喷施褪黑素对黄瓜幼苗耐盐效应研究

摘    要：为探究褪黑素（MT）对盐胁迫下黄瓜幼苗生长的影响，以津研四号黄瓜为试材，采用基质盆栽，以150 mmol·L-1 NaCl浇灌作为盐胁迫环境，以0 μmol·L-1 MT（CK）、50 μmol·L-1 MT（T1）、100 μmol·L-1 MT（T2）、150 μmol·L-1 MT（T3）喷施3叶1心黄瓜为处理组，设置完全空白对照组（CK0）。结果表明，盐胁迫下，黄瓜株高、茎粗、叶面积、抗氧化酶活性、根系活力等均降低，而丙二醛（MDA）含量升高；喷施100 μmol·L-1 MT（T2）的黄瓜幼苗盐胁迫缓解效应最佳，与0 μmol·L-1（CK）相比株高增加41.49%（12 d），叶面积增加44.70%（6 d）；喷施处理18 d后，与CK相比，T2的茎粗增加了21.24%，叶绿素含量增加了43.85%，根系活力增加了61.03%，过氧化氢酶（CAT）活性提高了3.23倍，MDA含量减少了48.15%。主成分分析显示，100 μmol·L-1 MT（T2）较其他浓度对黄瓜幼苗盐胁迫的缓解作用更大，其次是T1和T3。综上，100 μmol·L-1 MT（T2）是增强黄瓜幼苗耐盐性的最适浓度。

关键词：黄瓜；褪黑素；盐胁迫；生长发育

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）01-053-06

Effects of melatonin spraying on salt tolerance of cucumber seedlings

LI Rong1， JIAO Zhiyang2， YIN Shanshan2， ZHOU Guoyan2， XIE Yang2

（1.Qinhuangdao Vegetable Management Center of Hebei Province， Qinhuangdao 066000， Hebei， China; 2. College of Horticulture Science and Technology， Hebei Normal University of Science and Technology， Qinhuangdao 066004， Hebei， China）

Abstract： To explore the effects of melatonin（MT）on the growth of cucumber seedlings under salt stress， this experiment took Jinyan No. 4 cucumber as the test material， adopted matrix pot， irrigated with 150 mmol·L-1 NaCl as the salt stress environment. Cucumber was sprayed with 0 μmol·L-1（CK）， 50 μmol·L-1（T1）， 100 μmol·L-1（T2）and 150 μmol·L-1 MT（T3）as treatment groups， and completely blank control group（CK0）was set. The results showed that plant height， stem diameter， leaf area， antioxidant enzyme activity and root activity of cucumber decreased under salt stress， while malondialdehyde （MDA） content increased. Compared with 0 μmol·L-1 MT（CK）， 100 μmol·L-1 MT（T2）had the best salt-stress alleviating effect， and the plant height and leaf area increased by 41.49%（12 d）and 44.70%（6 d）respectively. After 18 days of spray treatment， stem diameter of T2 increased by 21.24%， chlorophyll content increased by 43.85%， root activity increased by 61.03%， catalase（CAT）activity increased by 3.23 times， and MDA content decreased by 48.15% compared with CK. Principal component analysis showed that 100 μmol·L-1 MT（T2）had better alleviating effect on salt stress of cucumber seedlings than other concentrations， followed by T1 and T3. In conclusion， 100 μmol·L-1 MT（T2）can promote the growth and enhance the salt tolerance of cucumber seedlings.

Key words： Cucumber; Melatonin; Salt stress; Growth and development

土壤盐渍化是全球性问题，是制约农业可持续发展的重要因素[1]。盐胁迫会使种子萌发、幼苗生长和作物产量受限制[2]，植株表现为矮小、叶片枯黄、光合作用效率降低，同时也会加快植物的生长发育进程，使植物提早成熟[3]。因此，迫切需要找到有效方式或途径以减少土壤盐渍化对作物栽培生产的不良影响。

褪黑素（MT）是一种广泛存在于生物体内的吲哚杂环类化合物[4]，植物体内MT的含量很低，但在抵御和适应逆境环境方面有着强大的作用[5]。在响应干旱胁迫方面，苗期浇灌MT可提高大豆产量，年均增产38.6%[6]；根施100 μmol·L-1 MT对小麦幼苗生长表现出较快的恢复能力，通过增大植株根冠比和增强抗氧化能力，以减轻干旱胁迫损伤[7]；利用100 μmol·L-1 MT处理牡丹幼苗可提高其抗旱性，主要是通过提高干旱胁迫下牡丹幼苗光合荧光特性、抗氧化和渗透调节能力，促进干旱胁迫下牡丹幼苗生长[8]。在响应盐胁迫方面，根灌0.1 μmol·L-1的MT可有效缓解盐胁迫对猕猴桃幼苗的伤害[9]；根灌100 μmol·L-1 MT能够提高番茄抗氧化酶活性，增加抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）的含量，提高番茄幼苗硝酸盐胁迫的抗性[10]。在响应低温胁迫方面，外源MT主要通过增强低温胁迫下茄子幼苗的光合作用以及清除活性氧的能力，减缓低温胁迫的危害，提高茄子幼苗对低温胁迫的耐性[11]。此外，低温弱光下，200 μmol·L-1外源MT可通过提高黄瓜幼苗保护酶活性、抗氧化物质含量、细胞膜ATP酶活性等来降低质膜过氧化水平，保持细胞膜的完整性和功能，从而增强黄瓜幼苗对低温弱光的适应性，维持其正常生长[12]。因此，MT在提高植株抗逆性等方面发挥着重要作用。

