全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015454 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
常青山,张利霞,杨伟,周姗姗,黄青哲,吕凤娟,黄癑,葛淑慧,张天蒙.外源NO对NaCl胁迫下夏枯草幼苗抗氧化能力及光合特性的影响.草业
学报,2016,25(7):121130.
CHANGQingShan,ZHANGLiXia,YANGWei,ZHOUShanShan,HUANGQingZhe,LVFengJuan,HUANGYue,GEShuHui,ZHANG
TianMeng.Effectsofexogenousnitricoxideonantioxidantactivityandphotosyntheticcharacteristicsof犘狉狌狀犲犾犾犪狏狌犾犵犪狉犻狊seedlingsunderNaCl
stress.ActaPrataculturaeSinica,2016,25(7):121130.
外源犖犗对犖犪犆犾胁迫下夏枯草幼苗
抗氧化能力及光合特性的影响
常青山1,张利霞2,杨伟3,周姗姗1,黄青哲1,吕凤娟1,黄癑1,葛淑慧1,张天蒙1
(1.河南科技大学林学院,河南 洛阳471003;2.河南科技大学农学院,河南 洛阳471003;
3.扬子江药业集团江苏龙凤堂中药有限公司,江苏 泰州225321)
摘要:试验采用硝普钠(SNP)为NO供体,夏枯草幼苗为材料,研究外源0.01~0.50mmol/LSNP对70mmol/L
NaCl胁迫下夏枯草幼苗抗氧化系统、光合参数与叶绿素荧光参数的影响。结果表明,0.05~0.10mmol/LSNP可
以缓解NaCl胁迫对夏枯草幼苗造成的伤害,其中0.10mmol/LSNP缓解效果最显著,该处理显著提高了NaCl胁
迫下夏枯草幼苗叶片的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,降低了电导率与丙二醛(MDA)的含量。显著
提高了夏枯草叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量、净光合速率(犘n)、气孔导度(犌s)与蒸腾速率(犜r),
降低了胞间CO2 浓度(犆i)。叶绿素荧光动力学参数显示,0.10mmol/LSNP处理显著降低了NaCl胁迫下夏枯草
幼苗的初始荧光(犉o)与非光化学荧光猝灭系数(NPQ),提高了最大荧光(犉m)、PSⅡ潜在光化学效率(犉v/犉o)、
PSⅡ最大光化学效率(犉v/犉m)和PSⅡ有效光化学量子产量(犉v′/犉m′)。外源 NO通过提高抗氧化酶活性,来减少
脂质过氧化作用,减少光抑制对PSⅡ的破坏,提高光化学能力,增强夏枯草叶片的光合能力,从而最终提高夏枯草
的抗盐能力。本试验条件下,以0.10mmol/LSNP处理效果最为显著。
关键词:夏枯草;NaCl胁迫;NO;光合特性;叶绿素荧光
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犲狓狅犵犲狀狅狌狊狀犻狋狉犻犮狅狓犻犱犲狅狀犪狀狋犻狅狓犻犱犪狀狋犪犮狋犻狏犻狋狔犪狀犱狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狋犻犮犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳
犘狉狌狀犲犾犾犪狏狌犾犵犪狉犻狊狊犲犲犱犾犻狀犵狊狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊
CHANGQingShan1,ZHANGLiXia2,YANGWei3,ZHOUShanShan1,HUANGQingZhe1,LVFengJuan1,
HUANGYue1,GEShuHui1,ZHANGTianMeng1
1.犆狅犾犾犲犵犲狅犳犉狅狉犲狊狋狉狔,犎犲狀犪狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔,犔狌狅狔犪狀犵471003,犆犺犻狀犪;2.犆狅犾犾犲犵犲狅犳犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犲,犎犲狀犪狀
犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔,犔狌狅狔犪狀犵471003,犆犺犻狀犪;3.犑犻犪狀犵狊狌犔狅狀犵犳犲狀犵犎犪犾犾犆犺犻狀犲狊犲犕犲犱犻犮犻狀犲犔犻犿犻狋犲犱犆狅犿狆犪狀狔,
犢犪狀犵狋狕犲犚犻狏犲狉犘犺犪狉犿犪犮犲狌狋犻犮犪犾犌狉狅狌狆,犜犪犻狕犺狅狌225321,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Theobjectiveoftheseexperimentswastodeterminetheeffectsofexogenousnitricoxide(NO)on
theantioxidantactivityandphotosyntheticcharacteristicsof犘狉狌狀犲犾犾犪狏狌犾犵犪狉犻狊seedlingsundersaltstress.
