海水胁迫下外源海藻糖对黄秋葵幼苗耐盐性的影响

摘    要：为了研究不同浓度的外源海藻糖对海水胁迫下黄秋葵幼苗生长和生理的影响，以耐盐黄秋葵品种无角香蕉和盐敏感品种非洲秋葵为材料进行50%浓度的海水胁迫处理。结果表明，海水胁迫后2个品种各性状指标的变幅范围为4.90%～748.57%。外源施用海藻糖可以提高海水胁迫下黄秋葵的苗高、干质量、鲜质量和K+含量，降低Na+含量和Na+/K+，但不能使内源海藻糖含量显著增加。外源喷施海藻糖能够有效缓解海水胁迫对黄秋葵生长的抑制作用。随着外源施用海藻糖浓度的升高，2个品种的Na+/K+呈先降低后升高的趋势；除无角香蕉的根部K+和2个品种的Na+及内源海藻糖含量外，其他性状均呈先升高后降低的趋势。大部分性状在外源海藻糖浓度为15 mmol·L-1时达到最佳值，说明外源海藻糖的最佳施用浓度为15 mmol·L-1。研究结果为明确海水胁迫下外源海藻糖对黄秋葵耐盐性的影响提供了理论依据。

关键词：黄秋葵；海水胁迫；外源海藻糖；耐盐性

中图分类号：S649 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）08-084-08

Abstract： In order to study the effects of different concentrations of exogenous trehalose on the growth and some physiological indicators of okra seedlings under seawater stress， the salt-tolerant okra cultivar Wujiaoxiangjiao and salt-sensitive cultivar Feizhouqiukui were used as materials for 50% seawater stress treatment. Five trehalose solutions were applied for exogenous spraying， and 11 morphological and physiological indicators were measured. The results showed that the variation range of each trait of the two varieties was 4.90%-748.57% after seawater stress. Exogenous application of trehalose could increase the seedling height， dry weight， fresh weight and K+ content of okra under seawater stress， and reduce the Na+ content and Na+/K+， but could not significantly increase the endogenous trehalose content. Exogenous trehalose could effectively alleviate the inhibition of okra growth under seawater stress. With the increase of trehalose concentration， the Na+/K+ of the two varieties decreased at first and then increased. Except for the K+content in the root of Wujiaoxiangjiao and Na+， endogenous trehalose content of the two varieties， all the other traits showed a trend of first increasing and then decreasing. Most traits had the best value when the concentration of exogenous trehalose was 15 mmol·L-1， which indicated that the optimal application concentration of exogenous trehalose was 15 mmol·L-1. This study provided a theoretical basis for clarifying the effects of exogenous trehalose on the salt tolerance of okra under seawater stress.

Key words： Okra; Seawater stress; Exogenous trehalose; Salt tolerance

盐胁迫是全球性的非生物胁迫，中国的盐渍化土地面积已经超过1亿hm2，沿海滩涂面积约 217万hm2，并有逐渐扩大的趋势，导致耕地面积逐渐减小，农业生产力下降[1]。在江苏沿海地区，滩涂总面积达29.5万hm2，居各省份之首。土壤中盐分的积累对植物生长危害很大，会导致植物由于离子失衡而引起离子毒害、营养亏缺以及由失水导致的渗透胁迫[2]。提高植物的抗盐性是缓解盐胁迫对植物伤害及减少产量损失的关键措施。

海藻糖（trehalose）是一种在植物体内广泛存在的、含量较低的非还原性二糖分子。海藻糖在维持植物体内渗透压、参与信号转导过程等方面发挥了重要作用，对维持植物正常生长发育具有重要意义[3]。海藻糖是植物新陈代谢过程中的一种应激性适应物质，对生物膜、蛋白质等高分子具有非特异性保护作用[4]。研究表明，外源海藻糖对小麦幼苗的细胞质膜及膜上蛋白具有保护作用，可保护细胞质膜的稳定性，缓解盐胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用[5]。外源海藻糖对NaCl胁迫条件下甘草幼苗可溶性糖积累具有一定的抑制作用，有利于甘草幼苗的正常生长[6]。外源海藻糖可提高脯氨酸含量，增加盐胁迫下类胡萝卜素及酚类物质的积累，保护细胞膜，抑制脂质过氧化，减轻盐胁迫对草莓植株的抑制作用[7]。植物体内Na+、K+含量及Na+/K+是植物抗盐性的重要指标，适宜浓度的海藻糖也可以降低植物体内Na+积累，维持NaCl胁迫下K+和Na+的相对平衡，从而减轻盐离子对植物造成的伤害[8]。

黄秋葵（Abelmoschus esculentus L.）原产于非洲，亦称秋葵、咖啡黄葵，俗名羊角豆、补肾草。在江西萍乡，当地人称之为洋辣椒，美国人叫它植物黄金金秋葵。黄秋葵的花、果实和种子中含有多种营养保健成分，具有降血糖、助消化、防治糖尿病、保护胃肠功能、抗肿瘤等多种功效[9-10]。黄秋葵还可以深加工成花茶、饮料、胶囊、干蔬、食用油等，是食用价值极高的蔬菜[11]。目前，关于黄秋葵的研究主要集中在营养品质的开发和利用以及栽培技术等方面。在耐盐性研究方面，李啟萌等[12]研究发现，无论是红秋葵种子还是黄秋葵种子对盐分的耐受程度均较低，NaCl溶液浓度高于0.05 mol·L-1后就会对种子萌发产生一定的抑制作用。王永慧等[13]研究表明，随盐胁迫浓度增加，黄秋葵种子发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、上胚轴长、根长、苗鲜质量等性状指标均逐步下降，盐害系数逐步增大。郭艳超等[14]以芙蓉葵和黄秋葵为试验材料，发现黄秋葵种子发芽率随着盐胁迫浓度的增大呈逐渐降低趋势，发芽速度、发芽率、胚根长度、胚轴长度以及储藏物质转运效率和相对干质量均受到盐胁迫的影响。有关海水胁迫下外源海藻糖对黄秋葵耐盐性影响的研究则鲜有报道。笔者的研究以耐盐性不同的2个黄秋葵品种为材料，分析海水胁迫下外源施用海藻糖对黄秋葵幼苗生长、生物量、Na+和K+含量及海藻糖含量的影响，以期为明确外源海藻糖对提高黄秋葵耐盐性的作用机制，发展沿海地区黄秋葵生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

