凤仙花幼苗对盐胁迫的生理响应机制研究

［摘 要］ 为研究凤仙花体内脂质过氧化作用的变化规律及其对盐环境的生理适应性反应，开展此试验研究。用盐溶液模拟盐环境，选用盐试剂质量浓度分别为0.2%、0.6%、0.8%（设置为轻度组D₁、中度组D₂及重度组D₃）的3种单盐（Ⅰ处理组NaCl、Ⅱ处理组Na₂CO₃、Ⅲ处理组NaHCO₃）和一组混合盐（Ⅳ处理组NaCl、Na₂SO₄），设立对照组（CK）。然后采用分光光度法、考马斯亮蓝法、硫代巴比妥酸法等方法对其各组分进行定性定量分析。结果发现，处于盐胁迫不同时间及质量浓度的凤仙花幼苗，其叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸含量差异显著，其丙二醛含量呈波动式下降趋势。通过试验研究，发现凤仙花在盐环境中各生理生化指标都有一定变化，但可通过自我调节维持在一个相对稳定的状态，表明其具有一定的抗盐性。

［关键词］ 凤仙花幼苗；盐胁迫；生理响应机制

［中图分类号］ S681.1 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1674-7909（2022）05--5

1 概述

盐胁迫几乎会影响植物从种子生长到植物体的全过程，如种子萌发、出苗、生长等，尽管盐胁迫下所有植物的生长都会受到抑制，但是不同植物对于致死盐浓度的耐受水平和生长降低率不同［1］。

凤仙花（Impatiens balsamina L.）为凤仙花科一年生草本植物，别名指甲花、急性子、金凤花，原产于中国、马来西亚和印度。凤仙花性寒、味甘微苦，具有清热解毒、祛风除湿、活血定痛之功效，且花形奇特美丽，有较高的药用和观赏价值［2］。凤仙花的适应性强，可在各种环境条件下生长发育。土壤盐渍化会严重威胁农业生产，也会对凤仙花的引种和繁育造成严重影响，但至今关于凤仙花在抗盐性方面的研究少有报道。

因此，笔者以凤仙花的幼苗为材料，设置盆栽试验，通过不同质量浓度的盐溶液模拟盐环境，胁迫处理凤仙花幼苗，测定其叶绿素、可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛（MDA）、膜相对透性。此试验旨在观测凤仙花幼苗对3种不同单盐及1组混合盐的耐受性，研究凤仙花对不同质量浓度盐的生理适应性反应，为凤仙花耐盐机理的研究提供理论依据［3-5］。

2 材料与方法

2.1 试验用种

试验用种购自河北省保定市安国药材市场，对种子进行筛选后，挑选优质种子进行育苗，然后在凤仙花幼苗种植盆中挑选出发育良好的幼苗。对凤仙花幼苗进行盐试剂胁迫处理。

2.2 试验试剂与仪器

试剂：蒸馏水、丙酮、无水乙醇、考马斯亮蓝法试剂、酸性茚三酮试剂、硫代巴比妥酸、磷酸钠缓冲液、磺基水杨酸、甲苯及冰醋酸。

仪器：剪刀、塑料袋、牛皮带、吸水纸、电热恒温烘箱、电子天平、离心管、紫外分光光度仪、比色皿、烧杯、量筒、高速离心机、离心管、恒温水浴锅、试管、刻度移液管、研钵、容量瓶及洗耳球。

2.3 试验方法

选用盐试剂质量浓度分别为0.2%、0.6%、0.8%（设置为轻度组D1、中度组D₂及重度组D₃）的3种单盐（Ⅰ处理组NaCl、Ⅱ处理组Na₂CO₃、Ⅲ处理组NaHCO₃）和一组混合盐（Ⅳ处理组NaCl、Na₂SO₄）；其中空白对照（CK）组中无须加入盐溶液，正常用水浇灌。从胁迫开始后的第6、12、18、24 d早上定时采摘凤仙花幼苗7～10片成熟叶片，当日取材当日进行测定。

测定凤仙花叶绿素含量，采用分光光度法［6］；测定凤仙花可溶性蛋白含量，采用考马斯亮蓝法［7］；测定凤仙花脯氨酸（Pro）含量，采用分光光度法［8］；测定凤仙花丙二醛（MDA）含量，采用硫代巴比妥酸法［9］。

3 结果与分析

3.1 不同质量浓度盐溶液拟盐胁迫对凤仙花幼苗中叶绿素含量的影响

叶绿素含量是反映光合强度的重要生理指标。植物受到盐、碱胁迫时各种生理过程受到干扰，往往造成水分亏缺、矿质营养不足、膜系统结构破坏、有害代谢产物积累、蛋白质合成速率下降及能量供应不足等后果。叶绿素含量下降可以看成是植株受害后的重要生理反应，从其下降幅度可以看出其受害程度［10］。由图1（a）、（d）可知，叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量在D1浓度处理下较对照组（CK）差异不显著（P＞0.05）；由图1（b）、（c）可知，由于高浓度的盐碱胁迫，叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量在D1浓度处理下较对照组差异显著（CK）（P＜0.05）。结果表明，轻度盐胁迫对凤仙花幼苗叶片的光合作用能力有影响，但是在较强盐胁迫时其光合作用能力受到的影响更为显著。表明随着盐质量浓度的升高，光合酶活性下降，叶绿素受到破坏，导致总叶绿素含量降低。

