干旱预处理对盐胁迫下花生幼苗生理特性的影响

高荣嵘 郭峰 张毅 杨莎 张佳蕾 唐朝辉 耿耘 孟静静 李新国 万书波

摘要：为探究干旱预处理对盐胁迫下花生（Arachis hypogaea）幼苗生理特性的影响，以耐盐品种花育25和不耐盐品种花育22为试验材料，采用室内砂培试验通过干旱后复水再盐处理方法研究了干旱预处理对盐胁迫下花生幼苗叶片的相对含水量、叶片光合性能、根系活力、叶片保护酶活性以及葉片渗透调节物质含量的影响。结果表明：盐胁迫增加了两花生品种幼苗叶片丙二醛、脯氨酸、可溶性糖含量，降低了叶片相对含水量、叶绿素含量、最大光化学效率和光化学淬灭系数，且随着胁迫时间的推移，超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性和根系活力呈先上升后下降趋势，最终小于对照；与未干旱预处理相比，干旱预处理提高了盐胁迫下两花生品种幼苗叶片相对含水量、叶片抗氧化酶活性、根系活力和叶片渗透调节物质含量，降低了丙二醛含量以及减弱了对叶绿素荧光参数的影响。盐胁迫下，干旱预处理可以有效提高不同抗盐性花生品种幼苗叶片相对含水量和光合速率，增强渗透调节作用，提高体内保护酶活性，降低细胞膜脂过氧化程度，保证细胞膜的完整性，维持正常的细胞代谢活动，从而有效减轻盐胁迫对花生幼苗的伤害。

关键词：花生；干旱预处理；盐胁迫；幼苗；生长发育；耐盐性

中图分类号：S565.201文献标识号：A文章编号：1001-4942（2018）06-0079-07

Abstract In order to explore the effects of drought pretreatment on physiological characteristics of peanut （Arachis hypogaea）， the cultivars HY25 and HY22 with high and low salt resistance respectively were used as experimental materials. Indoor sand culture experiments were conducted to study the effects of drought pretreatment on the relative water content， photosynthetic performance， protective enzyme activity and osmotic adjustment substance contents of leaves and root activity under salt stress with pretreatment of rehydration after drought treatment. The results showed that salt stress increased the contents of malondialdehyde （MDA）， proline and soluble sugar in leaves of the two cultivars seedlings， reduced the relative water content， chlorophyll content， maximum photochemical efficiency and photochemical quenching coefficient. With the time of stress going on， the superoxide dismutase （SOD） activity， peroxidase （POD） activity and root activity increased firstly， then decreased and finally lower than those of control. Compared with no drought pretreatment， drought pretreatment increased the relative water content， antioxidant enzyme activity and osmotic regulation substance content of leaves and root activity， reduced the content of MDA and weakened the influences on chlorophyll fluorescence parameters of the two cultivars seedlings under salt stress. These results showed that drought pretreatment could improve the leaf relative water content and photosynthetic rate of peanut， enhance the role of osmotic adjustment， improve the activities of protective enzymes， decrease cell membrane lipid peroxidation and ensure the integrity of cell membrane to maintain normal cell metabolism， thus effectively reduced the damage of salt stress to peanut seedlings.

Keywords Peanut； Drought pretreatment； Salt stress； Seedling； Growth and development； Salt tolerance

土壤盐渍化已成为全世界面临的严峻问题之一[1]。土壤盐分会影响作物的生长发育，降低作物产量。花生（Arachis hypogaea）是我国重要的油料作物和经济作物，在国民经济和人民生活中占有重要地位。近年来随着耕地面积的不断减少，粮油争地矛盾日益突出，在盐碱地上种植花生可以有效缓解这一矛盾[2]，而花生耐盐性强弱成为解决问题的关键所在。因此，提高花生耐盐性的研究对我国农业的可持续发展具有重要的现实意义。

植物在经历某种逆境后会增强对另外一些逆境的抵抗能力[3]，如低温预处理下，石榴（Psidium guajava Linn.）通过调整自身渗透调节物质含量及体内保护酶活性，可降低细胞膜脂过氧化程度，保证细胞膜的完整性，维持正常的细胞代谢活动，从而减轻盐脅迫对植株的伤害，表现出较强的抗盐性[4]。目前有关干旱胁迫对植物的影响大多集中在干旱胁迫的负面影响上，随着生产过程的深入，人们逐渐发现作物某一阶段的适度干旱不但不会减产，反而会对作物产生有益的影响[5]。已有研究表明，与未经干旱预处理相比，干旱预处理可以诱导植物渗透调节能力的提高，激活抗氧化酶活性，有效阻止叶片失水，从而增加植物的耐热性[6]，还有研究表明干旱预处理可以提高植物的光合速率[7]、抗氧化酶活性[8]以及植株的耐盐性[9]。

