盐胁迫下外源MT和Ca2+对菜用大豆幼苗生长及生理特性的影响

刁玄章 高青海 程小燕

摘 要：以菜用大豆为实验材料，研究盐胁迫条件下外源喷施MT和Ca2+对大豆幼苗生长、光合参数和膜质过氧化的影响.实验结果表明，菜用大豆幼苗在盐胁迫下其生理生化反应受到抑制，单一施用外源Ca2+，MT，Ca2++MT，均对大豆幼苗的盐胁迫具有一定的缓解作用.单一喷施MT的大豆幼苗各项生理指标与对照组CK最相近，效果最好.

关键词：菜用大豆；盐胁迫；MT；Ca2+；缓解作用

[中图分类号]S643 [文献标志码]A

Effects of Exogenous MT and Ca2+ in Physiological Characteristics of Vegetable Soybean Seedlings under Salt Stress

DIAO Xuanzhang，GAO Qinghai*，CHENG Xiaoyan

（College of Agricultural Sciences，Anhui Science and Technology University， Fengyang 233100，china）

Abstract：The effects of exogenous application of MT and Ca2+ on the growth， photosynthetic parameters and membrane peroxidation of vegetable soybean seedlings under salt stress were studied with vegetable soybean as experimental material. The results showed that the physiological and biochemical reactions of vegetable soybean seedlings under salt stress were inhibited. The single application of exogenous Ca2+ and MT or combined application had a certain degree of alleviation on the stress of vegetable soybean seedlings. The physiological indexes of soybean seedlings were the closest to those of the control group， so the effect was better.

Key words：vegetable soybean； salt stress； Melatonin； Ca2+； alleviating effect

土壤盐渍化是一个全球性的问题，全球共有各类盐渍土9.5×108 hm2左右，我国有盐渍土3 000万hm2左右，土壤盐渍化面积仍在不断扩大，已经成为全球农业生产中普遍存在且亟待解的难题，严重限制了农业的可持续高效发展.MT（褪黑素，Melatonin）在作物中有各种生理功效，可增进种子萌生，促进生长，缓解作物逆境胁迫等.[13]Ca2+是作物生长发育过程中不可缺少的大量元素之一，分布在植物细胞液泡、细胞膜、质体、线粒体等部位，参与植物细胞代谢活动.Ca2+对非生物胁迫等不良环境给植物造成的伤害有一定的缓解作用.[45]盐胁迫下，由于植物对Na+吸收量增加，从而降低了对Ca2+吸收，导致矿质元素不平衡，影响植物的生长发育.通过增加细胞质中Ca2+的浓度，可以维持正常的光合作用，起到保护植物的作用.本研究以菜用大豆为材料[67]，研究盐胁迫下外源物质MT和Ca2+对其生长和生理特性的影响，旨在为提高菜用大豆耐盐性提供理论支撑.

1 材料与方法

1.1 材料

實验为菜用大豆“青酥七号”，由安徽科技学院园艺教研室提供，实验在安徽科技学院种植园人工气候室内进行.选取颗粒饱满、整齐的菜用大豆种子，在基质为蛭石和草灰（体积比1∶1）的穴盘中播种，幼苗长至2叶1心时移栽到基质为蛭石+草灰+珍珠岩（体积比1.5∶1.5∶1）的10 cm×10 cm的营养钵中，依照常规方法培育.

1.2 方法

幼苗长到3叶1心时开始进行实验.选取长势一致的菜用大豆幼苗，移至人工气候室，常温下培养3天后进行试剂处理.实验共设置5个处理：

（1）CK（蒸馏水）；

（2）SS（75 mmol·L-1 NaCl）；

（3）MT+SS（100 μmol·L-1 MT+75 mmol·L-1 NaCl）；

（4）Ca2+ + SS（5 mmol·L-1 CaCl2+75 mmol·L-1 NaCl）；

（5）MT + Ca2++SS（100 μmol·L-1 MT+5 mmol·L-1 CaCl2+75 mmol·L-1 NaCl）.

每组处理30株，重复3次.每天18点叶面喷施外源物质MT和Ca2+，对照组喷施蒸馏水，每次喷施以叶面均匀附着一层水珠为准.外源物处理后第2 d天进行盐胁迫处理.每株在根部缓慢加入20 mL的75 mmol·L-1 NaCl，对照组施加等量蒸馏水，其他管理均保持一致.处理12 d左右时，取出实验样本进行测定.测定重复3次.

