ＮａＣｌ胁迫对不同耐盐性辣椒幼苗生理生化指标的影响

张涛 马肖静 朱新红 刘勇鹏 杨森要 姚秋菊

摘要：本试验以耐盐性辣椒品种P300和盐敏感性辣椒品种323F3为材料，研究盐胁迫对两者幼苗生长指标和叶片、根系中抗氧化保护酶活性、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸、MDA及相对电导率的影响，以从生理生化角度进一步鉴定两者耐盐性的差别。结果表明，盐胁迫下，盐敏感品种（323F3）幼苗生长指标受抑制程度大于耐盐品种（P300），以地上部鲜重受抑制最大;耐盐品种幼苗叶片和根系中可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量以及抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性都高于盐敏感品种;而盐敏感性品种幼苗叶片的相对电导率、MDA含量显著高于耐盐品种。综合认为，盐胁迫下耐盐性强的品种能够维持较高的抗氧化酶活性、积累较多的渗透调节物质，可以较好地缓解NaCl胁迫对辣椒幼苗造成的伤害，使植物体可以维持各种正常的代谢活动。

关键词：辣椒;盐胁迫;生理生化;抗氧化酶

中图分类号：S641.301 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2021）12-0038-06

辣椒（CapsicumannuumL.）果实富含VC、辣椒素等营养物质，是重要调味品之一[1]。据统计，近年来中国辣椒种植面积稳定在210万hm2以上，农业产值高达2500亿元，已成为中国种植面积最大、消费量最大、加工方式最多的蔬菜产业[2]。当前设施农业迅猛发展，过量偏施氮磷肥问题突出，致使含盐量超出正常水平的土地面积接近3500万hm2，盐碱化耕地达760万hm2，并且呈逐年递增趋势，这对辣椒产业的高质量、可持续发展也造成严重影响[3]。

盐是影响植物生长和次级代谢的重要非生物因子之一[4]。盐胁迫会导致辣椒产量及品质严重下降。盐对植物产生整株的胁迫效应，外部表现为生长状态异常，常见如根长变短、株高矮化和叶色改变等，内部则呈现离子失衡、离子毒害和代谢紊乱现象，甚至改变细胞结构，最终表现为产量降低。研究表明，植物在长期生长演化过程中会通过渗透调节、抗氧化胁迫和膜结构保护等防御机制以适应盐胁迫[5-7]。基于辣椒耐盐性生理研究中存在的问题，本试验以耐盐性辣椒品种P300和盐敏感性辣椒品种323F3为材料，研究盐（NaCl）胁迫对不同耐盐性辣椒幼苗生长指标和叶片、根系的抗氧化酶活性及可溶性蛋白、可溶性糖、MDA、相对电导率等指标的影响，以从生理生化角度鉴定两者的耐盐性，揭示辣椒耐盐性生理响应机制，为深入了解辣椒耐盐生理机制提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验材料为耐盐基因型辣椒品种P300和盐敏感基因型辣椒品种323F3[8]，由河南省农业科学院园艺研究所提供。

1.2 试验设计

试验两品种均以灌施1/2Hoagland营养液为对照，通过灌施含150mmol/LNaCl的营养液进行盐胁迫处理，分别用323F3（NaCl胁迫）、P300（NaCl胁迫）、323F3（CK）、P300（CK）表示。

试验于2020年4月在河南农业大学第三生活区温室内进行。用72孔穴盘蛭石基质育苗，三叶一心后选取60株生长一致的幼苗栽入15孔穴盘内，其中30株灌施1/2Hoagland营养液（CK），另30株进行盐胁迫处理（1/2Hoagland营养液中加入150mmol/LNaCl溶液）。每隔5d灌施1次，共进行4次。随机区组设计，重复3次。

1.3 测定指标及方法

盐胁迫处理第20d，每处理随机取30株幼苗，测其株高、茎粗、地上部干鲜重、地下部干鲜重，测其根体积、根总表面积、根系平均直径、根总长及根系活力，测其叶片、根系可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量及POD、SOD、CAT、MDA、相对电导率等指标。

株高：苗基部到植株生长点的高度，用直尺测量;茎粗：用数显游标卡尺测量苗基部位置。地上部和地下部鲜重：用千分度电子天平测量;地上与地下部干重：将地上部及地下部鲜样于105℃烘箱中杀青15min，然后80℃烘48h至恒重，用千分度电子天平称量。根系总长度、根体积、根直径、根表面积用根系扫描仪（Epson，LongBeach，USA）测定。

SOD活性采用氮蓝四唑法测定;CAT活性采用高锰酸钾法测定;POD活性采用愈创木酚法测定。可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定;可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定;脯氨酸（PRO）含量采用茚三酮比色法测定;MDA含量采用硫代巴比妥酸法测定。相对电导率采用DD—810电导仪测定。所用试剂主要采自苏州科铭生物技术有限公司，具体步骤参照试剂盒内的说明书。测定原理与方法参照文献[9]进行。

