褪黑素和海藻酸对高温胁迫下高山杜鹃抗氧化酶系统的影响

摘要：【目的】探究喷施外源褪黑素和海藻酸对高温胁迫下高山杜鹃抗氧化酶系统的影响，为高山杜鹃抗热剂研究提供方向。【方法】以不耐热高山杜鹃品种薰衣草王子为试验材料，分别经对照组（清水，CK）和浓度组（100、200、300μmol/L褪黑素与200、300、400 mg/L海藻酸）处理后进行高温胁迫（昼夜胁迫温度40℃/28℃），研究外源褪黑素和海藻酸对高温胁迫下高山杜鹃抗氧化酶活性和抗氧化物质含量的影响。【结果】随着高温胁迫的开始和持续，各处理高山杜鹃丙二醛（MDA）含量总体上呈增加趋势；超氧化物歧化酶（SOD）活性总体上呈先上升后下降再上升的变化趋势；过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均呈先上升后下降的变化趋势；谷胱甘肽还原酶（GSH）含量呈先上升后下降的变化趋势。同时，随着高温胁迫的开始和持续，各处理质膜H＋-ATPase活性缓慢下降，质膜Ca2＋-ATPase活性呈先上升后下降的变化趋势。高温胁迫96 h，与同期CK相比，6个浓度组MDA含量显著低6.36%～33.68%（Plt;0.05，下同）、SOD活性显著高21.68%～73.96%、POD活性显著高12.92%～49.02%、CAT活性高1.25%～43.10%、GSH含量高7.70%～49.79%、质膜H+-ATPase活性显著高11.61%～53.00%、质膜Ca2+-ATPase活性显著高9.36%～50.89%。相关分析结果表明，除CAT活性与SOD活性无显著相关性外，其他各指标间均呈极显著相关（Plt;0.01）。【结论】叶面喷施适宜浓度的外源褪黑素和海藻酸均能降低高温胁迫下高山杜鹃的MDA含量，提高SOD、POD、CAT活性和GSH含量，同时增强质膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性，缓解高温胁迫对高山杜鹃生长的不利影响。同期喷施外源褪黑素总体上各指标优于海藻酸，其中，以喷施100μmol/L褪黑素的综合效果最佳，200 mg/L海藻酸也有较好的效果。

关键词：高山杜鹃；高温胁迫；褪黑素；海藻酸；抗氧化

中图分类号：S685.20文献标志码：A文章编号：2095-1191（2024）10-2875-11

Effects of melatonin and alginic acid on antioxidant enzyme sys⁃tem of Rhododendron lapponicum under high temperature stress

CHEN Rui，XIAN Xiao-lin*

（Horticulture Research Institute，Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Horticultural CropsBiology and Germplasm Enhancement in Southwest Regions，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Chengdu，Sichuan 610066，China）

Abstract：【Objective】The study aimed to explore the effects of spraying exogenous melatonin（MT）and alginic acid（AA）on the antioxidant enzyme system of Rhododendron lapponicum under high temperature stress，providing directionfor research on heat-resistant agents for R.lapponicum.【Method】Using the heat-sensitive R.lapponicum variety Prince Lavender as the experimental material，the plants were subjected to treatments of a control group（water，CK）and con-centration groups（MT at 100，200 and 300μmol/L and AA at 200，300 and 400 mg/L）.Following the treatments，hightemperature stress（day/night stress temperature was 40℃/28℃）was applied to study the effects of exogenous MT and AA on the antioxidant enzyme activity and antioxidant content of R.lapponicum under high temperature stress.【Result】Under high temperature stress，the content of malondialdehyde（MDA）of R.lapponicum in all treatments showed an overall increasing trend with the onset and duration of the stress.The activity of superoxide dismutase（SOD）initially in-creased，then decreased，and subsequently increased again.The activities of peroxidase（POD）and catalase（CAT）both exhibited a trend of first increasing and then decreasing，while the content of glutathione（GSH）also showed an initial in-crease followed by a decrease.Meanwhile，as high temperature stress began and continued，the activity of plasma mem-brane H+-ATPase in all treatments gradually decreased，whereas the activity of plasma membrane Ca2+-ATPase exhibited atrend of first increasing and then decreasing.After 96 h of high temperature stress，compared to the CK during the same period，the contents of MDA in the 6 concentration groups was significantly decreased by 6.36%-33.68%（Plt;0.05，thesame below），while SOD activity was significantly increased by 21.68%-73.96%，POD activity was significantly in-creased by 12.92%-49.02%，CAT activity increased by 1.25%-43.10%，GSH content increased by 7.70%-49.79%，the ac-tivity of plasma membrane H+-ATPase increased significantly by 11.61%-53.00%，and the activity of plasma membrane Ca2+-ATPase significantly increased by 9.36%-50.89%.The results of the correlation analysis indicated that，except for thelack of significant correlation between CAT activity and SOD activity，all other indicators showed extremely significant correlations（Plt;0.01）.【Conclusion】Spraying appropriate concentrations of exogenous MT and AA on the leaves can re-duce the MDA content of R.lapponicum under high temperature stress，increase the activities of SOD，POD，CAT andthe content of GSH，and simultaneously enhance the activities of plasma membranes H+-ATPase and Ca2+-ATPase，allevia-ting the adverse effects of high temperature stress on the growth of R.lapponicum.During the same period，the indexes of exogenous MT treatment are generally better than those of AA，with the best overall effect achieved by spraying 100μmol/L MT，while 200 mg/LAA also shows fine effect.

