盐胁迫下黑果枸杞幼苗对外源独脚金内酯的生理响应

黄雪玲,李 进*,刘淑兰,马永慧

(1.新疆师范大学生命科学学院/新疆特殊环境物种保护与调控生物学实验室,新疆 乌鲁木齐 830054;2.新疆师范大学生命科学学院/干旱区植物逆境生物学实验室,新疆 乌鲁木齐 830054)

黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.)为茄科(Solanaceae)枸杞属(LyciumL.)多年生耐盐灌木植物,是防风固沙和保持水土的荒漠植物[1]。黑果枸杞果实中富含花青素类天然色素、多糖、氨基酸及无机元素等成分,花青素含量丰富并领先于多种浆果[2],因其富含多种成分,可作为一种新型的功能性水果,发挥医疗保健功效,从而促进健康,也被誉为植物中的“软黄金”[3-4]。在《维吾尔药志》中,维吾尔医常用黑果枸杞果实及根皮治疗尿道结石、癣疥、齿龈出血等,而民间常用其作为滋补强壮以及降压的药物[5]。我国土壤盐渍化危害严重,可造成土壤团粒结构变差,土壤酸碱失衡等从而影响植物的生长发育以及农作物的产量,而各类盐碱地面积约9 913万hm2,这成为限制新疆农业发展的因素之一[6]。黑果枸杞在盐碱化土壤中可以通过维持K+净吸收速率,保障各器官中相对稳定的K+浓度和K+/Na+,并将Na+和K+更多地分配到叶中,从而维持其在盐碱地中的生存。因此,如何利用黑果枸杞耐盐碱特性发展其在盐碱地上的规模化农业种植成为一个重要的研究课题[7]。

独脚金内酯(Strigolactones,SLs)属于萜类小分子化合物,是天然的独脚金醇类化合物和人工合成类似物的总称,可以调节植物发育和逆境适应的植物激素。在土壤中会作为化学信号,吸引共生的丛枝菌根真菌,并在根寄生杂草中诱导种子发芽[8-9],对于营养缺乏的植物,尤其是缺乏磷酸盐的植物,会促进SL的产生和分泌,以吸引共生体并优化芽和根结构[10]。研究发现SLs在促进种子萌发[11]、促进根尖干细胞生长[12],以及延缓叶片衰老等[13]方面发挥着重要作用。本研究通过施加SLs提高盐胁迫下黑果枸杞的存活率,进一步分析SLs在盐胁迫下对黑果枸杞幼苗生长中的作用,可为黑果枸杞耐盐性研究和提高其幼苗对盐胁迫的适应性及为盐碱土地植物大规模种植等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黑果枸杞种子是2021年采自新疆博湖县开都河流域。博湖县位于干旱绿洲区,气候干燥、降水稀少。本研究在新疆特殊环境物种保护与调控生物学实验室进行。

1.2 试验设计

1.2.1幼苗生长试验设计 将种子置于40℃恒温水浴锅48 h,解除种子休眠。配置75%乙醇,对种子进行消毒处理10 min,蒸馏水冲洗干净后用吸水纸吸干种子表面水分待用[14]。选择饱满、大小一致的干净种子,播入规格为13.5 cm×10 cm×9.5 cm(上径×下径×高)白色塑料花盆中,并控制田间持水量为17%～19%[15]。将盆栽放置在适宜环境条件下,待种子萌发,幼苗生长后,挑选生长良好、长势基本一致的黑果枸杞幼苗,每盆5株,进行土壤盐胁迫和SLs灌注处理。

利用NaCl配制溶液,设置6个盐胁迫浓度梯度：0,50,100,150,200和250 mmol·L-1,标记为：CK(0 mmol·L-1,对照)、S1(50 mmol·L-1,轻度盐胁迫)、S2(100 mmol·L-1,轻度盐胁迫)、S3(150 mmol·L-1,中度盐胁迫)、S4(200 mmol·L-1,重度盐胁迫)、S5(250 mmol·L-1,重度盐胁迫),根据盐浓度梯度设计灌注NaCl溶液进行盐胁迫处理,在第0,6,12天晚上20：00向根部灌施不同梯度浓度的NaCl溶液100 mL,对照组(CK)施加等量蒸馏水。每天记录其质量,灌施期间以上一次施加NaCl溶液后的质量为标准,定期浇水维持质量,胁迫周期共28天;利用18 μmol·L-1的SLs母液配置5个外源独脚金内酯(SLs)浓度梯度为：0,0.4,1,5,10 μmol·L-1;如表1所示,共30个处理,每个处理进行3次生物学重复[11,16]。盐胁迫处理开始后的第1,4,7天进行外源SLs处理,每天晚上20：00向根部灌施20 mL SLs溶液,对照组(0 μmol·L-1)施加等量蒸馏水。