胁迫系数（%）=（对照值-胁迫处理值）/对照值×100[8]。

1.4 数据处理

采用WPS表格进行数据统计，用SPSS21.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 NaCl胁迫对不同耐盐性辣椒生长形态指标的影响

由表1可知，NaCl胁迫20d时，盐敏感品种（323F3）与耐盐品种（P300）相比，各生长指标均存在显著差异。株高、茎粗、地上鲜干重的胁迫系数，323F3分别为27.29%、21.49%、59.05%和47.62%，P300分别为15.22%、18.61%、47.18%和39.22%。进而可知，NaCl胁迫下，不同耐盐性辣椒幼苗生长形态指标与对照相比均受到明显抑制，其中盐敏感品种各项生长指标的胁迫系数均在20%以上，以地上部鲜重的胁迫系数最高，达59.05%;耐盐辣椒品种株高、茎粗的胁迫系数低于20%。可知，相同浓度NaCl胁迫下，323F3受抑制程度大于P300。

2.2 NaCl胁迫对不同耐盐性辣椒根系生长指标的影响

由表2可知，NaCl胁迫下，不同耐盐性辣椒品种幼苗的根系生长指标与其对照相比均受到一定抑制。NaCl胁迫20d时，盐敏感品种（323F3）的总根长、根总表面积、根总体积、根平均直径、地下部鲜干重与其对照相比均差异显著，胁迫系数分别为32.19%、38.26%、75.56%、35.56%、56.96%和60.00%;而耐盐品种（P300）的总根长、根总表面积、根总体积与其对照相比差异不显著，胁迫系数分别为8.17%、10.78%和13.95%，根平均直徑、地下部鲜干重与其对照相比差异显著，胁迫系数分别为12.63%、24.22%和33.33%。进而可知，NaCl胁迫下，盐敏感辣椒品种的各项根系生长指标与对照相比胁迫系数均在30%以上，其中根总体积、地下部鲜干重受抑制最大;耐盐辣椒品种总根长、根总表面积、根总体积、根平均直径的胁迫系数均在15%以下，地下部干重受胁迫最大，为33.33%。可知，相同浓度NaCl胁迫下，323F3根系生长指标的受抑制程度均大于P300，不同根系生长指标受胁迫的程度均不相同，以地下部干鲜重受抑制最大。

2.3 NaCl胁迫对不同耐盐性辣椒幼苗叶片及根系中渗透调节物质含量的影响

由表3可知，相同浓度NaCl胁迫下，盐敏感品种（323F3）与耐盐品种（P300）叶片和根系中可溶性糖含量与对照相比均有所增加。其中323F3叶片可溶性糖含量比对照显著增加8.47%，根系仅比对照增加1.95%;P300叶片和根系中可溶性糖含量与对照相比均显著增加，分别增37.50%和29.49%。323F3叶片和根系中可溶性蛋白含量与对照均无显著差异，而P300叶片和根系中可溶性蛋白含量与对照相比差异显著，分别增14.43%和15.09%。323F3和P300叶片和根系中脯氨酸含量与对照相比均显著增加，分别增4.75倍、7.54倍和6.35倍、10.05倍。

综上，相同浓度NaCl胁迫下，耐盐品种P300幼苗叶片中可溶性蛋白含量差异不显著，但其叶片和根系中的可溶性糖、脯氨酸含量及根系中的可溶性蛋白含量均显著高于323F3。可知，NaCl胁迫后耐盐性强的品种细胞内能积累较多的渗透调节物质，可以很好地缓解NaCl胁迫对辣椒幼苗造成的伤害，从而表现出较强的耐盐性。

2.4 NaCl胁迫对不同耐盐性辣椒幼苗叶片及根系抗氧化酶活性的影响

由表4可知，相同浓度NaCl胁迫下，除323F3根系CAT活性外，盐敏感品种（323F3）与耐盐品种（P300）叶片和根系其它抗氧化酶活性与对照相比均有所增加。其中323F3叶片SOD活性比对照显著增加59.92%，根系SOD活性与对照差异不显著，仅增加5.08%;叶片CAT活性比对照显著增加21.72%，而根系略微减少;叶片和根系POD活性比对照显著增加，叶片增3.29倍，根系增61.35%。P300叶片和根系SOD活性比对照均显著增加，分别增1.06倍和26.56%，CAT活性比对照分别增27.42%和43.92%，POD活性比对照分别增3.36倍和12.98%。

可知，NaCl胁迫后，除根系POD活性外，P300幼苗叶片和根系其它抗氧化酶活性都显著高于323F3，即盐胁迫下P300仍维持着较高的酶活性，有利于减轻活性氧对细胞的伤害。