Key words：Rhododendronlapponicum；high temperature stress；melatonin；alginic acid；antioxidant

Foundation items：Sichuan Breeding Key Project（2021YFYZ0006）；Sichuan Financial Independent Innovation Spe-cial Project（2022ZZCX051）

0引言

【研究意义】近年来，随着全球气候变暖的不断加剧，高温胁迫对植物的影响也日益严峻，已成为关系到全球生态环境安全的世界性热点问题。持续高温环境严重制约了观赏植物的引种工作，且严重影响观赏植物的正常生长，影响其观赏价值（许蓝心和田如男，2019）。尤其对高山植物而言，高温热胁迫可能会对其造成毁灭性打击（梁雯等，2017）。我国是世界杜鹃花的起源和分布中心，其中高山杜鹃原生境大多在海拔1000m以上的高山地区，具有喜冷凉、湿润环境及耐热性较差等遗传特性，虽然观赏价值极高，但其生长繁育及园林应用却受到高温热害的制约（王凯红等，2011；樊玉花等，2019；王浩琪等，2022）。因此，缓解高温胁迫对高山杜鹃的伤害是亟待解决的问题，探究缓解高山杜鹃胁迫的方法对其产业的可持续发展具有重要意义。【前人研究进展】高温胁迫会引起植物生理和生化代谢紊乱及组织结构被破坏，由于光合作用速率下降和无氧呼吸加剧，有毒物质大量积累，加剧了细胞膜脂过氧化，严重时导致细胞受损和植株死亡（姬承东等，2007；Wahid et al.，2007；史勇等，2023），而部分植物能启动抗氧化系统应急，以减轻活性氧的伤害，这可以理解为植物的耐热性。近年来，有学者研究发现褪黑素（Melatonin，MT）和海藻酸（Alginic acid，AA）等外源物质在提高植物耐热、抗旱等抗逆性方面效果显著。褪黑素是一种广泛存在于动植物中的脂溶性化合物，其抗氧化活性是维生素E的2倍，被认为是最有效的亲脂性抗氧化剂之一（邹京南等，2018），在植物抵御干旱胁迫、盐胁迫、温度和氧化胁迫等不良影响中具有重要作用，在植物对抗氧化胁迫时尤为突出（姜超强和祖朝龙，2015；周永海等，2020；李佳佳等，2023；张雪莲等，2023）。研究发现，褪黑素可减轻番茄在热胁迫下体内诱导的聚集蛋白的积累和泛素化，从而提高自身的耐热性（Xu etal.，2016）。何晓龙等（2022）研究发现，施加褪黑素能通过延缓叶绿素降解、清除活性氧、提高抗氧化酶活性、上调热休克蛋白和自噬相关基因表达等途径缓解高温对平邑甜茶幼苗的伤害。王译等（2022）研究结果表明，叶面喷施外源褪黑素能有效降低生菜膜透性，提高抗氧化系统活性，缓解高温胁迫对生菜生长的不利影响。海藻酸是一种从海藻中提取的寡糖素类物质，具有促进植物生长发育和激活植物防御反应等功能，是一种可生物降解、无污染、相对无毒、应用前景广阔的新型植物制剂（Khan et al.，2009）。其能刺激作物根系蓬勃发育，提高种苗存活率，同时能促进开花、提高坐果率等（丁桔，2020）。此外，海藻酸在提高植物抗性方面也发挥着重要作用，帮助植物抵抗生物和非生物胁迫（Van Oosten etal.，2017）。石永春等（2013）的研究结果表明，海藻酸不影响烟叶的正常生长，并能启动烟草中的低温防御系统，适于在低温发生前喷施。杨锦等（2019）研究了海藻酸对菜心抗旱胁迫的影响，发现经含外源海藻酸的海藻肥处理的菜心生物量增加、叶片相对含水量和叶绿素含量提高，超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性提高。王浩琪等（2022）研究发现，使用含海藻酸的组合抗热剂（100 mg/L对氨基水杨酸+600 mg/L海藻酸+800 mg/L氯化钙）能提高高山杜鹃的耐热性。【本研究切入点】目前，虽然针对褪黑素和海藻酸缓解逆境胁迫对植物影响的研究较多，但参与高山杜鹃响应高温胁迫的研究鲜有报道。【拟解决的关键问题】以不耐热高山杜鹃品种盆栽植株为材料，通过叶面预处理喷施不同浓度的褪黑素和海藻酸并结合人工模拟高温环境，探讨2种外源物质调节高温胁迫下高山杜鹃抗氧化酶系统的生理机制，以期为进一步研究外源褪黑素和海藻酸缓解高温胁迫对高山杜鹃造成的不利影响提供理论基础，同时为实际生产中高山杜鹃抗热剂的研究提供方向。

1材料与方法

1.1试验材料

供试不耐热日本高山杜鹃品种薰衣草王子盆栽植株来自四川省农业科学院新都基地，株高40 cm左右。2022年7月15日选取长势一致的21株盆栽苗移栽到20 cm×30 cm的无纺布种植袋中，以杜鹃专用栽培基质材料作为栽培基质，放置于四川省农业科学院园艺研究所大棚内，内遮阳处理，缓苗1周后进行试验处理，并记录环境温度至高温胁迫前（表1），期间正常浇水管理。供试褪黑素和海藻酸购自重庆博诺恒生物科技有限公司。

1.2试验设计

根据前人对外源褪黑素和海藻酸在植物抗逆性方面的浓度处理（汪蓉，2014；曹颖等，2021；丁玉荣，2021；蒋倩等，2022；李贤等，2022），本研究设7个处理（表2），每处理3株。于每天8：00—9：00对其中浓度组植株叶片正反面分别均匀喷施外源物质，以叶片全部滴水为宜，对照组（CK）喷施等量清水，连续喷施5 d（李贤等，2022），待药效和植株生长稳定后将植株转入人工气候箱中进行高温胁迫（昼夜胁迫温度：40℃/28℃，昼夜时长：12 h/12 h，昼夜光照强度：10000 lx/0 lx），连续处理96 h，期间正常浇水管理。分别于处理0、24、48和96 h时随机采摘适宜叶片用于指标测定。