1.3 测定

形态指标测定 在处置12 d时，采用游标卡尺测量菜用大豆幼苗的株高，用电子天平测量根系鲜重、地上部鲜重、根系干重、地上部干重.每株重复三次，每组处理统计5株，取平均值.

光合速率与叶片气孔导度测定 在晴朗上午10：30之前，叶片气孔未关闭时，每组随机选取5株菜用大豆幼苗，每株从上往下数第3片叶，利用CIRAS-2光合仪在室外测定供实验材料的净光合速率和叶片气孔导度，根据光合光强响应分析结果，确定人工光源PAR800（mo1· m-2 · s-1 ）测定叶片光合参数.仪器稳定时记录相关数值，重复3次，取平均值.

叶绿素的测定 每组称取0.2 g叶片，加入20 mL 80%的丙酮，密封，在暗处放24 h，直至叶片发白；对照组为80%丙酮.分别在663，646，470 nm比色.[8]

叶片相对电导率和丙二醛（MDA， malondialdehyde）含量 随机选则鲜叶若干，用蒸馏水洗涤，然后用打孔器打圆片0.5 g.打孔器要避开主叶脉，利用电导率仪测定，计算公式参考高俊凤的实验方法.丙二醛含量测定采取比色法.[8]

2 结果与分析

2.1 盐胁迫下外源MT和Ca2+对菜用大豆幼苗株高和根系鲜重的影响

从图1可以看出，对照处理大豆幼苗株高为31.7 cm，SS大豆幼苗株高为21.4 cm，比正常株高低32.4%.喷施外源Ca2+和MT均具有一定的缓解用.喷施MT缓解效果最好，大豆幼苗株高为24.3 cm，比盐胁迫下大豆幼苗的株高高13.6%.实验结果表明，盐胁迫抑制了菜用大豆幼苗生长，喷施外源Ca2+和MT均具有一定的缓解盐胁迫的作用，喷施外源MT缓解效果最好.

由图2可以看出，大豆幼苗正常情况生长根系鲜重为0.85 g，在盐胁迫下根系鲜重为0.62 g，喷施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+的大豆幼苗根系鲜重均比盐胁迫下的要高.喷施MT的大豆幼苗长势最好，比盐胁迫下高25.8%，接近幼苗正常情况生长根系鲜重.实验结果表明，盐胁迫下喷施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+对菜用大豆幼苗根系生长均有一定缓解作用，喷施MT效果最佳.

2.2 盐胁迫下外源MT和Ca2+对菜用大豆幼苗根系干重的影响

由图3可以看出，大豆幼苗在盐胁迫下根系干重为0.09 g，比正常情况下低40.0%，而喷施外源Ca2+和MT+Ca2+的大豆幼苗根系干重均比SS下高18.2%.喷施外源 MT的大豆幼苗效果最好，比盐胁迫下高44.4%.实验结果表明，喷施外源MT处理，对盐胁迫的缓解效果最好，喷施Ca2+次之.

2.3 盐胁迫下外源MT和Ca2+对菜用大豆幼苗地上部鲜重和干重的影响

由图4可以看出，大豆幼苗正常情况生长地上部鲜重为14.8 g，盐胁迫下地上部鲜重为8.91 g，喷施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+的大豆幼苗地上部鲜重均比盐胁迫下的要高.喷施外源MT的大豆幼苗长势最好，比盐胁迫下高28.2%，接近幼苗正常情况生长地上部鲜重.实验结果表

由图5可以看出，盐胁迫下菜用大豆幼苗地上部干重受到抑制，为1.9 g，比对照处理少21.1%.喷施外源Ca2+和MT+Ca2+后，大豆幼苗地上部干重几乎不受影响.效果最好的是喷施外源MT，幼苗地上部干重为2.21 g，达到对照处理的91.7%.

2.4 盐胁迫下外源MT和Ca2+对菜用大豆幼苗叶片叶绿素含量和净光合速率的影响

叶绿素是植物重要的光合色素，光合色素含量减少会导致光合速率降低，从而降低PSII反应中心的光捕获能力和光化学转化效率，进而降低光合作用，叶片的光合作用受损，进而抑制植株的生长发育.叶绿素的含量受到外界环境的影响，由图6可以看出，盐胁迫条件下叶绿素含量为46.5 SPAD，喷施外源 MT和Ca2+的大豆幼苗叶绿素

含量与盐胁迫下相比，分别增加了2.9 SPAD和1.2 SPAD，喷施外源MT的大豆幼苗叶绿素含量最高，缓解效果最好.

