外施2,4-表油菜素内酯对盐胁迫下番茄幼苗生长及生理特性的影响

郑春芳， 范翠枝， 郑青松， 刘伟成， 陈继浓， 丁文勇， 李鹏全

(1.城镇水污染生态治理技术国家地方联合工程研究中心 温州大学生命与环境科学学院，浙江 温州 325035；2.浙江省海洋水产养殖研究所 浙江省近岸水域生物资源开发与保护重点实验室，浙江 温州 325005；3.南京农业大学资源与环境科学学院 江苏省海洋生物学重点实验室，江苏 南京 210095)

土壤盐渍化一直是世界性的资源与生态问题，近年来国内外设施农业的迅猛发展使得这一问题更为突出。全世界大约20%的栽培地和近50%的灌溉地受到盐渍的影响[1]。预计到2050年，可耕地的50%将面临盐渍化威胁[2]。由于旱地土壤水分强烈蒸发，地表积盐较重，极易引起土壤盐渍化。我国所有耕地中，稳产高产田不足10%，大部分中低产田也是干旱、盐碱所致。番茄对盐中度敏感[3]，主要种植在温暖和干旱地区，而这些地区的土壤盐度常较高。随着可利用淡水资源的日益缺乏、人口的急剧膨胀和自然资源的不合理使用，利用盐度高的干旱、半干旱地区和沿海地区土壤成为发展农业生产的不得已之举。因此，番茄耐盐性及其调控研究就显得格外重要。

2，4-表油菜素内酯(EBL)是可促进植物生长发育、提高植物抗逆性的重要甾醇激素[4]。研究发现，EBL能显著提高盐胁迫下紫花苜蓿[5]、颠茄[6]、结缕草[7]等不同植物的耐盐性。一定浓度的EBL能明显促进番茄种子萌发，缓解盐胁迫导致种子萌发中的次生氧化胁迫[7-8]，但却鲜见EBL调控不同浓度盐胁迫下番茄幼苗的生长、光合作用及离子吸收等方面的研究。本研究以番茄幼苗为试验材料，探索外施EBL对盐胁迫下番茄幼苗生长及其生理特性的影响，以期为利用EBL缓解番茄盐害提供理论和实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料与处理设计

试验于2019年在南京农业大学试验基地进行。试验材料为合作903番茄种子(上海番茄研究所)，2，4-表油菜素内酯(EBL，纯度≥90%，Sigma公司)。

将番茄种子用1%NaClO消毒30 min，用蒸馏水反复清洗干净，并去除坏瘪的种子。将种子均匀铺在湿润的滤纸上，置于25 ℃下暗培养至胚根长1 cm，选择大小一致的种苗播种至装有石英砂的塑料盆中，每盆播种6颗。前期进行清水培养，待苗长至2叶1心时，用1/2 Hoagland营养液培养；待苗长至3叶1心时进行间苗，保留长势一致的番茄幼苗进行试验处理。

试验设6个处理。(1)营养液(CK)；(2)营养液+喷施10-9mol·L-1EBL(EBL)；(3)营养液+75 mmol·L-1NaCl(LS)；(4)营养液+75 mmol·L-1NaCl+喷施10-9mol·L-1EBL(LS+EBL)；(5)营养液+150 mmol·L-1NaCl(HS)；(6)营养液+150 mmol·L-1NaCl+喷施10-9mol·L-1EBL(HS+EBL)。每处理重复5次。营养液隔日更换，EBL隔日喷施1次，共处理30 d。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 番茄植株幼苗根长、株高

番茄样品处理30 d后，将番茄植株整株取样，分别测量根长和株高。

1.2.2 番茄幼苗植株不同器官生物量

番茄整株取样，用自来水多次冲洗根部及植株表面，再用蒸馏水冲洗干净，用吸水纸吸干植株表面的水分，将番茄植株分为根、茎、叶3部分，称其鲜重。随后，将鲜样装入信封袋，于110 ℃烘箱中杀青15 min，再于70 ℃烘干至恒重，称其干重。

1.2.3 番茄幼苗植株不同器官K+和Na+含量

将烘干的番茄植株样品研成粉末，过0.425 mm孔筛待用。K+和Na+含量的测定采用HNO3消解法。称取干样0.1 g，置50 mL平底消煮管中，滴入少量蒸馏水将其表面湿润，加入5 mL浓HNO3，管口用塑料薄膜密封，放置过夜。除去塑料薄膜，将消煮管放入微波消解仪中加热至120 ℃保持30 min，然后将温度升至150 ℃保持60 min，最后取下消煮管塞子，将消解仪温度升至180 ℃，消煮至约0.5 mL。若消煮液尚浑浊，则再加入2 mL浓HNO3继续消煮，如此反复，直至消煮液澄清、透明为止，同时做空白处理。将消煮液定容至50 mL后过滤，采用ICP-OES进行测定。

1.2.4 番茄幼苗叶片净光合速率和气孔导度

待番茄植株长至30 d后，用便携式光合测定仪(Li-6400，USA)于上午9:00～11:30测定各处理中番茄功能叶净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)。在测定时使用红蓝光源叶室，光照强度设为800 μmol m-2s-1，参比室CO2浓度为(380±10)μmol·mol-1，叶室温度控制在(25±1)℃。