黄秋葵耐盐型品种无角香蕉和盐敏感型品种非洲秋葵来自中国农业科学院麻类研究所。海水取自江苏省南通市东灶港镇，盐度为3.12%。其基本离子组成为Na+含量（ρ，下同）9.73 g·L-1、Cl-含量15.62 g·L-1、Ca2+含量0.49 g·L-1、Mg2+含量0.32 g·L-1、K+含量0.86 g·L-1、SO42-含量2.59 g·L-1、HCO3-含量0.35 g·L-1。

1.2 试验设计

1.2.1 黄秋葵幼苗的培养 试验于2021年5月在南通大学植物园进行。挑选大小一致、饱满的黄秋葵种子，用浓度为3%的次氯酸钠消毒10 min，再用蒸馏水将种子清洗干净。将黄秋葵种子浸种，出芽后播于装有营养土的育苗盘内。育苗盘规格为52 cm × 26 cm × 10 cm，每个育苗盘含50穴，每排10穴，每列5穴，穴的规格为5 cm × 5 cm。每个品种播2盘，每穴播3～4粒种子。幼苗在温室内培养，出苗后进行间苗，每穴留1棵苗，即每个品种100棵苗，3次重复，共300棵苗。待苗长至2叶1心时进行海水处理。

1.2.2 海水胁迫处理及海藻糖喷施 将海水与蒸馏水按照1∶1的体积比配制成50%浓度的海水溶液进行胁迫处理，蒸馏水浇灌为对照（CK）。在海水处理及外源海藻糖喷施前，将育苗盘平均分为5份，每一份幼苗用于喷施不同浓度的海藻糖。海藻糖购自上海源叶生物科技有限公司，主要成分为海藻糖，纯度为98%。试验采用完全随机设计，外源海藻糖溶液设置0（蒸馏水）、5、10、15、20 mmol·L-1 5个浓度，整株喷施，从开始海水处理时的每天傍晚喷施，连续喷10 d。海藻糖溶液中加入0.3%浓度的吐温20，使溶液不易挥发，以利于海藻糖被植物吸收。

1.2.3 测定指标及方法 于海水处理后的第11天进行性状指标测定，包括苗高、地上部鲜质量、根鲜质量、地上部干质量、根干质量、地上部海藻糖含量、根海藻糖含量、地上部Na+含量、根Na+含量、地上部K+含量、根K+含量、地上部Na+/K+、根Na+/K+，3次重复。

每个处理随机选取3棵苗，用直尺测量苗高。将苗缓慢从育苗盘中带土拔出，注意保持根系完整，用自来水将根部泥土洗净，再用蒸馏水冲洗，吸水纸吸干水分。将苗的根和地上部剪开，用万分之一电子天平分别称取鲜质量；置于105 ℃烘箱中杀青，80 ℃烘干至恒质量，称取干质量。将样品磨成粉末，过100目筛，准确称取0.100 0 g，放入具塞试管内，加入10 mL 100 mmol·L-1的乙酸在90 ℃的恒温水浴锅中提取2 h，用火焰光度计测定Na+和K+含量[15]。Na+/K+ = Na+含量/K+含量。

采用蒽酮-硫酸法[16]测定海藻糖含量，略有改动。称取0.5 g黄秋葵样品，与5 mL 0.5 mmol·L-1的三氯乙酸溶液在冰水浴中混合研磨，0 ℃下震荡12 h。6000 r·min-1下离心15 min，取上清液1 mL，加入4 mL 0.12%的蒽酮-硫酸混合试剂，沸水浴中加热5 min，冷却后于紫外分光光度计590 nm处测定吸光值。用0～200 μL的0.100 0 g·100 mL-1海藻糖标准品做标准曲线。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2019进行数据整理，用SPSS 21.0软件的Duncan法在0.05水平上进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 外源海藻糖对海水胁迫下黄秋葵生物量的影响

图1为不同浓度海藻糖对海水胁迫下黄秋葵苗高的影响。由图可知，在对照条件下，耐盐品种无角香蕉和盐敏感品种非洲秋葵的苗高分别为17.31和16.69 cm，相差不多。海水胁迫未施用海藻糖（0 mmol·L-1）条件下，两品种的苗高分别为15.17和13.08 cm，与对照相比分别降低了12.36%和21.63%，差异显著，表明海水胁迫会显著抑制黄秋葵苗高的增长。在海水处理后不论是否施用海藻糖，无角香蕉的苗高均高于非洲秋葵，说明海水胁迫对耐盐品种无角香蕉苗高的影响较小。随着外源施用海藻糖浓度的升高，2个品种的苗高均呈先升高后降低的趋势。其中，海藻糖浓度为15 mmol·L-1时2个品种的苗高均最高，与0 mmol·L-1时差异分别为不显著和显著，处理效果最好。