Spd对NaCl胁迫下小白菜幼苗生长、AsA-GSH循环及氮代谢的影响

作者: 赵肖琼,梁泰帅,张恒慧

Spd对NaCl胁迫下小白菜幼苗生长、AsA-GSH循环及氮代谢的影响0

摘    要:为了阐明Spd(亚精胺)调控小白菜的耐盐生理机制,选用小白菜为试材,通过营养液培养试验探究叶面喷施0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mmol·L-1 Spd溶液对100 mmol·L-1 NaCl模拟盐胁迫条件下小白菜幼苗生长、AsA-GSH(抗坏血酸-谷胱甘肽)循环及氮代谢的影响。结果表明, NaCl胁迫显著抑制小白菜幼苗的生长以及AsA-GSH循环、氮代谢的正常运转。相比于其他浓度Spd,1.2 mmol·L-1 Spd对小白菜幼苗NaCl胁迫的缓解效果最佳,能明显降低MDA含量,显著增加幼苗的株高、根长、单株鲜质量和干质量;能显著提升AsA-GSH循环中抗氧化剂(AsA、GSH)含量和APX等关键酶活性,AsA/DHA和GSH/GSSG比值较NT处理分别显著增加了15.93%和6.08%;能显著提升氮代谢关键酶活性,NR、NIR、GS、GOGAT和GDH活性较NT处理分别显著增加了57.09%、28.47%、127.01%、28.79%和37.56%,促进NO3- -N的吸收转化。综上所述,喷施适宜浓度的Spd(1.2 mmol·L-1)能通过增强AsA-GSH循环及氮代谢来提升小白菜幼苗的耐盐性,有效减轻NaCl胁迫对幼苗的氧化伤害,从而促进植株生长。

关键词:小白菜;Spd;NaCl胁迫;生长;AsA-GSH循环;氮代谢

中图分类号:S634.3 文献标志码:A 文章编号:1673-2871(2022)04-051-05

Effect of spermidine on the growth, AsA-GSH cycle and nitrogen metabolism of Brassica chinensis L. seedlings under NaCl stress

ZHAO Xiaoqiong1, LIANG Taishuai2, ZHANG Henghui1

(1. Department of Environmental and Safety Engineering, Taiyuan Institute of Technology, Taiyuan 030008, Shanxi, China; 2.College of Pharmacy, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, Shanxi, China)

Abstract:In order to clarify the salt-tolerant physiological mechanism by Spd-regulated of Brassica chinensis L., a nutrient solution culture experiment was conducted to explore the effects of foliar-spraying different concentrations of spermidine (Spd) solutions (0.4, 0.8, 1.2, 1.6 and 2.0 mmol·L-1) on the growth, AsA-GSH cycle and nitrogen metabolism of Brassica chinensis L. cultivar Shanghaiqing under 100 mmol·L-1 NaCl simulated salt stress to clarify the salt tolerant physiological mechanism regulated by Spd. The results showed that NaCl stress obviously inhibited the growth, AsA-GSH cycle and nitrogen metabolism of Brassica chinensis L. seedlings. Compared with other concentrations of Spd, 1.2 mmol·L-1 Spd had a better alleviation effect on NaCl stress, significantly reduced the contents of MDA and increased the plant height, root length, fresh weight and dry weight of the seedlinh. Spd at 1.2 mmol·L-1 significantly promoted the contents of antioxidants (AsA, GSH), the key enzyme activities such as APX in AsA-GSH cycle and the ratios of AsA/DHA and GSH/GSSG by 15.93% and 6.08%, compared to NT treatment. Moreover, 1.2 mmol·L-1 Spd significantly improved the activities of NR, NIR, GS, GOGAT and GDH in nitrogen metabolism by 57.09%, 28.47%, 127.01%, 28.79% and37.56%, respectively, compared to NT treatment and thus to promote the absorption and transformation of NO3- -N. In summary, foliar-spraying appropriate concentration of Spd (1.2 mmol·L-1) can improve the salt tolerance of Brassica chinensis L. seedlings by promoting the AsA-GSH cycle, nitrogen metabolism and reducing the oxidative damage, thereby increasing plant growth under NaCl stress.

Key words:Brassica chinensis L.; Spermidine; NaCl stress; Growth; AsA-GSH cycle; Nitrogen metabolism

小白菜(Brassica chinensis L.)又名不结球白菜、青菜,具有适应环境能力强、生长周期短、生物产量高、四季可供应等优点,是我国栽培历史悠久且栽培面积最大的蔬菜之一[1]。小白菜叶片鲜嫩、味道清香、富含多种营养成分以及抗癌活性物质硫代葡萄糖苷,深受广大消费者的喜爱[2]。近年来,随着设施蔬菜栽培的快速发展,不科学的栽培技术和管理措施导致土壤次生盐渍化问题日趋加重,严重制约了小白菜等设施蔬菜栽培的可持续发展[3]。盐害条件下,植物体内发生离子毒害和渗透胁迫,导致植物细胞内活性氧(ROS)过度积累,破坏了细胞膜结构,扰乱了植物正常的生理代谢和生长发育,最终造成作物产量减少[4-5]。因此,深入探究提升小白菜耐盐性的途径及生理机制,对于解决小白菜盐害问题具有重要意义。