前人研究表明，150 mmol·L-1 NaCl胁迫下，黄瓜种子发芽和幼苗生长均受到抑制[13-15]。基于此，笔者以津研四号黄瓜为试材，采用基质盆栽，以150 mmol·L-1 NaCl浇灌作为盐胁迫环境，以不同浓度梯度的MT溶液喷施黄瓜叶片，研究MT对盐胁迫下黄瓜幼苗生长发育的影响，从而确定出适宜的MT溶液浓度，为提高黄瓜耐盐性提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料

津研四号黄瓜由天津市蓟农种子有限公司提供。褪黑素（MT）购买于北京索莱宝科技有限公司，其他分析纯等药品由河北科技师范学院中心实验室提供。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验于2021年4月在河北科技师范学院园艺实验站一号温室进行。采用基质盆栽，由V草炭∶V珍珠岩∶V蛭石=3∶1∶1混配。选取籽粒饱满、长势一致的黄瓜种子，温汤浸种后播种于口径10 cm营养钵中，常规管理。待幼苗长至3叶1心时开始处理，以150 mmol·L-1 NaCl浇灌作为盐胁迫环境，以0 μmol·L-1（CK）、50 μmol·L-1（T1）、100 μmol·L-1（T2）、150 μmol·L-1（T3）褪黑素溶液喷施3叶1心黄瓜为处理组，共处理3次，每隔2 d喷施1次MT溶液。采用随机区组设计方法，设置完全空白对照组（CK0，0 μmol·L-1 MT+0 mmol·L-1 NaCl），每个处理12株，3次重复。

1.2.2 植物生长指标的测定 在第1次处理后0 d（定植后7 d）、6 d（定植后13 d）、12 d（定植后19 d）、18 d（定植后25 d）分别测量黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶面积等指标。

1.2.3 植物光合指标与根系活力的测定 于定植后25 d，分别测定叶片光合参数指标、叶绿素含量、根系活力等。使用GFS-3000型便携式光合仪（德国 WALZ 公司）测定叶片光合参数（天气晴朗情况下），包括光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度。使用SPAD-502 Plus型叶绿素仪（日本KONICA MINOLTA公司）测定叶片叶绿素含量。采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法[16]测定根系活力。

1.2.4 叶片抗氧化系统指标测定 于定植后25 d，选取黄瓜朝向一致、大小相近的功能叶，分别测定叶片酶活性与丙二醛（MDA）含量。采用氮蓝四唑光化还原法[17]测定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用紫外吸收法[18]测定过氧化氢酶（CAT）活性；采用硫代巴比妥酸法测定[19] MDA 含量。

1.3 数据分析

利用Microsoft Excel 2010统计与作图，采用SPSS22.0软件进行差异显著性分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 外源MT对盐胁迫下黄瓜生长指标的影响

2.1.1 外源MT对盐胁迫下黄瓜株高的影响 由图1可知，与CK0相比，各处理组株高生长速度不同程度减缓，但T1、T2和T3较CK减缓速度变慢。处理后0 d和处理后6 d各处理株高差异不显著；处理后12 d，T2的株高比CK显著增加了41.49%，但与CK0相比差异不显著；处理后18 d，T1、T2、T3处理均与CK0差异不显著； CK较CK0显著降低了30.18%。以上结果说明，喷施MT可减缓盐胁迫对株高生长的影响。

2.1.2 外源MT对盐胁迫下黄瓜茎粗的影响 由图2可以看出，在处理后0 d，各处理黄瓜茎粗差异不显著。在处理后6 d，CK和T3的茎粗均显著低于CK0，分别降低了17.69%、15.37%，T1、T2与CK0相比差异不显著；T2比CK茎粗显著提高了23.49%，但T3与CK差异不显著。在处理后12 d，T2、CK0茎粗均显著高于CK，分别为18.66%、16.67%；在处理后18 d，T1、T2、T3茎粗均与CK0差异不显著，但均显著高于CK，增幅分别为19.34%、21.24%、16.75%。由此表明，适宜浓度MT对盐胁迫缓解作用明显，而高浓度MT对盐胁迫缓解作用减弱。

2.1.3 外源MT对盐胁迫下黄瓜叶面积的影响 由图3可知，在处理后0 d，各处理黄瓜叶面积差异不显著，处理后12 d，T1叶面积均高于T3，但差异不显著。在处理后6 d，T1、T2比CK分别显著提高42.57%、44.70%。在处理后12 d，CK叶面积较CK0显著降低30.74%，T1、T2叶面积与CK相比分别显著提高44.95%、55.67%。在处理后18 d，T1、T2较CK叶面积增幅分别为20.25%、25.98%，差异显著。