDA含量無顯著影響。

由圖3-B所示，用3種不同的染色液分別對番茄葉片進(jìn)行染色時，對照葉片的顏色較淡或僅有幾個藍(lán)色小斑點，可以說明CK葉片的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)比較完整，H2O2含量很低，[O2[-·]]生成能力也比較弱。單獨鉛脅迫處理的葉片，用Evans blue、DAB和NBT進(jìn)行染色后，葉片顏色均變深，斑點數(shù)量也有所增加。在重金屬鉛脅迫下施加外源GR24，其染色葉片顏色明顯變淺，斑點減少，但緩解程度不同。而與對照相比，外源GR24單獨處理的植株葉片顏色與對照更為相似，表明外源GR24明顯減輕了番茄植株的鉛脅迫損害。

2.2.5 外源GR24對鉛脅迫下番茄根系活力的影響 由圖 4-A可知，相比于對照組，鉛脅迫下番茄幼苗的主根長與側(cè)根數(shù)量均顯著降低，分別下降25.58%、27.27%。鉛脅迫下同時添加GR24，主根長較Pb處理顯著提高了21.06%，此時的側(cè)根數(shù)量仍持續(xù)減少，達(dá)到最小值。單獨添加GR24時，番茄幼苗的主根長達(dá)到最大值，比對照高出16.50%，而側(cè)根數(shù)較對照降低了22.73%，均與對照存在顯著差異。

從圖4-B可以看出，番茄植株施用GR24處理的根系活力最高，達(dá)13.53 μg·g-1·h-1，顯著高于對照。而在Pb脅迫下，番茄的根系活力最低，與對照相比，降低了42.14%。對鉛脅迫下的番茄幼苗施加GR24根系活力較Pb處理有顯著上升趨勢，升高了24.35%。

2.2.6 外源GR24對鉛脅迫下番茄幼苗生物量的影響 從表3可以看出，在鉛脅迫下，番茄幼苗的地上部鮮、干質(zhì)量和地下部鮮、干質(zhì)量與對照相比均有顯著下降，分別下降了24.63%、25.70%、34.12%、和44.89%。在鉛脅迫的同時添加GR24，各部分生物量較Pb處理均有提高。所有處理中，單獨施加外源GR24處理的生物量最高，其地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量分別比對照顯著提升了27.99%，36.64%和11.32%。

3 討論與結(jié)論

3.1 外源GR24對鉛脅迫下番茄幼苗光合色素的影響

植物體內(nèi)葉綠素與類胡蘿卜素等光合色素含量與植株的衰老、營養(yǎng)脅迫以及光合作用強(qiáng)弱都密切相關(guān)，是評估植物營養(yǎng)、生長、干物質(zhì)含量、新陳代謝和酶活性的重要依據(jù)[23]。本研究結(jié)果表明，鉛能抑制光合色素的產(chǎn)生，降低番茄葉片中的總?cè)~綠素含量，提高類胡蘿卜素水平。施加外源GR24能有效促進(jìn)總?cè)~綠素和類胡蘿卜素合成，顯著減輕鉛脅迫對某些葉綠體結(jié)構(gòu)的破壞，增強(qiáng)植物的抗逆性，更有利于光合產(chǎn)物形成和積累，緩解了鉛對植物光合作用的抑制效應(yīng)，這與前人的研究結(jié)果一致[13，24]。

3.2 外源GR24對鉛脅迫下番茄幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

可溶性糖和可溶性蛋白是重要的滲透調(diào)節(jié)因子，可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞滲透勢來抵御逆境傷害，重金屬鉛的過量積累同樣會使植物營養(yǎng)物質(zhì)的攝取和分配發(fā)生紊亂，進(jìn)而削弱植物體內(nèi)的氧化過程以及脂肪代謝過程強(qiáng)度[25]。在本試驗中與對照相比，番茄幼苗在鉛脅迫下可溶性糖含量下降，SP含量顯著下降，表明鉛脅迫影響植物生理機(jī)能，抑制可溶性糖和SP積累，加快分解，致使植物體內(nèi)可溶性糖和SP含量降低，這與前人的研究結(jié)果一致[26-27]。GR24作用后可溶性糖含量顯著升高，甚至高于對照，表明GR24能夠促進(jìn)番茄幼苗可溶性糖的積累，增強(qiáng)細(xì)胞膜的滲透調(diào)節(jié)能力，從而起到抗逆性調(diào)節(jié)作用。游離脯氨酸是植物中最重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，用于抗氧化、清除自由基、穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和保護(hù)細(xì)胞質(zhì)中的各種酶，正常情況下，植物體內(nèi)脯氨酸的水平非常低，當(dāng)遇到逆境脅迫時，植物會產(chǎn)生大量的脯氨酸，以降低自身所受傷害，從而維持機(jī)體的正常生理代謝功能[28]。鉛脅迫下番茄幼苗中的脯氨酸含量大幅上升，說明在不利條件下番茄可通過調(diào)節(jié)體內(nèi)的滲透物質(zhì)來保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，這與在小麥中的研究結(jié)果一致[29]。對鉛脅迫后的番茄添加GR24，葉片中的脯氨酸含量較單一鉛脅迫處理顯著下降，說明GR24可以降低鉛脅迫下番茄幼苗脯氨酸含量，減輕鉛脅迫對植物細(xì)胞膜的損傷，減少脯氨酸在植物體內(nèi)的積累量，進(jìn)而維持細(xì)胞的滲透平衡，從而提高番茄抵御鉛脅迫傷害的能力。以上結(jié)果表明，鉛脅迫下施加外源GR24會增加番茄植株SP含量，進(jìn)而增強(qiáng)番茄植株的滲透調(diào)節(jié)作用及膜透性，提高細(xì)胞保水能力，維持細(xì)胞滲透平衡。