亚精胺(Spd)是植物体内常见的一种多胺(PAs)物质,以游离态等形式存在[6-7]。近年来的研究发现,Spd是植物非生物逆境胁迫中关键的生长促进化合物,一是作为直接的胁迫保护物质,二是作为胁迫信号转导中的“第二信使”参与抗逆机制的构建[8]。向丽霞等[9]研究表明,叶面喷施Spd能够增强高温胁迫下叶绿素前体合成关键酶胆色素原脱氨酶的活性,提升番茄幼苗的叶绿素合成能力及耐热性。邹芳等[10]研究发现,1.2 mmol·L-1的Spd能够提升干旱胁迫下甜高梁幼苗的光合效率、渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸含量、抗氧化酶活性,从而减轻干旱胁迫对甜高粱的氧化伤害。刘书锦等[11]研究表明外源Spd能够促进重金属砷胁迫下水稻种子的萌发及幼苗生长,减少水稻幼芽和根系对砷的吸收累积,缓解砷对水稻的毒害效应。目前,关于Spd对NaCl胁迫下小白菜幼苗生长、抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环及氮代谢影响的研究尚未见报道。因此,笔者以上海青小白菜为试材,通过营养液培养试验探究外源不同浓度Spd处理对NaCl胁迫下小白菜幼苗生长、AsA-GSH循环及氮代谢的影响,筛选出Spd的最佳喷施浓度,揭示Spd提升小白菜耐盐性的生理机制,可望为盐渍区域设施蔬菜的高效持续化生产奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验小白菜品种为上海青,购自南京秋田种业研究所;Spd购自上海金穗生物科技有限公司。

1.2 试验设计

试验于2021年3—5月在太原工业学院环境与安全工程系生物学实验室进行,设置培养条件为昼/夜温度25 ℃/20 ℃,光照度10 000 lx,光照时间14 h·d-1,相对湿度80%。选用健康饱满的小白菜种子进行穴盘育苗,挑取生长一致的2叶1心小白菜幼苗植株定植于装有1/2 Hoagland营养液(2 L)的塑料盆中,缓苗3 d后,依据预试验结果共设置7个处理(表1)。其中,配制含有100 mmol·L-1 NaCl的营养液模拟盐胁迫,采用完全随机设计,每处理12株,3次重复。每天9:00向叶面喷施蒸馏水或Spd溶液,以叶片两面全部湿润为止,连续喷施10 d后取样测定小白菜植株的各项指标。

1.3 测定指标和方法

1.3.1    生长指标    分别利用直尺测量小白菜幼苗的株高、根长,百分之一电子天平测定单株鲜质量,105 ℃烘干至恒质量后再测定单株干质量。

1.3.2    叶片生理指标    丙二醛(MDA,硫代巴比妥酸法)含量及硝酸还原酶(NR,活体法)活性的测定按照高俊凤[12]的方法;AsA-GSH循环抗氧化剂AsA、GSH,氧化还原物质脱氢抗坏血酸(DHA),氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量及关键酶抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性的测定按照赵肖琼等[13]和王俊力等[14]的方法;硝态氮(NO3--N,紫外分光法)、铵态氮(NH4+-N,紫外分光法)含量及亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性测定参考马晓华等[15]的方法;谷氨酸合成酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性测定参照车永梅等[16]的方法。每个指标测定均3次重复。

1.4 数据分析

通过WPS 2019和SPSS 19.0软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 Spd对NaCl胁迫下小白菜幼苗生长的影响

由表2可知,NT处理显著抑制了小白菜幼苗的生长,其株高、根长、单株鲜质量和干质量较CK分别降低了23.36%、28.36%、25.15%和40.91%。喷施Spd能不同程度缓解NaCl胁迫下小白菜幼苗的生长,且缓解程度随着喷施Spd浓度的增加先升后降,NT+1.2 Spd处理的小白菜幼苗株高、根长、单株鲜质量和干质量较NT处理分别显著增加了23.05%、33.27%、25.41%和53.85%,增幅最大。

2.2 Spd对NaCl胁迫下小白菜幼苗叶片MDA和AsA-GSH循环相关物质含量的影响

从表3可以看出,与CK相比,NT处理下MDA、AsA、GSH、GSSG含量及AsA/DHA、GSH/GSSG比值均显著增加,分别增加了87.37%、28.57%、35.90%、12.50%和18.71%、14.51%,而DHA含量变化不明显。NaCl胁迫下,MDA含量随着喷施Spd浓度的增加先降后升,而AsA、DHA、GSH、GSSG含量及AsA/DHA、GSH/GSSG比值随着喷施Spd浓度的增加先升后降。与NT相比,NT+1.2 Spd处理的AsA、DHA、GSH、GSSG含量及AsA/DHA、GSH/GSSG比值分别显著增加了37.96%、22.22%、33.96%、33.33%和15.93%、6.08%,增幅最大;而MDA含量显著下降了47.18%,降幅最大。

经典小说推荐

杂志订阅

友情链接