1.3测定指标及方法

丙二醛（MDA）含量、SOD活性、POD活性、过氧化氢酶（CAT）活性、谷胱甘肽还原酶（GSH）含量、质膜H+-ATPase活性和Ca2+-ATPase活性测定均采用重庆博诺恒生物科技有限公司提供的ELISA检测试剂盒，按照测定说明进行操作。

1.4统计分析

试验数据采用SPSS 26.0进行统计分析、单因素方差分析（One-way ANOVA）、最小显著性差异法（LSD）检验及相关分析（Bivariate），采用Excel 2003制作图表。

2结果与分析

2.1褪黑素和海藻酸对高温胁迫下高山杜鹃MDA含量的影响

如图1所示，高温胁迫0～24 h时，除T6处理MDA含量高于CK外，各浓度组MDA含量均低于或显著（Plt;0.05，下同）低于同时期CK。高温胁迫48～96 h时，各浓度组MDA含量均低于或显著低于同时期CK。同时期MDA含量均分别随着2种外源物质浓度的增加而增加，但整体而言，喷施外源褪黑素的浓度组较喷施外源海藻酸的浓度组MDA含量更低，其中T1处理在各时期的MDA含量均最低。纵观5个时期，各处理MDA含量总体上随着高温胁迫的开始和持续呈增加趋势。高温胁迫96h时，各处理MDA含量均达最大值，较高温胁迫0h时CK、T1、T2、T3、T4、T5和T6处理分别增加31.77%、34.80%、48.85%、28.90%、25.22%、20.21%和13.08%，T2处理MDA含量增加最多，T6处理增加最少。高温胁迫96 h时T1、T2、T3、T4、T5和T6处理的MDA含量均显著低于同时期CK，分别较CK低33.68%、20.19%、11.01%、25.05%、14.81%和6.36%。表明高温胁迫前喷施不同浓度的褪黑素和海藻酸均能有效减少高山杜鹃叶片中MDA的积累，随着胁迫时间的延长，高温对高山杜鹃细胞质膜造成的损害也随之加剧，喷施2种外源物质只能缓解MDA的累积，但无法改变这一趋势。

2.2褪黑素和海藻酸对高温胁迫下高山杜鹃活性氧清除系统的影响

2.2.1 SOD活性如图2所示，高温胁迫前后，同时期SOD活性均随着外源褪黑素和海藻酸浓度的增加而下降，各时期喷施外源褪黑素浓度组的SOD活性较喷施外源海藻酸浓度组的高，同时期T1处理的SOD活性均最高。随着高温胁迫的开始和持续，各处理组SOD活性总体上呈先上升后下降再上升的变化趋势。高温胁迫24h时，各处理组SOD活性均达最大值，除CK较高温胁迫0 h时持平外，T1、T2、T3、T4、T5、T6处理的SOD活性较高温胁迫0 h时分别上升4.56%、2.85%、10.54%、15.72%、4.30%和15.75%，随后整体呈波动下降趋势。高温胁迫96 h时，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6处理SOD活性较高温胁迫0 h时分别下降36.91%、13.58%、23.18%、22.46%、11.26%、14.14%和17.80%，其中CK下降最多，T4和T1处理下降最少。高温胁迫96 h时，T1、T2、T3、T4、T5和T6处理的SOD活性均显著高于CK，分别较CK高73.96%、44.82%、25.33%、53.68%、40.90%和21.68%，其中T1处理SOD活性最高，其次是T4处理。

2.2.2 POD活性如图3所示，高温胁迫前后，同时期POD活性均随着外源褪黑素和海藻酸浓度的增加而下降，各时期喷施外源褪黑素的浓度组总体上较喷施外源海藻酸的浓度组POD活性低，同时期T4处理POD活性均最高。随着高温胁迫的开始和持续，各处理组POD活性总体呈先上升后下降的变化趋势。高温胁迫48h时，各处理组POD活性达最大值，CK、T1、T2、T3、T4、T5、T6处理的POD活性较高温胁迫0 h时分别上升25.90%、14.05%、13.30%、20.60%、23.02%、28.09%和27.43%；此后，随着高温胁迫的持续，各处理POD活性均下降。高温胁迫96 h时，各处理组POD活性均达最低值，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6处理POD活性较高温胁迫0 h时分别下降16.39%、15.10%、15.99%、13.51%、15.23%、12.67%和16.34%，其中CK和T6处理下降最多。高温胁迫96 h时，T1、T2、T3、T4、T5和T6处理的POD活性均显著高于CK，分别较CK高44.12%、32.31%、16.94%、49.02%、34.98%和12.92%，其中T1和T4处理活性最高，且二者间差异不显著（Pgt;0.05，下同）。表明高温胁迫前喷施不同浓度的褪黑素和海藻酸均能有效提高高山杜鹃叶片中POD活性，高温胁迫48 h后，POD活性应急达最高值，从而增强了高山杜鹃的抗热性，但随着胁迫时间的持续，高山杜鹃叶片中POD活性开始下降，表现出植株对高温的不耐受，但喷施外源褪黑素和海藻酸浓度组的POD活性始终高于或显著高于CK。

2.2.3 CAT活性如图4所示，高温胁迫前后，同时期CAT活性均随着外源褪黑素和海藻酸浓度的增加而下降，各时期喷施外源褪黑素浓度组的CAT活性总体上较喷施外源海藻酸浓度组的高，同时期T1处理CAT活性均为最高。随着高温胁迫的开始和持续，各处理组CAT活性呈缓慢上升再下降的变化趋势。高温胁迫72h时，各处理组CAT活性达最大值，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6处理的CAT活性较高温胁迫0 h时分别高27.47%、17.36%、24.81%、27.86%、23.27%、23.43%和19.92%，随后开始下降。高温胁迫96 h时，各处理组CAT活性除T2处理外均达最低值，CK和T1、T3、T4、T5、T6处理CAT活性分别较高温胁迫0 h时下降5.65%、6.11%、5.43%、3.78%、3.38%和6.02%。高温胁迫96 h时，除T6处理外的5个浓度组CAT活性均显著高于CK，T1、T2、T3、T4、T5和T6处理的CAT活性分别较CK高43.10%、31.78%、12.98%、26.96%、14.23%和1.25%，其中T1处理CAT活性最高，T2和T4处理次之。