表1 外源独脚金内酯处理及盐胁迫试验设计Table 1 Experimental design for exogenous strigolactones additions (SLs) with salt stresses

1.3 测定指标及方法

1.3.1生理指标测定 基于1.2.1处理,分别采集盐胁迫第28 d黑果枸杞幼苗顶部完全展开功能叶,使用北京索莱宝科技有限公司试剂盒。叶绿素使用无水乙醇与丙酮按体积比1∶2混合液提取[17];采用蒽酮比色法测定可溶性糖(Soluble sugar)含量,使用氮蓝四唑光化还原法测定超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性、愈创木酚法测定过氧化氢物酶(Peroxidase,POD)活性,紫外吸收法测定过氧化氢酶(Catalase,CAT)和抗坏血酸(L-ascorbic acid,ASA)活性,巯基试剂显色法测定过氧化氢酶谷胱甘肽(Glutathione,GSH)的活性[17];丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量通过硫代巴比妥酸法测定[18]。

1.4 数据处理与分析

试验数据均使用Excel 2016进行计算整理,采用SPSS 26.0软件进行数据分析,结果采用均值±标准误表示,在α为0.05水平上,采用双因素方差分析(Two-way ANOVA)比较盐胁迫、外源SLs及二者交互作用对各项指标的影响和差异显著性,采用单因素方差分析(One-way ANOVA) 进行各处理平均值间各项指标的比较,采用Duncan多重比较进行差异显著性检验,采用Origin 2021进行绘图并进行Person相关性分析以及对各处理组平均值各项指标进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞叶片叶绿素含量变化

由图1可知,SLs浓度为0 μmol·L-1时,叶绿素a(Chlorphyll a,Chl a)含量、叶绿素b(Chlorphyll b,Chl b)含量、总叶绿素(Chlorphyll,Chl)含量及类胡萝卜素(Carotene,Car)含量随盐胁迫程度增加呈先上升后下降趋势,处于轻度盐胁迫下含量最多,但随着盐胁迫程度的加重降低了幼苗叶片的叶绿素含量;S1胁迫时,随着施加SLs浓度的增加,叶片中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b(Chlorphyll a/b,Chl a/b)含量以及叶绿素总含量及类胡萝卜素含量变化整体呈先降低后上升的趋势,并在施加SLs浓度为5 μmol·L-1时达到峰值,S2胁迫下叶绿素a、b含量及叶绿素总含量整体变化呈先下降后上升趋势,在施加SLs浓度为10 μmol·L-1时达到峰值,与CK组之间存在显著差异(P<0.05)。在中度盐胁迫下,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量及类胡萝卜素含量随着施加的SLs浓度增加而增加,在SLs浓度为5,10 μmol·L-1时达到峰值;重度盐胁迫时,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量及类胡萝卜素含量呈先上升后下降再上升的趋势,其中在SLs浓度为 1 μmol·L-1时,整体含量处于最低值,在浓度为5,10 μmol·L-1时,整体含量处于最高值。

根据表2双因素方差分析可知,除盐胁迫下Chl a/b的作用(P<0.01),盐胁迫、施加SLs、以及二者交互作用对叶绿素的影响为极显著(P<0.001),即二者之间的作用可共同缓解盐胁迫对黑果枸杞幼苗叶绿素含量的影响。

表2 盐胁迫、外源独脚金内酯处理及二者互作对黑果枸杞幼苗生理影响的双因素方差分析(F值)Table 2 Two-way ANOVA of the effects of salt stress,exogenous strigolactones (SLs) treatments and their interaction on the physiology of L.ruthenicum seedlings (F value)