Seedlingsof犘.狏狌犾犵犪狉犻狊undersaltstress(70mmol/LNaCl)weretreatedwithsodiumnitroprusside(SNP,an
第25卷 第7期
Vol.25,No.7
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
121-130
2016年7月
收稿日期:20150923;改回日期:20151123
基金项目:河南省高等学校重点科研资助项目(15A180037,16A220005),河南省科技攻关计划项目(162102110095),河南科技大学高级别项目
培育基金(2015GJB029),河南科技大学青年基金资助项目(402413350066,402613350041),河南科技大学博士科研启动基金资助项
目(402413480054,402613480038)和河南科技大学大学生研究训练计划(SRTP)项目(2014254,2014281,2015152)资助。
作者简介:常青山(1979),男,河南安阳人,讲师,博士。Email:hkdcqs@126.com
通信作者Correspondingauthor.Email:hkdzlx@126.com
exogenousNOdonor)atdifferentconcentrations(0.01,0.05,0.10and0.50mmol/L)andtheirantioxidant
enzymeactivity,photosyntheticpigmentcontents,gasexchange,andchlorophylfluorescencecharacteristics
wereanalyzed.Theresultsshowedthat0.05-0.10mmol/LSNPaleviatedsymptomsofNaClstressin犘.
狏狌犾犵犪狉犻狊seedlings.The0.10mmol/LSNPtreatmentproducedthebestresults.Theseedlingsinthistreat
mentshowedsignificantlyincreased(犘<0.05)activitiesofperoxidaseandcatalase,decreasedmalondialdehyde
contentandelectricconductivity,significantlyincreased(犘<0.05)chlorophylcontent,netphotosynthetic
rate,stomatalconductance,andtranspirationrate,anddecreasedintercelularCO2concentration.Analysesof
chlorophylfluorescencedatashowedthatthe0.10mmol/LSNPtreatmentresultedinasignificantdecrease
(犘<0.05)ininitialfluorescenceandnonphotochemicalquenching,andincreasedmaximumfluorescence,
photosystemⅡ (PSⅡ)potentialfluorescenceefficiency,PSⅡ maximumfluorescenceefficiency,andPSⅡex
citationcaptureefficiencyinleavesofsaltstressed犘.狏狌犾犵犪狉犻狊seedlings.Theseresultsshowedthatapplica
tionofSNPatcertainconcentrationsstabilizedmembranesbyincreasingtheactivitiesofantioxidantenzymes,
andimprovedphotochemicalefficiency.Thesechangesaleviatedphotoinhibitiondamageresultingfromsalt
damagetothePSⅡcenter,andenhancedthephotosyntheticcapacitytoincreasethesaltresistanceof犘.狏狌犾
犵犪狉犻狊seedlings.The0.10mmol/LSNPtreatmenthadthegreatesteffectonimprovingsalttoleranceof犘.
