張鋮鋒 李碩 石玉 楊然 張毅

摘要：為明確腐胺（Put）浸種對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗生長的影響，本試驗以‘津春2號和‘津研四號黃瓜為材料，設置CK、Put、Ca（NO3）2、Put+Ca（NO3）2 4個處理，測定不同處理下黃瓜幼苗生物量、葉綠素含量、電導率、水勢和丙二醛（MDA）含量的變化。結果表明，與CK相比，Ca（NO3）2處理的黃瓜幼苗株高、莖粗、干重和鮮重均明顯降低，部分達顯著水平，而水勢、相對電導率、葉綠素和丙二醛（MDA）含量等均有不同程度的增加;Put浸種處理可有效緩解鹽脅迫對黃瓜幼苗生物量積累的抑制作用，降低水勢、相對電導率和葉綠素含量，減輕膜脂過氧化程度，且對耐鹽性較差的‘津春2號緩解效果更明顯。由此表明，外源腐胺浸種能夠有效緩解Ca（NO3）2脅迫對黃瓜幼苗的傷害，提高其耐鹽性，且對不耐鹽黃瓜品種鹽脅迫的緩解效果更顯著。

關鍵詞：黃瓜;腐胺;Ca（NO3）2脅迫;生理抗性

中圖分類號：S642.201+S432.3+1?文獻標識號：A?文章編號：1001-4942（2019）12-0067-06

Abstract?The study was to investigate the relieving effect of exogenous putrescine soaking seeds on the growth of cucumber seedlings under Ca（NO3）2 stress. Cucumber cultivars ‘Jinchun 2 and ‘Jinyan 4 were used as test materials in the experiment. The changes of the biomass， chlorophyll content， relative electrolytic leakage， water potential and MDA content of the two cultivars were determined in treatments including CK， Put，Ca（NO3）2，Put+Ca（NO3）2. The results showed that， compared with CK， the plant height， stem diameter， dry and fresh weight of the two cultivars under Ca（NO3）2 treatment were significantly lower， but the water potential， conductivity， chlorophyll content and MDA content increased， among them， some reached significant levels. Soaking seeds with exogenous putrescine effectively alleviated the inhibition of salt stress on biomass accumulation of cucumber seedlings， and reduced water potential， electrical conductivity， chlorophyll content and the degree of membrane lipid peroxidation. Moreover， the relieving effect was more obvious on?‘Jinchun 2with poor salt-tolerance. Therefore， soaking seeds with exogenous putrescine could effectively alleviate the damage of Ca（NO3）2 stress to cucumber seedlings and improve salt tolerance， and the relieving effect was more significant in poor salt-resistant cucumber cultivar.

Keywords?Cucumber; Putrescine; Ca（NO3）2 stress; Physiological resistance

近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的提高，設施農(nóng)業(yè)占比迅速增大，隨之而來的設施土壤次生鹽漬化問題卻日益嚴重。土壤次生鹽漬化會對作物造成離子毒害及滲透脅迫[1]，導致植物生長發(fā)育受抑制，嚴重影響產(chǎn)量及品質(zhì)。有研究表明，設施土壤鹽分組成的陰離子有NO-3、Cl-、SO2-4、HCO-3等，以 NO-3為主;陽離子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+等，以Ca2+為主[2]。而在作物生長過程中，對Ca2+、NO-3離子的需求量相對較大，因此，土壤中Ca（NO3）2積累具有營養(yǎng)供應和滲透脅迫的雙重效果。

多胺（polyamine，PA）是生物代謝過程中產(chǎn)生的一類脂肪族含氮堿，具有強烈的生物活性，并廣泛存在于一切植物細胞中，與植物的生長發(fā)育、性別分化、衰老以及響應逆境脅迫密切相關[3]。植物細胞內(nèi)常見的多胺有腐胺（Put）、亞精胺（Spd）和精胺（Spm）等[4]。腐胺是多胺合成途徑的中心物質(zhì)[5]，一方面具有植物激素的基本特性，能夠調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育，控制形態(tài)建成，提高植物對逆境的抗性;另一方面作為“第二信使”參與植物逆境脅迫的信號傳導，從而緩解脅迫對植物的傷害[6]。