2.2.4 GSH含量如图5所示，高温胁迫前后，同时期GSH含量均随着外源褪黑素和海藻酸浓度的增加而下降，各时期喷施外源褪黑素浓度组的GSH含量总体上较喷施外源海藻酸浓度组的高，同时期T1处理GSH含量均最高。随着高温胁迫的开始和持续，各处理组GSH含量呈先上升后下降的变化趋势。高温胁迫48 h时，各处理组GSH含量达最大值，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6处理的GSH含量较高温胁迫0 h时分别上升5.89%、9.07%、5.59%、8.03%、10.14%、12.45%和2.33%，随着高温胁迫的持续，各处理组GSH含量均下降。高温胁迫96 h时，各处理组GSH含量均降到最低值，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6处理GSH含量较高温胁迫0h时分别下降16.89%、12.89%、13.22%、9.79%、15.71%、7.15%和18.36%。高温胁迫96 h时，除T6处理外的5个浓度组GSH含量均显著高于CK，T1、T2、T3、T4、T5和T6处理GSH含量分别较CK高49.79%、40.14%、26.79%、30.49%、24.02%和7.70%，其中T1处理GSH含量最高，T2处理次之。

以上结果表明，相对于CK，高温胁迫前喷施不同浓度的褪黑素和海藻酸总体上能有效提高高山杜鹃叶片中SOD、POD、CAT活性和GSH含量，且在高温胁迫24～72 h内抗氧化酶活性及抗氧化物质含量被激发到最高值，从而增强了高山杜鹃的抗热性，但随着胁迫时间的持续，高山杜鹃叶片中SOD、POD和CAT活性下降、GSH含量减少，表现出植株对高温的不耐受，但喷施外源褪黑素和海藻酸浓度组的抗氧化酶活性和抗氧化物质含量始终高于或显著高于CK。此外，每个时期喷施外源褪黑素浓度组的抗氧化酶活性和抗氧化物质含量总体上较喷施外源海藻酸浓度组的高（POD活性除外），表明喷施外源褪黑素对于高山杜鹃的抗热效果可能更好。

2.3褪黑素和海藻酸对高温胁迫下高山杜鹃质膜ATPase活性的影响

2.3.1质膜H+-ATPase活性如图6所示，高山杜鹃质膜H+-ATPase活性在同一时期均随外源褪黑素和海藻酸浓度的增加而下降，高温胁迫0～72 h时，喷施外源褪黑素浓度组的质膜H+-ATPase活性总体上较喷施外源海藻酸浓度组低，各时期T4处理的质膜H+-ATPase活性均最高，其次是T1处理。随着高温胁迫的开始和持续，各处理组质膜H+-ATPase活性在前期无明显变化，高温胁迫72 h时除T6处理外其他处理的质膜H+-ATPase活性开始下降。高温胁迫96 h时各处理质膜H+-ATPase活性达最低值，CK和T1、T2、T3、T4、T5和T6处理的质膜H+-ATPase活性较高温胁迫0 h时分别下降16.62%、11.33%、2.54%、8.27%、14.35%、11.49%和13.49%。高温胁迫96 h时，T1、T2、T3、T4、T5和T6处理的质膜H+-ATPase活性均显著高于CK，分别较CK高50.81%、42.70%、16.64%、53.00%、29.02%和11.61%，其中T1和T4处理的质膜H+-ATPase活性最高，且二者间差异不显著。

2.3.2质膜Ca2+-ATPase活性如图7所示，高山杜鹃质膜Ca2+-ATPase活性在同一时期均随外源褪黑素和海藻酸浓度的增加而下降，高温胁迫0～24 h时，喷施外源褪黑素浓度组的质膜Ca2+-ATPase活性总体上较喷施外源海藻酸浓度组的高，高温胁迫48～96 h时，褪黑素浓度组的质膜Ca2+-ATPase活性总体上较海藻酸浓度组的低，同时期T1和T4处理质膜Ca2+-ATPase活性均最高，且二者间差异不显著。随着高温胁迫的开始和持续，各处理组质膜Ca2+-ATPase活性呈先上升后下降的变化趋势。高温胁迫48 h时，各处理质膜Ca2+-ATPase活性达到最大值，CK和T1、T2、T3、T4、T5、T6处理的质膜Ca2+-ATPase活性较高温胁迫0 h时分别高18.59%、15.54%、16.35%、26.70%、26.98%、24.87%和26.91%，随后下降。高温胁迫96h时，除T4处理外其他处理质膜Ca2+-ATPase活性均降到最低值，CK和T1、T2、T3、T5、T6处理的质膜Ca2+-ATPase活性较高温胁迫0 h时分别下降11.29%、3.95%、9.42%、6.56%、4.28%和1.65%。高温胁迫96 h时，T1、T2、T3、T4、T5和T6处理的质膜Ca2+-ATPase活性均显著高于CK，分别较CK高50.33%、29.56%、9.36%、50.89%、31.81%和12.85%。

以上结果表明，高温胁迫降低了高山杜鹃质膜ATPase活性。高温胁迫前喷施不同浓度的褪黑素和海藻酸均能有效提高高山杜鹃质膜ATPase活性，且在高温胁迫48h时达最高值，但随着胁迫时间的持续，质膜ATPase活性开始下降，H+-ATPase活性较Ca2+-ATPase活性下降更明显。可见，喷施外源褪黑素和海藻酸可保持高山杜鹃叶片质膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase在高温胁迫下一定时间范围内的稳定性。