狏狌犾犵犪狉犻狊seedlingsundertheseexperimentalconditions.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犘狉狌狀犲犾犾犪狏狌犾犵犪狉犻狊;NaClstress;nitricoxide;photosyntheticcharacteristic;chlorophylfluores
cence
夏枯草(犘狉狌狀犲犾犾犪狏狌犾犵犪狉犻狊)为唇形科夏枯草属多年生草本植物,具有较高药用价值与园林绿化价值[12]。夏
枯草含有多种药用成分,主要为三萜类、甾体类、黄酮类、香豆素类等,具有降压、降糖、抗菌、抗病毒、抗炎和抗肿
瘤等活性[1],在医药卫生与保健饮料等行业得到广泛应用[3]。当前我国有高达9913万hm2 的盐碱地[4],化肥和
农药过度施用,则造成越来越多的土地发生次生盐渍化[5]。由于夏枯草野生资源的日渐匮乏,各地多采用建立夏
枯草良好农业规范(GAP,goodagriculturalpractice)生产基地来生产夏枯草[6],然而农艺措施的应用不可避免地
导致土壤的次生盐渍化;其次,由于我国耕地资源的不足,在一些天然盐渍地考虑开展夏枯草的种植成为扩大夏
枯草产量的另一个可行途径,因此提高夏枯草的产量和品质必须要考虑土壤盐害问题对其生长造成的不利影响。
主要以播种繁殖的夏枯草,在种植中其幼苗极易受到盐胁迫危害,并最终影响夏枯草的产量与品质。因此,采用
外源物质缓解盐害,并籍以提高夏枯草的抗盐能力成为一种行之有效的途径。
一氧化氮(NO)是植物体内一种重要的信号分子,已有大量研究表明NO在植物生长及响应干旱[7]、盐碱[8]、
冷害[910]等逆境胁迫中具有显著作用。据研究,适宜浓度的 NO供体硝普钠(SNP)可缓解 NaCl胁迫对棉苗
(犌狅狊狊狔狆犻狌犿犺犻狉狊狌狋狌犿)[11]、长春花(犆犪狋犺犪狉犪狀狋犺狌狊狉狅狊犲狌狊)[12]、半夏(犘犻狀犲犾犾犻犪狋犲狉狀犪狋犪)[13]、拟南芥(犃狉犪犫犻犱狅狆狊犻狊
狋犺犪犾犻犪狀犪)[14]等植物的抑制作用,从而增强植物的抗盐能力。目前,关于NO增强夏枯草幼苗对盐胁迫耐受能力
的研究少见报道。本研究以夏枯草为材料,通过 NaCl模拟盐害环境,研究不同浓度的外源 NO供体SNP对
NaCl胁迫下夏枯草幼苗抗氧化与光合特性的影响,探究NO对提高夏枯草抗盐能力的作用,为夏枯草在盐胁迫
地区的推广种植提供理论依据与技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料与培养
供试夏枯草种子2014年采收于河南南阳,所用SNP为 NO供体硝普钠Na2Fe(CN)5,纯度99%,购自上海
晶纯生物科技有限公司。试验于河南科技大学林学院园林植物生理实验室与校内大棚进行,温度(25±5)℃,自
然光照。2014年10月份开始育苗,2015年3-6月份开展相关实验。将种子消毒后播于装有基质的穴盘中育
苗,待夏枯草长到3~4片真叶时,挑选长势一致的幼苗移栽到周转箱中。采用泡沫板悬浮法,每个周转箱中40
棵幼苗,加入1/2HoagLand营养液进行培养,每3~5d更换一次营养液。幼苗培养期间用电动气泵每天通气
221 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.7
12h。营养液预培养至少两周,待其适应生存环境并长到6片真叶时进行实验处理。
1.2 试验设计
待幼苗6片真叶完全展开时,采用前期预实验筛选出的用盐胁迫处理8d后夏枯草表现出明显盐害症状的
70mmol/LNaCl浓度作为盐胁迫浓度,对夏枯草幼苗进行处理:1)CK(1/2HoagLand营养液);2)NaCl胁迫
(1/2HoagLand营养液+70mmol/LNaCl);3)0.01mmol/LSNP (1/2HoagLand营养液+70mmol/L
NaCl+0.01mmol/LSNP);4)0.05mmol/LSNP(1/2HoagLand营养液+70mmol/LNaCl+0.05mmol/L
SNP);5)0.1mmol/LSNP(1/2HoagLand营养液+70mmol/LNaCl+0.1mmol/LSNP);6)0.5mmol/L
SNP(1/2HoagLand营养液+70mmol/LNaCl+0.5mmol/LSNP)。处理液用低浓度 HCl或KOH调到pH
6.0,每隔3~5d更换一次溶液。连续处理8d后,此时SNP处理相对于盐胁迫对照表现出明显的缓解效果,取
样用于抗氧化酶与光合特性指标的测定。
1.3 测定指标及方法
采用愈创木酚法测定过氧化物酶(peroxidase,POD)活性[15],紫外吸收法测定过氧化氢酶(catalase,CAT)活
性[15]、电导仪法测定电导率[16],硫代巴比妥酸法测定丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量[17],丙酮提取法测定
叶绿素含量[17],每个处理重复3次。
气体交换参数测定:采用LI6400便携式光合作用测定系统 (LICOR,Lincon,NE,USA)在晴天上午
