5-ALA对NaCl胁迫下丝瓜幼苗生长及生理特性的影响

张爱慧 冷欣兰 袁颖辉 任慧羚 陈雪琼 朱士农

摘要：以江蔬一号丝瓜为材料，研究100 mmol/L NaCl胁迫下，叶面喷施和根施5-ALA对丝瓜幼苗生长缓解效应及其生理活性的变化。结果表明，采用100 mmol/L NaCl处理幼苗后，丝瓜幼苗生长缓慢，NaCl胁迫下外源根施和叶面喷施5-ALA，均能有效地缓解盐胁迫效应促进幼苗的生长，在此过程中丝瓜幼苗叶片中抗坏血酸过氧化物酶（APX）及抗坏血酸氧化酶（AAO）的活性明显升高；干鲜质量及谷胱甘肽含量、抗坏血酸含量明显增加，且根施效果较喷施效果好。NaCl胁迫下外源5-ALA可以显著提高丝瓜幼苗叶片的AsA含量。因此，外源5-ALA通过提高丝瓜幼苗AsA-GSH循环的重要酶类活性，增强了幼苗的抗氧化能力，从而缓解了盐胁迫对于丝瓜幼苗的伤害。因此，生产中可以采用根施或叶面喷施5-ALA缓解盐渍化土壤对丝瓜生长的影响。

关键词：盐胁迫；丝瓜幼苗；5-ALA；APX；AAO

中图分类号：S642.401  文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2023）13-0137-05

5-ALA即5－氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid），是一种广泛存在于动物及植物体内的非蛋白型氨基酸，是植物体内天然存在的、植物生命活动必需的、代谢活跃的生理活性物质［1］。作为常见的生长调节剂，5-ALA不仅参与植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用，还具有促进植物生长发育，提高植物抗寒性及抗盐性等抗逆作用［2］。近年来，5-ALA在农业上的应用受到广泛关注［3］。燕飞等提出5-ALA能够促进高盐条件下黄瓜幼苗的生长，其效应明显超过已报道的任何一种植物激素［4］。王魏等证明了5-ALA对菠菜苗耐盐性的缓解效应并认为这种效应和叶片抗氧化酶活性上升有关［5］。5-ALA在丝瓜幼苗抗逆生理方面的研究鲜有报道，本试验以江蔬一号丝瓜为材料，采用外部根施和喷施2种方式，研究外源 5-ALA 对一定浓度NaCl胁迫下丝瓜幼苗生长及叶片中酶活性的影响，比较不同浓度5-ALA叶面喷施和根施对丝瓜幼苗在NaCl胁迫下生长的缓解效应，探讨其提高丝瓜耐盐性的机制，为外源 5-ALA 在丝瓜生产中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 試验材料

5-ALA购自国药集团化学试剂有限公司。江蔬一号丝瓜种子由江苏省农业科学院蔬菜研究所友情提供。

1.2 试验方法

本试验于2020年3月至2021年9月在金陵科技学院园艺实验站进行。将露白的丝瓜种子播于50孔的穴盘中（育苗基质为蛭石、泥炭、珍珠岩，体积比为2 ∶2 ∶1），播种后覆膜保墒。待丝瓜出苗后去除薄膜，进行常规管理。当幼苗2～3张真叶时，选取健壮的幼苗，洗净根系，定植于盛有1/2 Hoaland营养液的水培箱中［6］。

丝瓜缓苗后于NaCl处理前1 d傍晚进行5-ALA预处理，根施处理：用少许 95%乙醇将5-ALA溶解后，置于水培箱中，使营养液中5-ALA浓度为20 mg/L；叶面喷施处理：配制50 mg/L ALA并加入0.01%吐温-20作展着剂喷施丝瓜幼苗叶片，使其叶片上下表面均附着溶液。

5-ALA预处理后进行如下处理：（1）CK（对照），1/2 Hoaland营养液栽培；（2）处理T1：营养液+100 mmol/L NaCl；（3）处理T2：营养液+100 mmol/L NaCl+20 mg/L 5-ALA（根施）；处理T3：营养液+100 mmol/L NaCl+50 mg/L 5-ALA（叶面喷施）。

1.3 生长及生理指标测定方法

（1）干鲜质量测定：分别于处理0、2、4、6、8 d任取不同处理的丝瓜幼苗3株。用清水洗净，吸干表面水分，称量地上部和地下部鲜质量，取平均值为单株鲜质量（g）［6］。然后置于烘箱中在105 ℃高温下杀青15 min，再将温度调至75 ℃烘至恒质量。称其质量，即为单株干质量（g）。

（2）生理指标测定：分别于处理0、4、8 d取生长点下第2～3张展开叶进行相关指标测定。谷胱甘肽（GSH）含量、抗坏血酸（AsA）含量、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、抗坏血酸氧化酶（AAO）、谷胱甘肽还原酶（GR）及脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）活性均采用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒测定［6］。