2.4各指标间的相关分析结果

虽然高温胁迫下高山杜鹃MDA含量、抗氧化酶活性和抗氧化物质含量以及质膜ATPase活性的变化趋势不完全一致，但大部分指标之间具有较强的相关性，其中，MDA含量与SOD活性、POD活性、CAT活性、GSH含量、H+-ATPase活性和Ca2+-ATPase活性均呈极显著负相关（Plt;0.01，下同）；SOD活性与POD活性、GSH含量、H+-ATPase活性和Ca2+-ATPase活性呈极显著正相关，与CAT活性无显著相关性；POD活性、CAT活性、GSH含量、H+-ATPase活性和Ca2+-ATPase活性5个指标间互为极显著正相关（表3）。

3讨论

随着全球气候不断变暖，高温也在不断限制着植物的生长发育。有研究表明高温胁迫会使植物的细胞膜通透性改变，电解质外泄，从而引起活性氧大量积累，膜脂过氧化，MDA含量升高，最终导致细胞膜损伤（Wahid et al.，2007；Choudhury etal.，2017）。有研究表明，高温胁迫下高山杜鹃幼苗的MDA含量显著增加，且MDA含量随胁迫时间的延长而增加（李小玲等，2019），本研究结果与之相同。同时，也有研究表明，高温、干旱等非生物胁迫下喷施褪黑素或海藻酸能显著降低植物体内MDA的积累（杨锦等，2019；王译等，2022）。本研究中，喷施6种浓度的褪黑素和海藻酸总体上能降低高山杜鹃植株体内的MDA含量，但各处理MDA含量均随着高温胁迫时间的延长而累积加剧，说明喷施适宜种类和浓度的外源物质能有效清除高山杜鹃体内多余的活性氧，保护细胞膜的完整性，在一定时间范围内缓解高温对高山杜鹃造成的影响。

外源物质在植物体内最主要的功能是作为第一道防线抵御环境变化而造成的氧化胁迫（Wilder-muthetal.，2001；Tan et al.，2011）。外源物质达到防御目的的方法主要是通过清除活性氧自由基，包括酶促和非酶促防御系统（Inzéand Van Montagu，1995）。其中，酶促防御系统主要由SOD、POD、CAT以及抗坏血酸—谷胱甘肽循环中的一些抗氧化酶构成（王娟和李德全，2001）。为了维持体内活性氧产生和清除的动态平衡，防止活性氧累积带来的伤害，植物在其进化过程中建立了一套相应的抗氧化保护酶系统（如SOD、POD和CAT等）来保护植物细胞膜和敏感分子免受活性氧的伤害（马旭凤，2010）。这些保护酶具有维持植物体内活性氧代谢平衡，保护植物细胞膜结构的功能（李为民等，2018）。本研究中，前期喷施不同浓度的褪黑素和海藻酸均能有效提高SOD、POD和CAT 3种抗氧化酶的活性，降低高山杜鹃植株体内活性氧含量，说明褪黑素和海藻酸能在一定程度上抑制活性氧积累，促进植物生长。但随着胁迫天数的增加，酶活性表现出下降趋势，可能是高山杜鹃植株受到的高温伤害加重，导致其清除活性氧的能力减弱，与王译等（2022）的研究结果类似。GSH是胞内代谢过程和植物遭受氧化胁迫时产生的过氧化物的有效清除剂之一（马玉华等，2008）。有研究表明，植物在受到逆境胁迫后喷施外源物质可使GSH含量升高，这是激活了ASA-GSH循环有效运转，可能是通过鸟苷酸环化酶（GC）介导催化三磷酸鸟苷（GTP）转化为鸟嘌呤核糖苷-3'（c GMP）（刘柿良等，2013）。本研究中高山杜鹃在喷施褪黑素和海藻酸后GSH含量也有类似的变化。

质膜的传递系统参与了机体反应的调节过程，逆境条件下质膜H+-ATPase活性的增减与植物细胞抗性的强弱有关，质膜Ca2+-ATPase的功能是将细胞内过多的Ca2+泵到胞外，使Ca2+水平维持在中毒浓度之下（余叔文和汤章城，1998）。有研究发现，高温胁迫下热敏感水稻品种质膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性均降低（石庆华等，2006）。但外源物质可诱导受逆境胁迫的植物提高质膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性，加强离子跨膜运输和Ca2+信号转导，避免细胞质膜受损（刘杨等，2009；Cui et al.，2010；刘柿良等，2013）。本研究中，喷施褪黑素和海藻酸均提高了高山杜鹃质膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性，但随着外源物质浓度增加和胁迫时间的延长，H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性降低。

综上可以推测，褪黑素和海藻酸提高高山杜鹃耐热性的作用机制在于喷施适宜浓度的褪黑素和海藻酸能有效清除植株体内多余的MDA和活性氧，保护细胞膜的完整性，同时能通过提高抗氧化相关酶活性和抗氧化物质含量，进一步降低植株体内MDA和活性氧等的积累，维持细胞膜的稳定性，最终提高高山杜鹃植株对高温胁迫的耐受性。另有研究表明，褪黑素等外源物质还通过上调抗氧化酶相关基因、热胁迫蛋白相关基因和自噬相关基因的表达等提高植株对高温胁迫的耐受性（何晓龙等，2022）。但对褪黑素和海藻酸在基因和蛋白层面的耐热机制，以及同时喷施2种物质是否存在协同作用还有待下一步研究。

4结论

叶面喷施适宜浓度的外源褪黑素和海藻酸均能降低各时期高温胁迫下高山杜鹃的MDA含量，提高SOD、POD、CAT活性和GSH含量，同时增强质膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性，缓解高温胁迫对高山杜鹃生长的不利影响。同期喷施外源褪黑素总体上各指标优于海藻酸，其中，以喷施100μmol/L褪黑素的综合效果最佳，200 mg/L海藻酸也具有较好的效果。

参考文献（References）：

曹颖，余赟，李晓林.2022.壳寡糖与海藻酸对番茄产量及品质的增效研究［J］.北方园艺，（2）：27-32.［Cao Y，Yu Y，Li X L.2022.Study on synergism of chitooligosaccharides and alginic acidon tomato yield and quality［J］.Northern Horticulture，（2）：27-32.］doi：10.11937/bfyy.20212855.

