蓝果忍冬对盐胁迫的生理响应研究

苏 雅，裴 毅，何松燕，李 玉，刘婷秀，刀雨薇，王柏茗

（天津农学院 园艺园林学院，天津 300384）

蓝果忍冬（Lonicera cearuleaL.）被称为食用忍冬或蓝靛果，是忍冬属植物中的例外，有深蓝色到紫色的可食用果实。中国主要分布在东北、华北、西北和西南等地，其果实味道宜人，含有丰富的天然紫红色素，可用于加工饮料、果酱、果酒等，被称作“笫三代果品”，具有很高的营养价值和药用价值[1]。蓝果忍冬作为一种新兴的果树资源，具有早熟、抗寒性强、对土壤和气候条件要求不高、抗病虫等特点，可以为北方的小浆果种植者提供额外的选择。由于蓝果忍冬果实成熟较早，可以与其他具有相似营养价值的浆果（如蓝莓）在上市时间上形成良好的补充。

盐渍化是最常见的土壤环境问题之一。据估计，地球表面约有7%的土壤面积受到盐分的影响，因此管理和综合利用盐渍地一直是一大研究热点。其中，选育耐盐品种是最经济有效的手段之一，而有效鉴定耐盐性是选育耐盐品种的基础。我国对于蓝果忍冬的研究工作主要是栽培、组织培养、营养成分测定、药用价值研究以及相关产品研发等几个方面，对其抗逆性的研究几乎没有。本试验研究了NaCl 胁迫对蓝果忍冬的叶绿素、丙二醛、渗透调节物质、抗氧化酶的生理响应，探讨蓝果忍冬的耐盐性，以期在华北等地区盐渍地发展蓝果忍冬、丰富当地小浆果种类和优良品种资源提供理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料引自黑龙江省哈尔滨市的蓝果忍冬一年生扦插苗，品种为“蓝精灵”，该品种为东北农业大学以蓓蕾为母本杂交选育的优秀品系，具有果味好、无苦味，植株长势强健，产量高，进入丰产期快等特点。

1.2 试验方法

1.2.1 栽植方法 于2019 年5 月在天津农学院园林植物实验基地中进行苗木的栽植试验。首先称取5 kg 的基质（草炭∶蛭石∶珍珠岩=2 ∶1 ∶1），将其放入准备好的带孔花盆（直径22.5 cm，高21.5 cm）中，并在底部放置一个托盘。依次种植试验用苗，共种植100 株，培养到2019 年10 月，选择50 株叶色和生长状况正常且长势基本相同的苗木进行试验。

1.2.2 盐胁迫处理 在2019 年10 月9 日、10 月16 日、10 月25 日和11 月1 日，对试验用苗进行4 次盐化处理，盐浓度设置为50、100、200和300 mmol·L-1，不加盐作为对照（CK），共设置5个浓度梯度，每个处理设置10个重复样品。每盆灌溉量为1 L。

1.3 项目测定方法

盐胁迫20 d 后取样，并在取样过程中遵循等高同部位取样的原则。通过磺基水杨酸提取和酸性茚三酮染色法测定游离脯氨酸含量；采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛含量；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量；采用SOD 抑制氮蓝四唑（NBT）光化学还原法测定SOD 活性；使用愈创木酚显色法测定POD 活性[2-4]。每个指标重复3 次。

1.4 数据分析

所有数据均表示为每种处理的平均值。采用Microsoft Office 2007 软件进行试验数据整理及图形编辑，用SPSS 19.0 进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对“蓝精灵”丙二醛含量的影响

从图1 可知，不同浓度下的丙二醛含量增加程度不同，表明在不同浓度处理下“蓝精灵”细胞膜的损伤程度是不同的。50 mmol·L-1处理组中MDA 含量略有降低。在0 ～200 mmol·L-1浓度范围内，丙二醛含量并未达到显著差异，说明在此浓度范围内“蓝精灵”细胞膜受盐害的影响较小，抗盐胁迫的能力较强。300 mmol·L-1处理组极显著高于其他处理组，相比对照增加了42.91%，说明该浓度盐胁迫造成“蓝精灵”细胞膜透性增大， 细胞膜脂过氧化严重。

图1 盐处理下“蓝精灵”丙二醛含量变化

2.2 盐胁迫对“蓝精灵”脯氨酸含量的影响

脯氨酸是植物体内重要的渗透调节物质，正常条件下植物中的游离脯氨酸含量不高，但是在盐胁迫下，脯氨酸含量将发生显著变化[5]。从图2 可知，不同浓度的NaCl 胁迫处理下脯氨酸含量均增加。50 mmol·L-1处理组中脯氨酸含量相比对照增加了54.79%；100 mmol·L-1、200 mmol·L-1处理组中脯氨酸含量显著上升，相比对照组分别增加了75.18% 和75.96%；在300 mmol·L-1处理组中脯氨酸含量较其他处理组极显著增加，为对照组的10 倍。

图2 盐处理下“蓝精灵”脯氨酸含量变化

2.3 盐胁迫对“蓝精灵”可溶性糖含量的影响

逆境下可溶性糖含量的增加可以使植物的细胞渗透压下降，减少失水，保护原生质体。在盐胁迫下，其可溶性糖含量高于对照，并且随着NaCl 浓度的增加而增加。从图3 可知，在50 ～200 mmol·L-1的浓度范围内，可溶性糖含量与对照之间无显著差异。在浓度为300 mmol·L-1时，其含量极显著增加，与对照相比增加了69.28%。一般来说，与对照相比可溶性糖含量升高越多表明该品种的抗盐性越强。