黃瓜（Cucumis sativus L.）是重要的設施栽培蔬菜，對土壤次生鹽漬化較為敏感。本試驗以‘津春2號和‘津研四號兩個黃瓜品種為材料，設計CK、Put、Ca（NO3）2、Put+Ca（NO3）2 4個處理，測定不同處理下的黃瓜幼苗生物量、葉綠素含量、相對電導率、水勢和丙二醛（MDA）含量等指標的變化，以期探明外源腐胺對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗生長的作用，并為減輕設施土壤次生鹽漬化對栽培作物的傷害提供參考。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

供試黃瓜品種為‘津春2號和‘津研四號;腐胺、Ca（NO3）2，分別購自上海源葉生物科技有限公司、天津市大茂化學試劑廠。

1.2?試驗處理

選取籽粒良好的黃瓜種子進行溫湯浸種，置于25℃遮光環(huán)境中，用腐胺浸種8 h催芽，以蒸餾水浸種為對照。催芽后，分別播于裝有復合基質(zhì)的穴盤中，待幼苗長至三葉一心，定植于50%劑量的日本山崎黃瓜配方營養(yǎng)液。緩苗5天后，更換1倍劑量營養(yǎng)液并添加37.5 mmol/L Ca（NO3）2處理，第2天將Ca（NO3）2濃度補充至75 mmol/L。鹽脅迫處理12天后進行幼苗株高、莖粗和干鮮重的測定，同時取生長點以下第1、2片完全展開功能葉及根系，-80℃保存?zhèn)溆谩?/p>

每品種設置4個處理，即CK：蒸餾水浸種+營養(yǎng)液處理;Put：0.5 mmol/L Put浸種+營養(yǎng)液處理;Ca（NO3）2：蒸餾水浸種+營養(yǎng)液+75 mmol/L Ca（NO3）2處理;Put+Ca（NO3）2：0.5 mmol/L Put浸種+營養(yǎng)液+75 mmol/L Ca（NO3）2處理。

1.3?測定指標及方法

黃瓜幼苗株高、莖粗、干重和鮮重分別使用直尺、游標卡尺和千分之一天平測定。黃瓜水勢測定采用壓力室法;葉綠素含量測定采用96%酒精浸提;葉片和根系電導率使用D3100型電導率儀測定;丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸（TBA）法測定。

1.4?數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計并制圖，SAS 8.1軟件進行差異顯著性分析。

2?結果與分析

2.1?腐胺浸種對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗株高、莖粗的影響

由圖1可以看出，與CK相比，Ca（NO3）2處理和Put+Ca（NO3）2處理均顯著抑制‘津春2號和‘津研四號黃瓜幼苗株高，分別降低56.75%和36.94%、56.83%和34.05%，但Put+Ca（NO3）2處理的幼苗株高明顯高于Ca（NO3）2處理，提高幅度分別為45.79%和52.78%。Put處理的‘津春2號黃瓜幼苗莖粗高于CK，但Ca（NO3）2處理和Put+Ca（NO3）2處理的黃瓜幼苗莖粗生長均受到抑制，其中‘津春2號黃瓜受抑制程度較為明顯，分別降低5.57%和3.22%，而Put+Ca（NO3）2處理的黃瓜幼苗莖粗較Ca（NO3）2處理有所增加。因此，外源腐胺浸種可在一定程度上緩解鹽脅迫下株高和莖粗的降低。

