外源ALA对番茄幼苗盐胁迫的缓解效应

摘    要：为探究外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）对番茄幼苗生长的影响，采用以色列大红宝番茄为试材，在盆栽基质条件下，研究不同质量浓度ALA（25、50 mg·L-1）对中度盐胁迫（100 mmol·L-1 NaCl）下番茄幼苗生长特性及抗性生理的调控作用。结果表明，盐胁迫下，番茄植株生长受阻，生物量、叶绿素含量及过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性均降低，而叶片内丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、脯氨酸含量提高；与CK（正常栽培）相比，喷施25 mg·L-1 ALA促进植株生长及生物量增加，叶绿素a和叶绿素b含量分别显著提高13.9%和8.7%，POD活性显著提高15.0%，脯氨酸含量显著提高135.6%，APX活性、可溶性蛋白和MDA含量达到正常水平；50 mg·L-1 ALA缓解效应不佳，甚至抑制植株生长。综上所述，25 mg·L-1 ALA可有效缓解番茄幼苗盐胁迫的影响。

关键词：番茄；5-氨基乙酰丙酸；盐胁迫；抗氧化酶活性；渗透调节

中图分类号：S641.2 文献标识码：A 文章编号：1673-2871（2023）08-056-09

Abstract： In order to explore the effect of exogenous 5-aminolevulinic acid （ALA） on the growth of tomato seedlings， Israel Dahongbao tomato was used as the test material to study the effects of different concentrations of ALA （25， 50 mg·L-1）on the growth characteristics and resistance physiology of tomato seedlings under moderate salt stress （100 mmol·L-1 NaCl） under pot substrate cultivation conditions. The results showed that under salt stress， the growth of tomato plants was inhibited， and the biomass， chlorophyll content， peroxidase （POD）， catalase （CAT） and ascorbate peroxidase （APX） activities decreased， while the contents of malondialdehyde （MDA）， soluble protein and proline in leaves increased. Compared with the control， 25 mg·L-1 ALA promoted plant growth， increased biomass， chlorophyll a and chlorophyll b content by 13.9% and 8.7%， respectively， POD activity increased by 15.0%， proline content increased significantly by 135.6%， APX activity， soluble protein and MDA content reached normal levels. 50 mg·L-1 ALA did not have a mitigation effect and inhibited plant growth. In summary， 25 mg·L-1 ALA can effectively alleviate salt stress in tomato seedlings.

Key words： Tomato; 5-aminolevulinic acid; Salt stress; Antioxidant enzyme activity; Osmotic adjustment substances

目前，生态环境保护已经成为全球重点关注的问题，土壤次生盐渍化是生态环境逐渐恶化的结果之一。据统计，在全世界可耕种的土地面积中，盐渍化面积占可耕种面积的10%，已经严重限制了农业、畜牧业以及林业的发展[1]。在高盐土壤中，植株根系生长受到抑制，叶片明显变黄，光合色素含量均显著下降，抗氧化酶活性以及丙二醛和过氧化氢含量均显著升高[2]。已有学者提出对当前品种的基因型或耐盐性进行遗传改良是解决盐胁迫问题的有效方法[3]。因此，找到减轻土壤盐渍化对作物栽培生产的不良影响的有效方式和途径是一个亟待解决的问题。

5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid，ALA）最初由David Shemin等[4]于1953年在禽类动物的血液中发现，被认为是原卟啉的合成前体。近年来，ALA作为一种植物生长调节剂被许多研究证明能够促进植物生长发育并对植物遭受的环境胁迫具有缓解作用。在干旱胁迫下，喷施外源ALA使玉米幼苗的形态指标、叶绿素含量以及光合参数显著提高，叶片中丙二醛、过氧化氢含量显著下降，抗氧化酶活性以及抗氧化酶基因相对表达量进一步提高，从而提高了玉米幼苗的抗旱性[5]。在盐胁迫下，外源ALA可以促进酸枣幼苗叶绿素的合成，促进幼苗生长[6]。在低温胁迫下，外源ALA促进了枇杷叶片AsA-GSH的有效循环，增强细胞的抗氧化性，提高枇杷幼苗的耐寒性，且存在浓度效应[7]。还有研究表明，番茄果实成熟过程中施用适宜质量浓度外源ALA（200 mg·L-1）不仅能够改善果实的风味品质，还能够提升果实的外观品质，使果实的成熟期提前[8-10]。

利用植物生长调节剂缓解蔬菜作物逆境损伤是实际生产中一种重要的农艺措施，同时也是提高植物抗性研究的热点方向。在前人研究中，已有外源植物生长调节剂（如2’4-表油菜素内酯、CO、H2S等）提高番茄耐盐性的报道[11-13]，但有关外源ALA在番茄盐胁迫条件下对抗氧化防御系统及渗透调节系统调控的研究较少。笔者以番茄幼苗为试材，采用100 mmol·L-1NaCl模拟中度盐胁迫，同时喷施不同浓度外源ALA，研究其对番茄幼苗氧化损伤及抗逆性的影响，以期为ALA缓解蔬菜作物非生物胁迫的实际应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试番茄品种为以色列大红宝，种子购自甘肃省农业科学院。该品种属于矮秧自封大红果，早熟性突出、花芽分化好、坐果集中、果实高圆形、大红有光泽、无绿肩、皮厚耐贮运，抗裂果、抗病抗逆能力强。ALA及其他化学药品由甘肃源昕生物科技有限公司提供。

