賈向陽(yáng), 種培芳, 張玉潔, 李 毅, 蘇世平

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院， 甘肅 蘭州 730070)

一氧化氮(Nitric Oxide,NO)是動(dòng)植物體中一種普遍存在的生物活性分子[1]，廣泛參與植物對(duì)逆境脅迫的應(yīng)答過(guò)程，如清理鹽害[2]所引起的MDA和O2-積累減輕鹽害作用、誘導(dǎo)植物體內(nèi)的抗氧化酶活性來(lái)有效緩解極端溫度[3]所導(dǎo)致?lián)p傷、改善植物的光合作用和生長(zhǎng)發(fā)育來(lái)提高對(duì)干旱脅迫[4]的適應(yīng)性等。植物在遭受逆境條件下自身會(huì)通過(guò)一氧化氮合酶和硝酸還原酶催化等途徑產(chǎn)生NO。大量研究表明，NO在參與植物逆境應(yīng)答中具有雙重生理效應(yīng)，高濃度NO具有協(xié)同加劇鹽脅迫的作用，而處于低濃度狀態(tài)時(shí)NO能夠緩解鹽害[2,5-7]。硝普鈉(sodium nitroprusside，SNP)又名亞硝基鐵氰化鈉，是外源NO的直接供體，研究發(fā)現(xiàn)，0.5 mmol·L-1SNP在水中可釋放約2.0 μmol·L-1NO[8]。當(dāng)NO處于低濃度狀態(tài)時(shí)(<0.10 mmol·L-1SNP)能夠增強(qiáng)海邊月見(jiàn)草(OenotheradrummondiiHook)的保水能力[5]；促進(jìn)玉竹(Polygonatumodoratum(Mill.) Druce)幼苗可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸合成[7]，延緩黃瓜(CucumissativusL)葉片中MDA和H2O2積累[9]，減輕鹽脅迫誘導(dǎo)的膜脂過(guò)氧化損傷[10]，在玉米(Zeamays)幼苗對(duì)離子選擇吸收方面表現(xiàn)促K+抑Na+的現(xiàn)象[11]等。同時(shí)，NO(<10 μmol·L-1SNP)可以通過(guò)增強(qiáng)日本晴水稻(OryzasativaL.japonica.cv.Nipponbare)幼苗的抗氧化系統(tǒng)進(jìn)而提高植物的耐鹽性[12]。可以看出，近年來(lái)應(yīng)用NO調(diào)控植物逆境脅迫的研究比較廣泛。

紅砂(Reaumuriasoongorica)是我國(guó)荒漠地區(qū)分布最廣泛的半灌木，主要分布在荒漠和半荒漠山前平原、山地丘陵和戈壁等環(huán)境下，是這一地帶的優(yōu)勢(shì)種和建群種，在鹽堿地改良、防風(fēng)固沙及保護(hù)綠洲等方面具有重要的生態(tài)價(jià)值[13]，同時(shí)在草原化荒漠和典型荒漠地區(qū)常被牧民作為牲畜的飼料[14-15]。紅砂具有一定的耐鹽性，其建群或共建群落主要分布在總鹽量在0.5%～2.0%的荒漠地帶鹽漬化土壤上[16-17]，鹽分在一定程度上抑制了其生長(zhǎng)，以初生代謝的生物量是評(píng)價(jià)其耐鹽性的重要指標(biāo)。近年來(lái)，利用可溶性小分子脯氨酸[18]對(duì)蛋白質(zhì)的保護(hù)作用，信號(hào)分子水楊酸[19]誘導(dǎo)物體內(nèi)相關(guān)蛋白基因表達(dá)，生長(zhǎng)素[20]調(diào)控特定基因的表達(dá)等外源物質(zhì)對(duì)植物耐鹽機(jī)理的研究比較廣泛，如牛宋芳等[21]發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)素之一的赤霉素可以促進(jìn)鹽脅迫下紅砂種子的萌發(fā)，而有關(guān)NO調(diào)控紅砂耐鹽機(jī)理方面的研究至今尚未報(bào)道。本研究以硝普鈉(SNP)為NO供體,通過(guò)研究不同濃度梯度外源NO對(duì)鹽脅迫下紅砂生長(zhǎng)、離子含量、有機(jī)滲透物質(zhì)動(dòng)態(tài)及質(zhì)膜氧化程度的影響，來(lái)探討NO對(duì)紅砂在鹽脅迫下的生理響應(yīng)機(jī)制，以期為NO提高植物耐鹽性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

