外源IAA对盐胁迫黄芩幼苗生长的生理效应

华智锐，李小玲

（商洛学院生物医药与食品工程学院，陕西商洛726000）

黄芩（Sctellaria baicalensis Georigi）为唇形科黄芩属多年生草本植物，黄芩的干燥根部可泻火解毒、清热燥湿、凉血、止血、除热安胎，属于大宗常用中药材之一[1]。黄芩市场需求量日益增加，但人们对其过度采挖，使黄芩资源遭到严重的破坏，野生资源锐减。为了减轻人们野外采集破坏生态环境，缓解野生资源压力，科研工作者有必要进行黄芩的驯化栽培，保护黄芩资源，并满足市场需求。

近年来，黄芩虽在许多地方有大面积栽培，但由于各地生态环境的不同，生长状况不一。随着土壤盐渍化日趋严重，已影响到药用植物生长、发育和产量、品质的提高，使得药用植物耐盐性、抗盐生理和抗性育种成为研究药用植物的热点[2]。而土壤盐渍化是目前制约黄芩产量和品质的主要逆境之一，通过破坏黄芩叶片光合作用，导致黄芩细胞活性氧过多积累，干扰了蛋白质的合成，阻碍能量代谢，抑制了黄芩的生长[3]。一般来说，药用植物可通过调节蛋白质的水解、促进氨基酸的积累、提高抗氧化系统酶的活性[4]、提高光合色素含量、改善叶片光合作用等途径减轻盐胁迫的伤害。因此，如果找到一种简单而且可行的解决黄芩耐盐生产的方法，对于扩大黄芩栽培面积和提高产量意义重大。

IAA（吲哚乙酸）是一类重要的植物激素（生长素），广泛存在于植物的叶芽和嫩叶等分生组织中。它能抑制根内细胞横向生长，并促进茎内细胞纵向生长，在细胞分裂和分化、扦插枝根、果实发育的形成等过程中具有重要作用。近几年研究表明，外源IAA在提高植物对逆境胁迫的适应性方面也发挥重要作用[5]。例如，施加外源物IAA可削弱黄瓜幼苗[5]、苜蓿幼苗[6]、白三叶幼苗[7]、小麦和羊草生长发育[8]、大豆根系[9]等作物和蔬菜在逆境下丙二醛（MDA）的含量，能有效缓解它们受到逆境胁迫的伤害程度。

目前，关于黄芩的化学成分、药理作用、种质资源等方面的研究报道较多，为黄芩有效成分的新药研发、临床用药等提供了一定的理论指导[10]。而外源物IAA对盐胁迫下黄芩幼苗的生理效应的研究仍未见报道。但是，前人已开展了其他外源调控因子对黄芩抗盐能力的研究，如外源ALA对盐胁迫下商洛黄芩生理特性的影响[11]、盐胁迫下黄芩种子萌发及幼苗对外源抗坏血酸的生理响应[12]、外源脱落酸对盐胁迫下商洛黄芩生理特性的影响[13]、外源Ca2+对盐胁迫黄芩种子的萌发及生理特性影响[14]等，为本研究提供了充分的参考依据。

国内施加IAA在盐胁迫条件下对其他植物的生理特性研究有很多。王平等[15]研究发现，铝胁迫下添加适当浓度外源IAA能显著增强丹波黑大豆根尖柠檬酸分泌量和质膜H-ATPase活性，IAA增强丹波黑大豆抗铝的主要生理机制是通过调节质膜H-ATPase的活性进而影响柠檬酸的分泌。苗丽等[5]研究表明，外源IAA可缓解NaHCO3对黄瓜植株的伤害，增强了ROS的清除能力，提高GSH和ASA的含量，主要机制归因于外源IAA诱导了高效的ROS清除系统和调节了离子平衡。任晓燕等[6]研究表明，铝胁迫抑制了紫花苜蓿幼苗的生长，对其生理过程有明显的伤害，喷施IAA能明显增加叶绿素含量，降低铝胁迫紫花苜蓿的丙二醛含量和电导率，促进了铝胁迫紫花苜蓿的生长，缓解了铝胁迫对紫花苜蓿幼苗的毒害。李亚萍等[7]研究发现，IAA参与众多植物生长发育过程，一定浓度的IAA诱导了游离氨基酸含量的升高，提高了叶片保水能力；外源添加IAA提高了ASA，GSH含量、抗氧化酶活性和白三叶抗氧化能力，有效降低膜质损伤和活性氧伤害，从而提高了白三叶幼苗的耐旱性。