2.5 NaCl胁迫对不同耐盐性辣椒叶片相对电导率、MDA含量的影响

由表5可知，相同浓度NaCl胁迫下，盐敏感性品种（323F3）与耐盐品种（P300）叶片的电导率、MDA含量与其对照相比均显著增加。其中323F3叶片的相对电导率、MDA 含量分别增加35.00%、84.21%，P300分别增加17.49%、33.81%。

相同浓度NaCl胁迫后，323F3幼苗叶片的相对电导率、MDA含量都显著高于P300。这说明耐盐品种受盐胁迫伤害的程度小、膜脂过氧化程度轻，而耐盐性弱的品种则反之。

3 讨论与结论

植物耐盐性受多因素控制，不同植物的耐盐机理不同，即使是同一植物其在不同生长时期的耐盐机制或方式也可能不尽相同[10]。发芽期和幼苗期为植物对盐胁迫最敏感的时期[11]。本试验研究了盐胁迫对辣椒幼苗期生理生化特性的影响，试图揭示辣椒苗期的耐盐机制，为辣椒耐盐育种奠定基础。

首先，植物地上部的生长量是其对盐胁迫最直观的综合体现。从本试验结果看出，盐胁迫下两种不同耐盐性辣椒幼苗的生长形态指标与其对照相比均受到明显抑制，其中盐敏感品种（323F3）受抑制程度大于耐盐品种（P300），各指标中以地上部鲜重受抑制最大，其中323F3的胁迫系数高达59.05%，这与郭春蕊[12]、牛彩霞[13]和姚静[14]等的研究结果一致。盐胁迫影响根的生长发育和形态结构，一定浓度盐胁迫下通常植物根先受其影响[15]。本试验结果表明，NaCl胁迫下不同耐盐性辣椒幼苗根系生长指标与其对照相比均受到一定抑制，其中323F3各项根系指标受抑制程度大于P300，又以根总体积、地下部鲜干重受抑制作用最强。逆境条件下植物体内可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白含量均增加[16]。本试验中，相同浓度NaCl胁迫后，P300幼苗叶片和根系中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量都高于323F3，其中以叶片中可溶性蛋白含量差异最大，P300比323F3增加38.93%。这与郭春蕊[12]、姜卫兵[17]等的研究结果一致。

有研究表明，NaCl胁迫下细胞内氧自由基含量增加、膜脂过氧化加剧，导致保护酶活性下降，而超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）作为植物内源活性氧清除剂，逆境条件下能够保持较高的活性，使体内自由基、活性氧维持在较低水平，防止膜脂过氧化，减轻逆境胁迫对植物细胞造成的伤害[18]。因此，SOD、POD、CAT活性的高低在一定程度上能够反映植物耐盐性的强弱。从本试验结果看出，相同浓度NaCl胁迫下，耐盐性强的品种能够维持较高的抗氧化酶活性，使植物体可以维持各种正常的代谢活动。其中盐敏感品种（323F3）与耐盐品种（P300）叶片和根系的SOD、POD、CAT活性与其对照相比均有所增加，以叶片的POD活性增幅最为显著;P300幼苗叶片和根系的抗氧化酶活性都高于323F3，与前人在大麦[19]、黄瓜[20]和番茄[21]上的研究结果基本一致。

细胞膜是调节和控制细胞内外物质运输和交换的通道，植物受到逆境胁迫时，首先受到伤害的关键部位是细胞膜系统。相对电导率反映细胞膜透性的大小，而膜透性又直接反映植物细胞对细胞内环境的稳定能力和对外界环境的适应和抵御能力，是抗渗透胁迫的主要生理指标之一。MDA是植物逆境伤害下发生膜脂过氧化的产物，是反映细胞膜脂过氧化作用强弱的一个重要指标。研究发现，植株受到逆境伤害时相对电导率越大，MDA含量也高，质膜受损伤的程度也就越高[22]。本试验结果表明，相同浓度NaCl胁迫后，耐盐品种（P300）幼苗叶片的相对电导率、MDA含量都显著低于盐敏感品种（323F3），膜脂过氧化程度轻、受伤害程度小，这与孙方行等[23]的研究结果一致。

植物的耐盐性状是一个由多基因控制的数量性状[24]，这也决定了耐盐机制的复杂性。当前人们在多种植物上已对其进行多角度研究，并提出过多种机制试图解释其耐盐机理[25-27]。本研究表明，盐胁迫下两种不同耐盐性辣椒品种其地上部生长形态、根系生物量，叶片、根系的CAT、POD、SOD活性，脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、MDA含量及相对电导率的表现均存在差异。这也进一步揭示出，辣椒在盐胁迫下可能存在抗氧化脅迫、膜保护、增加渗透物质及调动离子调节的盐防御途径，同时也为解释辣椒的耐盐机制、挖掘耐盐关键调控基因及代谢物奠定了更好基础。