2.2?腐胺浸種對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗干重和鮮重的影響

由圖2可以看出，與CK相比，Ca（NO3）2處理均顯著降低‘津春2號和‘津研四號黃瓜幼苗鮮重，降幅分別為41.30%和42.58%;而Put+Ca（NO3）2處理的‘津春2號和‘津研四號黃瓜幼苗鮮重雖較CK有所降低，但分別比Ca（NO3）2處理的增加108.50%和48.42%;Put處理的黃瓜幼苗鮮重均顯著高于CK。Ca（NO3）2處理的‘津春2號黃瓜幼苗干重較CK變化不明顯，但顯著抑制‘津研四號黃瓜幼苗干物質(zhì)積累，使其降低34.26%;Put+Ca（NO3）2處理的‘津研四號和‘津春2號幼苗干重較Ca（NO3）2處理的分別增加39.40%、67.72%;Put處理的黃瓜幼苗干重均顯著高于CK。表明腐胺浸種可促進正常生長條件下黃瓜幼苗干、鮮重的增加，有效緩解鹽脅迫對‘津研四號黃瓜幼苗干物質(zhì)積累的抑制作用，同時對‘津春2號黃瓜幼苗干、鮮重積累起到促進作用。

2.3?腐胺浸種對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗葉綠素含量的影響

由表1可以看出，與CK相比，Ca（NO3）2處理的‘津春2號黃瓜幼苗葉片中葉綠素a含量變化未達顯著性水平，但葉綠素b和類胡蘿卜素含量和葉綠素總量顯著增加，增幅分別為96.83%、31.63%和24.29%;Put+Ca（NO3）2處理的‘津春2號黃瓜幼苗葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素總量分別比Ca（NO3）2處理降低了29.10%、31.45%、39.53%和31.60%。Put處理能夠有效提高葉綠素a/b的比值，但在Ca（NO3）2脅迫下效果不明顯。

Ca（NO3）2處理提高了‘津研四號黃瓜幼苗葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素總量的積累，與對照相比分別增加135.48%、131.00%、104.81%和129.49%，而Put+Ca（NO3）2處理有效降低該類物質(zhì)在黃瓜葉片中的積累，與Ca（NO3）2處理相比，降低幅度分別為52.48%、46.75%、58.69%和52.48%。

2.4?腐胺浸種對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗水勢的影響

與CK相比，Ca（NO3）2處理的‘津春2號和‘津研四號黃瓜幼苗水勢均顯著降低，降幅分別為45.05%和163.56%;Put處理較CK顯著增加‘津春2號黃瓜幼苗水勢，‘津研四號的幼苗水勢則與CK無顯著差異;Put+Ca（NO3）2處理可有效緩解‘津春2號和‘津研四號黃瓜幼苗因Ca（NO3）2脅迫誘導的水勢降低，與Ca（NO3）2處理相比，分別顯著增加51.36%和39.16%（圖3）。表明，腐胺浸種可有效緩解鹽脅迫下黃瓜幼苗水勢的變化。

2.5?腐胺浸種對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗電解質(zhì)滲透率的影響

由圖4可以看出，與CK相比，Ca（NO3）2處理的‘津春2號黃瓜幼苗葉片和根的相對電導率均顯著升高，分別增加123.12%和284.73%;而Put+Ca（NO3）2處理的葉片和根的相對電導率分別較Ca（NO3）2處理顯著降低36.05%和21.77%。Ca（NO3）2處理下‘津研四號黃瓜幼苗的葉片和根的相對電導率比CK分別增加65.49%和133.17%;而Put+Ca（NO3）2處理的幼苗葉片和根相對電導率與Ca（NO3）2處理相比均顯著降低，降幅達33.99%和22.42%。表明腐胺浸種可有效緩解Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗相對電導率升高的趨勢。

2.6?腐胺浸種對Ca（NO3）2脅迫下黃瓜幼苗丙二醛（MDA）含量的影響

由圖5看出，Ca（NO3）2處理的‘津春2號黃瓜幼苗葉片和根中的丙二醛含量均顯著升高，較對照分別增長167.05%和44.71%;與Ca（NO3）2處理相比，Put+Ca（NO3）2處理的‘津春2號黃瓜幼苗葉片和根中的丙二醛含量分別降低35.75%和82.69%，差異達顯著水平。與CK相比，Ca（NO3）2處理的‘津研四號黃瓜幼苗葉片和根中的丙二醛含量升高，分別增加184.64%和59.34%;Put+Ca（NO3）2處理的‘津研四號黃瓜幼苗葉片和根中的丙二醛含量較Ca（NO3）2處理分別顯著降低57.80%和45.28%。表明腐胺浸種可有效緩解鹽脅迫下黃瓜幼苗體內(nèi)丙二醛含量的升高。

