硝普钠对盐胁迫下薄荷植株生理指标的影响

郝晓华，雷晓琪，高如霞

(忻州师范学院 生物系，山西 忻州 034300)

当前，土壤盐渍化是全球范围内的一个重大环境问题，盐害是影响植物品质和产量，限制农业发展的重要非生物胁迫之一[1].在我国的东北、西北、华北内陆以及沿海地区盐碱地面积可达1亿 hm2[2]，土壤中内含的高浓度盐分会影响植物种子萌发，幼苗生长，改变细胞膜通透性，产生渗透胁迫、离子毒害等，进而破坏生物体正常代谢，影响酶活性，抑制植物的生长发育，甚至造成植物死亡[3-6].薄荷为唇形科多年生草本植物[7]，可用于大棚栽培和园林观赏植物，植株具特殊香气，闻之提神醒脑，可驱蚊避害，故可药用，其茎、叶可提取精油、芳香醇、薄荷脑等物质，用途广泛[8].NO是植物体内广泛存在的易扩散气体信号分子，可作为防御反应中的关键信号分子参与植物对外界环境胁迫的应答[9-10]，起着调节高温、干旱、重金属、盐碱等胁迫反应的作用[11].

硝普钠(SNP)是外源NO的常用供体.本实验以一年生留兰香薄荷为实验材料，通过NaCl模拟盐胁迫环境，了解不同浓度硝普钠处理对NaCl胁迫下留兰香薄荷生理生化指标的影响.研究外源NO对盐胁迫下薄荷幼苗的调控效应及作用机理可为提高作物耐盐性提供理论依据，且对实验薄荷的高产栽培种植提供理论参考.

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验所用材料为留兰香薄荷的一年生植株，购于忻州万菁花卉市场.

1.2 实验设计

本实验于2017年3月在忻州师范学院细胞生物学实验室进行.实验条件为日温22 ℃，夜温20 ℃.自然光照条件下生长.

本实验共设6个处理：正常生长植株(CK)，1/2 Hongland营养培养；盐胁迫处理(SS)，100 mmol/L NaCl营养液；SS+SNP50，0.05 mmol/L SNP+100 mmol/L NaCl 营养液；SS+SNP100，0.10 mmol/L SNP+100 mmol/L NaCl营养液；SS+SNP150，0.15 mmol/L SNP+100 mmol/L NaCl营养液；SS+SNP200，0.20 mmol/L SNP+100 mmol/L NaCl营养液；SS+SNP250，0.25 mmol/L SNP+100 mmol/L NaCl营养液.

薄荷购回后，以1/2Hongland营养液浇灌植株根部使植株适应生长2周，再用含100 mmol/L NaCl的营养液浇灌植株进行盐胁迫.胁迫2周后采用叶面喷施法对薄荷施加外源SNP，每个处理供试植株为45株，设置3个重复，共处理7 d，之后取茎、叶测定各项生理生化指标.

1.3 测定方法

1.3.1 形态指标的测定及方法

株高(cm)：用软尺测量茎基部到最高生长点的距离.

鲜重(FW)、干重(DW)测定：分别取植株地上部分和地下部分，用清水冲洗表面杂土，再用蒸馏水冲洗干净，用吸水纸吸干后称量鲜株质量，75 ℃烘至恒重，称重其干样质量.

根冠比：地下部分鲜重(干重)与地上部分鲜重(干重)之比.

含水量(%)：植株的鲜重与干重之差占鲜重的百分比.

1.3.2 生理指标含量的测定方法

可溶性蛋白：张蜀秋等的考马斯亮蓝G-250染色法测定[12]；

丙二醛：李合生等的硫代巴比妥酸(TBA)法测定[13]；

可溶性糖：双组分光光度计法[13]；

脯氨酸：职明星等的酸性茚三酮比色法[14]；

超氧化物歧化酶(SOD)：邹琦的氮蓝四唑(NBT)法[15]；

过氧化物酶(POD)活力：陈建勋等的愈创木酚法[16]；

过氧化氢酶(CAT)活力：张治安等的紫外吸收法[17].

1.4 数据处理

Excel2007进行数据统计和绘图，SPSS20.0软件进行显著性检验及误差分析.