综上所述，外源物IAA对盐胁迫条件下的植物研究主要集中在作物、果树、蔬菜等方面，而关于添加外源物IAA对盐胁迫下药用植物黄芩的生理影响方面的研究尚未见报道。因此，本试验以商洛道地药材黄芩为原材料，探讨外源物IAA的不同施加方式和不同浓度对盐胁迫下黄芩的生理效应，以期为在盐渍化地区人工栽培黄芩提供合理有效的方法，为促进人工栽培耐盐性、质量好、药效高的黄芩生产提供理论根据，以便更好地利用盐渍化土地。

1 材料和方法

1.1 试验材料

黄芩幼苗于2018年4月初购自陕西省商洛市洛南县道地药材种植基地，为1年生黄芩盆栽30d的幼苗；药剂NaCl和IAA购自陕西博诺生物科技有限公司，纯度均≥99.5%，均为分析纯试剂AR级。

1.2 仪器与试剂

UV-1100型紫外可见分光光度计，KH30R-Ⅱ型冷冻离心机，FB323型电子分析天平，HH-2型数显恒温水浴锅。

二氧化硅，丙酮，碳酸钙，80%丙酮，10%TCA（三氯乙酸），0.6%TBA（硫代巴比妥酸），9%苯酚溶液，浓硫酸，100 μg/L蔗糖标准液，酸性茚三酮，100 μg/mL脯氨酸标准溶液，冰醋酸，甲苯，3%磺基水杨酸溶液，愈创木酚，30%H2O2，0.1 mol/L磷酸缓冲液（pH 值 6.0），0.1 mol/L PBS，磷酸二氢钠，磷酸氢二钠，0.2 mol/L磷酸缓冲液（pH为 7.8），1%PVP，100 μg/mL牛血清蛋白，考马斯亮蓝G-250溶液。

1.3 试验方法

将采购的黄芩幼苗及时移栽于15 cm×18 cm花盆中，每盆5株，共42盆。定时浇水和松土保持土壤湿润，室外培养30d左右。选取长势一致的幼苗用于试验。试验设2个对照和5个处理：CK1.蒸馏水对照；CK2.0.5g/mLNaCl对照；T1.2mg/LIAA＋0.5 g/mL NaCl；T2.4 mg/L IAA＋0.5 g/mL NaCl；T3.6 mg/L IAA＋0.5 g/mLNaCl；T4.8 mg/LIAA＋0.5 g/mL NaCl；T5.10 mg/LIAA＋0.5 g/mLNaCl。

按照7个处理进行叶面喷施和灌根，7 d后分别选取长势良好的植株进行测定。摘取适宜叶片，洗净，蒸馏水冲洗，再将主叶脉取出，剪碎，备用。

1.4 测定指标及方法

可溶性糖含量的测定参照刘亚栋等[16]的苯酚法，所测可溶性糖标准曲线为Y＝0.007X＋0.142，R2＝0.999 1。脯氨酸含量测定采用茚三酮法[17]，所测脯氨酸标准曲线为 Y＝0.116X－0.003，R2＝0.999 5。

MDA含量的测定参照张志良等[18]的硫代巴比妥酸法，取新鲜黄芩叶片0.5 g，加入少量石英砂和1 mL10%的TCA进行研磨，再加人4 mL TCA研磨成匀浆液，4 000 r/min离心10 min，之后吸取2 mL上清液，加人0.6%TBA溶液2 mL于具塞试管中，置于沸水浴中煮沸15 min，冷却后再离心。取上清液分别测定332，450 nm处的OD值。

POD活性的测定参照李奕松等[19]的愈创木酚显色法，POD活性计算以每分钟A（OD）值变化0.01为1个酶活性单位（U）。CAT活性的测定参照李奕松等[19]的紫外吸收法，CAT活性计算以每分钟A（OD）值减少0.1的酶量为1个酶活性单位（U）。