本實(shí)驗(yàn)在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)校園科研基地四周通風(fēng)順暢且透光良好的人工遮雨棚內(nèi)進(jìn)行，紅砂種子2016年10月采自武威民勤老虎口(102°58′E，38°44′N(xiāo))以0.03% H2O2消毒30min，多次漂洗干凈后播撒(2017年4月1日)于預(yù)先滅菌(防止病菌和蟲(chóng)害)處理的土壤(采自民勤紅砂種源采集地灌木林生長(zhǎng)的0～20 cm土層，土壤PH值為7.85，有機(jī)碳8.82 g·Kg-1，全氮含量為0.47 g·Kg-1，全磷0.25 g·Kg-1，全鉀0.12 g·Kg-1，鈉0.76 g·Kg-1，土壤去雜后同泥炭土和珍珠巖按3:1:1混合均勻進(jìn)行改良，每盆稱(chēng)取干土重量1.300 Kg)，花盆(口徑17 cm，高15 cm，底徑12 cm)中，在自然光照下幼苗頂部長(zhǎng)至5-6枚簇生葉時(shí)疏苗，每盆保留3株。2017年7月2日選擇株高為10±1cm的苗木用于實(shí)驗(yàn)處理，CK和鹽溶液用1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配制，為防止鹽分沖擊，開(kāi)始采取遞增50 mmol·L-1的NaCl澆灌，每天19:00澆灌一次，每次澆灌量為盆內(nèi)土壤持水量(21.67%)的3倍，約有2/3的溶液流出，以保持盆內(nèi)鹽分濃度的恒定[22]。7月7日到達(dá)溶液最終澆灌濃度后(300 mmol.L-1，此時(shí)土壤鈉21.87 g·Kg-1，全鉀0.15 g·Kg-1)在葉面噴施用提前用蒸餾水配置好的NO供體(硝普鈉，SNP)進(jìn)行處理，每天早晨7:00噴施一次，每次以液滴剛剛落下為止，對(duì)照和單獨(dú)NaCl處理噴施等量蒸餾水，連續(xù)處理30天后在2017年8月7日采集紅砂莖中部的功能葉片用液氮速凍后帶回實(shí)驗(yàn)室—70℃保存，及時(shí)測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。其中1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液購(gòu)自成都市科隆化學(xué)藥品有限公司，包括2 mmol·L-1KNO3，0.5 mmol·L-1NH4H2PO4，0.1 mmol·L-1Ca(NO3)2.4H2O，0.25 mmol·L-1MgSO4.H2O，0.5 mmol·L-1Fe-citrate，92 μmol·L-1H3BO3，10 μmol·L-1MnCl2.4H2O，1.6 μmol·L-1ZnSO4.7H2O，0.6 μmol·L-1CuSO4.5H2O，0.7 μmol·L-1(NH4)6Mo7O24.4H2O。每個(gè)處理6組重復(fù)，共42盆；遮雨棚內(nèi)最高日溫和最低夜溫分別為(30～38℃)/(20～22℃)，相對(duì)濕度約30%～50%；具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1。

表1 鹽分處理與對(duì)應(yīng)的NO處理組合Table 1 Salt treatment combined with corresponding NO treatment

1.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.2.1 生長(zhǎng)指標(biāo) 在處理前t1和處理結(jié)束時(shí)t2分別量取紅砂的株高H1和H2，平均株高生長(zhǎng)速率(Average Height Growth Rate，AHGR)=(H2- H1)/(t2-t1)，t2-t1的期限為30天。然后采用破壞性取樣，用去離子水將整株紅砂洗凈，用濾紙吸干表面水分，110℃殺青10 min后于75℃烘干稱(chēng)重，得到每個(gè)處理下植株總干重。

1.2.2 離子含量的測(cè)定 采用H2SO4-H2O2法[23]，將烘干的紅砂植株地上和地下部分粉碎研磨后，過(guò)30目篩，稱(chēng)取0.5000 g樣品放于消煮管后加入8 ml濃硫酸，蓋上彎頸漏斗在消煮爐上文火消煮，管內(nèi)大量冒白煙溶液成均勻的棕黑色時(shí)，逐滴加入10滴左右H2O2搖勻后繼續(xù)消煮，煮沸5 min取下，再加入10滴左右H2O2后進(jìn)行消煮，逐次逐滴減量加入H2O2，直至溶液呈無(wú)色。取下冷卻至室溫后用蒸餾水定容到100 ml容量瓶中，用烘干恒重的K2SO4和NaCl(標(biāo)準(zhǔn)純)配制一系列K+和Na+的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在FP640型火焰光度計(jì)上測(cè)定，做標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算植物體Na+和K+離子含量。