3.2 不同质量浓度盐溶液拟盐胁迫对凤仙花幼苗中可溶性蛋白含量的影响

由图2可知，低质量浓度混合盐处理对凤仙花幼苗可溶性蛋白含量无明显影响，但高浓度组对其有一定胁迫作用［11］。Ⅰ、Ⅲ处理组CK与D1比较并无明显差异（P＞0.05），而随着胁迫程度的增强和胁迫时间的延长，第18 d可溶性蛋白含量的积累量在D2浓度下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处理组较CK组依次升高19.48%、17.45%、17.92%、6.54%；第6 d可溶性蛋白含量的积累量在D3浓度下Ⅱ、Ⅲ处理组达到峰值，相比CK分别升高了31.21%、8.60%；Ⅱ、Ⅲ处理组盐质量浓度持续升高，可溶性蛋白含量也持续增加，致使细胞渗透调节系统失衡。因此，盐胁迫对凤仙花幼苗叶片可溶性蛋白含量影响较显著（P＜0.05）。

3.3 不同质量浓度盐溶液拟盐胁迫对凤仙花幼苗中脯氨酸含量的影响

有试验证明，脯氨酸在细胞内的大量积累可改善细胞渗透调节机制［12］，使细胞具有较强渗透能力，加快细胞的能量转换与代谢。由图3（b）、（d）可知，胁迫第6 d在D1浓度处理下的凤仙花幼苗叶片中的脯氨酸含量变化较CK处理无显著差异。随着胁迫天数的增加，第18 d在D₃浓度下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处理组达到最高值后脯氨酸含量开始减少，表明随着盐胁迫时间的延长和盐碱浓度的升高，Ⅰ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ处理组脯氨酸的含量依次降低。图3表明盐胁迫对于凤仙花幼苗中的脯氨酸含量影响较显著（P＜0.05），也表明在一定的盐浓度胁迫下，逆境中脯氨酸对植物体起到了保护作用。

3.4 不同质量浓度盐溶液拟盐胁迫对凤仙花幼苗中MDA含量的影响

丙二醛是膜质过氧化的产物之一，其质量摩尔浓度越高，膜质氧化程度越大，受到的盐害也越重［15］。由图4可知，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组处理下，凤仙花叶片内MDA含量随胁迫时间的延长，呈先降后升再降的趋势。在Ⅰ、Ⅳ处理组中浓度为D1时MDA水平偏低，且两组间差异均不显著（P＞0.05）。在各处理组中，D₃浓度下MDA含量均在第6 d达到最高值，在6 d后MDA含量随着胁迫时间的延长开始出现先降后升再降的变化趋势。随着植物受胁迫程度的变化，MDA含量也开始发生变化，在逆境胁迫中对植物体起到保护作用，即增强细胞的渗透调节作用。由此可见，凤仙花幼苗面对干旱有着属于自己的自我调节机制。

4 结论与讨论

在盐碱试剂模拟盐胁迫的试验中，观测叶绿素的研究结果表明，盐胁迫对凤仙花幼苗叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量的变化基本同步；随着盐质量浓度的升高，植物叶绿素受到很大影响，从而影响光合作用；随着盐胁迫时间的延长，凤仙花植株及幼苗叶片中叶绿素a、b的适应性呈现明显降低的变化趋势，反映了凤仙花幼苗对盐胁迫的适应性耐受力明显下降，说明盐胁迫降低了凤仙花幼苗的光合能力，减少了有机物质的合成，从而导致凤仙花的生长受到了抑制。查阅文献发现，有很多学者开展试验后认为凤仙花叶片内部叶绿素a含量的多少主要与光照度和光照时间有关，而逆境的胁迫强度则不会直接导致凤仙花幼苗植物的光合色素含量有明显的变化［14］。这也说明了植物除受逆境会导致叶绿素受到影响，还有光照所带来的影响。

从图2、图3中，可明显地观察到可溶性蛋白、脯氨酸含量随胁迫程度加深的变化。伴随植物水分的缺失，脯氨酸含量升高，对植物体起到了一定保护作用。可溶性蛋白含量的增加可维持功能蛋白的数量和细胞渗透势［15］。图2中，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处理组在D3浓度下可溶性蛋白含量均处于较高水平，除Ⅰ处理组中各浓度差异并不显著外（P＞0.05），其余组表明当盐浓度增加到一定程度时，可溶性蛋白含量增加，表明轻度胁迫下植物发生应激反应，产生胁迫蛋白，导致蛋白质含量阶段性增加。当盐胁迫超出细胞渗透调节作用的上限时，蛋白酶活性变强。研究表明，可溶性蛋白与脯氨酸含量的升高，增加了细胞通透性，从而降低了MDA的合成速率。

根据此试验MDA测定结果，发现随着胁迫程度的增强和处理时间的延长，凤仙花叶片内MDA含量呈先降后升再降的趋势，在胁迫的过程中，膜质氧化程度越大，受到的盐害也越重。研究认为，高浓度的盐碱胁迫（如此试验中D₃浓度的Ⅱ、Ⅲ处理组）可以导致种子积累较多的MDA，不利于幼苗生长，与林艳等［16］的结论一致。该试验结果说明，在较强盐胁迫下，凤仙花幼苗体内MDA含量会有所增加，植物体细胞膜质过氧化程度变高，细胞膜会受到一定的损伤。

综上所述，在较长时间的盐胁迫条件下，渗透调节物质（可溶性蛋白质和脯氨酸）可清除活性氧自由基，调节了凤仙花对盐胁迫的响应，减少了氧化伤害，提高了凤仙花的耐盐性，说明凤仙花对盐胁迫具有一定的耐受性，适合在盐碱地种植。综合分析试验研究结果发现，在3种单盐和一组混合盐中，首先Ⅰ处理组（NaCl）对凤仙花幼苗的生长影响最小，其次是Ⅳ处理组（NaCl、Na₂SO₄混合盐），再次是Ⅲ处理组（NaHCO₃），最后是Ⅱ处理组（Na₂CO₃）。

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