何 會 流

(重慶城市管理職業(yè)學(xué)院, 重慶 401331)

土壤鹽漬化是一個全球性問題,嚴(yán)重影響植物生長[1].鹽害會引起植株代謝紊亂、光合作用減弱,影響其經(jīng)濟與觀賞價值[2].通過噴施外源物質(zhì)以提升植物耐鹽性,是園林植物應(yīng)用中比較常見的一種方式.非洲鳳仙(ImpatienswalleranaHook. f.)為鳳仙花科(Balsaminaceae)多年生肉質(zhì)草本植物.其花期長,耐陰性強,可作花壇、花境、花叢和花群等植物設(shè)計素材,還可室內(nèi)盆栽.因此,研究非洲鳳仙次生鹽代謝影響,以及利用外源物質(zhì)增強其抗鹽性意義重大.

多胺(PAs)是一類低分子含氮堿.在逆境脅迫下,植物體內(nèi)不同類型的PAs,如腐胺(Put)、亞精胺(Spd)和精胺(Spm)的含量會發(fā)生變化,外源PAs會對植物的抗逆性產(chǎn)生不同的影響[3].其中,Spd由于其多價陽離子特性,可直接作為脅迫保護物質(zhì),還可作信號分子,與植物抗逆境脅迫關(guān)系密切[4].研究表明,外施適宜濃度Spd能有效緩解植物高溫脅迫、低溫脅迫、干旱脅迫、水分脅迫、鹽脅迫等[5-9]的影響.非洲鳳仙逆境研究較少,目前有Na2CO3脅迫[10]、重金屬脅迫[11]以及鹽脅迫對其實生苗細(xì)胞膜透性和丙二醛含量的影響[12]等研究.但外源亞精胺(Spd)對花期非洲鳳仙在鹽脅迫作用下的影響鮮見報道.本試驗以花期非洲鳳仙為材料,采用室內(nèi)模擬鹽脅迫環(huán)境,通過向非洲鳳仙葉片噴施不同濃度Spd處理,研究鹽脅迫下外源Spd對非洲鳳仙滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、保護酶系統(tǒng)以及次生代謝產(chǎn)物總黃酮的影響,旨在為非洲鳳仙栽培生產(chǎn)以及提高其藥用成分提供一定的理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為花期非洲鳳仙(ImpatienswalleranaHook. f.),由重慶市大土公司花卉基地提供.經(jīng)預(yù)實驗篩選確定100 mmol/L NaCl為最佳處理濃度.用長勢相當(dāng)?shù)姆侵搌P仙花期苗(花盆12 cm×12 cm),設(shè)置6個處理組.①CK (蒸餾水);②T0 NaCl(100 mmol/L NaCl);③T1 NaCl(100 mmol/L)+Spd(0.2mmol/L);④T2 NaCl(100 mmol/L)+Spd(0.4 mmol/L);⑤T3 NaCl(100 mmol/L)+Spd(0.6mmol/L);⑥T4 NaCl(100 mmol/L)+Spd(0.8 mmol/L).每組20盆.每4 d澆灌一次稀釋10倍的MS營養(yǎng)液,NaCl溶到營養(yǎng)液里澆灌土壤.處理時長12 d.在處理期5、9、13 d上午9∶00采非洲鳳仙葉片(0.1 g×12份/盆)待測.

1.2 方法

1.2.1 可溶性糖、可溶性蛋白含量的測定

可溶性糖含量測定參照張志良等[13]采用蒽酮比色法.可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍(lán)法[14].

1.2.2 抗氧化酶、脯氨酸含量、丙二醛的測定

采用氮藍(lán)四唑(NBT)光還原法測定超氧化物歧化酶(SOD)活性[15];采用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶(POD)活性[13];采用上海優(yōu)選提供的測試盒測定過氧化氫酶(CAT)活性;采用酸性水合茚三酮顯示法測定脯氨酸(Pro)含量[14];采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛(MDA)含量[16].

