外源一氧化氮对盐胁迫下大豆幼苗生理指标的影响

马光

摘要：以大豆幼苗为材料，研究不同浓度外源一氧化氮供体亚硝基铁氰化钠（50、100、200 μmol/L）对150 mmol/L NaCl盐胁迫下大豆幼苗株高、鲜质量、丙二醛（MDA）含量、过氧化物酶（POD）活性等生理指标的影响。结果表明，与盐胁迫处理的大豆幼苗相比，外源一氧化氮处理后大豆株高、鲜质量不同程度提高，MDA含量、POD活性明显降低，其中以100 μmol/L亚硝基铁氰化钠处理效果最为显著。结果表明，外源一氧化氮处理可以缓解盐胁迫对大豆幼苗的伤害，100 μmol/L亚硝基铁氰化钠效果最佳。

关键词：一氧化氮；大豆幼苗；盐胁迫；生理指标

中图分类号：S565.101 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）07-0096-02

一氧化氮（NO）是植物信号转导过程中最广泛的信号分子之一。在植物中NO参与了众多生理过程的调控，同时也是植物产生抗逆反应的重要调控因子。研究表明，NO通过参与各种植物激素的信号通路发挥作用，例如在生长素下游调控根的生长发育[1]、在脱落酸下游抑制气孔开放[2]。此外，NO还参与了水杨酸、茉莉酸、乙烯、赤霉素信号通路的调节过程[3]。通过以上途径，NO可以缓解盐胁迫下小麦的氧化损伤，可通过脱落酸途径关闭小麦气孔提高其抗旱性[4]。一氧化氮的保护作用是在低浓度条件下，高浓度一氧化氮对植物反而有毒害作用。例如，低浓度下NO能对高温胁迫和盐胁迫下水稻的叶绿素降解起缓解作用，而高浓度则对水稻造成伤害[5]。目前，NO对盐胁迫下大豆生理状况的影响还未见报道。本试验主要研究了外源NO对盐胁迫下大豆幼苗生理指标及相关机制。

1 材料与方法

1.1 材料

大豆种子冀黄13，购于衡水市种子公司。选取饱满一致的种子播于浇足水装有清水洗净后沙子的塑料花盆中（5苗/盆），花盆规格是上口径21 cm，下口径15 cm，高 18 cm。温度为20～25 ℃的温室中培养。每2 d每盆浇1/2 Hoagland 溶液500 ml。外源一氧化氮供体为亚硝基铁氰化钠（SNP），购自美国Sigma公司。

1.2 处理

试验设5个处理：处理1（无胁迫对照）：每 3 d 浇1次500 ml的1/2 Hoagland营养液；处理2（0 μmol/L SNP盐胁迫对照）：每3 d浇1次500 ml的含150 mmol/L的NaCl 的 1/2Hoagland 营养液；处理3（50 μmol/L SNP处理）：每3 d浇1次500 ml含150 mmol/L NaCl 的1/2 Hoagland营养液，每次浇NaCl的第2天浇100 mL 的50 μmol/L SNP；处理4（100 μmol/L SNP处理）：每3 d浇1次500 mL的含 150 mmol/L NaCl 的1/2 Hoagland营养液，第2天浇100 mL 的100 μmol/L SNP；处理5（200 μmol/L SNP处理）：每3 d浇1次500 mL的含150 mmol/L NaCl 的1/2 Hoagland营养液，第2天浇100 mL 的200 μmol/L SNP。3周后，取样分别测株高、鲜质量、丙二醛含量、POD活性等数据。每个处理3次重复。

1.3 测定方法

生理指标的测定参照《现代植物生理学实验指南》的方法。丙二醛（MDA）含量测定采用硫代巴比妥酸法；过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法[6]。

2 结果与分析

2.1 外源一氧化氮对盐胁迫下大豆幼苗株高的影响

由图1可知，由于大豆幼苗受到盐胁迫，当SNP浓度为 0 μmol/L 时，幼苗株高最低；随着SNP浓度的不断升高，幼苗株高呈明显上升，当SNP浓度为100 μmol/L时，株高升高程度最高；当SNP浓度达到200 μmol/L时，虽然幼苗株高仍然高于0 μmol/L SNP的处理，但是相对于SNP浓度为 100 μmol/L 的株高却有所下降。而经0、50、100、200 μmol/L的SNP处理的幼苗株高均低于对照，说明SNP无法完全消除盐对大豆幼苗的胁迫，只能有一定缓解。

2.2 外源一氧化氮对盐胁迫下大豆幼苗鲜质量的影响

从图2可以看出，对照组（盐浓度为0）由于没有受到盐胁迫的影响，光合作用、水分吸收条件较好，大豆幼苗鲜质量最高。而受盐胁迫影响的试验组比对照组大豆幼苗组鲜质量有明显下降。添加SNP 50、100 μmol/L的处理，鲜质量高于不添加SNP处理，但当SNP浓度达200 μmol/L 时，鲜质量有所下降。表明SNP在低浓度下对大豆生长有利，浓度过高会带来一定的副作用。本试验结果，适宜浓度的SNP能缓解盐胁迫下对大豆幼苗鲜质量的影响，最佳浓度为SNP 100 μmol/L。

