Spd 对NaCl 胁迫下小白菜幼苗生长、AsA-GSH 循环及氮代谢的影响

赵肖琼，梁泰帅，张恒慧

（1.太原工业学院环境与安全工程系 太原 030008； 2.山西医科大学药学院 太原 030001）

小白菜（L.）又名不结球白菜、青菜，具有适应环境能力强、生长周期短、生物产量高、四季可供应等优点，是我国栽培历史悠久且栽培面积最大的蔬菜之一。小白菜叶片鲜嫩、味道清香、富含多种营养成分以及抗癌活性物质硫代葡萄糖苷，深受广大消费者的喜爱。近年来，随着设施蔬菜栽培的快速发展，不科学的栽培技术和管理措施导致土壤次生盐渍化问题日趋加重，严重制约了小白菜等设施蔬菜栽培的可持续发展。盐害条件下，植物体内发生离子毒害和渗透胁迫，导致植物细胞内活性氧（ROS）过度积累，破坏了细胞膜结构，扰乱了植物正常的生理代谢和生长发育，最终造成作物产量减少。因此，深入探究提升小白菜耐盐性的途径及生理机制，对于解决小白菜盐害问题具有重要意义。

亚精胺（Spd）是植物体内常见的一种多胺（PAs）物质，以游离态等形式存在。近年来的研究发现，Spd 是植物非生物逆境胁迫中关键的生长促进化合物，一是作为直接的胁迫保护物质，二是作为胁迫信号转导中的“第二信使”参与抗逆机制的构建。向丽霞等研究表明，叶面喷施Spd 能够增强高温胁迫下叶绿素前体合成关键酶胆色素原脱氨酶的活性，提升番茄幼苗的叶绿素合成能力及耐热性。邹芳等研究发现，1.2 mmol·L的Spd 能够提升干旱胁迫下甜高梁幼苗的光合效率、渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸含量、抗氧化酶活性，从而减轻干旱胁迫对甜高粱的氧化伤害。刘书锦等研究表明外源Spd 能够促进重金属砷胁迫下水稻种子的萌发及幼苗生长，减少水稻幼芽和根系对砷的吸收累积，缓解砷对水稻的毒害效应。目前，关于Spd 对NaCl 胁迫下小白菜幼苗生长、抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循环及氮代谢影响的研究尚未见报道。因此，笔者以上海青小白菜为试材，通过营养液培养试验探究外源不同浓度Spd 处理对NaCl 胁迫下小白菜幼苗生长、AsA-GSH 循环及氮代谢的影响，筛选出Spd 的最佳喷施浓度，揭示Spd 提升小白菜耐盐性的生理机制，可望为盐渍区域设施蔬菜的高效持续化生产奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验小白菜品种为上海青，购自南京秋田种业研究所；Spd 购自上海金穗生物科技有限公司。

1.2 试验设计

试验于2021 年3—5 月在太原工业学院环境与安全工程系生物学实验室进行，设置培养条件为昼/夜温度25 ℃/20 ℃，光照度10 000 lx，光照时间14 h·d，相对湿度80%。选用健康饱满的小白菜种子进行穴盘育苗，挑取生长一致的2 叶1 心小白菜幼苗植株定植于装有1/2 Hoagland 营养液（2 L）的塑料盆中，缓苗3 d 后，依据预试验结果共设置7 个处理（表1）。其中，配制含有100 mmol·LNaCl 的营养液模拟盐胁迫，采用完全随机设计，每处理12株，3 次重复。每天9：00 向叶面喷施蒸馏水或Spd溶液，以叶片两面全部湿润为止，连续喷施10 d 后取样测定小白菜植株的各项指标。

表1 试验处理设置

1.3 测定指标和方法

1.3.1 生长指标 分别利用直尺测量小白菜幼苗的株高、根长，百分之一电子天平测定单株鲜质量，105 ℃烘干至恒质量后再测定单株干质量。

1.3.2 叶片生理指标 丙二醛（MDA，硫代巴比妥酸法）含量及硝酸还原酶（NR，活体法）活性的测定按照高俊凤的方法；AsA-GSH 循环抗氧化剂AsA、GSH，氧化还原物质脱氢抗坏血酸（DHA），氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量及关键酶抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、谷胱甘肽还原酶（GR）活性的测定按照赵肖琼等和王俊力等的方法；硝态氮（NO-N，紫外分光法）、铵态氮（NH-N，紫外分光法）含量及亚硝酸还原酶（NiR）、谷氨酰胺合成酶（GS）活性测定参考马晓华等的方法；谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷氨酸脱氢酶（GDH）活性测定参照车永梅等的方法。每个指标测定均3 次重复。

1.4 数据分析

通过WPS 2019 和SPSS 19.0 软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 Spd对NaCl胁迫下小白菜幼苗生长的影响

由表2 可知，NT 处理显著抑制了小白菜幼苗的生长，其株高、根长、单株鲜质量和干质量较CK分别降低了23.36%、28.36%、25.15%和40.91%。喷施Spd 能不同程度缓解NaCl 胁迫下小白菜幼苗的生长，且缓解程度随着喷施Spd 浓度的增加先升后降，NT+1.2 Spd 处理的小白菜幼苗株高、根长、单株鲜质量和干质量较NT 处理分别显著增加了23.05%、33.27%、25.41%和53.85%，增幅最大。