9:00-11:00测定幼苗叶片倒数2~3片功能叶的净光合速率(netphotosyntheticrate,犘n)、气孔导度 (stomatal
conductance,犌s)、胞间CO2浓度 (intercelularCO2concentration,犆i)、蒸腾速率 (transpirationrate,犜r)等气体
交换参数,每个处理重复3次。测定时叶室设置温度为25℃,CO2 浓度为380μmol/mol,光量子通量密度为
1000μmol/(m
2·s)。
叶绿素荧光参数的测定:采用PAM2100便携式调制荧光仪(PAM2100,Walz,Germany)进行测定。测定
前先用2030B叶夹夹住叶片进行暗适应20~30min,然后测定初始荧光(犉o)、最大荧光(犉m)、最大光化学效率
(犉v/犉m)、非光化学荧光猝灭系数(NPQ)与PSⅡ有效光化学量子产量 (犉v′/犉m′)等指标,每个处理重复6次。
1.4 数据统计分析
使用Excel2007录入数据,利用软件SPSS16.0进行OnewayANOVA方差分析,采用Duncan法进行多重
比较,并采用Origin8.0作图。
2 结果与分析
2.1 外源NO对NaCl胁迫下夏枯草叶片POD和CAT活性的影响
从表1可以看出,NaCl胁迫下夏枯草幼苗叶片的POD活性显著高于对照CK,比CK增加了2.18倍。随着
SNP处理浓度增加,夏枯草叶片POD活性呈现先升高后下降的趋势,且各SNP处理下POD活性均高于NaCl
胁迫处理,显著高于CK。与NaCl胁迫处理相比,0.01~0.10mmol/LSNP处理的POD活性升高,0.05与0.10
mmol/LSNP处理达到显著水平,0.10mmol/LSNP处理POD活性最高,比CK增加了4.06倍,比NaCl胁迫
处理提高了59.13%。0.50mmol/LSNP处理POD活性低于NaCl胁迫处理,但显著高于对照CK。上述结果
表明,SNP各处理均可以提高POD的活性,其中0.05与0.10mmol/LSNP处理可以显著提高NaCl胁迫下夏
枯草幼苗叶片POD活性,以0.10mmol/LSNP处理效果最佳。
从CAT指标来看,NaCl胁迫显著降低了夏枯草幼苗叶片的CAT活性,比CK降低了77.36%。随着SNP
处理浓度的升高,夏枯草叶片CAT活性呈现先上升后下降的趋势,0.01~0.50mmol/LSNP处理下的CAT活
性均低于对照CK,但均高于NaCl胁迫处理。其中0.05和0.10mmol/LSNP处理CAT活性显著高于NaCl胁
迫;0.10mmol/LSNP处理CAT活性高于NaCl胁迫处理达3.42倍,该处理提高CAT活性效果最为显著。
2.2 外源NO对NaCl胁迫下夏枯草叶片 MDA含量与电导率的影响
从表1可知,NaCl胁迫显著提高了 MDA含量,高于CK66.73%。随着SNP处理浓度升高,夏枯草叶片
MDA含量呈现先降低后升高的特征。SNP各处理均可以显著降低NaCl胁迫下夏枯草叶片的 MDA含量,0.10
mmol/LSNP处理下的 MDA含量最低,其 MDA含量比NaCl胁迫处理降低了46.69%。
321第25卷第7期 草业学报2016年
表1 犖犗对犖犪犆犾胁迫下夏枯草犘犗犇活性、犆犃犜活性、犕犇犃含量与电导率的影响
犜犪犫犾犲1 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犗狅狀狋犺犲犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳犘犗犇,犆犃犜,犕犇犃犮狅狀狋犲狀狋犪狀犱犲犾犲犮狋狉犻犮犮狅狀犱狌犮狋犻狏犻狋狔狅犳
犘.狏狌犾犵犪狉犻狊狊犲犲犱犾犻狀犵犾犲犪狏犲狊狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊
处理
Treatment
POD活性
PODactivity(U/g·min)
CAT
CATactivity(U/g·min)
MDA
MDAcontent(μmol/g)
电导率
Electricconductivity(%)
CK 109.24±21.02d 28.65±4.31a 3.82±0.40bc 24.36±2.95d
NaCl 347.34±41.07bc 6.49±1.03d 6.38±0.30a 66.53±1.64a
0.01mmol/LSNP 372.36±1.62b 6.83±0.80d 4.19±0.61bc 67.55±0.54a
0.05mmol/LSNP 485.21±84.96a 16.93±2.95c 4.01±0.05bc 63.88±2.66a
0.10mmol/LSNP 552.74±87.83a 22.21±1.70b 3.40±0.83c 45.29±2.32c
0.50mmol/LSNP 248.04±27.25c 7.02±1.15d 4.85±0.91b 57.23±0.47b
注:同列不同小写字母表示5%差异显著,SNP:硝普钠Sodiumnitroprusside。下同。
Note:Differentsmallettersinthesamecolumnmeansignificantdifferencesat5%level,thesamebelow.