植株對(duì)K+的選擇性運(yùn)輸系數(shù)(STK+,Na+)參照鄭青松[24]提出的公式計(jì)算：

離子選擇性運(yùn)輸K+的系數(shù)STK+/Na+=根(Na+/K+)/地上部分(Na+/K+)

1.3 滲透物質(zhì)及丙二醛(MDA)含量的測(cè)定

參照李合生[25]的方法測(cè)定,采用蒽酮比色法、考馬斯亮藍(lán)法和磺基水楊酸法測(cè)定可溶性糖(Soluble sugar，SS)、可溶性蛋白(Soluble protein，SP)和脯氨酸(Proline，Pro)含量，丙二醛(Malondialdehyde，MDA)采用硫代巴比妥酸法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Origin2017作圖，SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，不同濃度SNP處理之間采用非參數(shù)單因素方差分析,差異顯著性分析采用Duncan檢測(cè)法進(jìn)行多重分析，采用皮爾遜法進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 NO對(duì)鹽脅迫下紅砂生長(zhǎng)的影響

由表2方差分析結(jié)果顯示NO對(duì)NaCl脅迫下紅砂幼苗平均株高生長(zhǎng)速率影響顯著(P<0.05)。與對(duì)照(CK)相比,單獨(dú)鹽分處理顯著(P<0.05)抑制了紅砂的株高生長(zhǎng)速率(圖1.A)，NO與鹽分作用后，紅砂株高生長(zhǎng)速率先降后升，其中0.10 mmol·L-1的SNP處理時(shí)效果最顯著(P<0.05)，為單獨(dú)鹽分處理的258.06%，在SNP高于0.5 mmol·L-1處理后紅砂株高變化與單獨(dú)鹽分處理未達(dá)到顯著差異。由表2方差分析結(jié)果顯示NO對(duì)NaCl脅迫下紅砂幼苗總生物量影響顯著(P<0.05)。與對(duì)照(CK)相比,單獨(dú)鹽分處理顯著(P<0.05)降低了紅砂的總生物量積累(圖1.B)，NO與鹽分作用后，紅砂株高生長(zhǎng)速率先降后升，其中0.10 mmol.L-1的SNP處理時(shí)效果最顯著(P<0.05)，為單獨(dú)鹽分處理的267.20%，在SNP高于1.00 mmol·L-1處理后紅砂總生物量積累低于單獨(dú)鹽分處理，但并未達(dá)到顯著差異。由此可見(jiàn)，低濃度的NO(<0.25 mmol·L-1SNP)作用可以緩解鹽脅迫下紅砂的株高生長(zhǎng)和生物量累積，而高濃度的NO(>0.50 mmol·L-1SNP)作用未能緩解鹽脅迫對(duì)紅砂的限制作用。

圖1 NO對(duì)NaCl脅迫下紅砂幼苗平均株高生長(zhǎng)速率和總生物量的影響Fig.1 Effects of NO on average plant height growth rate and total biomass of R.soongorica seedings under salt stress注：不同小寫(xiě)字母表示處理之間差異顯著(P<0.05)，下同Note:Different lowercase letters indicate significant difference between treatments at the 0.05level，the same as below

表2 NO對(duì)NaCl脅迫下紅砂幼苗平均株高生長(zhǎng)速率和總生物量的方差分析Table 2 Varianceanalysis of average plant height growth rate and total biomass of R.soongorica seedlings under NaCl stress

2.2 NO對(duì)鹽脅迫下紅砂可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)和脯氨酸(Pro)以及丙二醛(MDA)含量的影響

與對(duì)照相比，鹽脅迫降低了紅砂葉片中SS(圖2.A)、SP(圖2.B)和Pro(圖2.C)含量，分別下降了19.05%，3.93%和1.62%，其中SS和SP均達(dá)到顯著差異水平(P<0.05)。NO作用可顯著改變鹽脅迫下紅砂葉片中的SS，SP和Pro含量，其中SS的含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在0.25 mmol·L-1的SNP處理下含量最高為單獨(dú)鹽分處理的142.86%，在1.00 mmol·L-1的SNP處理下SS含量最低為單獨(dú)鹽分處理的92.32%；而SP和Pro的變化趨勢(shì)與SS相反，兩者均在0.25 mmol·L-1的SNP處理下含量最低，分別為單獨(dú)鹽分處理下的90.37%和45.05%，高于0.25 mmol·L-1的SNP處理對(duì)紅砂葉片中SP變化不顯著，而對(duì)Pro變化顯著并在1.00 mmol·L-1的SNP處理下取得極大值0.73 ug·g-1。與對(duì)照相比，單獨(dú)鹽脅迫處理下紅砂葉片中MDA含量顯著(P<0.05)上升了13.19%。不同濃度NO與鹽分共同作用后紅砂葉片中MDA含量呈先降后升的趨勢(shì)，其中0.01～0.25 mmol·L-1的SNP作用顯著降低了MDA的含量，在SNP濃度為0.10 mmol·L-1處理下MDA含量最低，為單獨(dú)鹽分處理下的52.17%，在1.00 mmol·L-1的SNP處理下MDA含量最高并且超過(guò)單獨(dú)鹽分處理21.02%(圖2.D)。