图3 盐处理下“蓝精灵”可溶性糖含量变化

2.4 盐胁迫对“蓝精灵”抗氧化酶活性的影响

超氧化物歧化酶（SOD）是植物体内清除细胞内过量活性氧自由基的关键性酶，可以达到阻止脂膜受氧化损伤的目的。从图4 可知，随着NaCl 浓度的增加，供试植株叶片的SOD 活性呈先增后减的趋势，在200 mmol·L-1NaCl 胁迫值时酶活性达到峰值，与对照相比差异显著，其余各处理组之间的SOD 活性差异不显著，表明该盐浓度范围对“蓝精灵”叶片SOD 活性影响较小。

图4 盐处理下“蓝精灵”SOD酶活性变化

过氧化物酶（POD）可催化过氧化氢分解为活性较低的水，从而保护植物免受过氧化伤害，这在维持细胞正常代谢方面起着重要作用。由图5 可知，盐胁迫促进了“蓝精灵”叶片中的POD活性。随着盐浓度的增大， “蓝精灵”叶片的POD 活性呈先上升后下降的趋势， 在NaCl 浓度为200 mmol·L-1时达到最大，与对照达到极显著差异，且为对照组的1.64 倍。之后随着盐浓度的继续增大而降低，但仍极显著高于对照组。

图5 盐处理下“蓝精灵”POD酶活性变化

2.5 各指标相关性分析

本研究中，盐胁迫下“蓝精灵”的各生理指标并不是独立起作用的，而是各指标间存在相关性（表1）。通过相关性分析发现，试验所测各指标间均呈正相关。丙二醛与脯氨酸含量之间呈显著正相关，与可溶性糖含量之间呈极显著正相关。可溶性糖与脯氨酸含量互呈极显著正相关，相关系数高达0.982。抗氧化酶SOD 与POD 之间呈显著正相关。

表1 各生理指标的相关性

3 结论与讨论

渗透调节机制是植物抗盐的重要机制，可溶性糖和脯氨酸是目前研究较多的两种有机渗透调节物质[6]，这些化合物用作渗透保护剂，以降低细胞的渗透势，提高植物的吸水能力，保护细胞膜和原生质胶体结构和功能的稳定性。本试验中，不同浓度的盐胁迫处理下“蓝精灵”叶片中的脯氨酸与可溶性糖含量均上升，尤其是在300 mmol·L-1处理下其含量均极显著上升，这与马剑等[7]对文冠果的研究结果相一致。在本试验的盐浓度范围内，脯氨酸与可溶性糖含量变化规律一致，在数值上也存在一定的相关性。通过相关性分析发现，脯氨酸和可溶性糖含量之间的相关性达到极显著水平。综上表明，在盐胁迫条件下，“蓝精灵”可通过调整叶片中可溶性糖及脯氨酸含量提高自身的抗逆性，保持叶片活性。

有研究表明，盐胁迫对植物危害的另一个重要方面是对细胞膜结构和组成的影响， MDA 含量是反映细胞膜脂过氧化程度强弱的重要指标[8]。然而，对于耐盐性不同的植物，丙二醛含量的变化规律也各不相同：对于耐性较弱的植物，随着盐胁迫的增加，叶片中MDA 含量持续增加；而耐性强的植物，随着盐胁迫的增强，丙二醛的含量先降低后升高。本试验结果表明，低浓度盐胁迫下MDA 含量略有下降，其原因可能是植物保护酶在低盐胁迫下通过增加酶活性来清除活性氧和自由基，从而使植株体内丙二醛含量略有下降。随着NaCl 胁迫浓度的进一步升高，“蓝精灵”叶片的MDA 含量升高，但此盐浓度范围对“蓝精灵”细胞膜系统影响不大，能够保持较高的细胞膜相对完整性。盐浓度升至300 mmol·L-1时，MDA 含量极显著增加，说明高浓度NaCl 胁迫下，“蓝精灵”体内的活性氧的产生和清除平衡状态受到了破坏，从而诱发细胞膜的脂质过氧化。这一研究结果与金婷等[9]、路斌等[10]的研究结果相一致。在试验中，尽管高浓度的盐胁迫加速了细胞膜脂过氧化作用，使得MDA 不断积累，细胞膜受损，但是“蓝精灵”可以通过提高脯氨酸含量，主动调节细胞的渗透势，保持组织持水力，在一定程度上缓解由NaCl胁迫引起的渗透胁迫。

通常，植物中活性氧的产生和去除是动态平衡的，但在盐和干旱胁迫下，植物会产生大量的活性氧，形成氧化损伤。SOD、POD 是植物中重要的活性氧清除酶，可有效去除活性氧自由基，维持质膜代谢平衡，并维持正常的MDA 含量[11]。本试验中，在50 mmol·L-1盐浓度下，植物通过增加SOD 和POD 的活性，消除了“蓝精灵”中积累的活性氧自由基和H2O2，使得形成的MDA 含量低于对照，植株正常生长；在100 mmol·L-1盐胁迫下，植株体内POD 起主要调节作用，尤其是POD 的极显著增加，使得MDA含量依旧维持在对照水平；在200 mmol·L-1盐处理下，“蓝精灵”体内过量的活性氧自由基与H2O2诱发SOD、POD 活性均快速升高，但当NaCl 浓度升至300 mmol·L-1时，由于活性氧自由基与H2O2的积累速率大于SOD、POD 的清除速率，破坏了活性氧的产生与清除的动态平衡，活性氧大量积累，引起氧化应激，发生膜质过氧化反应，膜结构的完整性被破坏，使膜脂过氧化终产物即MDA 含量迅速增加，进而导致植物代谢紊乱，开始对“蓝精灵”的生长产生抑制作用，这与贾双双等[12]对金盏菊幼苗和滕维超等[13]对大花紫薇幼苗在盐胁迫下的生理响应基本一致。