NaCl胁迫处理的电导率比对照CK增加了1.73倍。随着SNP浓度的增加,SNP处理下夏枯草叶片的电导
率表现出先下降后增高的趋势,0.05~0.50mmol/LSNP处理降低了叶片的电导率,0.10和0.50mmol/LSNP
处理的电导率显著低于 NaCl胁迫处理,其中0.10mmol/LSNP处理的电导率比 NaCl胁迫处理降低了
31.93%,降低效果最为明显。
2.3 外源NO对NaCl胁迫下夏枯草叶片叶绿素含量的影响
由表2可看出,NaCl胁迫处理下夏枯草各种色素含量均显著低于对照CK。在SNP处理下,夏枯草幼苗叶
片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量的变化都呈现先升高后下降趋势。与NaCl胁迫处理相比,
0.01~0.50mmol/LSNP处理均可以提高叶绿素a、叶绿素b与总叶绿素的含量,其中0.05与0.10mmol/L
SNP处理达到显著水平;0.01~0.10mmol/LSNP处理均可以提高叶片的类胡萝卜素含量,但与NaCl胁迫处
理相比差异不显著。在各SNP处理中,0.10mmol/LSNP处理叶绿素a、叶绿素b与总叶绿素含量的提高幅度
最高,分别比NaCl胁迫处理提高了39.71%,75.11%与47.89%。0.01~0.10mmol/LSNP处理可以提高
NaCl胁迫下夏枯草叶片类胡萝卜素含量,显著提高叶绿素a、叶绿素b与总叶绿素含量,最终有效缓解NaCl胁
迫处理对夏枯草幼苗叶绿素造成的破坏,以0.10mmol/LSNP处理效果最佳。
表2 外源犖犗对犖犪犆犾胁迫下夏枯草叶绿素含量的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犖犗狅狀犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾犮狅狀狋犲狀狋犻狀狋犺犲犾犲犪狏犲狊狅犳犘.狏狌犾犵犪狉犻狊狊犲犲犱犾犻狀犵狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊 mg/gFW
处理
Treatment
叶绿素a
Chlorophyla
叶绿素b
Chlorophylb
类胡萝卜素
Carotenoid
总叶绿素
Chlorophyl (a+b)
CK 1.87±0.25a 0.81±0.08a 0.36±0.05a 2.68±0.17a
NaCl 0.96±0.10c 0.29±0.03d 0.23±0.03bc 1.25±0.13e
0.01mmol/LSNP 1.17±0.04bc 0.38±0.03c 0.25±0.02bc 1.54±0.06cd
0.05mmol/LSNP 1.32±0.15b 0.44±0.01bc 0.30±0.07ab 1.76±0.15bc
0.10mmol/LSNP 1.35±0.14b 0.51±0.06b 0.25±0.04bc 1.85±0.19b
0.50mmol/LSNP 1.02±0.06c 0.38±0.03c 0.20±0.02c 1.40±0.08de
2.4 外源NO对NaCl胁迫下夏枯草叶片光合作用的影响
由图1可知,NaCl胁迫处理下的犘n、犌s和犜r均显著低于对照CK,而犆i显著高于对照CK。SNP处理下的
犘n、犌s和犜r均呈现先升高后降低的趋势,犆i则表现为先下降后上升的趋势。0.01~0.10mmol/LSNP处理均
可以提高夏枯草叶片的犘n、犌s和犜r,所有SNP处理均可以降低NaCl胁迫下夏枯草叶片的犆i。0.10mmol/L
421 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.7
SNP处理比NaCl胁迫处理的犘n 显著提高93.29%,犌s显著提高54.13%,犆i显著降低13.01%,犜r显著提高
41.23%。以上结果表明,适宜浓度的SNP处理能够有效提高NaCl胁迫下夏枯草幼苗叶片的犘n、犌s与犜r,降低
叶片的犆i,最适宜的SNP处理浓度为0.10mmol/L。
2.5 外源NO对NaCl胁迫下叶片叶绿素荧光的影响
从表3可知,与对照CK相比,NaCl胁迫处理的犉o与NPQ显著升高,犉m、犉v、犉v/犉o、犉v/犉m与犉v′/犉m′显著
