盐胁迫下水杨酸对苜蓿幼苗生理特性的影响

王丹，王璐瑶，董家僖，田秀平，

（天津农学院，a.园艺园林学院，b.农学与资源环境学院，天津 300392）

土壤盐渍化是制约农作物生长的主要因素之一[1]，不断增加的盐渍化土壤严重影响了农业的发展。苜蓿（Medicago sativaL.）是多年生豆科牧草，富含粗蛋白、碳水化合物、维生素、多种微量元素和膳食纤维，可作为食用蔬菜。苜蓿也是畜禽都喜食的牧草，猪的食料中加入一定比例的苜蓿草粉，能显著增加猪的生长性能和消化性能[2]。苜蓿能增加土壤中C、N 累积量[3]，提高土壤养分含量和土壤抗逆的能力[4]，作为人工草地、景观野生花卉[5]，对改良生态环境、发展农牧业具有重要的作用。水杨酸（Salicylic acid，SA）是植物代谢过程中的一种酚类化合物，影响植物的种子萌发、生长、细胞膜透性和酶活性等生理生化过程。外源SA 能增加盐胁迫下辣椒的抗氧化物酶和渗透物质含量[6]，调节盐胁迫下油菜根系的渗透性物质、提高根系活力[7]。叶面喷施适宜浓度的SA，一定程度上缓解了苜蓿的铬毒害[8]。喷施SA 能有效提高水分胁迫下的紫花苜蓿株高、茎粗和分枝数，增加紫花苜蓿地上生物量，叶片叶绿素含量和叶片抗氧化酶活性[9]。利用外源维生素C 处理紫花苜蓿，可促进种子萌发、幼苗生长、提高其抗盐性[10]；外源硒[11]、油菜素内酯[12]、褪黑素[13]和一氧化氮[14]处理苜蓿，可调控苜蓿幼苗有机渗透调节物质含量、增强苜蓿的抗氧化酶活性，缓解盐胁迫对苜蓿植株的伤害。SA 对苜蓿幼苗NaCl 胁迫的缓解效应[15]及盐胁迫下耐盐突变苜蓿的生理变化方面的研究[16]也有所报道，但不同土壤含盐量下外源水杨酸对苜蓿幼苗生理特性影响方面的研究较少，因此在不同土壤含盐量下，分析水杨酸对苜蓿幼苗渗透物和抗氧化酶的影响，在利用盐渍化土壤种植苜蓿方面具有重大意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验材料为苜蓿品种‘中苜3 号’，由天津市农业资源与环境研究所提供。

1.2 试验方法

先用1%的次氯酸钠溶液浸泡苜蓿种子10 min，然后用清水冲洗干净。试验分成对照组和处理组，对照组用水、处理组用1 mmol/L SA 分别浸种12 h，SA 预先用少量的乙醇溶解再用蒸馏水定容，对照组水中加入等量乙醇。两组处理后的种子分别播于5 个含盐量不同的土壤中，每盆土壤中均匀播种15 穴，含盐量为0.04%、0.20%、0.35%、0.52%和0.68%的土壤分别用0、40、80、120 和160 mmol/L 的NaCl 溶液调节，每个处理3 次重复。出苗高度达5 cm 时，处理组幼苗每盆喷施SA 3 mL、对照组幼苗每盆喷施水3 mL。幼苗长到15 cm 时测定叶片中的脯氨酸、丙二醛（Malonic dialdehyde，MDA）、可溶性糖和可溶性蛋白含量，过氧化物酶（peroxidase，POD）和超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）的活性。

1.3 项目测定方法

可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定；脯氨酸含量采用比色法测定；MDA 含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法测定；POD 活性采用愈创木酚法测定；SOD 活性采用氮蓝四唑（Nitrotetrazolium blue chloride，NBT）法测定；具体测定参见文献[17]（试剂盒：南京建成科技有限公司）。

1.4 数据处理

Excel 2013 分析数据并作图，SPSS Statistics 25统计软件分析图中所示的标准差。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫下SA 对苜蓿幼苗可溶性蛋白含量的影响