1.2.3 總黃酮含量的測定

總黃酮含量測定參照李曉明等[17]的方法.

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007完成數(shù)據(jù)整理,SPSS 22.0新復(fù)級差法進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析(P<0.05).Origin Pro 8.0作圖.

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下Spd對非洲鳳仙可溶性糖、可溶性蛋白含量的影響

由表1可知,與CK組相比,在100 mmol/L NaCl脅迫條件下,T0組可溶性糖含量僅在第4 d時升高,較CK組上升了20.638%,在8、12 d時則顯著降低了18.415%、48.029%.外源Spd噴施后,隨其濃度增加,可溶性糖含量先升后降.T3組可溶性糖含量較T0,4、8、12 d分別顯著提升了53.742%、81.332%、73.473%,緩解效果較好.以上結(jié)果表明,短期(4 d)鹽脅迫時,可溶性糖含量提高,長期(8、12 d)則抑制下降.噴施Spd后,可有效提高非洲鳳仙可溶性糖含量,緩解鹽脅迫傷害,濃度0.6 mmol/L為最適.

表1 不同濃度外源Spd對鹽脅迫下非洲鳳仙葉片中可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白含量在鹽脅迫下,T0組較CK下降均顯著,4、8、12 d時下降了14.836%、25.453%、46.343%,降幅與脅迫時長正相關(guān).噴施Spd后,非洲鳳仙可溶性蛋白含量隨外源Spd濃度升高而先升后降,均有不同程度的回升.4 d時,T2 和T3組可溶性蛋白含量均顯著高于T0組,分別是T0組的1.324、1.277倍,兩組間差異不顯著;8、12 d時,T3組(0.6 mmol/L)是T0組的1.279、1.511倍,差異顯著.以上結(jié)果表明,鹽脅迫造成非洲鳳仙葉片中可溶性蛋白含量的顯著下降,通過噴施Spd后,可以有效提高非洲鳳仙葉片中的可溶性蛋白含量,緩解鹽脅迫的抑制作用,且最適Spd濃度為0.6 mmol/L.具體結(jié)果如表1所示.

注:不同字母表示濃度不同溶液Spd處理間差異顯著(P<0.05);CK、T0—T4分別代表空白對照組、不同濃度Spd溶液處理組.下同.

2.2 鹽脅迫下Spd對非洲鳳仙Pro、MDA含量的影響

如表2所示,鹽脅迫下非洲鳳仙葉片內(nèi)Pro含量與CK組相比,4、8、12 d分別升高了11.358%、10.343%、2.304%,隨時長呈下降趨勢.通過施加不同濃度的外源Spd后,與T0組相比,Pro出現(xiàn)上升趨勢,其中以T3處理組最為明顯,其含量分別提高了22.717%、30.587%、38.864%.以上結(jié)果表明,花期非洲鳳仙Pro含量在鹽脅迫下升高以抵抗脅迫傷害,但自身調(diào)節(jié)能力不足;外源Spd可有效緩解NaCl引起的滲透脅迫,且最適濃度為0.6 mmol/L.

表2 不同濃度外源Spd對鹽脅迫下非洲鳳仙葉片中脯氨酸、MDA含量的影響

鹽脅迫下,4、8、12 d非洲鳳仙T0組MDA含量較CK升高幅度大,分別是CK的1.586、1.484、1.242倍,隨鹽害時長呈上升趨勢.經(jīng)Spd處理后,各時段MDA含量較T0組總體呈現(xiàn)先降后升走向.T3較T0組4、8、12 d分別降低了11.031%、18.131%、16.062%.這表明外源Spd可有效緩解鹽脅迫對非洲鳳仙膜系統(tǒng)的損害程度(見表2).

