外源2,4-表油菜素内酯诱导紫花苜蓿幼苗耐盐性的生理响应

寇江涛

(1.宜春学院 生命科学与资源环境学院，江西 宜春 336000；2.江西省作物生长发育调控重点实验室，江西 宜春 336000)

盐害是造成世界范围内农作物产量损失、影响植物地理分布、限制全球农业生产、严重威胁粮食安全的主要非生物胁迫因子[1]。盐害影响了我国相当比例的耕地，已成为华北、西北、东北及滨海滩涂等干旱、半干旱地区农业发展的瓶颈因子之一[2]。植物在高盐胁迫下，尤其是高浓度的Na+，会直接导致离子毒害和高渗胁迫，并间接引起氧化损伤等次级胁迫，致使生理生化代谢紊乱，最终形态建成被改变、生长发育被抑制[3-4]。

研究表明，外源激素对于提高植物抗逆性具有重要作用[5]。油菜素内酯(Brassinosteroids，BRs)作为第六大植物激素，在植物体内具有含量极低、生理活性极高的特点，能够促进蛋白质和DNA、RNA的合成，具有调控植物生长发育、提高酶系统活性、延缓植物衰老、增强植物抗性的作用[6]。目前，BRs在植物体内的信号转导途径，及其在诱导植物抗盐性的作用已成为研究热点[7-9]，并广泛应用于农业生产上[10]。

紫花苜蓿(Medicagosativa)具有高产、优质、分布广、抗逆性强等特点，是目前我国栽培面积最大的豆科牧草，由于不合理的农业措施和极端天气的频现，导致我国苜蓿主产区的土壤盐渍化面积不断增加，严重限制了优质、高产苜蓿草产业的发展。研究表明，盐胁迫下，添加外源EBR能够提高紫花苜蓿种子的萌发率并促进幼苗生长[11]，并能提高幼苗的根系活力[12]、光合能力[13]和光系统Ⅱ功能[14]，有效维持幼苗体内的离子稳态平衡[13-14]。本试验在NaCl胁迫下，研究外源EBR对紫花苜蓿幼苗株高、地上生物量、抗氧化能力和渗透调节能力的影响，旨在明确外源BRs在调控紫花苜蓿苗期耐盐性中的作用和机理。

1 材料和方法

1.1 试验设计

供试品种为中苜3号(M.sativacv.Zhongmu No.3)和陇中苜蓿(M.sativacv.Longzhong)，其中，中苜3号为耐盐品种，适于以NaCl为主的盐碱地种植，陇中苜蓿为不耐盐品种。试验设4个处理，CK处理：对照，添加蒸馏水；NaCl处理：添加150 mmol/L NaCl；EBR处理：喷施0.1 μmol/L EBR；NaCl+EBR处理：添加150 mmol/L NaCl，同时喷施0.1 μmol/L EBR，每处理4次重复。将供试苜蓿种子用HgCl2溶液(浓度0.1%)消毒后，播种在装有蛭石的培养钵(上口径15 cm，下口径10 cm，深度15 cm)中，待种子萌发出苗后，每个培养钵中定植10株，然后置于光照培养室进行培养，幼苗培养期间，每隔2 d浇灌1次1/2 Hoagland营养液。

幼苗生长第35天，将苜蓿幼苗移到试验用水培盆中预培养3 d开始试验。整个试验期间，每隔2 d更换1次处理液，同时在各个处理液中，间歇性通入空气。试验期间，每天早晨8：00在EBR和EBR+NaCl处理的苜蓿幼苗叶片正反面均匀喷施0.1 μmol/L EBR溶液，同时在CK和NaCl处理的苜蓿幼苗叶片正反面均匀喷施蒸馏水，喷到有液滴为止。

1.2 测定方法

1.3 试验数据统计分析

试验数据采用Excel 2003进行统计，采用SPSS 19.0软件进行显著性分析，P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 外源EBR对NaCl胁迫下苜蓿幼苗株高和地上生物量的影响

由图1可知，和CK相比较，NaCl处理第10 天时，紫花苜蓿幼苗的生长明显被抑制，2个品种苜蓿幼苗的株高、地上生物量显著下降(P<0.05)，中苜3号幼苗的株高、地上生物量分别下降34.14%和38.72%，陇中苜蓿幼苗的株高、地上生物量分别下降38.69%和36.96%。

不同字母表示差异达5%显著水平。图2-3同。

和CK相比较，喷施外源EBR对2个品种苜蓿幼苗的株高和中苜3号幼苗的地上生物量无显著影响(P>0.05)，但显著提高了陇中苜蓿幼苗的地上生物量(P<0.05)。NaCl胁迫下，喷施外源EBR后，NaCl胁迫对紫花苜蓿幼苗生长所产生的抑制程度明显减轻，陇中苜蓿幼苗的株高和中苜3号幼苗的地上生物量显著提高(P<0.05)。和NaCl胁迫相比较，中苜3号幼苗的株高、地上生物量分别提高24.31%和30.32%，陇中苜蓿幼苗的株高、地上生物量分别提高29.18%和29.19%。

2.2 外源EBR对NaCl胁迫下苜蓿幼苗体内渗透调节能力的影响

由表1可知，和CK相比较，NaCl处理第10天时，苜蓿幼苗体内产生了渗透胁迫，2个品种苜蓿幼苗叶片中的可溶性蛋白含量显著降低(P<0.05)，可溶性糖和游离脯氨酸含量显著升高(P<0.05)，中苜3号幼苗叶片中的可溶性蛋白含量下降46.75%，可溶性糖、游离脯氨酸含量分别提高108.23%和205.40%，陇中苜蓿幼苗叶片中的可溶性蛋白含量下降49.79%，可溶性糖、游离脯氨酸含量分别提高136.76%和168.29%。

