姜黄素提高八月瓜耐盐碱胁迫的研究

陈姣，徐仕琴，王凯，刘朝，张永福

（昆明学院 农学与生命科学学院，云南昆明 650214）

我国盐碱化土壤约9 913 万hm2，约占我国陆地面积的1/3，且由于不合理的灌溉、耕作方式等原因，盐碱地面积还在逐年增长，耕地保护压力巨大[1]。土壤盐碱化不仅对植物种子萌发有一定影响，还影响植物生长发育和产量，提高植物的耐盐碱能力以及完善配套农业管理措施有助于合理开发利用盐碱地，对改善生态环境及农业可持续发展具有重要意义。

八月瓜（Holboellia latifoliaWall.）系木通科（Lardizabalaceae）八月瓜属（Holboellia）多年生常绿缠绕藤本果树，主要分布于我国湖南、广东、江西、贵州和云南等地[2]。其果肉的营养成分含量均高于苹果、橘、梨等常见水果[3]，是一种营养价值极高、药食两用的第三代新型水果。随着八月瓜作为“第三代新型果树”在不同地区得到推广种植，发生盐碱胁迫在所难免。因此，提高八月瓜的耐盐碱能力更有利于其推广及种植。

姜黄素（curcumin，CUR）是一种DNA 甲基化抑制剂，可使植物基因组甲基化水平降低，从而提高植物对非生物胁迫的适应能力，且姜黄素来源广泛，可从多种姜科植物中提炼加工，价格低廉，毒副作用小[4]。目前，对于DNA 甲基化抑制剂缓解作物盐碱胁迫的研究集中在5-氮杂胞苷对小麦[5]和洋麻[6]等作物的影响上，姜黄素提高八月瓜耐盐碱能力的研究还尚未报道。

本研究探究不同浓度姜黄素处理对盐碱胁迫下八月瓜植株生长和生理状况的影响，为研究姜黄素提高八月瓜耐盐碱胁迫能力及相关生理机制提供试验基础和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料来源于云南省丘北县的八月瓜（Holboellia latifoliaWall.）压条苗，选择苗高40 cm左右、长势一致、无病虫害的健壮植株。

1.2 试验药剂

姜黄素，合肥千盛生物科技有限公司；硫酸钠（Na2SO4）、碳酸钠（Na2CO3）、碳酸氢钠（NaHCO3），分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.3 仪器与设备

101A-1EA 电热鼓风干燥箱，上海实验仪器厂有限公司；721 紫外可见分光光度计，上海菁华科技园仪器有限公司；HH-4 数显恒温水浴锅，国华电器有限公司；SX2-2.5-10A 智能一体化马弗炉，鹤壁精中科技有限公司；MDF-86V338 超低温冰箱，中科都菱科技有限公司。

1.4 试验设计

自栽植之日起，每隔7 d 浇1 次1/2 霍格兰营养液（pH=6.5），每次每株浇500 mL，待植株恢复生长后对其进行盐碱胁迫和姜黄素处理。

盐碱胁迫处理：先分别配制1 mol/L 的Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3溶液，然后按照体积比1 ∶1 ∶2混合，并加蒸馏水稀释至Na+浓度为150 mmol/L、pH值为8.5 的盐碱胁迫处理液。盐碱胁迫处理时，在每个营养钵中浇入2 L 150 mmol/L 盐碱处理液，每个条盆共需浇盐碱胁迫液8 L，栽培基质无法吸收的盐碱胁迫液自然渗漏到白色条盆底部，使白色条盆底部保持5 cm 左右深的盐碱胁迫处理液，以后每隔6 d 更换1 次盐碱胁迫处理液。

姜黄素处理：每次进行盐碱胁迫处理的同时，分别对八月瓜植株喷洒姜黄素，喷洒时以全部叶片湿润并开始滴落药液为准。预实验结果显示，低浓度姜黄素处理（25 μmol/L、50 μmol/L、75 μmol/L 和100 μmol/L）中，100 μmol/L 效果最为明显，其余浓度无明显变化。因此试验共设置5 个处理，分别为T0（150 mmol/L 盐碱胁迫）、T1（150 mmol/L 盐碱胁迫+100 μmol/L 姜黄素）、T2（150 mmol/L 盐碱胁迫+200 μmol/L 姜黄素）、T3（150 mmol/L 盐碱胁迫+400 μmol/L 姜黄素）、T4（150 mmol/L 盐碱胁迫+800 μmol/L 姜黄素），CK 为清水对照（无盐碱胁迫），每个处理重复4 次。于处理的第0 d、7 d、14 d、21 d、28 d 采样，样品为成熟、健壮且无病虫害的叶片，去离子水洗净后，烘箱烘干并研磨成粉末，过80 目标准筛后用于测定各项指标。

1.5 指标测定方法

超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定采用氮蓝四唑光氧化法[7]；过氧化物酶（POD）活性的测定采用愈创木酚-H2O2显色法[7]；可溶性糖含量的测定采用硫酸-苯酚法[8]；脯氨酸含量的测定采用酸性茚三酮显色法[9]；钠含量的测定采用溴甲酚绿分光光度法[10]。每个指标重复测4 次，取平均值。