图1 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞叶片叶绿素含量的影响Fig.1 Effects of exogenous strigolactones (SLs) on the chlorophyll content in leaves of L.ruthenicum seedling under salt stresses注：A～E分别表示外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗叶绿素a,b,a/b,总叶绿素以及类胡萝卜素含量的影响;不同小写字母表示施加同一浓度外源独脚金内酯不同盐胁迫处理间显著差异(P<0.05);不同大写字母表示同一盐胁迫施加不同浓度外源独脚金内酯处理间显著差异(P<0.05)。下同Note：Panel A～Panel E respectively display the effect of exogenous SLs on the content of chlorophyll a,b,a/b,total chlorophyll and carotene in Lycium ruthenicum seedlings under salt stress;different lowercase letters within the same concentration of exogenous SLs indicate a significant difference among different salt stress treatments at 0.05 level;and different capital letters indicate a significant difference between different concentrations of exogenous SLs under the same salt stress treatment at 0.05 level.The same as below

2.2 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗可溶性糖含量的变化

由图2可知,施加0 μmol·L-1的SLs,黑果枸杞幼苗可溶性糖含量随盐度增加而增加,增幅为22.30%,-0.49%,6.56%,7.57%,2.76%,处于轻度盐胁迫下的幼苗可溶性糖含量最高,说明黑果枸杞可以通过增加可溶性糖提高抗性应对轻度盐胁迫。随SLs浓度的增加,CK组处理下黑果枸杞叶片的可溶性糖含量为升高趋势,增幅为11.75%,37.76%,31.95%,19.58%;S1组施加5 μmol·L-1的SLs使得幼苗可溶性糖含量最高,S2组随SLs浓度的增加,可溶性糖含量为先升高后降低的趋势,增幅分别为12.71%,83.36%,50.14%,-4.65%,即施加1,5 μmol·L-1的SLs最利于轻度盐胁迫幼苗的可溶性糖积累;中度盐胁迫下施加10 μmol·L-1的SLs使幼苗叶片中可溶性糖含量明显增加;重度盐胁迫下施加5,10 μmol·L-1的SLs使幼苗可溶性糖含量增加。由此看出,SLs可诱导盐胁迫下黑果枸杞叶片可溶性糖含量的增加,在同一盐胁迫下喷施1,5,10 μmol·L-1SLs的可溶性糖含量最高,尤其对轻盐胁迫施加1,5 μmol·L-1时可溶性糖含量最高且结果显著(P<0.05),表明可溶性糖含量对盐胁迫反应敏感,是检测植物抗性能力的一个指标,也说明SLs促进黑果枸杞叶片可溶性糖积累是应对一定程度盐胁迫的对策之一。由表2盐和SLs处理进行的双因素方差分析可知,盐处理、SLs处理及二者互作对可溶性糖含量表现为极显著影响(P<0.001)。

图2 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗可溶性糖含量的影响Fig.2 Effects of exogenous SLs on the soluble sugar content in seedlings of L. ruthenicum under salt stresses

2.3 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗超氧化物歧化酶(SOD)变化

由图3可知,未施加SLs时,随盐胁迫程度的增加SOD活性呈上升趋势,在S5处理下SOD活性最高,说明盐胁迫可以促使提高黑果枸杞幼苗的SOD活性;CK组随SLs的增加,SOD活性整体呈显著上升趋势(P<0.05),增幅分别为27.94%,47.13%,24.81%,44.80%,1 μmol·L-1SLs处理时SOD的活性最高;S1组施加10 μmol·L-1的SLs时SOD活性最高,S2组在施加SLs处理下,SOD呈先增加后下降的趋势,增幅分别为9.44%,7.47%,-0.05%,-12.37%,说明1 μmol·L-1SLs浓度有利于增加轻度盐胁迫下黑果枸杞幼苗的抗盐能力;S5组中SOD含量逐渐降低降幅分别为32.96%,39.35%,20.82%,17.76%,即在重度盐胁迫下5,10 μmol·L-1的SLs可以减缓SOD活性降低。施加相同浓度的SLs时,处于重度盐胁迫黑果枸杞幼苗中的SOD活性最大的。由表2双因素方差分析可知,盐处理、盐与SLs处理的交互作用对SOD含量表现为极显著影响(P<0.001),但SLs对SOD无显著影响。

图3 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗超氧化物歧化酶活性的影响Fig.3 Effects of exogenous SLs on the SOD activity in seedlings of L. ruthenicum under salt stresses