由图1 可见，随土壤含盐量的增加苜蓿幼苗可溶性蛋白含量呈先升后降的变化趋势。可溶性蛋白含量在0.20%、0.35%和0.52%含盐量下，SA处理比对照分别显著增加了 4.44%、4.35%和3.62%，在无盐胁迫的0.04%和高盐0.68%时虽有增加，但不显著。在0.20%、0.35%和0.52%含盐量下，SA 处理能显著提高可溶性蛋白含量，表明SA 有提高低盐胁迫下苜蓿幼苗可溶性蛋白含量的作用，有助于幼苗的水分运输，提高幼苗细胞的保水能力，增强苜蓿幼苗的抗盐能力。

图1 不同盐胁迫下SA 处理苜蓿幼苗中可溶性蛋白含量的变化

2.2 盐胁迫下SA 对苜蓿幼苗可溶性糖含量的影响

从图2 可以看出，苜蓿幼苗可溶性糖含量随着土壤含盐量的增加呈先升后降的变化趋势。可溶性糖含量在0.04%、0.20%、0.35%、0.52%和0.68%含盐量下，SA处理分别比对照增加了14.76%、19.48%、28.19%、16.01%和4.07%；在0.20%、0.35%和0.52%含盐量下达显著水平，且在0.35%含盐量下增加最高；在0.04%和0.68%含盐量下，可溶性糖含量虽有增加，但不显著。用SA 处理后苜蓿可通过增加可溶性糖的含量达到缓解盐胁迫对幼苗伤害的目的。

图2 不同盐胁迫下SA 处理苜蓿幼苗中可溶性糖含量的变化

2.3 盐胁迫下SA 对苜蓿幼苗脯氨酸含量的影响

从图3 可以看出，在对照组和SA 处理组中的苜蓿幼苗脯氨酸含量均表现随土壤含盐量的增加先增后降的趋势。在含盐量为0.04%、0.20%、0.35%、0.52%和0.68%时，SA 处理后的脯氨酸含量分别比对照增加了3.46%、4.76%、17.92%、9.42%和1.06%；在0.35%和0.52%含盐量下，脯氨酸含量增加达到显著水平，且在0.35%含盐量下增量最高；在0.04%、0.20%和0.68%含盐量下，脯氨酸含量虽有一定幅度的增加，但增加不显著。SA 处理苜蓿能增加脯氨酸含量，也能缓解盐胁迫对其伤害。

图3 不同盐胁迫下SA 处理苜蓿幼苗中脯氨酸含量的变化

2.4 盐胁迫下SA 对苜蓿幼苗MDA 含量的影响

由图4 可见，对照组的MDA 含量随着土壤含盐量的增加而显著增加。MDA含量在0.04%、0.20%、0.35%、0.52%和0.68%含盐量下，SA 处理比对照分别降低了5.42%、29.69%、20.36%、11.86%和1.64%；在0.20%、0.35%和0.52%含盐量下，SA 处理的MDA含量降低达到了显著水平，且在0.20%含盐量下降低幅度最大；在0.04%和0.68%含盐量下，MDA 含量虽有一定幅度的下降，但不显著。盐胁迫对植物幼苗的损害会显著增加MDA 含量，SA 处理苜蓿能降低MDA 含量，增加幼苗的耐盐能力。

图4 不同盐胁迫下SA 处理苜蓿幼苗中MDA 含量的变化

2.5 盐胁迫下SA 对苜蓿幼苗POD 活性的影响

POD 能清除植物体内代谢中产生的有害物质，防止过氧化作用对植物体造成伤害。从图5可知，随着盐含量的增加，对照组的苜蓿幼苗POD活性呈显著降低的趋势。SA 处理能增加盐胁迫下的苜蓿幼苗POD 活性。在0.20%、0.35%和0.52%含盐量下，SA 处理组的POD 活性比对照组分别显著增加了8.12%、22.20%和14.01%。在0.04%和0.68%盐含量下，SA 处理组的POD 活性比对照组虽然各增加了3.50%和4.46%，但没达到显著水平。SA 处理能提高一定盐含量下苜蓿幼苗POD的活性，缓解苜蓿的盐胁迫损伤。