表1 NaCl胁迫下添加外源EBR对苜蓿幼苗体内渗透调节能力的影响

和CK相比较，喷施外源EBR对2个品种苜蓿幼苗体内的渗透能力无显著影响(P>0.05)。NaCl胁迫下，喷施外源EBR后，NaCl胁迫对苜蓿幼苗造成的渗透胁迫程度明显降低，2个品种苜蓿幼苗叶片中的可溶性蛋白含量显著提高(P<0.05)，可溶性糖和游离脯氨酸含量显著下降(P<0.05)。和NaCl胁迫相比较，中苜3号幼苗叶片中的可溶性蛋白含量提高63.03%，可溶性糖、游离脯氨酸含量分别下降35.24%和35.31%，陇中苜蓿幼苗叶片中的可溶性蛋白含量提高69.04%，可溶性糖、游离脯氨酸含量分别下降 27.20%和46.58%。

2.3 外源EBR对NaCl胁迫下苜蓿幼苗体内酶促抗氧化系统和非酶抗氧化系统活性的影响

由图2可知，和CK相比较，NaCl处理第10天时，苜蓿幼苗的抗氧化能力显著增强，2个品种苜蓿幼苗叶片中的非酶抗氧化物质(AsA、GSH)含量和抗氧化酶(SOD、GPX、APX、GR)活性显著提高(P<0.05)，但CAT活性显著降低(P<0.05)。中苜3号幼苗叶片中的AsA、GSH含量分别提高67.83%和58.22%，SOD、GPX、APX、GR活性分别提高22.31%, 46.78%, 46.08%, 44.76%，CAT活性下降45.06%，陇中苜蓿幼苗叶片中的AsA、GSH含量分别提高28.24%和52.55%，SOD、GPX、APX、GR活性分别提高20.56%, 61.78%, 40.94%, 40.91%，CAT活性下降47.23%。

图2 NaCl胁迫下添加外源EBR对苜蓿幼苗抗氧化能力的影响

和CK相比较，喷施外源EBR对2个品种苜蓿幼苗叶片中的SOD活性无显著影响(P>0.05)，但显著提高了APX、GPX、GR、CAT活性和AsA、GSH含量(P<0.05)。NaCl胁迫下，喷施外源EBR进一步提高了苜蓿幼苗酶促抗氧化系统和非酶抗氧化系统活性，2个品种苜蓿幼苗叶片中的非酶抗氧化物质(AsA、GSH)含量和抗氧化酶(SOD、GPX、APX、GR、CAT)活性均显著提高(P<0.05)。和NaCl胁迫相比较，中苜3号幼苗叶片中的AsA、GSH含量分别提高28.75%和43.73%，SOD、GPX、APX、GR、CAT活性分别提高12.34%, 24.23%, 24.21%, 32.89%, 54.07%，陇中苜蓿幼苗叶片中的AsA、GSH含量分别提高46.31%和30.07%，SOD、GPX、APX、GR、CAT活性分别提高13.30%, 22.05%, 26.33%, 43.19%, 50.02%。

2.4 外源EBR对NaCl胁迫下苜蓿幼苗叶片中和MDA含量的影响

图3 外源EBR对NaCl胁迫下苜蓿幼苗叶片中和MDA含量的影响

3 讨论与结论

外部形态和生长状况是盐胁迫对植物伤害的最直观表现[18]。盐胁迫对植物生长发育的影响主要表现为具有明显的抑制效应，最终表现为生物量的积累下降[18]。本试验中，NaCl处理对苜蓿幼苗的生长具有显著的抑制作用，降低了2个品种苜蓿幼苗的株高和地上生物量，喷施外源EBR明显减轻了NaCl胁迫所产生的抑制作用，显著提高了2个品种苜蓿幼苗的株高和地上生物量，这与BRs调控燕麦(AvenasativaL.)[7]、番茄(Solanumlycopersicum)[19]耐盐性的研究结果一致。

渗透调节是植物响应盐胁迫的主要表征之一[20]。可溶性蛋白、游离脯氨酸和可溶性糖等小分子物质作为植物体内逆境胁迫诱导积累的关键信号物质，在植物的抗盐性中发挥着重要作用[21-23]。本试验中，NaCl处理破坏了2个品种苜蓿幼苗体内原生蛋白质的生化代谢途径，抑制了蛋白质的合成代谢，使得蛋白质的水解代谢加快，可溶性蛋白在蛋白水解酶的作用下水解能够产生游离氨基酸，从而导致2个品种苜蓿幼苗叶片中游离脯氨酸含量升高。游离氨基酸的大量积累，有助于缓解渗透胁迫，游离脯氨酸和可溶性糖的大量积累，也能够在一定程度上维持苜蓿幼苗体内的渗透势，进一步说明游离脯氨酸和可溶性糖的积累是植物响应盐胁迫的一种防御性行为[24]。NaCl胁迫下，喷施外源EBR能够明显促进紫花苜蓿幼苗体内蛋白质的生物合成，显著降低游离脯氨酸和可溶性糖的积累量，这与李硕等[19]、王舒甜等[25]在番茄、香樟(Cinnamomumcamphora(Linn)Presl)耐盐性上的研究结果一致，说明外源EBR可能参与了盐胁迫下苜蓿幼苗C、N代谢的调控，同时可溶性蛋白含量的增加还有利于酶活性的发挥，但其调控机理有待进一步研究。