2.3 鹽脅迫下Spd對非洲鳳仙葉片SOD、POD和CAT活性的影響

T0組較CK,花期非洲鳳仙葉片中SOD和POD活性均呈先升后降的走向.12 d時,T0組的SOD活性下降程度最大,較CK降低了30.937%,而POD活性下降了21.158%.經(jīng)Spd處理后,4、8、12 d非洲鳳仙SOD、POD活性較T0均有不同升幅.12 d時T3較T0組SOD、POD分別提高了67.918%、64.617%,表現(xiàn)最顯著.CAT活性T0組較CK各時段分別顯著降低了19.728%、22.973%、23.129%.通過噴施不同濃度的外源Spd后,CAT活性呈現(xiàn)一個明顯的上升趨勢,且T3處理組效果最為明顯,相比T0組,4、8、12 d分別提高了19.492%、26.316%、26.549%.該結(jié)果說明三種抗氧化酶對鹽脅迫的反應(yīng)不同,但噴施不同濃度的外源Spd都可以不同程度地提高三者的活性,可以有效緩解鹽脅迫對鳳仙的傷害,增強其清除活性氧(ROS)的防御能力,且該試驗中,Spd最佳濃度0.6 mmol/L(見表3).

表3 外源spd對鹽脅迫下非洲鳳仙葉片中SOD、POD和CAT活性的影響

2.4 鹽脅迫下Spd對非洲鳳仙總黃酮含量影響

鹽脅迫下,花期非洲鳳仙葉片4、8、12 d總黃酮含量較CK降低了15.821%、26.431%、25.685%,降低顯著.通過噴施不同濃度的外源Spd后,隨著處理時間的遞增,總黃酮含量呈現(xiàn)略降趨勢,并且可以看出T3處理組效果最明顯,相對于T0組,處理的4、8、12 d分別提高了54.308%、53.547%、52.189%.此外,T3組非洲鳳仙葉片內(nèi)總黃酮含量分別是CK對照組含量的1.223倍、1.130倍、1.131倍.以上結(jié)果說明,通過噴施不同濃度的外源Spd可以有效提高鹽脅迫下非洲鳳仙葉片內(nèi)總黃酮含量,且最適濃度為0.6 mmol/L(見圖1).

圖1 鹽脅迫下外源Spd對非洲鳳仙葉片總黃酮含量的影響

3 討論與結(jié)論

3.1 鹽脅迫下Spd對非洲鳳仙可溶性糖、可溶性蛋白含量、Pro的影響

鹽脅迫會引起滲透脅迫、離子毒害和次級脅迫,極大危害到植物的生存[18].植物可用滲透調(diào)節(jié)方式來適應(yīng)鹽脅迫,通過積累可溶性糖、Pro、無機離子等來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的滲透勢,維持水分平衡,保護酶活性[19].本試驗中,100 mmol/L鹽脅迫下非洲鳳仙葉片的可溶性糖短期(4 d)顯著升高,而Pro則在整個處理時段內(nèi)持續(xù)積累,顯示系列鹽脅迫適應(yīng)性行為.Pro既可作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),還能增強植物鹽脅迫的信號調(diào)控機制[18].鹽脅迫下,花期非洲鳳仙可溶性蛋白下降顯著,表明對滲透調(diào)節(jié)沒有正向作用.盧克歡等[20]鹽處理顛茄葉片也有類似結(jié)果.研究表明,Spd增強了植物在脅迫條件下碳水化合物代謝,增強了葡萄糖、果糖及蔗糖合成酶的活性[21].在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中,Spd誘導(dǎo)了逆境蛋白相關(guān)基因的表達(dá),促進了蛋白質(zhì)的合成,在蛋白質(zhì)翻譯后,Spd還可與細(xì)胞內(nèi)原有蛋白質(zhì)發(fā)生共價交聯(lián),穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),減緩蛋白質(zhì)降解[22].此外,Spd通過激活谷氨酸途徑中Pro合成的限速酶和關(guān)鍵酶活性,促進了Pro的積累,同時也提高了分解代謝關(guān)鍵酶ProDH的活性,加速了Pro的轉(zhuǎn)化和利用[8].本試驗中,100 mmol/L鹽脅迫下,花期非洲鳳仙經(jīng)Spd處理后,其可溶性糖、Pro和可溶性蛋白含量均增幅顯著.這與趙東曉等[9]研究結(jié)果一致.表明外源Spd可以明顯緩解鹽脅迫對花期非洲鳳仙的抑制.