丁桔.2020.海藻酸在番茄育苗中的应用［J］.浙江农业科学，61（1）：70-71.［Ding J.2020.The application of alginate in tomato seedling cultivation［J］.Journal of Zhejiang Agri-cultural Sciences，61（1）：70-71.］doi：10.16178/j.issn.0528-9017.20200125.

丁玉荣.2021.褪黑素缓解菊花幼苗高温胁迫机制的初步研究［D］.南京：南京农业大学.［DingY R.2021.Study ofmechanism of alleviating the heat stress by exogenous melatonin on chrysanthemum seedlings［D］.Nanjing：Nan-jing Agricultural University.］doi：10.27244/d.cnki.gnjnu.2021.000442.

樊玉花，解玮佳，彭绿春，王继华，蔡艳飞，李世峰.2019.高山杜鹃品种的抗热性评价［J］.浙江农业科学，60（2）：251-254.［Fan Y H，Xie W J，Peng L C，Wang J H，Cai Y F，Li S F.2019.Evaluation of heat resistance of Rhododendron lapponicum varieties［J］.Journal of Zhejiang Agricultural Sciences，60（2）：251-254.］doi：10.16178/j.issn.0528-9017.20190225.

何晓龙，刘怀特，尚雨薇，张纪冉，徐继忠，梁博文.2022.不同外源物质对高温胁迫下平邑甜茶幼苗的缓解效应［J］.河北农业大学学报，45（5）：67-76.［He X L，Liu H T，Shang Y W，Zhang J R，Xu J Z，Liang B W.2022.Mitigation effects of different exogenous substances on Malus hupe-hensis seedlings under high temperature stress［J］.Journal of Hebei Agricultural University，45（5）：67-76.］doi：10.13320/j.cnki.jauh.2022.0079.

姬承东，张德罡，朱钧，张泽铭，陈平.2007.高温对匍匐翦股颖果岭草坪草生理特性及再生性的影响［J］.中国农学通报，23（1）：221-224.［Ji C D，Zhang D G，Zhu J，Zhang Z M，Chen P.2007.Effects of high temperature stress on some physiological characteristics and regeneration ability of Agrostis stolonifera green turegrass［J］.Chinese Agricul-tural Science Bulletin，23（1）：221-224.］doi：10.3969/j.issn.1000-6850.2007.01.051.

姜超强，祖朝龙.2015.褪黑素与植物抗逆性研究进展［J］.生物技术通报，31（4）：47-55.［Jiang C Q，Zu C L.2015.Advances in melatonin and its roles in abiotic stress resis-tance in plants［J］.Biotechnology Bulletin，31（4）：47-55.］doi：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.03.013.

蒋倩，汪富军，马晓兰，丘文山，林琦云.2022.外源褪黑素对干旱胁迫下苦水玫瑰生理特性的影响［J］.草原与草坪，42（4）：39-46.［Jiang Q，Wang F J，Ma X L，Qiu W S，Lin Q Y.2022.Effects of exogenous melatonin on physiologi-cal characteristics of Kushui rose under drought stress［J］.Grassland and Turf，42（4）：39-46.］doi：10.13817/j.cnki.cyycp.2022.04.006.

李佳佳，门海涛，高丽美.2023.褪黑素的生理功能及应用研究进展［J］.江苏农业科学，51（8）：17-26.［Li J J，Men H T，Gao L M.2023.Research progress on physiological function and application of melatonin［J］.Jiangsu Agricul-tural Sciences，51（8）：17-26.］doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2023.08.003.

李为民，李倩，柏国清，陈昊，李思锋.2018.盐胁迫和水分胁迫对野生大豆种子萌发及幼苗生长的影响［J］.分子植物育种，16（1）：223-227.［Li W M，Li Q，Bai G Q，Chen H，Li S F.2018.Effects of salt stress and water stress on seed germination and seedling growth of Glycine soja［J］.Mole-cular Plant Breeding，16（1）：223-227.］doi：10.13271/j.mpb.016.000223.

李贤，杨莲，吴凤芝.2022.褪黑素对低温胁迫下番茄多胺代谢及耐冷基因表达的影响［J］.福建农业学报，37（7）：855-868.［Li X，Yang L，Wu F Z.2022.Effects of melato-nin on tomato polyamine metabolism and cold tolerance gene expression under low temperature stress［J］.Fujian Journal of Agricultural Sciences，37（7）：855-868.］doi：10.19303/j.issn.1008-0384.2022.007.006.

李小玲，韩洁，侯瑶，华智锐.2019.干旱高温互作下高山杜鹃幼苗生理生化变化研究［J］.江西农业学报，31（5）：17-22.［Li X L，Han J，Hou Y，Hua Z R.2019.Physiological and biochemical changes of Rhododendron lapponicumseedlings under drought and high temperature interaction［J］.ActaAgriculturae Jiangxi，31（5）：17-22.］doi：10.19386/j.cnki.jxnyxb.2019.05.04.

梁雯，赵冰，黄文梅.2017.热锻炼对高温胁迫下2个杜鹃花品种耐热性的影响［J］.东北林业大学学报，45（9）：24-30.［Liang W，Zhao B，Huang W M.2017.Effects of heat acclimation on heat resistance of two Rhododendron culti-vars［J］.Journal of Northeast Forestry University，45（9）：24-30.］doi：10.13759/j.cnki.dlxb.2017.09.005.