3?討論

土壤次生鹽漬化是設施農(nóng)業(yè)面臨的主要問題之一，鹽脅迫嚴重影響植物的生長發(fā)育和能量代謝[7]。有研究發(fā)現(xiàn)，多胺與植物的生長發(fā)育、形態(tài)建成和脅迫反應等密切相關[8]。逆境中，多胺含量和比例的變化可促進細胞膜結構穩(wěn)定[9]，提高植物抗氧化酶活性[10]，清除活性氧[11]，顯著提高植物抗逆性。同時，外源多胺處理可以有效緩解鹽脅迫造成的植物損傷[12]，這與本試驗結果相一致。

本試驗中，外源腐胺浸種處理有效緩解了鹽脅迫下‘津研四號黃瓜幼苗株高、干重和鮮重的降低，同時促進‘津春2號黃瓜幼苗干、鮮重的積累。研究發(fā)現(xiàn)，施加低濃度硝酸鈣可促進植物生物量的積累[13]，而75 mmol/L 高濃度Ca（NO3）2處理中，外源腐胺浸種對黃瓜幼苗生物量積累的促進作用可能是腐胺浸種促進黃瓜幼苗對硝酸鈣吸收利用的緣故。

葉綠素是重要的光合色素，其含量和比例在一定程度上能反映植物同化能力[14]。研究表明，鹽脅迫下葉綠素降解酶活性提高，葉片葉綠素含量顯著降低[15]。本試驗結果顯示，鹽脅迫處理下黃瓜幼苗葉片葉綠素含量上升，腐胺浸種卻使其含量降低。推測原因可能是腐胺浸種一方面可促進幼苗葉片快速生長，降低葉綠素在葉片中的相對積累;另一方面，多胺易與葉綠素分子和蛋白質(zhì)分子產(chǎn)生電性相吸，保護葉綠素分子和結合態(tài)蛋白的結構，促使類囊體膜穩(wěn)定性提高[6]，導致葉綠素難以提取。

鹽脅迫下黃瓜幼苗水勢顯著降低，而腐胺浸種有效緩解了該趨勢。一方面，腐胺作為小分子滲透性溶質(zhì)，能夠進行滲透調(diào)節(jié)，減少植物組織水勢的下降;另一方面，多胺能夠調(diào)節(jié)細胞膜離子通道和細胞質(zhì)Ca2+濃度來緩解鹽脅迫傷害[16]。相對電導率變化與水勢相對應，外源腐胺有效降低了鹽脅迫造成的相對電導率升高，這與王強等[17]的試驗結果一致。

鹽脅迫會導致植物體內(nèi)活性氧代謝紊亂，引起MDA含量上升。研究發(fā)現(xiàn)多胺含量變化能影響植物對逆境的抗性[18]。本試驗通過外源腐胺浸種來影響植物體內(nèi)多胺的代謝，有效緩解逆境造成的膜脂過氧化傷害，這與孟德云等[19]的試驗結果一致，表明腐胺浸種有效提高了鹽脅迫下黃瓜幼苗的耐鹽性。

4?結論

綜上所述，75 mmol/L Ca（NO3）2脅迫抑制黃瓜幼苗的正常生長發(fā)育，對耐鹽性較弱的‘津春2號黃瓜幼苗的傷害更顯著。0.5 mmol/L外源腐胺浸種處理可顯著提高Ca（NO3）2脅迫條件下的黃瓜幼苗生物量的積累，抑制植物水勢的降低，維持光合色素含量的穩(wěn)定，減輕葉片和根系的膜脂過氧化程度，緩解Ca（NO3）2脅迫對黃瓜幼苗的傷害，而在緩解效果上，對‘津春2號黃瓜幼苗的緩解作用更明顯。

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