1.6 数据处理

所有数据均使用SPSS 17.0 进行邓肯氏新复极差检测（P＜0.05），用Excel 2020 作图。

2 结果与分析

2.1 姜黄素对盐碱胁迫下八月瓜植株生长状况的影响

从图1 可看出，与CK 相比，T0 的八月瓜植株及叶片已明显黄化干枯；与T0 相比，不同浓度姜黄素处理均能有效缓解盐碱胁迫对八月瓜植株的伤害，其中T1、T2 的植株仅叶片发黄，下部叶片边缘稍有干枯，T3 叶片明显发黄且下部叶片黄化严重，T4 的植株黄化干枯最为显著且生长状况最差。由此可见，100 μmol/L、200 μmol/L 姜黄素处理对缓解盐碱胁迫下八月瓜植株的损伤效果较好。

图1 姜黄素对盐碱胁迫下八月瓜植株生长的作用

2.2 姜黄素对盐碱胁迫下八月瓜叶片SOD 和POD活性的影响

2.2.1 SOD 活性

由图2 可看出，盐碱胁迫下，与T0 相比，各处理均有效增强了其SOD 活性，其中T1 在7 ～28 d 时均显著高于同期T0；第7 ～21 d 时，T1 均显著高于同期的对照。由此说明，长时间的盐碱胁迫会导致八月瓜叶片SOD 活性下降，姜黄素处理有利于提高盐碱胁迫下八月瓜叶片内SOD 活性，从而增强八月瓜植株的耐盐碱胁迫能力，其中100 μmol/L 的姜黄素处理效果最佳。

图2 姜黄素处理对盐碱胁迫下八月瓜叶片SOD 活性的影响

2.2.2 POD 活性

由图3 可知，与T0 相比，除盐碱胁迫的第7 d 外，其他姜黄素处理基本能提高八月瓜叶片的POD 活性，第28 d 时T1、T2、T3 和T4 处理的POD 活性分别提高了63.88%、58.34%、38.90%和33.33%；此外，在盐碱胁迫处理的第14 d 时，各处理的POD 活性均达到峰值。由此说明，盐碱胁迫下，适宜浓度的姜黄素处理均能有效提高八月瓜POD 活性，但盐碱胁迫时间过长会降低其效果，其中100 μmol/L 姜黄素效果最显著。

图3 姜黄素对盐碱胁迫下八月瓜叶片POD 活性的影响

2.3 姜黄素对八月瓜叶片渗透调节物质含量的影响

2.3.1 可溶性糖含量

由图4 可知，与T0 相比，T1、T2、T3 和T4 八月瓜叶片的可溶性糖含量均有一定程度的提高，且T1、T2 均与同期T0 达到显著差异（P＜0.05）；T1、T2在第14 ～28 d 时的可溶性糖含量均显著高于同期对照，且在第28 d 时达到最大值，显著增加了51.84%、33.09%（P＜0.05）。由此可见，100 μmol/L 的姜黄素处理能够有效缓解盐碱胁迫对八月瓜叶片的损伤。

图4 姜黄素对盐碱胁迫下八月瓜叶片可溶性糖含量的影响

2.3.2 脯氨酸含量

从图5 可知，T1、T2 和T3 均能有效降低盐碱胁迫对八月瓜叶片脯氨酸含量的影响程度。盐碱胁迫下，T1、T2 和T3 的脯氨酸含量均高于T0，且T1、T2 与T0 之间达到显著差异（P＜0.05）；T1 的脯氨酸含量均高于同期的对照，且在处理的第28 d 时，比同期的对照显著提高了28.85%（P＜0.05）。说明100 μmol/L、200 μmol/L 的姜黄素处理有利于盐碱胁迫下八月瓜叶片脯氨酸含量的大幅度提高，以此来增强八月瓜植株的耐盐碱胁迫能力。

图5 姜黄素对盐碱胁迫下八月瓜叶片脯氨酸含量的影响

2.4 姜黄素对盐碱胁迫下八月瓜叶片钠含量的影响

由图6 可知，在处理的第14 ～28 d，不同浓度姜黄素处理的八月瓜叶片钠含量均显著低于同期的T0，其中T1 在第28 d 时的效果最好，比T0 降低了52.86%，达到了显著差异（P＜0.05）。说明盐碱胁迫下，姜黄素处理可有效降低八月瓜叶片的钠含量，并使其耐盐碱胁迫能力提高，其中以100 μmol/L、200 μmol/L 的姜黄素处理效果最好。

图6 姜黄素盐碱胁迫下八月瓜叶片钠含量的影响

3 结论与讨论

盐碱胁迫会抑制植物的生长发育，导致生理代谢紊乱：植物在受到高浓度的盐碱胁迫时，会产生相应的渗透和氧化等盐碱胁迫反应，从而抑制植物生长。在逆境条件下，DNA 甲基化抑制剂能够调节植物相关抗逆基因的表达，通过调控植物体内的DNA 甲基化水平来增强植物对非生物胁迫的抗性[11]。研究表明，适宜浓度的姜黄素能够促进植物生长和影响植物的生理生化过程，提高植株内抗氧化酶活性等[12]。相关生理机制可能是姜黄素处理一方面通过提高盐碱胁迫下八月瓜脯氨酸、可溶性糖含量来提高其渗透调节能力，另一方面通过提高SOD 和POD 活性增强八月瓜的抗氧化能力，降低盐碱胁迫对八月瓜的氧化损伤，从而使八月瓜的抗盐碱能力得到提升。

本研究发现，盐碱胁迫下，一定浓度姜黄素处理可有效促进八月瓜植株的生长发育，增加八月瓜体内的可溶性糖、脯氨酸含量，增强SOD 和POD 活性，其中以100 μmol/L 的姜黄素处理效果最好。