1.2 试验设计

试验于2021年10—12月在甘肃农业大学园艺学院人工气候室内进行。在50孔穴盘内育苗至4叶1心时移栽至高20 cm、直径30 cm栽培盆中，浇灌1/4山崎营养液，培养过程中每12 h进行1次昼夜交替，设置光照度（20 000 lx/0 lx）和温度（28 ℃/18 ℃），以昼夜交替为周期，相对湿度为75%，移栽1周后进行处理。根据邹志荣课题组Cao等[14]已筛选的番茄幼苗中度盐胁迫浓度，本试验中每隔2 d根部浇灌1次100 mmol·L-1 NaCl溶液模拟盐胁迫，12 h后在黑暗条件下叶面喷施不同质量浓度ALA溶液（0、25、50 mg·L-1），持续处理7 d后进行相关指标的测定，每个处理3次重复，每个重复40株幼苗。采用随机区组设计方法，试验设以下处理：（1）CK：正常栽培条件；（2）NaCl：浇灌100 mmol·L-1 NaCl溶液；（3）25 A + N：浇灌100 mmol·L-1 NaCl溶液，叶面喷施25 mg·L-1 ALA溶液；（4）50 A + N：浇灌100 mmol·L-1 NaCl溶液，叶面喷施50 mg·L-1 ALA溶液。

1.3 指标测定方法

处理7 d后进行以下指标的测定，每个指标3次重复，每个重复5株幼苗。

1.3.1 植株形态及生长指标的测定 番茄根系用根系扫描仪（STD 4800，加拿大）扫描并用根系分析软件Win RHIZO 5.0（Regent Instruments，Inc.，加拿大）对根系进行分析，进而获得根系形态指标（根长、根表面积、根系直径、根体积、根尖数、分根数）。植株总叶面积使用叶面积仪（YMJ-C，浙江托普有限公司，中国）进行测定。

1.3.2 植株生物量的测定 处理7 d后，仔细冲洗植株根部，用滤纸擦干表面水分。分别称取地上部和地下部鲜质量，之后放入烘箱中烘干至恒质量，分别称取地上部和地下部干质量。

1.3.3 根系活力测定 采用2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC）法测定根系活力[15]。称取0.5 g根，加入10 mL 0.4% TTC和0.1 mol·L-1 pH 7.5的磷酸缓冲盐溶液（PBS），37 ℃条件下保温1 h，加入2 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4。取出根并擦干后加3～5 mL乙酸乙酯和少量石英砂，研磨，过滤。在485 nm下测定OD值。根据以下公式计算根系活力：

1.3.4 丙二醛（MDA）含量的测定 采用硫代巴比妥酸比色法测定MDA含量[16]。称取0.8 g新鲜叶片，加入少量10% 三氯乙酸溶液（TCA）和石英砂研磨至匀浆，使用10% TCA定容至10 mL，然后再离心。取2 mL上清液转入10 mL离心管，加入2 mL含有0.6% TBA的10% TCA溶液，沸水水浴20 min，冷却后离心，在450、532、600 nm波长下测定OD值。采用以下公式计算MDA含量（b，后同）：

1.3.5 叶绿素含量的测定 参考钟淮钦等[17]的方法，准确称取0.1 g新鲜叶片，放入25 mL具塞试管中，加入10 mL 80%丙酮，黑暗下浸提48 h至叶片呈白色，于663、645、440 nm下测定OD值。根据以下公式计算叶绿素含量（w，后同）：

1.3.6 抗氧化酶活性的测定 称取0.5 g新鲜叶片，加入0.1 g PVP和少量石英砂，加1 mL 0.05 mol·L-1 pH 7.8的PBS缓冲液冰浴研磨至匀浆，加入4 mL 0.05 mol·L-1 pH 7.8的PBS缓冲液，摇匀后离心，上清液即为总酶液。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性的测定参考李荣等[18]的方法。

1.3.7 渗透调节物质含量的测定 可溶性蛋白和脯氨酸含量的测定参考徐宁等[19]的方法。称取0.8 g新鲜叶片，加8 mL 3%磺基水杨酸溶液，沸水浴中浸提10 min。冷却后，吸取上清液2 mL，加2 mL冰醋酸和3 mL酸性茚三酮显色液，沸水浴40 min，冷却后加5 mL甲苯。静置分层后吸取甲苯层在520 nm波长下测定OD值。根据以下公式计算脯氨酸含量：

称取0.5 g新鲜叶片，加入0.1 g PVP和石英砂，加1 mL 0.05 mol·L-1 pH 7.8的PBS缓冲液冰浴研磨，加4 mL 0.05 mol·L-1 pH 7.8的PBS缓冲液，离心。取0.1 mL上清液，加入0.9 mL蒸馏水、5 mL考马斯亮蓝G-250试剂，在595 nm下测定OD值。根据以下公式计算可溶性蛋白含量：

1.4 数据分析

使用Microsoft Excel 2019（Microsoft公司，美国）分析数据和作图，利用SPSS 22.0（SPSS Institute Inc.，美国）软件LSD和Duncan’s检验法对数据进行多重比较，显著性水平设为p＜0.05。