花生属中等耐盐作物，芽期和幼苗期是其对盐胁迫最敏感的时期[10]。目前有关盐胁迫对花生生理特性影响的报道相对较少。盐胁迫下花生植株形态建成受到抑制，物质积累减少[11]。而干旱预处理是否也如其它植物一样会提高花生的抗盐性？相关研究尚未见报道，因此研究干旱预处理对盐胁迫下花生生长发育的影响可为花生盐碱地栽培提供借鉴。由于不同品种花生耐盐能力不同，因此本试验选择不耐盐抗旱品种花育22和耐盐抗旱品种花育25为试材，采用室内砂培方式，研究干旱预处理对盐胁迫下花生幼苗的抗氧化酶活性、渗透调节物质含量等的影响，旨在探讨干旱预处理对花生抗盐性的影响，以期为花生盐碱地栽培技术研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2016年在山东省农业科学院生物技术研究中心进行。花育22和花育25由山东省花生研究所提供。

1.2 试验处理

挑选大小一致、籽粒饱满的花生种子用HgCl2消毒10 min，后用蒸馏水洗净，均匀摆入底部铺有两层滤纸的培养皿中，加入适量蒸馏水润湿花生，置于35℃培养箱中黑暗培养2 d。待胚根长至约2 cm时，挑选长度一致的花生种子分别种植于装有灭菌蛭石的塑料盆中，进行砂培，每盆1株，将各小盆放入长方形塑料盆后置于温室 （温度20～25℃，湿度60%～80%，光照12 h/黑暗12 h） 中培养。出苗后25 d分别进行处理，其中对照（CK）：浇灌1/2 Hoagland营养液培养；未干旱预处理（S）：浇灌含150 mmol·L–1 NaCl的1/2 Hoagland营养液；干旱预处理（D-S）：自然干旱3 d后浇水恢复3 d，再浇灌含150 mmol·L–1 NaCl的1/2 Hoagland营养液。每个处理36盆，重复3次。

1.3 测定项目与方法

分别于盐处理0、1、2 d和3 d取主茎倒2叶进行各指标的测定，重复3次。

超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用氮蓝四唑法[14]；过氧化物酶（POD）活性测定使用愈创木酚法[15]；丙二醛（MDA）含量测定采用硫代巴比妥酸法[16]；可溶性糖含量测定采用蒽酮法[17]；脯氨酸含量测定采用茚三酮-磺基水杨酸法[18]；根系活力测定采用TTC法[17]；叶绿素荧光参数用德国Walz公司生产的PAM-2000调制叶绿素荧光仪进行测定；叶绿素含量采用乙醇提取法测定；叶片相对含水量测定方法：先求叶片鲜质量Wf，然后将叶片浸入蒸馏水中数小时，使叶片吸水成饱和状态，取出用吸水纸吸去表面的水分，立即放入已知质量的瓶中称质量，再放入蒸馏水中一段时间后取出吸干表面水分，再称质量，直至质量不再增加为止。此时即为叶片吸水饱和时的质量Wt，再将样品烘干，求得组织干质量Wd，相对含水量（RWC）=（Wf-Wd）/（Wt-Wd）×100%。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 16.0 数据处理系统进行处理间各指标的差异显著性检验，显著性水平为P<0.05，采用最小显著差异法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 干旱预处理对盐胁迫下花生幼苗叶片相对含水量的影响

叶片相对含水量可以反映植物在逆境中的耐受能力。从图1可以看出，与对照组相比，未干旱预处理组（S）和干旱预处理组（D-S）两品种花生叶片相对含水量均降低，且随着胁迫时间的推移，相对含水量逐渐下降。在盐胁迫第1、2 d时，叶片相对含水量S处理组高于D-S处理组，而到了第3 d前者显著低于后者。由此可知，盐胁迫可以导致花生叶片失水，但干旱预处理可以提高盐胁迫后期花生叶片的相对含水量。