表2 Spd 对NaCl 胁迫下小白菜幼苗生长的影响

2.2 Spd 对NaCl 胁迫下小白菜幼苗叶片MDA 和AsA-GSH循环相关物质含量的影响

从表3 可以看出，与CK 相比，NT 处理下MDA、AsA、GSH、GSSG 含量及AsA/DHA、GSH/GSSG 比值均显著增加，分别增加了87.37%、28.57%、35.90%、12.50%和18.71%、14.51%，而DHA含量变化不明显。NaCl 胁迫下，MDA 含量随着喷施Spd 浓度的增加先降后升，而AsA、DHA、GSH、GSSG 含量及AsA/DHA、GSH/GSSG 比值随着喷施Spd 浓度的增加先升后降。与NT 相比，NT+1.2 Spd 处理的AsA、DHA、GSH、GSSG 含量及AsA/DHA、GSH/GSSG 比值分别显著增加了37.96%、22.22%、33.96%、33.33%和15.93%、6.08%，增幅最大；而MDA 含量显著下降了47.18%，降幅最大。

表3 Spd 对NaCl 胁迫下小白菜幼苗叶片MDA 和AsA-GSH 循环相关物质含量的影响

2.3 Spd对NaCl胁迫下小白菜幼苗叶片AsA-GSH循环关键酶活性的影响

从表4 可以看出，NT 处理显著增强了AsA-GSH 循环4 种关键酶的活性，APX、DHAR、MDHAR 和GR 活性较CK 分别增加了38.91%、22.08%、13.98%和16.54%。喷施Spd 能不同程度地增强AsA-GSH 循环4 种关键酶的活性，且增强程度随着喷施Spd 浓度的增加先升后降，NT+1.2Spd 处理的APX、DHAR、MDHAR 和GR 活性较NT 处理分别显著增加了28.15%、25.39%、22.71%和18.68%，增幅最大。

表4 Spd 对NaCl 胁迫下小白菜幼苗叶片AsA-GSH 循环关键酶活性的影响

2.4 Spd 对NaCl 胁迫下小白菜幼苗叶片氮代谢的影响

表5 Spd 对NaCl 胁迫下小白菜幼苗叶片氮代谢的影响

3 讨论与结论

生物量等形态特征是植物遭遇盐胁迫的综合反映，且植物在幼苗阶段对盐胁迫更为敏感。本试验中，100 mmol·LNaCl 胁迫下小白菜幼苗的株高、根长、单株鲜质量和干质量均显著降低，说明NaCl 胁迫对小白菜幼苗植株的生长产生抑制效应，而叶面喷施0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mmol·LSpd 溶液能不同程度地改善NaCl 胁迫下小白菜幼苗的生长状况，并以1.2 mmol·LSpd 溶液对NaCl 胁迫下小白菜幼苗生长的促进效果最佳，这与海霞等和邹芳等的研究结果类似。

盐胁迫下植物细胞内ROS 积累量显著增加引发了膜脂过氧化产物MDA 的产生，且MDA 的积累一定程度可以作为评价植物自身氧化胁迫程度和耐受性的关键指标。AsA-GSH 循环是植物体内重要的非酶促抗氧化保护系统，主要通过抗氧化剂AsA、GSH 以及关键酶APX、MDHAR、DHAR、GR 共同作用维持细胞的氧化还原平衡。AsA-GSH 循环中，APX 催化AsA 和HO反应生成MDHA 和HO，部分MDHA 可通过非酶促歧化反应进一步氧化为DHA，而MDHA 和DHA 可分别通过MDHAR 和DHAR 催化再生为AsA，同时GSH 在DHAR 催化下生成GSSG，GSSG 可在GR 催化下重新形成GSH。此外，AsA/DHA、GSH/GSSG 比值可以反映植物细胞内的氧化还原状态，是激活植物抗逆基因的重要信号。研究发现，燕麦、小麦、甜玉米等能够通过调控AsA-GSH 循环的抗氧化剂含量和关键酶活性来协调植株体内的氧化还原平衡。本试验也得到类似结果，NaCl 胁迫下小白菜幼苗叶片MDA 积累量明显高于CK，说明NaCl 胁迫加剧了小白菜幼苗的质膜氧化伤害，同时激发了AsA-GSH 循环抗氧化系统，主要表现为抗氧化剂（AsA、GSH）和GSSG 含量、氧化还原状态（AsA/DHA、GSH/GSSG 比值）及关键酶APX、MDHAR、DHAR、GR 活性显著提高。叶面喷施Spd 溶液可进一步提升NaCl 胁迫下的APX、MDHAR、DHAR、GR 活性，维持植株体内较高水平的抗氧化剂（AsA、GSH）含量及氧化还原状态（AsA/DHA、GSH/GSSG 比值），保证ASA-GSH循环的高效运行，从而加快清除MDA 的过度累积。其中，以喷施1.2 mmol·LSpd 溶液时NaCl 胁迫下小白菜幼苗叶片AsA-GSH 循环的运行效果最优。

综上所述，100 mmol·LNaCl 胁迫对小白菜幼苗的正常生长产生明显的负效应，叶面喷施Spd 溶液不同程度促进了小白菜幼苗对NaCl 胁迫适应性的增强。其中，1.2 mmol·LSpd 溶液对小白菜Na-Cl 胁迫的缓解效果最佳，能够通过增强植株的AsA-GSH 循环及氮代谢，降低脂质过氧化水平，最终表现为促进NaCl 胁迫下小白菜幼苗生长。