1.4 数据分析

试验结果均采用Excel和SAS软件Duncan s多重比较法（α=0.05）进行统计分析［6］。

2 结果与分析

2.1 5-ALA对NaCl胁迫下丝瓜幼苗干鲜质量的影响

由表1可知，经过100 mmol/L NaCl处理后的幼苗随着处理时间的延长，采用根施或叶面喷施 5-ALA 的处理，均能有效缓解丝瓜幼苗的NaCl胁迫伤害。试验表明，100 mmol/L NaCl胁迫处理2 d时，处理T2、T3地上部及地下部干物量、鲜质量均显著高于处理T1，T2和T3处理间差异不显著。而NaCl胁迫处理4 d时，T2处理的地上部及地下部鲜质量分别较处理T1提高了39.5%、23.1%，干质量分别提高了18.8%、27.6%；处理T3地上部干鲜质量和地下部干质量显著高于T1，地下部鲜质量与T1相比差异不显著。处理6 d时，T2、T3地上及地下部干、鲜质量均显著高于T1，其中T2地上部鲜干质量及地下部鲜干质量较T1分别提高了60.4%、48.2%、28.2%和20.4%，T3地上部鲜干质量及地下部鲜干质量较T1处理分别提高了36.1%、31.5%、10.4%和12.4%。处理8 d时，T2和T3处理的幼苗地上部鲜干质量及地下部鲜干质量显著高于T1。因此，5-ALA处理前期，根施和叶面喷施处理的干鲜质量较NaCl胁迫有明显增加且根施效果较好；随着处理时间的延长，叶面喷施处理对缓解NaCl胁迫下丝瓜生长的效果减弱。

2.2 5-ALA对NaCl胁迫下丝瓜幼苗抗坏血酸（AsA）含量的影响

随着NaCl处理时间的延长，不同处理下丝瓜幼苗中AsA含量呈逐渐增加的趋势（图1）。处理4 d时，T2、T3处理的丝瓜幼苗AsA含量显著高于T1和CK，与T1相比分别提高了29.2%和17.1%；处理8 d时，T2、T3处理的丝瓜幼苗AsA含量较T1相比显著提高，分别提高了52.1%和27.2%。其中，采用根施（T2）处理的效果明显优于喷施处理（T3）。

2.3 5-ALA对NaCl胁迫下丝瓜幼苗谷胱甘肽（GSH）含量的影响

外源5-ALA使NaCl胁迫下丝瓜幼苗中谷胱甘肽的含量呈现增加的变化（图2）。处理4 d时，T3处理幼苗中谷胱甘肽的含量显著高于T1和T2处理，与T1相比提高了25.1%，T1和T2间差异不显著。随着NaCl胁迫时间的延长，各处理丝瓜幼苗中GSH含量呈现较大的变化， 处理8 d时，T2处理GSH含量最高，T2和T3处理GSH含量均显著高于T1处理，与T1相比分别提高了76.0%和65.9%。从试验结果可以看出，外源5-ALA可以提高NaCl胁迫下丝瓜幼苗叶片中的谷胱甘肽含量，根施5-ALA的效果显著高于喷施处理。

2.4 5-ALA对NaCl胁迫下丝瓜幼苗抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性的影响

由图3可知，NaCl胁迫下丝瓜幼苗APX活性升高，且随着NaCl处理时间的延长， 各处理丝瓜幼苗的APX活性均不同程度的提高。處理4 d时，T2、T3处理与T1处理相比APX活性分别提高了29.1%和22.0%；处理8 d时，APX活性变化趋势与处理 4 d 时相似，T2、T3处理APX活性均显著高于T1，但T2、T3处理间差异不显著。这说明随着NaCl胁迫时间的延长，外源5-ALA可以提高盐胁迫下丝瓜幼苗的抗坏血酸过氧化物酶活性，且根施和喷施的效果差异不明显。

2.5 5-ALA对盐胁迫下丝瓜幼苗抗坏血酸氧化酶（AAO）活性的影响

如图4所示，NaCl胁迫后丝瓜幼苗AAO活性总体上呈现升高的趋势，但处理初期变化规律不明显。随着胁迫时间的延长，各处理活性均有所提高。处理4 d时，各处理AAO活性均高于CK；NaCl胁迫8 d时，T2、T3丝瓜幼苗AAO活性显著高于T1，与T1相比分别提高了27.2%和23.6%，但二者间差异不显著。这说明，随着盐胁迫时间的延长，外源5-ALA能提高NaCl胁迫下抗坏血酸氧化酶的活性，且根施和喷施的效果差异不大。

2.6 5-ALA对NaCl胁迫下丝瓜幼苗谷胱甘肽还原酶（GR）活性的影响

由图5可知，5-ALA对NaCl胁迫GR的活性具有一定的影响，NaCl胁迫4 d时，各处理丝瓜幼苗GR的活性提高，但没有达到显著性差异；处理8 d时，T2处理GR的活性最高，其次为T3处理，二者均显著高于T1，与T1相比GR活性分别提高了74.5%和50.4%。根施5-ALA处理及喷施 5-ALA 处理较单独盐处理分别提高了91.0%和72.4%。