2.4 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗过氧化物酶(POD)变化

由图4可知,未施加SLs时,随盐胁迫程度的增加POD活性呈上升趋势,与CK组相比增幅分别为320%,140.98%,162.06%,20%,18.36%,说明轻中度盐胁迫下更适宜黑果枸杞生长;随SLs的增加,CK组及S2组处理下黑果枸杞叶片的POD含量整体为升高趋势增幅分别为40%,53.33%,60%,23.38%和63.22%,38.32%,68.75%,65.96%,且均在SLs浓度为5 μmol·L-1时POD活性最大,从而提高黑果枸杞幼苗的抗逆性。当处于同浓度SLs处理时不同盐胁迫下均为轻度胁迫下黑果枸杞幼苗的POD含量最高,即对轻度盐胁迫的黑果枸杞幼苗施加SLs提升了POD活性。由表2可知,盐处理、盐与SLs处理的交互作用对POD含量表现为极显著影响(P<0.001),且SLs对POD表现为显著影响(P<0.05)。

2.5 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗过氧化氢酶(CAT)变化

由图5可知,在SLs浓度为0 μmol·L-1时,幼苗处于重盐胁迫下的CAT活性最大;CK组在施加SLs处理时,黑果枸杞幼苗中的CAT增幅为33.91%,117.48%,36.98%,55.10%,1 μmol·L-1SLs时CAT活性最大;施加5,10 μmol·L-1SLs有利于提高中度盐胁迫下幼苗CAT活性;S4组在施加SLs处理时,黑果枸杞幼苗中的CAT含量呈上升趋势,增幅为79.46%,79.98%,8.4%,76.81%,在SLs浓度为1 μmol·L-1时CAT活性最高;在SLs浓度为0.4 μmol·L-1时,S2CAT值最大(P<0.05),在SLs浓度为10 μmol·L-1时S4处理下CAT积累处于最大值;由表2盐和SLs处理进行的双因素方差分析可知,盐处理、盐与SLs处理的交互作用对CAT含量表现为极显著影响(P<0.001),外源SLs对CAT表现为显著作用(P<0.01)。

图4 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗过氧化物酶活性的影响Fig.4 Effects of exogenous SLs on the POD activity in seedlings of L. ruthenicum under salt stresses

图5 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗过氧化氢酶活性的影响Fig.5 Effects of exogenous SLs on the CAT activity in seedlings of L. ruthenicum under salt stresses

2.6 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗谷胱甘肽(GSH)变化

由图6可知,在SLs浓度为0 μmol·L-1,重盐胁迫处理下黑果枸杞幼苗积累的GSH最多;随SLs的增加,CK组处理下黑果枸杞叶片的GSH活性呈为先升高后降低趋势,增幅分别为30%,38.91%,23.47%,-35.89%,且施加SLs浓度为1 μmol·L-1时处于最大值;当SLs为5 μmol·L-1时有利于处于中度盐胁迫的黑果枸杞下的GSH积累;由表2盐和SLs处理进行的双因素方差分析可知,盐处理对GSH表现为显著影响(P<0.01),SLs处理时无显著变化,二者互作对GSH含量表现为极显著影响(P<0.001)。

图6 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗谷胱甘肽的影响Fig.6 Effects of exogenous SLs on the GSH activity in seedlings of L. ruthenicum under salt stresses

2.7 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗抗坏血酸(ASA)变化

由图7可知,在SLs浓度为0 μmol·L-1时,随盐胁迫程度加大,黑果枸杞幼苗中ASA含量下降,ASA活性对盐胁迫敏感。处于CK的幼苗,随SLs浓度的增加,当SLs浓度为5 μmol·L-1时,黑果枸杞幼苗ASA处于最大值(P<0.05),增幅为135.30%,说明施加SLs可以提高黑果枸杞幼苗中ASA活性;中度盐胁迫时,随SLs的增加,ASA活性呈先降低后升高趋势,增幅分别为-40.93%,-66.84%,196.37%,46.63%,当SLs浓度为5 μmol·L-1时,黑果枸杞幼苗ASA处于最大值(P<0.05),说明施加高浓度SLs可以提高黑果枸杞幼苗中ASA活性,从而提高幼苗抗逆性;可以推测施加5 μmol·L-1的SLs促进轻、中度盐胁迫幼苗中ASA的积累来有效清除重盐胁迫引起的活性氧及自由基。由表2盐和SLs处理进行的双因素方差分析可知,盐处理、SLs处理及二者互作对ASA表现为极显著影响(P<0.001)。