降低。经SNP处理后,犉o与NPQ均表现为先降低后升高的趋势,而犉m、犉v、犉v/犉o、犉v/犉m与犉v′/犉m′表现为先
升高后下降的趋势。0.10mmol/LSNP处理的各指标与 NaCl胁迫相比均达显著水平,其中犉m、犉v、犉v/犉o、
犉v/犉m 与犉v′/犉m′分别比NaCl胁迫处理提高72.06%,1.76倍,2.76倍,61.75%与58.58%,犉o与NPQ则分别
比NaCl胁迫降低了24.37%与52.71%,且与对照CK差异不显著。以上指标说明了SNP处理提高了夏枯草的
PSⅡ光化学活性,减轻了光抑制对类囊体膜的破坏,并有效地降低了非光化学热耗散。
图1 犖犗对犖犪犆犾胁迫下夏枯草叶片犘狀、犌狊、犆犻和犜狉的影响
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犖犗狅狀犘狀,犌狊,犆犻犪狀犱犜狉犻狀狋犺犲犾犲犪狏犲狊狅犳犘.狏狌犾犵犪狉犻狊狊犲犲犱犾犻狀犵狊狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊
图中不同小写字母表示5%差异显著;1,2,3,4分别代表0.01,0.05,0.10,0.50mmol/LSNP。Differentsmallettersinthefiguremeansig
nificantdifferencesat5%level;1,2,3,4represent0.01,0.05,0.10,0.50mmol/LSNP,respectively.
表3 外源犖犗对犖犪犆犾胁迫下夏枯草叶绿素荧光的影响
犜犪犫犾犲3 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犖犗狅狀狋犺犲犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾犳犾狌狅狉犲狊犮犲狀犮犲狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊犻狀狋犺犲犾犲犪狏犲狊狅犳犘.狏狌犾犵犪狉犻狊狊犲犲犱犾犻狀犵狌狀犱犲狉犖犪犆犾狊狋狉犲狊狊
处理Treatment 犉o 犉m 犉v 犉v/犉o 犉v/犉m NPQ 犉v′/犉m′
CK 318.00±13.74b 1429.00±97.82a 1111.00±102.71a 3.50±0.40a 0.78±0.02a 1.87±0.19c 0.50±0.03a
NaCl 426.33±24.01a 819.00±94.50c 392.67±84.32c 0.92±0.19c 0.48±0.05d 4.04±0.59a 0.30±0.06bc
0.01mmol/LSNP 461.00±20.52a 1074.33±17.67b 613.33±11.02b 1.33±0.07bc 0.57±0.01bc 2.81±0.06b 0.36±0.08b
0.05mmol/LSNP 405.00±82.64a 1144.00±146.78b 739.00±223.86b 2.00±1.17b 0.64±0.10b 2.62±0.42b 0.43±0.08a
0.10mmol/LSNP 322.43±49.76b 1409.14±79.66a 1086.71±106.11a 3.46±0.74a 0.77±0.04a 1.91±0.15c 0.48±0.08a
0.50mmol/LSNP 472.00±11.28a 1042.25±72.82b 570.25±66.82bc 1.21±0.13bc 0.55±0.03cd 2.94±0.27b 0.29±0.07c
犉o:初始荧光;犉m:最大荧光;犉v:可变荧光;犉v/犉o:PSⅡ潜在活性;犉v/犉m:最大光化学效率;NPQ:非光化学萃灭系数;犉v′/犉m′:光下PSⅡ
的光化学效率。犉o:Initialfluorescence;犉m:Maximumfluorescence;犉v:Variablefluorescence;犉v/犉o:PSⅡpotentialactivity;犉v/犉m:Maximal
photochemicalefficiency;NPQ:nonphotochemicalquenchingcoefficient;犉v′/犉m′:photochemicalefficiencyofPSⅡinthelight.