刘柿良，杨容孑，潘远智，丁继军，何杨，王力.2013.外源NO对镉胁迫下长春花质膜过氧化ATP酶活性及光合特性的影响［J］.农业环境科学学报，32（12）：2360-2368.［Liu S L，Yang R J，Pan Y Z，Ding J J，He Y，Wang L.2013.Effects of exogenous nitric oxide on lipid peroxidation and ATPase activity in plasma membrane and photosynthetic characteristics of Catharanthus roseus under cadmium stress［J］.Journal of Agro-Environment Science，32（12）：2360-2368.］doi：10.11654/jaes.2013.12.008.

刘杨，康喜亮，杨丽娟，白志川.2009.水杨酸与高温锻炼对高温胁迫下葡萄叶肉细胞质膜ATPase活性的影响［J］.北方园艺，（3）：26-29.［Liu Y，Kang X L，Yang L J，Bai Z C.2009.Effect of heat acclimation and SA pretreatmenton the plasmolemma ATPase activity in mesophyll cell of grape plants under high temperature stress［J］.Northern Horticulture，（3）：26-29.］doi：10.11937/bfyy.200903008.

马旭凤.2010.水分亏缺对玉米生理指标、形态特性及解剖结构的影响［D］.杨凌：西北农林科技大学.［Ma X F.2010.Effects of water deficit on maize physiology morphology，and anatomical structure［D］.Yangling：Northwest Aamp;F Uni-versity.］

马玉华，马锋旺，马小卫，李明军，王永红，韩明玉，束怀瑞.2008.干旱胁迫对苹果叶片抗坏血酸含量及其代谢相关酶活性的影响［J］.西北农林科技大学学报（自然科学版），36（3）：150-154.［Ma Y H，Ma F W，Ma X W，Li M J，Wang Y H，Han M Y，Shu H R.2008.Effects of drought stress on ascorbic acid contents and activities of related metabolic enzymes in apple leaves［J］.Journal of North-west Aamp;F University（Natural Science Edition），36（3）：150-154.］doi：10.13207/j.cnki.jnwafu.2008.03.022.

石庆华，李木英，许锦彪，谭雪明.2006.高温胁迫对早稻根系质膜ATPase活性及NH4+吸收的影响［J］.作物学报，32（7）：1044-1048.［Shi Q H，Li M Y，Xu J B，Tan X M.2006.Effects of high temperature stress on ATPase activityof plasma membrane and NH4+absorption rate in roots of early rice［J］.ActaAgronomica Sinica，32（7）：1044-1048.］doi：10.3321/j.issn：0496-3490.2006.07.015.

石永春，杨永银，范邓鹏，刘卫群.2013.叶面喷施海藻酸和KH2P04对缓解烟草低温胁迫的生理分析［J］.河南农业大学学报，47（6）：667-670.［Shi Y C，Yang YY，Fan D P，Liu W Q.2013.Physiological analysis of the effects ofspraying alginic acid and KH2P04 on cold tolerance intobacco［J］.Journal of Henan Agricultural University，47（6）：667-670.］doi：10.16445/j.cnki.1000-2340.2013.06.017.

史勇，郑兰杰，王晨，郑旭，韦胜利.2023.植物耐高温机制的研究进展［J］.河南农业大学学报，57（5）：713-725.［Shi Y，Zheng L J，Wang C，Zheng X，Wei S L.2023.Research progress on mechanisms of high temperature tolerance in plants［J］.Journal of Henan Agricultural University，57（5）：713-725.］doi：10.16445/j.cnki.1000-2340.20230810.001.

王浩琪，秦坤蓉，祝浩翔，王婉琳，王海洋.2022.高山杜鹃低山引种适应性及外源抗热剂对高温胁迫的影响［J］.西南大学学报（自然科学版），44（4）：36-44.［Wang H Q，Qin K R，Zhu H X，Wang W L，Wang H Y.2022.Effect of exogenous heat-resistant agent on heat resistance of rhodo-dendron under high temperature stress［J］.Journal of South-west University（Natural Science Edition），44（4）：36-44.］doi：10.13718/j.cnki.xdzk.2022.04.005.

王娟，李德全.2001.逆境条件下植物体内渗透调节物质的积累与活性氧代谢［J］.植物学通报，36（4）：459-465.［Wang J，Li D Q.2001.The accumulation of plant osmoti-cum and activated oxygen metabolism under stress［J］.Chi-nese Bulletin of Botany，36（4）：459-465.］doi：10.3969/j.issn.1674-3466.2001.04.010.

王凯红，刘向平，张乐华，凌家慧，李立.2011.5种杜鹃幼苗对高温胁迫的生理生化响应及耐热性综合评价［J］.植物资源与环境学报，20（3）：29-35.［Wang K H，Liu X P，Zhang L H，Ling J H，Li L.2011.Physiological-biochemical response of five species in Rhododendron L.to high tem-perature stress and comprehensive evaluation of their heat tolerance［J］.Journal of Plant Resources and Environment，20（3）：29-35.］doi：10.3969/j.issn.1674-7895.2011.03.005.

汪蓉.2014.抗热剂对马缨杜鹃抗热性的影响研究［D］.广州：仲恺农业工程学院.［Wang R.2014.Studies on the effects of heat-resistant agent in improving the heat tole-rance of Rhododendron delavayi［D］.Guangzhou：Zhong-kai University of Agriculture and Engineering.］

王译，韩莹琰，郝敬虹，刘超杰，范双喜.2022.褪黑素对高温胁迫下生菜抗氧化酶系统的影响［J］.北京农学院学报，37（2）：45-49.［Wang Y，Han YY，Hao J H，Liu C J，Fan S X.2022.Effects of melatonin on antioxidant enzyme of le-ttuce under high temperature stress［J］.Journal of Biejing University of Agriculture，37（2）：45-49.］doi：10.13473/j.cnki.issn.1002-3186.2022.0209.