图5 不同盐胁迫下SA 处理苜蓿幼苗中POD 活性的变化

2.6 盐胁迫下SA 对苜蓿幼苗SOD 活性的影响

SOD 也能清除植物体代谢中产生的有害物质，防止盐胁迫造成的损害。从图6 可知，随着盐含量的增加，对照组的苜蓿幼苗SOD 活性呈显著降低的趋势。与对照组相比，SA 处理能增加盐胁迫下的苜蓿幼苗POD 活性。在0.20%、0.35%和0.52%含盐量下，SA 处理组的SOD 活性比对照组分别显著增加了5.24%、9.57%和9.14%。在0.04%和0.68%盐含量下，SA 处理组的SOD 活性比对照组虽然各增加了2.62%和1.70%，但没达到显著水平。SA处理也可以通过提高苜蓿幼苗的SOD活性来缓解苜蓿幼苗的盐损伤。

图6 不同盐胁迫下SA 处理苜蓿幼苗中SOD 活性的变化

3 讨论与结论

脯氨酸能调控植物细胞的渗透势，增加脯氨酸含量能降低盐对抗氧化酶活性的抑制，进而能提高植株的耐盐性[18]。本研究中，脯氨酸含量在低盐胁迫下有增加趋势，高盐胁迫下有所降低，表明盐胁迫伤害会促进苜蓿幼苗脯氨酸的积累，以减轻盐胁迫的伤害；胁迫加重，脯氨酸的合成也会受到严重抑制，SA 处理显著增加了一定盐胁迫下苜蓿幼苗脯氨酸的含量，表明SA 有调节脯氨酸代谢的功能，能减轻盐胁迫对苜蓿幼苗的损伤。可溶性蛋白能调控细胞膜的透水性，以缓解胁迫对植物的影响[19]。SA 处理显著增加了盐胁迫下苜蓿幼苗可溶性糖的含量，降低了苜蓿幼苗细胞的渗透势，从而能增强细胞的吸水能力，减轻逆境胁迫的损伤[20]。这些结果与柳斌等[21]的研究结果表现一致。盐损伤会增加植物体内的MDA 含量，MDA 含量可作为植物抗盐表现的生理指标之一[22]，本试验中SA 处理显著降低了一定盐含量下苜蓿幼苗的MDA 含量，与外源NO 能降低盐胁迫下紫花苜蓿的MDA 含量[23]表现一致。

植物耐热性与植物抗氧化酶系统相关[24]，SOD和POD 能促使植物体内活性氧处于动态平衡状态。盐胁迫也会打破这种动态平衡，造成植物受伤。本试验中，不同盐胁迫下，SA 处理苜蓿幼苗的SOD 和POD 活性均有显著提高，是抗氧化酶系统对盐胁迫的应激响应，SOD 和POD 活性提高会提高活性氧的清除效果，缓解盐胁迫对苜蓿幼苗的伤害。褪黑素能提高碱性盐胁迫下苜蓿中抗氧化酶的活性以减轻盐胁迫的损伤[13]，NO 能增强盐胁迫下苜蓿幼苗中的抗氧化物酶的活性，以缓解盐胁迫的氧化损伤[25]，SA 处理能显著提高盐胁迫下菜豆的SOD 和POD 活性[26]，其结果均与本试验结果表现一致。本试验中无盐和高盐胁迫下，SA处理提高SOD 和POD 活性不显著，可能是无盐胁迫下，苜蓿幼苗正常代谢产生的抗氧化酶能清除生理过程中产生的活性氧，其SA 处理效果不明显；在高盐胁迫下，加重了苜蓿幼苗细胞的膜脂过氧化程度，可溶性蛋白等渗透调节物含量严重失衡，幼苗生长受抑制，外源SA 难以起到对胁迫的缓解作用，SOD 和POD 活性提高不明显，其具体调节机理有待进一步研究。

随着土壤盐含量的增加，苜蓿幼苗的抗氧化酶活性逐渐下降，可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和脯氨酸的含量也逐渐降低，抑制苜蓿生长的影响逐渐加重。本研究表明，一定盐含量胁迫下，SA 处理能显著提高苜蓿幼苗的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量；降低苜蓿幼苗的MDA 含量；显著提高苜蓿幼苗的SOD 和POD 活性。外源SA 能调控盐胁迫下苜蓿幼苗的渗透物含量，提高抗氧化酶的活性，降低苜蓿幼苗代谢过程中的过氧化作用，保证苜蓿幼苗正常的生理代谢，缓解苜蓿幼苗在盐胁迫下受到的影响。外源SA 能够有效地提高苜蓿幼苗的耐盐能力。