521第25卷第7期 草业学报2016年
3 讨论与结论
植物在NaCl胁迫下会产生大量的活性氧自由基,造成植物膜脂过氧化,增加质膜透性,并使得电解质大量
渗漏,表现在膜脂过氧化的重要产物 MDA含量增加与电导率的升高,进一步导致植物代谢紊乱[18]。植物为防
御活性氧带来的伤害,通过自身的酶促与非酶促抗氧化系统来清除氧自由基等活性氧,以维持体内的自由基动态
平衡[9]。SNP是一种常用的NO供体,作为一种信号分子,NO具有减少非生物胁迫下活性氧的积累、提高植物
抗氧化损伤的能力[19]。本研究发现,70mmol/L的氯化钠胁迫会导致夏枯草叶片受到严重破坏,MDA含量与
电导率均显著高于对照,采用适宜浓度SNP处理可以降低电导率,保持膜的稳定性。
抗氧化酶在植物体内可以协同清除逆境胁迫下的活性氧(ROS,reactiveoxygenspecies),维持ROS的代谢
平衡,保护膜结构,从而增强植物对逆境胁迫的抵抗能力[20]。在本研究中,0.05~0.50mmol/LSNP可以提高
NaCl胁迫处理下夏枯草叶片的POD与CAT抗氧化酶活性,进而提高活性氧的防御能力,缓解NaCl胁迫对夏
枯草幼苗的氧化损伤作用,减少细胞膜遭受活性氧的损害,保护了膜结构[21]。NaCl胁迫下夏枯草叶片POD活
性高于对照CK,而CAT活性则低于CK,该结果与外源NO处理NaCl胁迫下燕麦(犃狏犲狀犪狊犪狋犻狏犪)8d后的酶活
性结果类似[22],而与吴雪霞等[23]在番茄(犔狔犮狅狆犲狉狊犻犮狅狀犲狊犮狌犾犲狀狋狌犿)上的研究不太一样,原因可能在于NaCl胁迫
下CAT等酶活性因植物种类、盐处理浓度以及处理时间不同而表现各异[11,24]。
NO提高抗氧化酶活性的原因可能在于NO可以直接或间接清除ROS,以及诱导体内抗氧化酶或相关酶类
基因的表达[24]。与0.10mmol/LSNP相比,0.50mmol/LSNP处理下的夏枯草叶片抗氧化酶活性降低,丙二
醛含量与电导率均升高,原因可能在于过量NO可以与活性氧形成过氧亚硝酸,破坏抗氧化酶基因的表达,导致
膜渗漏,最终降低抗氧化酶含量和活性[25]。在本研究中,NO对 NaCl胁迫下抗氧化酶的提高作用,与吴雪霞
等[23]和苏桐等[26]的研究较为类似。
植物在光合作用过程中,叶绿素对光能的吸收、传递与转化起着至关重要的作用。一般地,NaCl胁迫会诱发
膜脂过氧化,引起叶绿体与细胞壁解离,进而使叶绿体被膜遭受损坏,破坏类囊体膜的超微结构,从而引起叶绿体
的解体,导致光合色素含量的降低,最终降低光能的传递与吸收能力,引起光合作用的下降[2728]。在本研究中,
NaCl胁迫导致夏枯草叶片叶绿素a、叶绿素b与总叶绿素含量显著下降,经适宜浓度SNP处理后,夏枯草叶片中
的光合色素含量均有所上升。在较高浓度SNP处理下,光合色素含量下降,可能是因为过量的NO与活性氧形
成的过氧亚硝酸,其对叶绿素的氧化作用强于活性氧,所以过量的NO处理非但不利于叶绿素含量的增加,反而
促进NaCl胁迫对叶绿素的破坏[12]。前人研究证实适宜浓度的外源NO能够提高盐胁迫下棉苗[11]、苜蓿(犕犲犱犻
犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)[24]、番茄[29]叶片中叶绿素含量,本研究进一步佐证了NO对NaCl胁迫下植物叶绿素的提高作用。
一般认为引起植物叶片光合功能下降的原因可以分为气孔限制与非气孔限制,当犆i与犌s同时下降时,犘n
下降主要是由于气孔因素引起;当犆i升高而犌s下降,认为犘n 的下降主要是由非气孔因素引起[30]。本研究表
明,NaCl胁迫处理下,夏枯草叶片的犘n与犌s均显著降低,而犆i显著上升,说明非气孔因素是主要因素,NaCl胁
迫下夏枯草光合速率下降的原因可能是叶片中叶肉细胞光合活性下降引起的。本研究与吴雪霞等[31]和樊怀福