其中，A1，A2为样品管吸光值；A0为加入煮死酶液的对照管吸光值。

叶绿素含量的测定参照赵世杰等[20]丙酮-碳酸钙法。可溶性蛋白含量的测定参照尚宏芹等[21]的考马斯亮蓝G-250染色法，取新鲜黄芩叶片0.5 g，加入蒸馏水2 mL研磨成浆后，再加入蒸馏水6 mL冲洗研钵，一并收集在同一离心管中，在3 000 r/min下离心15 min，上清液转入容量瓶，用蒸馏水定容至10 mL即为提取液。吸取1.0 mL提取液，再加入考马斯亮蓝G-250溶液4 mL，放入同一试管中，混匀静置2 min，在595 nm下测吸光值。其可溶性蛋白标准曲线为 Y＝0.002 3X＋0.075 1，R2＝0.999 2。

1.5 数据处理

所有处理测定重复3次，数据为3次测定的平均值，用Excel 2010进行数据处理和绘图，采用SPSS22软件对数据进行显著性检验分析。

2 结果与分析

2.1 IAA对盐胁迫下黄芩幼苗叶片丙二醛含量的影响

由图1可知，与CK1相比，CK2盐胁迫下的黄芩幼苗叶片MDA含量显著提高，且显著高于CK1（P＜0.05），叶面喷施IAA后MDA含量呈现先降后升的变化趋势，与CK2相比，其他处理均有不同程度的降低，T1，T2，T3，T4，T5处理的丙二醛含量分别降低 6.49，10.47，11.62，7.62，5.88 nmol/g，降低量均达到显著水平（P＜0.05），且T3处理的MDA含量降低幅度最大，叶面喷施6mg/L的IAA（T3）效果最佳。根施IAA时，MDA含量呈现先降后升的变化趋势，与CK2相比均有不同程度的降低，且降低量均达到显著水平（P＜0.05），其中，T4处理的 MDA含量降低最大，与CK2相比降低了11.01 nmol/g，根施8 mg/L的IAA（T4）效果最好。叶面喷施6 mg/L的IAA和根施8 mg/L的IAA相比，叶面喷施IAA的下降幅度更大，说明叶面喷施6 mg/L的IAA对黄芩受到盐胁迫的影响最小，能有效抑制黄芩幼苗丙二醛的生成。

2.2 IAA对盐胁迫下黄芩幼苗叶片可溶性蛋白含量的影响

由图2可知，盐胁迫后（CK2），黄芩幼苗叶片内可溶性蛋白含量与CK1相比下降0.34 mg/g，叶面喷施不同浓度IAA，在T3处理时达到最大，较CK2增加了 0.97 mg/g，其后呈现依次递减，虽然 T1，T2，T4，T5处理之间相比差异不显著，但 T1，T2，T3，T4，T5处理的可溶性蛋白含量均显著高于CK2（P＜0.05），叶面喷施6 mg/L的IAA（T3）效果最佳。根施不同质量浓度IAA后，可溶性蛋白含量呈现先升后降的变化趋势，与 CK2相比，均有不同程度增加，T1，T2，T3，T4，T5处理的可溶性蛋白含量分别增加0.36，0.44，0.56，0.88，0.58 mg/g，且在T4处理时可溶性蛋白含量最高，比CK2增加0.88 mg/g，虽然T5处理有所下降，但仍显著高于CK2（P＜0.05），根施8 mg/L的IAA处理能显著增加盐胁迫下黄芩幼苗叶片可溶性蛋白含量。T1处理与CK1相比差异不显著，T3处理与T5处理相比差异不显著，但均与CK2相比差异显著（P＜0.05）。叶面喷施IAA的T3处理与根施IAA的T4处理相比，叶面喷施IAA明显高于根施IAA，且提高了0.12 mg/g。IAA的2种处理方式中，叶面喷施更为明显，且叶面喷施IAA 6 mg/L可明显提高黄芩幼苗叶片中的可溶性蛋白含量，缓解盐胁迫对黄芩幼苗的伤害。