1.3 数据统计

采用SPSS软件对试验数据进行方差分析和LSD显著性测验。数据结果为平均值±标准差。采用SigmaPlot 10.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 EBL对盐胁迫下番茄幼苗植株根长和株高的影响

如图1所示，非盐胁迫下喷施EBL可有效促进番茄株高，相比对照，株高增加22.1%，达到显著差异。低盐和高盐胁迫下，番茄幼苗株高均显著降低。2种浓度盐胁迫下，EBL均能显著增加番茄幼苗株高。相比对照，非盐胁迫下，EBL能促进番茄根系的伸长，但并未达到显著差异；低盐和高盐胁迫均显著抑制了番茄根系的生长，分别为对照的50.8%和54.9%。外施EBL能显著提高番茄的根长，促进根系生长。

柱上无相同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)，图2～4同。

2.2 EBL对盐胁迫下番茄幼苗不同器官生物量的影响

由图2可知，在非盐胁迫下，EBL能显著促进番茄根、茎、叶的干鲜重，而低盐和高盐胁迫均显著抑制了植株生长，导致根、茎、叶的干鲜重显著降低。盐胁迫下，EBL能显著增加番茄的生物量。

图2 EBL对盐胁迫下番茄幼苗植株生物量的影响

2.3 EBL对盐胁迫下番茄幼苗叶片Pn和Gs的影响

图3显示，非盐胁迫下，EBL能提高番茄的Pn和Gs，低盐和高盐胁迫下番茄叶片的Pn和Gs均显著低于对照。2种不同浓度盐胁迫下，EBL均能显著提高番茄叶片的Pn和Gs。

图3 EBL对盐胁迫下番茄幼苗叶片Pn和Gs的影响

2.4 EBL对盐胁迫下番茄幼苗不同器官K+/Na+比值的影响

由图4可知，非盐胁迫下，EBL能促进番茄幼苗植株地上部和根部K+吸收，有效提高K+/Na+比值。盐胁迫下，番茄幼苗植株地上部和根部对K+吸收受到抑制，导致K+/Na+比值显著下降。EBL能有效抑制植株对Na+吸收，促进K+吸收，使地上部和根部K+/Na+比值约为低盐胁迫处理植株的1.3和1.2倍，约为高盐胁迫处理植株的1.5和1.5倍。

图4 EBL对盐胁迫下番茄幼苗地上部和根部K+/Na+比值的影响

3 小结与讨论

盐胁迫会对植物的生长、生理代谢过程造成不同程度的伤害，严重时会导致植株死亡[9]。光合作用是植物物质代谢和能量转化的主要途径，而Pn和Gs是反映植物对光能的利用能力和转化效率。研究认为，盐胁迫会降低植物的Pn和Gs，抑制植物的生长，从而导致植株生物量降低[10]。已有研究发现，在盐胁迫条件下，外施EBL能使刺槐幼苗在盐胁迫下维持一定的光合作用，促进植株生长[11]。寇江涛等[12]研究表明，外施EBL可有效缓解盐胁迫对苜蓿幼苗造成的光抑制，提高植株的光合能力，增强有机物的合成和积累，促进植株生长。由此可见，适宜浓度的EBL可通过提高植株的光合能力而增强植株耐盐性，从而促进植株生长。本研究结果显示，2种不同浓度盐胁迫均会降低番茄幼苗叶片Pn和Gs，减少植株根、茎、叶的鲜、干重。外施10-9mol·L-1EBL能提高75和150 mmol·L-1NaCl胁迫下番茄幼苗叶片的Pn和Gs，增强植株的光合能力，进而促进植株的有机物质的积累，增加植株根、茎、叶的鲜干重，缓解盐胁迫对植株生长的抑制作用，表明EBL能有效提高番茄幼苗的耐盐性。

K+和Na+在植物生长过程中具有重要的生理功能，但这2种离子只有在相对平衡的状态下才能发挥正常的生理作用，若其间平衡被打破，将对其生理过程产生不良影响[13]。研究认为，盐胁迫下植物能保持较高的K+/Na+是其具有较强耐盐性的重要条件，或盐胁迫下植物K+/Na+比越高，其耐盐性就越强[14]。研究表明，EBL对盐胁迫下植物K+、Na+吸收有一定调控作用，在黑麦草[15]、油菜[16]上已有报道。本研究发现，在75和150 mmol·L-1NaCl胁迫下，番茄幼苗地上部和根部K+/Na+显著下降，表明番茄幼苗植株体内的离子平衡被盐胁迫破坏，致使植株Na+积累的同时，伴随K+的缺乏。外施EBL能提高地上部和根部K+/Na+比值，说明EBL通过调控盐胁迫下番茄幼苗植株选择性吸收K+的生理功能，提高K+/Na+比值来增强植株耐盐性。

综上所述，在NaCl胁迫下，外施EBL能显著提高番茄幼苗的光合作用，调控植株根系和地上部对K+的选择性吸收生理功能，降低植株体内Na+的积累，维持植株体内的离子平衡，促进番茄植株不同器官生长，从而增加番茄植株不同器官生物量的积累。EBL在提高番茄耐盐性研究方面仍待深入探讨。