等[18]的研究结果相似。与NaCl胁迫处理相比,0.10mmol/L的SNP处理显著提高了NaCl胁迫下夏枯草叶片
的犌s,使得夏枯草叶片具有较高的光合底物传导能力,利于叶片同化更多的光合产物;而犜r的显著增加,使得叶
片的吸水与运输能力得以增强,利于夏枯草叶片光合作用及增强植株对NaCl胁迫的抗性;犆i显著降低进一步证
明了碳同化能力的提高,同时叶绿素含量的升高,最终使得夏枯草叶片在NaCl胁迫下的犘n 得以升高,这些结果
说明施加外源SNP处理对于NaCl胁迫下夏枯草叶肉细胞光合活性下降有显著的缓解作用,能够使夏枯草叶片
在NaCl胁迫下依然可以维持较高的光合能力[32]。
叶绿素荧光技术被称为测定叶片光合功能的无损伤探针。通过对荧光参数的测定,可以用来评价光合机构
的功能和环境胁迫的影响[33]。犉o代表PSⅡ 反应中心处于完全开放状态时的荧光产量,主要表征叶绿体类囊体
膜超微结构的受破坏程度;而犉m 则代表PSⅡ反应中心处于完全关闭状态下的荧光产量,主要反映PSⅡ 的电子
传递情况[34]。犉v/犉m降低表明植物受到了光抑制,而犉v/犉m降低的同时伴随有犉o的上升,则表明光系统Ⅱ遭受
621 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.7
了破坏[35]。在本研究中,夏枯草犉m、犉v、犉v/犉o、犉v/犉m 均显著降低,犉o 显著升高,表明夏枯草在 NaCl胁迫下
PSⅡ潜在活性中心受到损害,叶片原初光能转换效率降低,产生光抑制,夏枯草叶片的光合机构可能已受到破
坏。NPQ反映了PSⅡ天线色素吸收的光能不能用于光合电子传递而以热的形式耗散的部分,NaCl胁迫下植物
通过提高NPQ,从而消耗PSⅡ不能利用的过剩光能,从而起到保护PSⅡ反应中心免受因吸收过多光能而引起
的光氧化和光抑制伤害[3637]。本试验结果显示,外源NO显著缓解了NaCl胁迫引起的夏枯草叶片犉m、犉v、犉v/
犉o、犉v/犉m 下降及犉o和NPQ上升的幅度,说明NO不仅能够减轻NaCl胁迫对PSⅡ反应中心的损伤,维持PS
Ⅱ的光化学活性,而且对于激发能的非光化学热耗散有明显的降低效果,类似的结果同样出现在刘建新等[38]的
研究中。
NO对胁迫下植物的缓解效果表现出一种双重性,即一定的低浓度下表现为提高缓解效应,而高浓度下表现
为降低缓解效果,并且其最佳浓度因所试植物材料及处理方法不同而存在差异[8,26]。如经0.10mmol/LSNP处
理后,盐胁迫下板蓝根(犐狊犪狋犻狊犻狀犱犻犵狅狋犻犮犪)的种子萌发和幼苗生长的各项指标最高,而1.00mmol/LSNP处理下
幼苗生理指标显著降低[5];0.05~0.60mmol/LSNP在提高水飞蓟(犛犻犾狔犫狌犿犿犪狉犻犪狀狌犿)种子和幼苗的抗盐能
力上表现为低浓度促进高浓度抑制,0.10mmol/LSNP对白色种皮品种处理效果最好,而0.40mmol/LSNP对
黑色种皮品种处理效果最好[19];通过浸种方法研究SNP对盐胁迫下小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)种子萌发影响表
明,0.06mmol/LSNP浸种处理效果最好[39]。本研究同样发现,低浓度NO(0.05~0.10mmol/LSNP)可以缓
解NaCl胁迫对夏枯草幼苗生理的抑制,其中0.10mmol/LSNP处理效果最好,而高浓度(0.50mmol/LSNP)
则降低其对NaCl胁迫下夏枯草幼苗的缓解效果。本研究可以为解决夏枯草在栽培生产中遇到的盐害问题提供
理论依据,为促进夏枯草种植、提高产量提供理论基础。
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