2.3 外源一氧化氮对盐胁迫下大豆幼苗丙二醛含量的影响

丙二醛是膜脂过氧化最重要的产物之一。植物在逆境下受伤害与活性氧积累诱发的膜脂过氧化作用密切相关。从图3可看出，与对照比较，盐胁迫且未添加SNP的处理，丙二醛含量高于其他4个处理。结果表明，在150 μmol/L 盐胁迫下，大豆叶片膜脂过氧化明显，产生了大量丙二醛。添加SNP后，丙二醛含量大幅降低，其中100 μmol/L SNP处理丙二醛含量低于未受盐胁迫的处理。添加50、200 μmol/L SNP的处理同未受盐胁迫的对照比较，丙二醛含量差异不显著。表明SNP处理可以有效降低大豆叶片中膜脂过氧化的程度，对盐胁迫带来的伤害起到缓解作用。

2.4 外源一氧化氮对盐胁迫下大豆幼苗过氧化物酶活性的影响

逆境胁迫下，植物细胞内过氧化物过度积累会对植物造成伤害，植物体具有过氧化物清除酶系统来降低伤害。过氧化物酶是其中重要的酶类之一。从图4可以看出，与对照比较，经过盐处理的试验组，当SNP浓度为0、50、100 μmol/L时POD活性均有不同程度的提高。随着SNP浓度的升高POD含量呈下降趋势，当SNP浓度为200 μmol/L时，POD活性同无盐和无SNP对照相比无显著差异。表明当植物受到盐胁迫后体内过氧化物酶活性会明显提高，以清除盐胁迫引起的过氧化物增多。而不同浓度的SNP可缓解盐胁迫带来的过氧化物增多，使植物减少POD的合成。对大豆来说，在SNP浓度200 μmol/L以下，SNP浓度越高减少盐胁迫带来的过氧化物增多的效果越明显。

3 讨论

随着研究工作的深入，对NO分子作为信号在植物抗逆中的重要作用的报道越来越多。在拟南芥、黄瓜、小麦的研究中，NO可提高它们抗盐胁迫的能力[7]。本研究结果，从总体来讲，50～200 μmol/L SNP可缓解NaCl对大豆幼苗的胁迫作用，但SNP对盐胁迫下大豆幼苗的效应，随SNP浓度的不同而有所差异，而且不同生理指标对不同浓度的SNP的反应也有所不同。从株高、鲜质量、MDA含量来看，100 μmol/L SNP 缓解盐胁迫的效果最为明显，当SNP浓度达到 200 μmol/L 时缓解作用不再有明显增加。就POD活性来讲，当SNP浓度达到200 μmol/L 时亦可显著降低POD活性。综合本试验研究的4个指标，SNP浓度为100 μmol/L是对盐胁迫大豆幼苗最适合的浓度，不建议使用超过200 μmol/L浓度。这与一氧化氮缓解小麦幼苗根受到的盐胁迫研究结果[8]类似，推测可能是一氧化氮在低浓度时可诱发植物抗盐的生理反应，但高浓度的一氧化氮会对植物造成伤害。

适当的SNP浓度处理能够提高大豆幼苗抗盐胁迫的能力，但不同浓度对不同生理指标的反应并不一致。表明不同大豆对盐胁迫和NO的反应中是多个生理途径综合作用的结果。此外，SNP处理的效应和处理时间也有一定的关系，今后研究还将增加处理浓度以及测定生理指标，同时研究不同处理时间和浓度之间的互作效应，还包括一氧化氮处理大豆幼苗的方式，以期更科学地指导生产应用。

参考文献：

[1]刘建新，王金成，王瑞娟，等. 外源一氧化氮对渗透胁迫下黑麦草幼苗光合和生物发光特性的影响[J]. 草业学报，2013，22（1）：210-216.

[2]王 伟，韩 栓，王琳丹. 一氧化氮对植物生长和抗逆的调节及其与脱落酸的相互关系[J]. 河南科学，2013，31（6）：772-776.

[3]张 会.一氧化氮在植物逆境生理中的作用[J]. 陕西农业科学，2013（3）：109-112.

[4]García-Mata C，García Mata C，Lamattina L. Nitric oxide induces stomatal closure and enhances the adaptive plant responses against drought stress[J]. Plant Physiology，2001，126（3）：1196-1204.

[5]Uchida A，Jagendorf A T，Hibino T，et al. Effects of hydrogen peroxide and nitric oxide on both salt and heat stress tolerance in rice[J]. Plant Science，2002，163（3）：515-523.

[6]郭小建，郭春绒. 超重力对绿豆幼苗MDA含量及酶活性的影响[J]. 吉林农业科学，2008，33（4）：3-4，13.

[7]刘维仲，张润杰，裴真明，等. 一氧化氮在植物中的信号分子功能研究：进展和展望[J]. 自然科学进展，2008，18（1）：10-24.

[8]陈 明. 外源一氧化氮供体SNP对盐胁迫下小麦（Triticum aestivum L.）幼苗根生长及氧化损伤的调节作用[D]. 南京：南京农业大学，2004.