2 结果与分析

2.1 外源NO对NaCl胁迫下薄荷生长的影响

由表1可知：在100 mmol/L NaCl胁迫下，与对照组(CK)相比，各胁迫组株高、干重、鲜重、根冠比、含水量都明显降低，表明100 mmol/L的NaCl起到了胁迫抑制作用.施加不同浓度的外源NO供体硝普钠(SNP)后，与盐对照(SS)相比，各组的株高、干重、鲜重、根冠比都增加，其中SNP浓度为0.15 mmol/L时增加最显著，株高是盐胁迫下的1.52倍，干重是盐胁迫下的1.16倍，鲜重是盐胁迫下的1.2倍，表明SNP对盐胁迫起到缓解作用.当SNP浓度增加到0.20 mmol/L时，含水量开始下降，且低于盐对照，说明SNP浓度与缓解效果并不呈线性正相关的关系.

表1 外源NO对NaCl胁迫下薄荷植株生长的影响

2.2 外源NO对NaCl胁迫下薄荷可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量的影响

由图1可知：在100 mmol/L NaCl胁迫下，与CK组相比，SS组的可溶性糖含量降低51%，可溶性蛋白含量降低4%，脯氨酸含量是对照组的2.3倍.在施加外源NO供体SNP后，与SS相比，实验处理组的可溶性糖、可溶性蛋白含量增加，脯氨酸含量下降.施加SNP后，可溶性糖相比SS组分别增加20%，120%，198%，167%，134%.脯氨酸含量相比SS组分别降低27.6%，35.7%，46.7%，57.3%，20%.实验结果表明，盐胁迫会导致薄荷幼苗体内糖分和蛋白质含量的下降，推测可能是由于胁迫作用导致细胞外渗透压过高，细胞膜结构破坏，胞内糖和蛋白质流失.而施加SNP后糖、蛋白质、脯氨酸含量都有所上升，说明SNP可通过增加这些物质的含量来提高细胞渗透压，使植物细胞免受胁迫危害.

图1 外源NO对NaCl胁迫下薄荷可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量的影响

2.3 外源NO对NaCl胁迫下薄荷POD，CAT，SOD等植物保护酶活性的影响

由图2可知，在100 mmol/L的NaCl胁迫(SS组)下，与CK组相比，SS组的植物保护酶活性虽然变化幅度不一样，但是都有上升.说明盐胁迫下植株体内保护酶活性都有所增强.其中过氧化氢酶CAT的活性变化最大，SS组CAT活性是CK组的2.9倍.施加不同浓度的SNP后，实验组过氧化物酶的活性均有所下降，但还是高于SS组，说明虽然盐胁迫作用依然存在，但是SNP可有效缓解胁迫效应.

图2 外源NO对NaCl胁迫下薄荷POD，CAT，SOD活性的影响

2.4 外源NO对NaCl胁迫下丙二醛(MDA)含量的影响

由图3可知：在100 mmol/L NaCl胁迫下，与CK组相比，NaCl胁迫组的植株体内丙二醛含量明显上升.施加SNP后，当浓度为0.05 mmol/L-0.20 mmol/L时丙二醛含量有所下降，当SNP浓度为0.15 mmol/L时，下降最突出.说明当SNP可明显降低留兰香的丙二醛含量，此时对盐胁迫的缓解作用最明显.当SNP浓度为0.20 mmol/L时，丙二醛含量又开始上升，并随着SNP浓度的上升而上升，此时的SNP浓度对盐胁迫缓解能力降低.丙二醛是细胞内脂质过氧化的终产物之一，含量越高说明细胞发生过氧化作用越大，本实验结果说明SNP在0.05，0.1，0.15，0.2 mmol/L浓度范围内可有效缓解盐胁迫对薄荷植株的危害.

图3 外源NO对NaCl胁迫下薄荷丙二醛含量的影响

3 结论

本研究结果表明，在100 mmol/L的NaCl胁迫明显抑制了薄荷植株的生长、株高、干重、鲜重、根冠比、含水量与正常对照组相比都下降，且盐胁迫降低了可溶性糖、可溶性蛋白的含量；使Pro和MDA的含量增加；抗氧化物酶的活性增强.在施加不同浓度的SNP溶液后，有效缓解NaCl胁迫对植株的盐胁迫作用.与盐胁迫组相比，可以显著提高可溶性糖和蛋白的含量，下调MDA和Pro含量，同时使POD，CAT，SOD活性下降，增强了留兰香的抗逆性.本研究中所设SNP浓度(0.05 mmol/L-0.25 mmol/L)均可以对留兰香起到保护作用，其中SNP浓度在0.10 mmol/L-0.20 mmol/L时保护作用明显.而当SNP溶液在0.25 mmol/L时保护作用下降，其原因可能是NO在高浓度下与活性氧作用下产生的大量过氧亚硝酸阴离子(ONOO-)对生物大分子产生毒害作用，从而使细胞损伤.