3.2 鹽脅迫下Spd對非洲鳳仙MDA含量和抗氧化酶活性的影響

鹽脅迫可引起植物體內(nèi)ROS產(chǎn)生,導(dǎo)致膜脂過氧化,產(chǎn)生過多MDA.膜受傷害的程度越嚴(yán)重,MDA含量越高[23].本試驗中,花期非洲鳳仙葉片在100 mmol/L鹽脅迫下,MDA含量較CK顯著升高,且隨鹽害時長呈上升趨勢,表明膜已經(jīng)明顯傷害.與劉澤靜等[12]報道的150 mmol/L內(nèi)是非洲鳳仙種植的耐鹽范圍并不相同,說明植物花期鹽敏感性增強.Spd處理后,MDA含量顯著下降,這與李娜等[24]研究結(jié)果一致.表明外源Spd有利于花期非洲鳳仙葉片細(xì)胞膜的穩(wěn)定與完整性.

抗氧化酶可清除植物細(xì)胞ROS、抵御膜脂過氧化.鹽脅迫下,ROS產(chǎn)生與清除動態(tài)平衡失穩(wěn),MDA含量增加.4 d時,花期非洲鳳仙SOD、POD活性明顯升高.這與鹽脅迫處理紫蘇[25]的結(jié)果類似.長期(8、12 d)非洲鳳仙SOD、POD和CAT活性均下降,與前述花期鹽敏感增強的結(jié)果一致.研究表明,Spd可以結(jié)合到抗氧化酶分子上,改變酶的構(gòu)象,使單位酶活性升高[26].此外,逆境脅迫下Spd可與植株體內(nèi)產(chǎn)生的O-2、OH-等陰離子結(jié)合,有助于清除過量ROS[27].本研究中,外施Spd (0.6 mmol/L)后,抗氧化酶活性提升明顯.這與海霞等[28]研究結(jié)果一致.表明Spd具有減輕鹽脅迫對植物葉片造成的氧化傷害.

3.3 鹽脅迫下Spd對非洲鳳仙總黃酮含量影響

研究表明,一定鹽脅迫下,黃芩、黃蜀葵、三倍體丹參等[29-31]總黃酮含量會提升,而高鹽處理則相反.本研究中,非洲鳳仙總黃酮含量在100 mmol/L鹽脅迫后下降顯著.這和寧亞茹等[30]研究結(jié)果一致,表明花期非洲鳳仙對鹽影響更敏感.可能與鹽脅迫誘導(dǎo)總黃酮合成中間產(chǎn)物,并參與合成花青素等色素有關(guān)[32].外源Spd(0.6 mmol/L)處理后,總黃酮含量顯著增加,表明非洲鳳仙抗氧化活性增強,抗鹽性提高.這與張春平等[25]研究紫蘇結(jié)果相似.說明外源Spd對提升鹽脅迫下非洲鳳仙總黃酮含量有重要作用.

綜上,外施Spd(0.6 mmol/L)處理100 mmol/L鹽脅迫下花期非洲鳳仙,其可溶性糖、可溶性蛋白、Pro以及總黃酮含量顯著增加;抗氧化酶活性明顯提升;MDA含量降低.因此,外源Spd可以緩解鹽脅迫對非洲鳳仙的傷害,提升次生代謝產(chǎn)物總黃酮含量,增強了非洲鳳仙抗鹽性,為非洲鳳仙栽培和藥用成分增加,提供了一定的理論依據(jù).