由图7可知，植物在盐胁迫下，净光合速率比正常情况下降了29.6%.喷施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+处理的菜用大豆幼苗，叶片净光合速率分别为11.2，10.4，10.8 μmol·m-2·s-1，说明喷施外源MT的菜用大豆幼苗叶片净光合速率最高，对叶片净光合速率缓解效果最佳.

2.5 盐胁迫下外源MT和Ca2+对菜用大豆幼苗叶片气孔导度的影响

大多数植物的气孔在白天张开，夜间关闭.气孔导度对蒸腾作用有着直接的影响，也影响着植物的光合作用.由图8可以看出，对照处理菜用大豆幼苗气孔导度为192 mmol·m-2·s-1，盐胁迫下减少26.6%.喷施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+的大豆幼苗，气孔导度比盐胁迫下分别高23.4%，14.2%，8.5%，MT对菜用大豆的气孔导度缓解效果最佳.

图8 盐胁迫下外源MT和Ca2+对菜用大豆幼苗叶片气孔导度的影响

相对电导率与植物活力、水分下降和电解液外渗有密切关系.从图9中可以看出，盐胁迫下大豆幼苗的相对电导率显著高于对照.对照处理的大豆幼苗叶片相对电导率为19.4%，SS处理下大豆幼苗叶片相对电导率达28.6%，喷施外源MT和Ca2+能显著降低大豆幼苗叶片相对电导率.说明喷施外源MT和Ca2+可有效缓解盐胁迫对大豆叶片细胞膜的伤害.喷施外源MT的效果更为显著，大豆幼苗叶片相对电导率为24.3%，比盐胁迫下的相对电导率低15.0%，其次为喷施Ca2+.

2.6 盐胁迫下外源MT和Ca2+对菜用大豆幼苗叶片相对电导率和MDA含量的影响

化水平，SS处理下菜用大豆幼苗叶片MDA含量明显升高，在处理时达到2.8 nmol·g-1FW，喷施外源MT，Ca2+，MT+Ca2+均可显著缓解叶片MDA含量的升高.喷施外源MT大豆幼苗叶片MDA含量较低，缓解效果最好.

3 结论

植物在正常生长环境下体内活性氧（ROS）的产生和消除之间存在一定的平衡，这种平衡的维持主要依靠各类抗氧化物质协同作用.大多数非盐生植物在长时间盐胁迫下其活性氧平衡被破坏，导致活性氧大量积累，膜透性增加，膜氧化水平提高.植物细胞的正常生理代谢和生长受到抑制，严重时植物死亡.

外源MT具有较好的抗氧化作用，能够在一定程度上缓解植物逆境胁迫，在胁迫信号传导中承担着重要的作用.实验结果表明，菜用大豆幼苗在盐胁迫下其生理生化反应受到抑制，单一施用外源Ca2+，MT，Ca2++MT，对菜用大豆幼苗的胁迫具有一定程度缓解作用.单一喷施MT的大豆幼苗各项生理指标与对照组CK最相近，作用效果最好.外源MT处理对根系鲜重和根系干重作用效果最好，还可提高菜用大豆幼苗的净光合速率，显著提高叶片气孔导度.

参考文献

[1] 巩彪，史庆华.园艺作物褪黑素的研究进展[J].中国农业科学，2017，50（12）：23262337.

[2] 高青海，郭远远，吴燕，等.盐胁迫下外源褪黑素Ca2+对甜瓜幼苗的缓解效应[J].应用生态学报，2017，28（6）：19251931.

[3] Tan DX， Hardeland R， Manchester LC， et al. Functional roles of melatonin in plants， and perspectives in nutritional and agricultural science[J].Journal of Experimental Botany， 2012， 63（2）： 577597.

[4] Patel NT， Panchal NS， Pandey IB， et al. Implications of calcium nutrition on the response of Acacia senegal （Mimosaceae） to soil salinity[J].Anales de Biologia，2011，33：2334.

[5] 吴锦程，陈宇，吴毕莎，等.钙处理对低温胁迫下枇杷幼苗Ca2+ATPase活性和膜脂过氧化水平的影响[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2016，44（2）： 121128.

[6] 王家军.植物性蛋白粉对大豆生长发育的影响[J].牡丹江师范学院学报：自然科学版，2007（2）：1718.

[7] 齐玉鑫，时新瑞，王爱武，等.牡丹江丘陵半山区大豆蚜虫发生规律及防治措施[J].牡丹江师范学院学报：自然科学版，2009（1）：4344.

[8] 高俊凤.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社，2006.7476.

編辑：琳莉