2.7 5-ALA对盐胁迫下丝瓜幼苗脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）活性的影响

抗坏血酸还原酶（DHAR）是植物体内一种重要的抗氧化酶，丝瓜幼苗DHAR活性随着NaCl胁迫时间延长而不断提高（图6）。处理4 d时，各处理DHAR活性均有所提高，其中T3处理DHAR活性最高， T1、T2处理间差异不显著； NaCl处理8 d时，T3处理DHAR活性最高，其次为T2、T1，T2、T3处理显著高于T1，与T1相比分别提高了38.1%和52.7%，且喷施5-ALA处理活性明显高于根施 5-ALA 处理。由此可见，在NaCl胁迫下，外源 5-ALA 可显著提高丝瓜幼苗的DHAR活性，且喷施的效果比根施要好。

3 讨论与结论

5-氨基乙酰丙酸（ALA）是一种广泛存在于动植物细胞中的非蛋白类氨基酸［6］，低浓度ALA可以提高植物的抗逆性并可促进逆境胁迫下植物的生长［7］。本试验结果表明，随着NaCl胁迫时间的延长，根施20 mg/L和叶面喷施50 mg/L 5-ALA均能显著提高NaCl胁迫下丝瓜幼苗地上部及地下部干鲜质量，有效缓解了盐胁迫对丝瓜幼苗生长的影响，这在紫苏［8］、豌豆［9］和草莓［10］的研究中也有类似结果。

盐胁迫条件下，植物会通过增强抗氧化酶活性和提高抗坏血酸、谷胱甘肽含量等途径来缓解盐胁迫对植物细胞造成的损伤［11-12］。盐胁迫使植物生长受抑制，体内产生大量活性氧（ROS），从而使植物次生氧化损伤［13］。AsA和GSH作为重要的ROS清除剂，在防御膜脂过氧化中具有非常重要的作用［14］，有研究表明，一定浓度的外源NO、茉莉酸甲酯及褪黑素均能促进NaCl胁迫下番茄幼苗叶片、玉米幼苗还原型抗坏血酸（AsA）含量和还原型谷胱甘肽（GSH）含量提高［15-16］；燕飞等认为，施用外源 5-ALA 可以提高黄瓜叶片中AsA、GSH含量水平［4］。本研究结果表明，根施20 mg/L和叶面喷施 50 mg/L 5-ALA能显著提高NaCl胁迫下丝瓜幼苗AsA、GSH含量。NaCl胁迫8 d时，根施20 mg/L和叶面喷施50 mg/L 5-ALA丝瓜幼苗AsA含量与NaCl胁迫相比分别提高了52.1%和27.2%，GSH含量与NaCl胁迫相比提高了76.0%和65.9%。逆境胁迫下AsA、GSH含量增加，可以维持AsA-GSH循环高效运转，减轻膜脂过氧化，提高丝瓜幼苗盐渍抗性。

植物受到盐胁迫后，植物体内抗氧化保护酶活性迅速升高以清除过多的活性氧，即通过增强抗氧化酶活性等途径来减少损伤［17-18］。APX、DHAR、GR、AAO在活性氧清除过程中具有十分重要的作用，是参与AsA-GSH循环的重要酶类［19］。喷施适量ALA对甜樱桃子房和花柱AsA-GSH循环相关酶活性的增加有着积极的作用［19］；曹碧珍等研究表明，外源ALA处理显著提高了低温胁迫下枇杷叶片中抗脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、谷胱甘肽还原酶（GR）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性［20-21］，5-ALA使NaCl胁迫下酸枣种子胚芽和胚根中的APX、GR活性上升［22］。本试验结果表明，外源 5-ALA 可以提高盐胁迫下丝瓜幼苗叶片中抗坏血酸过氧化物酶和抗坏血酸氧化酶活性，这与上述结论基本一致。对于抗坏血酸过氧化物酶和抗坏血酸氧化酶而言，叶面喷施5-ALA和根施5-ALA效果相当，无显著差异。此外，本研究结果表明，当处理8 d时，采用根施或叶面喷施5-ALA后能显著提高NaCl胁迫下丝瓜幼苗DHAR活性，与盐胁迫处理后相比分别提高了38.1%和52.7%，并且发现喷施5-ALA处理活性明显高于根施5-ALA处理。因此，植物可能在非生物胁迫下通过调节抗坏血酸-胱甘肽循环维持植物体内抗坏血酸的代谢水平，对于保护细胞抵御氧化损伤方面发挥重要作用。外源根施5-ALA处理及喷施5-ALA处理能有效缓解NaCl胁迫下丝瓜幼苗的生长缓解盐胁迫对幼苗的伤害。

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