3.3 外源GR24對鉛脅迫下番茄幼苗SOD、POD、CAT活性的影響

重金屬脅迫能使植物體內(nèi)產(chǎn)生大量活性極高并且伴有毒性的活性氧自由基，嚴(yán)重?fù)p害植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、脂類、核苷酸等物質(zhì)。植物體內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)可有效清除因環(huán)境脅迫而產(chǎn)生的過量的活性氧，其中SOD、POD、CAT是普遍存在的重要的抗氧化酶，可以清除過量活性氧自由基[30]。在本試驗中番茄幼苗由于鉛脅迫導(dǎo)致SOD、POD、CAT活性均顯著下降，施加外源GR24后這3種酶活性均有提高，表明鉛處理下添加外源GR24可不同程度地增強(qiáng)番茄幼苗中SOD、POD、CAT活性，清除番茄幼苗組織在鉛脅迫下產(chǎn)生的過量活性氧自由基，提高番茄幼苗在鉛脅迫環(huán)境的生存能力，這與張燦[13]研究獨角金內(nèi)酯能緩解大麥鎘毒害結(jié)果一致。因此，在受鉛脅迫毒害的番茄幼苗中，外源GR24能夠促進(jìn)抵抗活性氧自由基物質(zhì)的再生，增強(qiáng)幼苗的抗氧化酶活性，緩解鉛脅迫對番茄幼苗生長發(fā)育的抑制。

3.4 外源GR24對鉛脅迫下番茄幼苗MDA和葉片ROS含量的影響

MDA是植物膜脂過氧化的終產(chǎn)物，可以作為植物抗逆境脅迫耐受性檢測的指標(biāo)，當(dāng)植物受到脅迫時，大量活性氧自由基積累在植物體內(nèi)致使植物膜脂過氧化程度加深，MDA含量增加[31]。MDA含量與脅迫程度呈正相關(guān)，其含量越高代表膜損傷程度越高。植物自身在應(yīng)對逆境脅迫時會本能地進(jìn)行生理調(diào)節(jié)。在筆者的試驗中，MDA含量在重金屬鉛的處理下升高，施加GR24之后，MDA含量開始下降，表明在一定程度上GR24能夠使植物葉片中的MDA含量降低。這與王喬健[12]在烏桕上的研究結(jié)果一致：GR24能夠使MDA含量減少，加速烏柏幼苗清除細(xì)胞膜脂過氧化終產(chǎn)物，減輕其對細(xì)胞膜的傷害，增強(qiáng)烏柏在逆境脅迫環(huán)境中的生存能力。

在正常環(huán)境下，活性氧（ROS）在植物中的代謝水平處于平衡狀態(tài)。然而，在遭受不利環(huán)境脅迫下，植物體內(nèi)會產(chǎn)生和積累大量的[O2[-·]]，從而對植物造成傷害[32]。鉛脅迫會造成醌類化合物在植物中積累，從而產(chǎn)生大量活性氧物質(zhì)（ROS），如[O2[-·]]和H2O2。[O2[-·]]具有很強(qiáng)的氧化作用，可損害植物細(xì)胞；H2O2是細(xì)胞膜發(fā)生膜脂過氧化的重要因素之一[33]。在不同處理條件下，H2O2的積累量通過DAB染液染色后，葉片顏色由淺褐色至深褐色的變化情況來評估；NBT染液染色后，葉片上藍(lán)色斑點的數(shù)目可以反映出葉片細(xì)胞產(chǎn)生[O2[-·]]活性的強(qiáng)弱；而Evans blue染色后，葉片上的顏色由淡藍(lán)色至深藍(lán)色的變化，可用來評價葉片細(xì)胞受損傷的程度，斑點的數(shù)目愈多，或者顏色愈藍(lán)，則說明植物葉片在逆境中所遭受的損傷越重[19]。在本研究中，單一鉛脅迫下，染色使番茄幼苗葉片顏色加深，斑點數(shù)量增加，表明重金屬鉛脅迫破壞了番茄葉片的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，并誘導(dǎo)了大量H2O2和[O2[-·]]產(chǎn)生。施加外源GR24后，其染色葉片顏色明顯變淺，斑點數(shù)量較單一鉛脅迫明顯減少，這與董亞茹等[19]在桑樹中的研究結(jié)果一致，進(jìn)一步說明外源GR24可通過減少葉片中H2O2和[O2[-·]]的積累量，緩解番茄幼苗在鉛脅迫下受到的傷害，提高植株的耐鉛性。