2.3 IAA对盐胁迫下黄芩幼苗叶片叶绿素含量的影响

由图3可知，CK2与CK1相比，叶绿素含量下降0.20 mg/g，叶面喷施不同浓度的IAA，叶绿素含量呈现先升后降的变化趋势，与CK2相比，均有不同程度的增加，且差异显著（P＜0.05），T1，T2，T3，T4，T5处理的叶绿素含量分别增加 0.57，1.85，2.29，1.70，1.14 mg/g。在T3处理时叶绿素含量达最高，比CK2提高2.29 mg/g，叶面喷施6 mg/L的IAA对促进光合色素量的升高有显著作用，且有效缓解盐胁迫对黄芩幼苗光合色素的抑制效应。根施不同浓度IAA，叶绿素含量均高于CK2，增加效果均达到显著差异水平（P＜0.05）。在T4处理时的叶绿素含量达最高，比CK2提高了2.02 mg/g。叶面喷施IAA的T3处理与根施IAA的T4处理相比，叶面喷施比根施IAA能明显提高黄芩光合色素量，叶绿素含量提高更为显著。由此可知，IAA的2种处理方式中，叶面喷施更为明显，叶面喷施IAA6 mg/L可明显提高幼苗叶片中的叶绿素含量，缓解盐胁迫对黄芩幼苗的影响。

2.4 IAA对盐胁迫下黄芩幼苗叶片CAT活性影响

从图4可以看出，CK2与CK1相比，CAT活性降低，而盐胁迫下植物体内产生了过多的自由基，从而增加了H2O2积累对细胞的氧化破坏作用。叶面喷施不同浓度的 IAA 时，T1，T2，T3，T4，T5处理的CAT活性呈现先上升后下降的变化趋势，CAT活性与CK2相比均有升高，且增加量均达到显著差异水平（P＜0.05），T3处理时CAT活性达到最高，叶面喷施6 mg/L的IAA与CK2相比CAT活性增幅达227%。根施IAA后，CAT活性在T4处理时达到最高，根施8 mg/L的IAA与CK2相比，CAT活性增幅达222%，其后CAT活性呈现下降趋势，且均显著高于CK2（P＜0.05）。叶面喷施IAA的T3处理与根施IAA的T4处理相比，IAA的2种处理方式中，叶面喷施IAA 6 mg/L更加显著提高了黄芩幼苗叶片中的CAT活性，减轻细胞的氧化程度，维持细胞正常生理活动，对黄芩具有一定的保护作用。

2.5 IAA对盐胁迫下黄芩幼苗叶片POD活性的影响

从图5可以看出，与CK1相比，CK2黄芩幼苗叶片中POD活性显著降低（P＜0.05），降低2.96 U/g，叶面喷施不同浓度IAA后，黄芩幼苗叶片中的POD活性明显提高，随IAA浓度的增加呈先升后降的变化趋势，与 CK2相比，T1，T2，T3，T4，T5 处理分别增加5.10，6.23，10.43，5.59，3.96 U/g，增加量均达到显著水平（P＜0.05），POD活性在T3处理时达到最高，比CK2增加了10.43 U/g。由图5可知，POD活性在盐胁迫后显著下降，在根施外源物IAA后又有一定程度的提高，且在T4处理时活性最高，比CK2增加了7.68 U/g，虽然T5处理有所下降，但仍高于CK2。根施IAA的T4处理与叶面喷施的T3处理相比，叶面喷施比根施提高了35.81%。由以上结果可知，IAA的2种处理方式中，叶面喷施IAA 6 mg/L可明显提高黄芩幼苗叶片中的POD活性，缓解盐胁迫对黄芩幼苗的伤害，且效果显著。

2.6 IAA对盐胁迫下黄芩幼苗叶片可溶性糖含量的影响

从图6可以看出，与CK1相比，盐胁迫后，黄芩幼苗叶片的可溶性糖含量降低了9.63%，降低程度达到显著水平（P＜0.05）。叶面喷施不同浓度IAA后，随IAA浓度的增加黄芩幼苗叶片中可溶性糖含量呈先升后降的变化趋势，与CK2相比，T3处理的可溶性糖含量增加最大，且增加量达到显著水平（P＜0.05），叶面喷施6 mg/L的IAA与CK2相比可溶性糖含量增幅达147%。根施不同浓度IAA后，可溶性糖含量呈现先升后降的变化趋势，且在T4处理时可溶性糖含量最高，根施8 mg/L的IAA与CK2相比可溶性糖含量增幅达122%，虽然T5处理有所下降，但与CK2相比，增加量达到显著水平（P＜0.05）。叶面喷施IAA的T3处理与根施IAA的T4处理相比，叶面喷施IAA能明显提高可溶性糖含量，且提高了5.39%。由此可知，IAA的2种处理方式中，叶面喷施IAA6 mg/L可显著提高黄芩幼苗叶片中的可溶性糖含量，有效缓解盐胁迫对黄芩幼苗的伤害。