许蓝心，田如男.2019.观赏植物耐热性研究进展［J］.亚热带植物科学，48（1）：96-102.［Xu L X，Tian R N.2019.Advances in research on ornamental plant heat tolerance［J］.Subtropical Plant Science，48（1）：96-102.］doi：10.3969/j.issn.1009-7791.2019.01.019.

杨锦，尹媛红，沈宏.2019.海藻功能物质对菜心抗旱胁迫的影响［J］.磷肥与复肥，34（3）：34-42.［Yang J，Yin Y H，Shen H.2019.Effect of seaweed functional substances on drought resistance of flowering cabbage［J］.Phosphateamp;Compound Fertilizer，34（3）：34-42.］doi：10.3969/j.issn.1007-6220.2019.03.015.

余叔文，汤章城.1998.植物生理与分子生物学［M］.第2版.北京：科学出版社.［Yu S W，Tang Z C.1998.Plant phy-siology and molecular biology［M］.The 2nd Edition.Beijing：Science Press.］

张雪莲，罗德旭，杨红，刁卫平，王玮玮，孙玉东，白甜，刘璐，尹莲.2023.外源褪黑素和硒对高温胁迫下辣椒生理特性和抗氧化系统的影响［J］.江苏农业学报，39（8）：1729-1738.［Zhang X L，Luo D X，Yang H，Diao W P，Wang W W，Sun Y D，Bai T，Liu L，Yin L.2023.Effects of exo-genous melatonin and selenium on physiological proper-ties and antioxidant systems of chilies under high tempera-ture stress［J］.Jiangsu Journal of Agricultural Sciences，39（8）：1729-1738.］doi：10.3969/j.issn.1000-4440.2023.08.013.

周永海，杨丽萍，马荣雪，董亚萍，张显，马建祥，李好，魏春华，杨建强，张勇.2020.外源褪黑素对高温胁迫下甜瓜幼苗抗氧化特性及其相关基因表达的影响［J］.西北农业学报，29（5）：745-751.［Zhou Y H，Yang L P，Ma R X，Dong Y P，Zhang X，Ma J X，Li H，Wei C H，Yang J Q，Zhang Y.2020.Effects of exogenous melatonin on antioxi-dant properties and related gene expression in melon seed-lings under high temperature stress［J］.Acta AgriculturaeBoreali-occidentalis Sinica，29（5）：745-751.］doi：10.7606/j.issn.1004-1389.2020.05.011.

邹京南，金喜军，王孟雪，张明聪，任春元，于奇，胡国华，张玉先.2018.外源褪黑素对干旱胁迫条件下大豆苗期光合及生理的影响［J］.大豆科学，37（6）：896-905.［Zou J N，Jin X J，Wang M X，Zhang M C，Ren C Y，Yu Q，Hu G H，Zhang Y X.2018.Effects of exogenous melatonin on pho-tosynthesis and physiology of soybean seedlings under drought stress［J］.Soybean Science，37（6）：896-905.］doi：10.11861/j.issn.1000-9841.2018.06.0896.

Choudhury F K，Rivero R M，Blumwald E，Mittler R.2017.Reactive oxygen species，abiotic stress and stress combina-tion［J］.Plant Journal，90（5）：856-867.doi：10.1111/tpj.13299.

Cui X M，Zhang Y K，Wu X B，Liu C S.2010.The investiga-tion of the alleviated effect of copper toxicity by exoge-nous nitric oxide in tomato plants［J］.Plant，Soil and Envi-ronment，56（6）：274-281.doi：10.1007/s 11104-009-9988-y.InzéD，Van Montagu M.1995.Oxidative stress in plants［J］.

Current Opinion in Biotechnology，6（2）：153-158.doi：10.1016/0958-1669（95）80024-7.

Khan W，Rayirath U P，Subramanian S，Jithesh M N，Rayorath P，Hodges D M，Critchley AT，Craigie J S，Norrie J，Prithi-viraj B.2009.Seaweed extracts as biostimulants of plant growth and development［J］.Journal of Plant Growth Re-gulation，28（4）：386-399.doi：10.1007/s00344-009-9103-x.

Tan D X，Hardeland R，Manchester L C，Korkmaz A，Ma S，Rosales-Corral，Reiter R J.2011.Functional roles of mela-tonin in plants，and perspectives in nutritional and agricul-tural science［J］.Journal of Experimental Botany，63（2）：577-597.doi：10.1093/jxb/err256.

Van Oosten M J，Pepe O，De Pascale S，Silletti S，Maggio A.2017.The role of biostimulants and bioeffectors as allevia-tors of abiotic stress in crop plants［J］.Chemical and Bio-logical Technologies in Agriculture，4（1）：1-12.doi：10.1186/s40538-017-0089-5.

Wahid A，Gelani S，Ashraf M，Foolad M R.2007.Heat tole-rance in plants：An overview［J］.Environmental and Ex-perimental Botany，61（3）：199-223.doi：10.1016/j.envexp-bot.2007.05.011.

Wildermuth M C，Dewdney J，Wu G，Ausubel F M.2001.Iso-chorismate synthase is required to synthesize salicylic acid for plant defence［J］.Nature，414（6863）：562-565.doi：10.1038/35107108.

Xu W，Cai S Y，Zhang Y，Wang Y，Ahammed G J，Xia X J，Shi K，Zhou Y H，Yu J Q，Reiter R J，Zhou J.2016.Melatonin enhances thermotolerance by promoting cellular protein protection in tomato plants［J］.Journal of Pineal Research，61（4）：457-469.doi：10.1111/jpi.12359.

（责任编辑麻小燕）