图7 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗抗坏血酸活性影响Fig.7 Effects of exogenous SLs on the ASA activity in seedlings of L. ruthenicum under salt stresses

2.8 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗丙二醛(MDA)含量变化

如图8所示,在SLs浓度为0 μmol·L-1,重度盐胁迫处理下黑果枸杞幼苗积累的MDA含量最多(P<0.05),对叶片细胞膜造成损伤,也说明MDA含量对盐胁迫反应敏感,但随着外源SLs浓度的增加,黑果枸杞幼苗MDA含量变化显著差异(P<0.05)整体呈降低趋势,与0 μmol·L-1的SLs相比,降幅分别为42.43%,49.36%,65.36%,67.53%,SLs为10 μmol·L-1时降幅最大,施加SLs能够有降低重度盐胁迫下黑果枸杞幼苗中MDA积累;根据表2可知,盐胁迫、盐与外源SLs的交互对MDA含量有极显著影响(P<0.001),而外源SLs对MDA含量无显著影响。

2.9 Person相关性分析

在0,0.4,1,5,10 μmol·L-1SLs处理下对6种不同盐浓度胁迫的黑果枸杞幼苗材料的12项指标的测定值,进行Person相关性分析(图9A～9E)。结果表明,施加0 μmol·L-1SLs下POD与Chl a,Chl b,Chl a/b,Chl,可溶性糖呈显著正相关(P<0.05),其中MDA与SOD,CAT呈显著正相关(P<0.05)且相关系数分别为0.82,0.65(图9A);施加0.4 μmol·L-1SLs下MDA与Chl a/b呈显著正相关(P<0.05),且相关系数为0.51,GSH与Chl a/b,Car,SOD,CAT呈正相关且相关系数分别为0.31,0.56(P<0.05),0.60(P<0.05)和0.17(图9B)。施加1 μmol·L-1SLs时,MDA与ASA呈正相关,相关系数最大为0.69,ASA与Chl a,Chl b,Chl,可溶性糖、POD呈显著负相关(P<0.05,图9C);施加5 μmol·L-1SLs时,POD与Chl a(P<0.05),Chl b(P<0.05),Chl a/b,Chl(P<0.05),可溶性糖(P<0.05)和MDA呈正相关,最大相关系数为0.76,其中MDA与Chl a,Chl b,Chl,Car(P<0.05),POD,GSH和ASA呈正相关且最大相关系数0.62,与Chl a/b,可溶性糖,SOD(P<0.05),CAT呈负相关(图9D)。施加10 μmol·L-1SLs时,POD与Chl a,Chl b,Chl呈显著正相关(P<0.05),CAT与Chl a,Chl b,Chl,ASA呈正相关(图9E)。

图8 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗丙二醛含量的影响Fig.8 Effects of exogenous SLs on the MDA content in seedlings of L. ruthenicum under salt stresses

2.10 主成分分析

为进一步研究SLs处理引起的差异,对12份黑果枸杞幼苗生理指标数据进行主成分分析(PCA),前6个成分的累积贡献率达83.06%,包含所测指标大部分信息,基本反映各处理对黑果枸杞影响的整体情况(表3)。在第1主成分中载荷较大的是叶绿素总含量和叶绿素a,载荷数分别为0.539和0.528,特征向量反映盐胁迫下黑果枸杞幼苗的光合利用能力是正常的。第2主成分中载荷最大的是MDA和可溶性糖,主要反映了黑果枸杞幼苗的氧化胁迫程度及渗透调节代谢作用。第3主成分对应特征向量中载荷最大的是叶绿素a/b和SOD,载荷数为0.619和0.311,反映黑果枸杞幼苗的生长状况及抗氧化损伤程度。第4个主成分对应特征向量中载荷最大的是SOD,CAT,载荷数为0.445,0.358,反映了盐胁迫下幼苗体内抗氧化酶活性。第5个主成分对应特征向量中载荷最大的是GSH和可溶性糖,载荷数为0.656和0.510,主要反映盐胁迫下黑果枸杞幼苗细胞膜质氧化程度和渗透调节能力。第6个主成分对应特征向量中载荷最大的是可溶性糖和MDA,载荷数为0.507和0.465,主要反映盐胁迫下黑果枸杞幼苗的代谢调节能力和氧化应激能力。Chl a,Chl b,Chl,Car与PC1,PC2均呈正相关;SOD,CAT,GSH,ASA,MDA与PC1呈正相关与PC2呈负相关(图10);Chl a/b,POD、可溶性糖与PC1呈负相关与PC2呈正相关。综合来看,黑果枸杞的生长特性、质膜相对透性、抗氧化酶活性以及渗透调节物质可作为黑果枸杞幼苗抗盐胁迫评价的综合指标。