3.5 外源GR24對鉛脅迫下番茄主根長度、側(cè)根數(shù)量及根系活力的影響

根是植物的主要營養(yǎng)器官，很容易受到外界環(huán)境因素的影響，對毒性響應(yīng)的敏感度極高，因此，根系的形態(tài)直接反映出其對環(huán)境的適應(yīng)性[20]。在本試驗4個處理中，鉛脅迫下的番茄幼苗主根長度最短，側(cè)根數(shù)也低于對照，表明鉛脅迫對番茄主根的伸長和側(cè)根的形成均有明顯的抑制作用。施加外源GR24后，主根長度增加，但側(cè)根數(shù)繼續(xù)減少，尤其是單獨添加GR24時，主根長度達(dá)到最大值，表明GR24能有效促進(jìn)番茄主根的伸長，并抑制側(cè)根的形成，這一點與龐娟[20]在黃芪中的研究結(jié)果相似，這也進(jìn)一步證實了GR24可以參與調(diào)控番茄根系的生長發(fā)育，調(diào)整作物根部構(gòu)型和營養(yǎng)吸收狀況，提高作物對水和養(yǎng)分的吸收效率。

根是植物的主要營養(yǎng)器官，可以從土壤中吸取水分和養(yǎng)分、合成氨基酸和內(nèi)源激素等，根的生長與發(fā)育情況直接影響著植物對水分和營養(yǎng)的吸

收[34]。植物根系的呼吸速率越高，其活性越強(qiáng)，因此根系中TTC還原量就越多；反之，隨著根系呼吸能力減弱，TTC還原量也相應(yīng)地降低[35]。筆者試驗發(fā)現(xiàn)，在鉛的作用下，番茄幼苗的根系活力明顯下降，鉛對番茄根系的正常生理機(jī)能產(chǎn)生了損害，在一定程度上影響了根系的生長發(fā)育，進(jìn)而降低了根系活力。施加GR24后，較鉛脅迫下根系活力整體上升，表明GR24可有效緩解鉛脅迫對番茄根系的生長抑制，并能對植株的正常生長起到一定的調(diào)節(jié)作用，將根系活力維持在一定水平。

3.6 外源GR24對鉛脅迫下番茄幼苗生長的影響

過量的鉛能使植物根系受損，減緩植物地上部分的生長。有研究表明，女貞苗體內(nèi)積累過量的Pb會抑制植株生長，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致死亡[36]。另有研究表明，與對照相比，0.05 mmol·L-1 Pb處理對矮牽牛組培苗的根長、莖長、莖鮮質(zhì)量以及根干質(zhì)量均無顯著影響，但隨著Pb濃度的升高，矮牽牛組培苗的株高、根長以及生物量均顯著下降[37]。在筆者的試驗中，高濃度鉛脅迫能夠降低番茄幼苗的株高、根長、單葉面積和真葉數(shù)，鉛脅迫環(huán)境下，番茄幼苗的地上部鮮、干質(zhì)量和地下部鮮、干質(zhì)量相比對照也有顯著下降趨勢，在鉛脅迫的同時添加GR24，各部分生物量較Pb處理均表現(xiàn)出上升趨勢。所有處理組中，單獨施加外源GR24處理的生物量最高，其地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量分別比對照顯著提升。

本試驗結(jié)果表明，高于200 mg·L-1的鉛會抑制番茄幼苗的生長發(fā)育，鉛脅迫下施用外源GR24能夠顯著提高番茄葉片光合色素、SP、可溶性糖含量；還可以通過增強(qiáng)SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性來降低番茄植株體內(nèi)活性氧水平，同時減少葉片MDA含量，有效緩解鉛脅迫造成的氧化損傷，減緩植物衰老進(jìn)程；降低鉛脅迫下番茄幼苗的脯氨酸含量，抑制葉片中H2O2和[O2[-·]] 的產(chǎn)生，促進(jìn)植株生物量的積累，促進(jìn)主根的伸長，抑制側(cè)根的生成，提升根部的根系活力。可見，外源獨腳金內(nèi)酯能有效緩解鉛脅迫對番茄幼苗的損害，緩解鉛的毒害效應(yīng)。由于獨角金內(nèi)酯的作用機(jī)制比較復(fù)雜，其對番茄的具體影響機(jī)制有待研究，在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用需進(jìn)一步探討。

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