2.7 IAA对盐胁迫下黄芩幼苗叶片脯氨酸含量的影响

从图7可以看出，CK2与CK1相比，2种IAA的处理方式中CK2的脯氨酸含量均降低，经叶面喷施不同浓度IAA后脯氨酸含量呈先升后降的变化趋势，且均高于CK2，增加量均已达到显著水平（P＜0.05）。在T3处理时脯氨酸含量达到最大值，比CK2增加了7.07 μg/g。根施不同浓度IAA后，脯氨酸含量呈现先上升后下降的变化趋势，与CK2相比，增加量均已达到显著水平（P＜0.05）。T4处理时脯氨酸含量最高，与CK2相比增加了4.06 μg/g。叶面喷施IAA的T3处理和根施IAA的T4处理相比，叶面喷施IAA比根施IAA的脯氨酸含量增加74.14%。由此可知，叶面喷施IAA比根施方式更能有效缓解黄芩的盐胁迫，且叶面喷施IAA6 mg/L的效果最佳。

3 结论与讨论

3.1 讨论

叶绿素作为一类与光合作用密切相关的色素，其含量的下降，光合作用减弱，是植物受到盐胁迫的重要特征之一，其作用机制是盐胁迫可增强叶绿素酶活性，从而促进叶绿素的降解，导致叶绿素含量降低[22]。本研究表明，盐胁迫后黄芩幼苗叶片中叶绿素含量显著下降，这说明盐胁迫会显著影响植物的光合作用。经过不同浓度IAA的不同施加方式处理后，叶绿素含量有不同程度的提高，叶面喷施6 mg/L IAA的增幅是CK2的2.20倍，根施8 mg/L IAA的增幅是CK2的1.96倍，相比来说，叶面喷施6 mg/L IAA的效果最佳，能有效促进叶绿素的合成，从而提高黄芩叶片光合活性。

近几年，通过施加一定浓度的外源植物激素缓解植物盐胁迫成为农业生产研究的热点。可溶性糖和可溶性蛋白含量的高低能正确反映植物耐盐性的强弱[8]，它们是植物体内重要的渗透调节物质，可通过渗透调节减轻或避免盐胁迫对植物的伤害，维持植物受盐胁迫时的渗透压，防止细胞脱水，并激发抗氧化酶活性及清除植物体内的活性氧，有利于增强植物的耐盐性。本研究结果表明，施加不同浓度IAA均能显著提高黄芩幼苗叶片可溶性糖和可溶性蛋白的含量，这与黄瓜幼苗[5]、苜蓿幼苗[6]、白三叶幼苗[7]的研究结果相一致。IAA的2种处理方式中，叶面喷施6 mg/LIAA的可溶性糖和可溶性蛋白的增幅分别是CK2的1.47倍和0.88倍，根施8 mg/L IAA的可溶性糖和可溶性蛋白的增幅分别是CK2的1.22倍和0.82倍，比较而言，叶面喷施IAA能明显缓解黄芩幼苗的盐胁迫，且叶面喷施6 mg/L IAA的效果最佳。