图9 外源独脚金内酯与盐胁迫处理下黑果枸杞幼苗生理指标相关性分析Fig.9 Correlation analysis of physiological indicators of L. ruthenicum treated with exogenous SLs and salt stresses注：9A～9E分别表示施加0,0.4,1,5和10 μmol·L-1SLs与6种盐浓度胁迫下黑果枸杞幼苗的生理指标相关性分析;右侧的标尺表示相关性,红色代表正相关,蓝色代表负相关,颜色越深相关性越大Note：Panel 9A～Panel 9E respectively represent the correlation analysis of physiological indicators of L. ruthenicum seedlings applied with 0,0.4,1,5,and 10 μmol·L-1 SLs and six salt concentration stress;the ruler on the right side in the panel shows the correlation values,red represents positive correlation,blue represents negative correlation.The darker the color ,the greater the correlation

表3 盐胁迫、外源独脚金内酯处理下各因子载荷矩阵及贡献率Table 3 The loading matrix of each indicator and its contribution for the effects of salt stress,exogenous SLs treatments

图10 外源独脚金内酯与盐胁迫处理下黑果枸杞幼苗生理指标主成分分析Fig.10 PCA of physiological indicators of L. ruthenicum under exogenous strigolactone and salt stresses

3 讨论

3.1 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗叶绿素的影响

盐胁迫对植物生长发育有抑制作用,盐生植物能够在一定程度的盐胁迫下保持其生长能力,而当盐的浓度高于植物可承受的阈值时,植物的萌发、生长的生理指标会下降[19],这与本研究发现黑果枸杞在轻度盐胁迫下增加了Chl a,Chl b,Chl,Car含量,而在重盐胁迫下对这些指标产生抑制作用的结果类似,这可能是由幼苗活性氧含量增加造成叶绿素降解及含量减少,叶绿体受到损伤等原因造成的。叶绿素是植物进行光合作用最重要的色素,逆境条件下容易降解[20],植物光合作用对盐胁迫高度敏感,盐胁迫会直接破坏叶绿体结构,使叶绿素合成量降低和降解速率升高,从而导致叶片内叶绿素含量降低[21]。本研究中,叶绿素含量在重盐胁迫下显著降低,经过适宜浓度SLs处理后,叶绿素含量均显著升高,表明SLs能缓解盐胁迫导致叶绿素降解,这与Ma等[22]施用新型植物激素独脚金内酯类似物(GR24)有效提高盐碱胁迫下苹果幼苗存活率并提高幼苗叶绿素含量的研究结果一致;本研究在(50,100 mmol·L-1)轻盐胁迫下施加5 μmol·L-1的SLs能够明显增加光合色素含量,与Faisal等[23]通过施加2 μmol·L-1外源SLs提高了150 mmol·L-1NaCl下植物叶绿素含量的结果类似,这可能与SLs能够保护叶绿体不被叶绿素酶降解或者可以通过调控盐胁迫下黑果枸杞幼苗的基因表达来增强其光合作用有关。

3.2 外源独脚金内酯对盐胁迫下黑果枸杞幼苗渗透调节物质以及酶的影响

可溶性糖是植物遭受胁迫时的一种重要渗透调节物质,可溶性糖的积累能够降低叶片的渗透势,从而维持盐胁迫下的渗透调节平衡[24]。本试验在轻度盐胁迫下施加1 μmol·L-1的SLs能够促进幼苗中可溶性糖含量积累,维持盐胁迫下幼苗的渗透平衡,这与Yang等[25]利用GR24 减轻干旱胁迫对紫花苜蓿生理研究中发现GR24处理可以增加可溶性糖的含量的结果一致。