2.2 干旱预处理对盐胁迫下花生幼苗叶片叶绿素含量和叶绿素荧光参数的影响

由表1可以看出，与对照相比，两品种未干旱预处理组（S）和干旱预处理组（D-S）的叶绿素a、b含量均降低，且后者叶绿素a、b含量均显著大于前者，可见，盐胁迫可以使花生叶片叶绿素含量下降，但干旱预处理可以缓解盐胁迫下叶绿素含量的下降。与对照相比，S处理组花育22叶绿素a、b分别下降65.16%、64.91%，而花育25分别下降51.18%、53.96%，D-S处理组花育22叶绿素a、b分别下降51.66%、43.90%，花育25分别下降41.56%、37.03%，与花育22相比花育25叶绿素a、b含量下降值均较小，表明花育25耐盐性较强。

由表2可知，S处理组和D-S处理组中最大光化学效率显著低于对照，表明盐胁迫对两品种PSⅡ反应中心产生了伤害，降低了光反应能力。其中，D-S处理组最大光化学效率大于S处理组，花育22未达显著水平，花育25达显著水平，可知，干旱预处理可以减轻盐胁迫对花生PSⅡ反应中心产生的伤害。光化学淬灭系数与最大光化学效率变化情况相同，两品种非光化学淬灭系数在未干旱预处理组和干旱预处理组中均显著高于对照，且干旱预处理组小于未干旱预处理组。

2.3 干旱预处理对盐胁迫下花生幼苗根系活力的影响

从图2可以看出，处理第1 d，未预处理组（S）两品种根系活力均上升，1 d后，根系活力急剧下降；干旱预处理（D-S）条件下，花育22根系活力先上升，之后下降，而花育25在处理前2 d根系活力变化不明显，2 d后开始下降。花育22两处理根系活力在处理1 d时均达到最大值，其中，S组大于对照，D-S组小于对照；而花育25 S组第1 d达到最大值且高于对照，D-S组第2 d达到最大值且低于对照，处理第3 d，两品种S组和D-S组的根系活力都显著低于对照。其中，花育22 S组和D-S组根系活力分别下降52.81%、40.19%，花育25分别下降51.64%、37.36%，可见干旱预处理组根系活力下降值小于未干旱处理组，表明干旱预处理可以缓解盐胁迫对花生根系的伤害。

2.4 干旱预处理对盐胁迫下花生幼苗叶片活性氧清除酶活性的影响

盐胁迫下花生幼苗叶片SOD、POD活性都呈先上升后下降趋势。花育22：处理第1 d，SOD、POD活性均高于对照，且干旱预处理组（D-S）活性大于未预处理组（S）；处理第2 d，D-S组SOD活性缓慢增加，S组SOD活性下降，D-S组和S组POD活性均开始下降，处理第3 d，SOD、POD活性持续下降并低于对照，其中，D-S组活性大于S组。花育25：处理第1 d，SOD、POD活性均高于对照，且干旱预处理组大于未预处理组；处理第2 d，SOD、POD活性开始下降，处理第3 d，SOD、POD活性均低于對照，但干旱预处理组活性大于未预处理组（图3）。

2.5 干旱预处理对盐胁迫下花生幼苗叶片丙二醛含量的影响

由图4可知，两品种未干旱预处理组和干旱预处理组MDA含量均随着处理时间的延长逐渐增加，且均高于对照，表明盐胁迫增加花生叶片膜脂的氧化程度。整个胁迫时期，干旱预处理组MDA含量一直低于未干旱预处理组，可见干旱预处理可以降低盐胁迫下花生幼苗叶片MDA含量，从而减轻盐胁迫对叶片的伤害。

2.6 干旱预处理对盐胁迫下花生幼苗叶片渗透调节物质含量的影响

从图5可以看出，未干旱预处理组（S）和干旱预处理组（D-S）中两花生品种幼苗叶片的脯氨酸、可溶性糖含量随着胁迫时间的延长呈逐渐增加趋势，且高于对照。处理第3 d，与对照相比，S处理组花育22、花育25脯氨酸含量分别增加68.74%、76.14%，D-S处理组分别增加102.80%、131.34%，可见，两处理下花育25体内积累了较多的脯氨酸。两品种S处理组可溶性糖含量分别增加55.75%、92.98%，D-S处理组分别增加69.03%、109.21%。随着胁迫时间的推移，两品种D-S组处理脯氨酸含量、可溶性糖含量始终高于S组处理。由此可知，干旱预处理均能提高不同花生品种的渗透调节能力。