抗氧化系统是植物主要的防御体系之一，过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）等是机体清除ROS的最重要的抗氧化酶类，广泛分布于各种生物体内，其与植物的抗逆性和衰老密切相关，逆境下酶活性降低使植物体活性氧升高，增加其对膜结构的破坏。而CAT能将H2O2分解为O2和H2O，以避免积累的H2O2对细胞的氧化产生破坏。在本研究盐胁迫下黄芩幼苗叶片中CAT，POD活性显著下降，这与华智锐等[23]在黄芩幼苗上的研究相一致。而本试验中，在盐胁迫下IAA的不同处理方式对黄芩幼苗CAT，POD活性缓解趋势相似，呈现出先升高后降低，且均高于对照组（CK2），说明IAA不同施加方式具有提高黄芩幼苗CAT，POD活性的作用。叶面喷施6 mg/L的IAA后，CAT，POD活性的增幅分别是CK2的2.27倍和0.77倍，根施8 mg/L的IAA后，CAT，POD活性的增幅分别是CK2的2.02倍和0.57倍。IAA的2种处理方式中，叶面喷施IAA能明显缓解黄芩幼苗的盐胁迫，且叶面喷施6 mg/L IAA的效果最好。

丙二醛（MDA）是膜脂过氧化作用的最终分解产物[11]。在盐胁迫下植物体内的自由基代谢系统失衡，抑制植物根系对水分和养分的吸收，诱发活性氧积累，进而导致膜脂过氧化作用增强，所以，盐胁迫后黄芩幼苗体内MDA含量大幅度增加，这与刘拴成等[24]对番茄幼苗的研究结果相一致。而经IAA的不同处理方式处理后的黄芩幼苗MDA含量均低于对照组（CK2），说明施加外源物IAA可缓解膜脂过氧化作用，抑制丙二醛生成，降低体内丙二醛的含量。叶面喷施6 mg/LIAA的丙二醛含量的降幅是CK2的61%，根施8 mg/LIAA的丙二醛含量的降幅是CK2的58%，IAA的2种处理方式中，叶面喷施6 mg/L IAA的效果明显，能降低超氧阴离子产生速率，明显减轻盐胁迫对黄芩的迫害。

盐胁迫会干扰植物的水分平衡，脯氨酸能有效帮助调节植物细胞、组织持水和防止脱水，并能保护质膜完整性[16]。在盐胁迫下，不耐盐植物与耐盐植物相比，耐盐植物体内积累了更多的脯氨酸，以提高植物的耐盐性[15]。本试验结果表明，黄芩幼苗在盐胁迫下，脯氨酸含量明显降低，而经不同质量浓度IAA的不同施加方式处理后的黄芩幼苗脯氨酸含量均高于对照组（CK2），说明施加IAA可提高脯氨酸含量，以提高黄芩幼苗耐盐能力。叶面喷施6 mg/LIAA的脯氨酸含量的增幅是CK2的1.97倍，根施8 mg/L IAA的脯氨酸含理的增幅是CK2的1.15倍，IAA的2种处理方式中，叶面喷施IAA能明显缓解黄芩幼苗的盐胁迫，叶面喷施6 mg/L IAA的效果明显。

3.2 结论

本试验通过不同质量浓度（0，2，4，6，8，10 mg/L）IAA处理和施加方法研究了盐胁迫下黄芩幼苗生理特性。结果显示，在盐胁迫下，不同质量浓度IAA的不同施加方式处理黄芩幼苗可不同程度缓解盐胁迫对黄芩幼苗造成的伤害，与对照组CK2（0.5 g/mL NaCl）相比，MDA含量明显低于对照，而叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、POD活性、CAT活性均呈现不同程度升高趋势，其中以叶面喷施6mg/LIAA处理效果最佳，叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、POD活性、CAT活性升高量分别为2.29 mg/g，7.07 μg/g，0.97 mg/g，5.39%，10.43，3.25 U/g，丙二醛降低量为11.62 nmol/g，与对照相比分别增加285%，197%，88%，147%，77%，227%，-61%。综合以上结果表明，通过施加外源物质IAA，可以提高黄芩幼苗的耐盐性，且以叶面喷施6 mg/LIAA的作用效果最佳。

综合各项指标表明，IAA对盐胁迫下黄芩的2种不同处理中，叶面喷施IAA能明显缓解盐胁迫的迫害，叶面喷施6 mg/L IAA处理的效果达到最佳。本试验结果为黄芩的耐盐性研究提供了参考，也为利用IAA作为化控措施以缓解黄芩盐害提供理论依据。尽管本研究开展了2种外源施加方式效果比较及最佳浓度筛选试验，但是IAA缓解盐胁迫是一个极为复杂的调控过程，其作用还需从分子生物学角度作进一步研究。