盐碱条件下,植物体内氧自由基和氧分压升高,抗氧化防御能力降低,造成细胞和组织严重损伤[26],MDA是一类脂质过氧化物的主要产物,会破坏生物膜的结构与功能,MDA含量可间接反映膜损伤的程度[27],为了缓解盐胁迫条件下植物中过量积累的ROS造成的损伤,抵御氧化胁迫,植物进化出一种复杂的抗氧化防御系统和非抗氧化系统,包括SOD,CAT,POD,ASA,GSH等来增强植物对逆境的抵抗能力[28],本试验对盐胁迫下黑果枸杞幼苗施加SLs,处于轻、中度施加0.4 μmol·L-1的SLs明显提高了CAT活性,施加5 μmol·L-1的SLs明显提高了POD,GSH,ASA活性,处于重度盐胁迫的幼苗施加5,10 μmol·L-1SLs比0.4 μmol·L-1的SLs可以更明显降低幼苗中MDA含量,从而减缓盐胁迫对黑果枸杞幼苗造成的膜损伤。这与Mujahid等[29]发现独脚金内酯处理种子后提高了芽鲜重、酶抗氧化剂(包括SOD,POD,CAT)以及非酶抗氧化剂(如总酚)的活性,降低盐胁迫下MDA含量结论相似,可能是由于SLs通过调节植物抗氧化系统如在本研究中SLs具体影响SOD,POD,CAT等,来最大程度地减少盐胁迫损伤,从而使幼苗更耐盐。

3.3 黑果枸杞幼苗生理指标的相关性分析、主成分分析

根据相关性分析发现在SLs为5 μmol·L-1时SOD,POD与与Chl a,b,a/b以及Chl呈正相关,施加10 μmol·L-1SLs时可溶性糖与Car呈显著正相关,可溶性糖及Car越多与植物抗性越强呈正比关系,这使得幼苗在盐胁迫下失水的可能性变小,成活的可能性越大,ASA与其余生理指标的负相关性逐渐减弱等。这些指标均可作为影响黑果枸杞抗盐性的指标,且多数指标具有显著的相关性,表明盐胁迫下对黑果枸杞施加SLs使其提高抗盐能力可能由多方面因素综合决定的,且盐胁迫下各类光合指标也与生长以及生理指标密切相关,各生理指标不是单一变化,而是彼此间相互作用,可以推断黑果枸杞叶绿素含量在一定程度上与盐胁迫相关并以此来增强光合能力,此外,渗透物质和抗氧化酶的增加也在一定程度上增加光合作用,这与Li等[30]研究黑果枸杞对盐和干旱胁迫响应的生理生化光合特性结论相似。施加5,10 μmol·L-1SLs更有利于植物的生长以及光合作用,促进植物有机物的积累。通过主成分降维的方法对盐胁迫下黑果枸杞幼苗的12个指标进行主成分分析成功提取6项主成分因子。这6项主成分主要是反映了盐胁迫下黑果枸杞幼苗的光合利用能力,细胞膜损伤程度、渗透调节特性等,盐胁迫条件下,细胞内抗氧化酶活性以及膜保护物质的含量越高,幼苗受到的伤害程度就越小。当遭受盐胁迫时,黑果枸杞幼苗通过叶绿素来提高对光能的吸收和利用效率。

综上所述,对盐胁迫下黑果枸杞施加适宜浓度(5,10 μmol·L-1)的SLs提高了黑果枸杞幼苗的叶绿素及渗透调节物质的含量、抗氧化酶活性,降低叶片的MDA含量,促进黑果枸杞的生长。虽然施加5 μmol·L-1和10 μmol·L-1的SLs对促进盐胁迫下黑果枸杞的生长效果基本一致,但从经济效益考虑,5 μmol·L-1的SLs既能够达到缓解盐胁迫对幼苗的抑制作用又能节约SLs的用量,因此选用5 μmol·L-1的SLs用于黑果枸杞的人工种植具有良好的应用前景。

4 结论

本研究发现轻度盐胁迫能够促进黑果枸杞幼苗的生长,而重度盐胁迫对黑果枸杞幼苗的生长有抑制作用。为提高黑果枸杞对盐胁迫的抗性,施加适宜浓度的外源SLs处理,可提高黑果枸杞幼苗的叶绿素含量、抗氧化酶活性,降低MDA含量,从而缓解盐胁迫对黑果枸杞的伤害。因此,在盐胁迫的土地上种植黑果枸杞幼苗,建议施加5 μmol·L-1的SLs,以促进黑果枸杞幼苗的生长。