3 讨论与结论

叶片的相对含水量反映植物对逆境的适应能力，相对含水量越大，植物对逆境的适应能力越强[19]。本研究发现，干旱预处理后，两个花生品种在盐胁迫下叶片的相对含水量均显著高于未预处理（图1），表明干旱预处理提高了花生幼苗的抗逆性。渗透调节是植物抵御盐胁迫的重要生理机制，盐胁迫下植物细胞积累有机渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖等来进行渗透调节从而增强其耐盐能力[20]。盐胁迫下，干旱预处理可以增加盐胁迫下花生幼苗叶片脯氨酸和可溶性糖含量（图5），从而增加花生幼苗细胞渗透势，提高其吸水能力，并能稳定细胞内大分子蛋白质和膜结构与功能，避免盐胁迫的伤害，以此提高花生耐盐能力[21]。

光合作用为植物生长发育提供物质和能量，是植物生长发育的基础。叶绿素是光合作用过程中的重要组成部分，其含量的高低直接影响光合效率。叶绿素荧光反映光合作用过程中一些重要的调节过程，通过对其分析可了解有关光合过程光能利用途径的信息[22]。汪波[23]发现花前干旱锻炼提高了花后干旱逆境条件下小麦旗叶光合能力。本研究发现，未干旱预处理组和干旱预处理组的两花生品种幼苗叶片叶绿素含量、最大光化学效率和光化学淬灭系数均降低，且干旱预处理组大于未干旱预处理组（表1、表2），这与番茄（Lycopersicon esculentum）上的结果类似[9]。由此表明，干旱预处理可以减轻盐胁迫对花生幼苗光合系统的影响。

土壤盐分对植物最直接危害部位是根系[24]。本研究发现，盐处理第1 d两品种根系活力上升，之后急剧下降并显著低于对照（图2）。表明随着盐胁迫时间的延长，根系活力受抑制程度加大，根系吸收能力持续下降，水分失衡加剧，叶片相对含水量下降引起光合速率进一步降低，导致盐胁迫对植株的伤害加重[25]。处理第3 d，两品种干旱预处理组根系活力均大于未干旱预处理组，说明干旱预处理可以减轻盐胁迫对花生根系的伤害。

当作物受到盐胁迫时体内会产生大量的活性氧，需要启动整个防御系统抵御盐胁迫造成的氧化伤害，而SOD、POD、CAT等是清除活性氧的关键酶，其中SOD是抗氧化系统中第一个发挥作用的酶，负责将超氧阴离子自由基（O·—2）催化为过氧化氢和氧气，之后过氧化氢被CAT和POD等抗氧化酶催化为水，SOD、POD等活性能较好地反映作物在逆境下的抵抗能力[26]。干旱预处理的两品种幼苗叶片的SOD、POD活性均显著高于未预处理（图3），这可能是干旱预处理激活了花生叶片细胞内抗氧化体系的信号传导，因而在盐胁迫下，具有更强的清除能力，也就能够更好地保护植物免受氧化伤害。可见干旱预处理可以减少花生体内活性氧的积累，从而减轻逆境下受伤害的程度，推测干旱预处理通过刺激花生幼苗叶片细胞内ROS的积累和信号转导，使之发挥信号分子的功能，进而增加花生幼苗的抗盐性。

MDA是膜脂过氧化作用的产物之一，其含量多少是膜受损伤程度的标志[27]。盐胁迫下花育22的MDA含量变化大于花育25（图4），说明盐胁迫下花育25受到的伤害较花育22小，且干旱预处理可降低花生幼苗叶片MDA含量，从而缓解盐胁迫对其伤害[28]。

干旱预处理与植物的抗逆性有关[9]。康建宏等[29]发现短期的干旱预处理提高了玉米（Zea mays L.）幼苗对干旱胁迫、冷胁迫、热胁迫及盐胁迫的适应能力。本研究发现，干旱预处理可通过提高盐胁迫下花生光合作用效率、体内抗氧化酶活性、渗透物质调节能力和降低丙二醛含量，减轻其幼苗在盐胁迫下的伤害，表明干旱预处理可提高花生耐盐性，但其作用机理有待于进一步研究。

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