2.3 紅砂葉片SS、SP和Pro與MDA的相關(guān)性

表3所示外源NO對(duì)鹽脅迫下紅砂葉片SS、SP和Pro與MDA的相關(guān)性系數(shù)表明，MDA同SS和SP以及Pro分別極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)、相關(guān)和顯著正相關(guān)(P<0.05)；同時(shí)SS同SP、Pro分別顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，而Pro和SP極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

SSSPPro皮爾遜相關(guān)系數(shù)Pearson correlation coefficientPR2皮爾遜相關(guān)系數(shù)Pearson correlation coefficientPR2皮爾遜相關(guān)系數(shù)Pearson correlation coefficientPR2SP—0.4750.0470.226------Pro—0.8200.0000.6820.8630.0000.745---MDA—0.7260.0010.5270.2590.2980.0670.5250.0250.276

2.4 NO對(duì)NaCl脅迫下紅砂Na+、K+含量的影響

如圖3所示，與空白對(duì)照相比，單獨(dú)鹽分處理顯著改變了紅砂地上部分和地下部分中的Na+和K+含量(P<0.05)，其中Na+和K+在地下部分中分別增加了83.69%和10.47%，地上部分中Na+含量增加了51.60%，而K+含量下降了28.25%。NO與鹽分共同作用后，Na+和K+在各部分中保持了相同的變化趨勢(shì)，其中Na+和K+在地上部分中除0.10 mmol·L-1的SNP處理上升之外呈先降后升的變化趨勢(shì)，而在地下部分呈先降后升的變化趨勢(shì)，最低點(diǎn)均出現(xiàn)在0.10 mmol·L-1的SNP處理下，并且與單獨(dú)鹽分處理差異顯著(P<0.05)。

2.5 NO對(duì)NaCl脅迫下紅砂Na+和K+選擇性吸收與選擇運(yùn)輸?shù)挠绊?/h3>

如圖4所示，鹽分處理顯著提高了紅砂地上和地下部分中Na+/K+比(P<0.05)，NO與鹽分共同作用下紅砂各部分中Na+/K+比均呈先升后降再升變化趨勢(shì)，其中在0.10 mmol·L-1的SNP處理下紅砂地上部分和根部中的Na+/K+比最接近；紅砂地上部分中Na+/K+比在0.10 mmol·L-1的SNP和1.00 mmol·L-1的SNP處理下出現(xiàn)極大值分別為5.53和6.62，最低值出現(xiàn)在0.25 mmol·L-1的SNP處理下為4.97；地下部分中Na+/K+比也在0.10 mmol·L-1SNP和1.00 mmol·L-1SNP處理下出現(xiàn)極大值，分別為5.35和4.43，而最低值出現(xiàn)在0.50 mmol·L-1SNP處理下為3.97。紅砂地下部分限制Na+選擇K+向上運(yùn)輸?shù)哪芰?STK+/Na+值)始終小于1，鹽分脅迫下紅砂的STK+/Na+值降低為對(duì)照的79.67%，并且差異顯著(P<0.05)；NO和鹽分共同作用后，紅砂的STK+/Na+值呈先升后降的變化趨勢(shì)，最高點(diǎn)出現(xiàn)在0.10 mmol·L-1SNP處，為鹽分處理的1.23倍，最低點(diǎn)出現(xiàn)在1.00 mmol·L-1SNP處，為鹽分處理的84.94%。

圖3 NO對(duì)NaCl脅迫下紅砂Na+和K+的影響Fig.3 Effects of NO on Na+ and K+content of R.soongorica under salt stress

圖4 NO對(duì)NaCl脅迫下紅砂Na+/K+和STK，Na的影響Fig.4 Effects of NO on Na+/K+ and STK+/Na+ of R.soongorica under salt stress

2.6 紅砂Na+、K+、Na+/K+和ST K+/ Na+與紅砂生長(zhǎng)的相關(guān)性

NO對(duì)鹽脅迫下紅砂Na+、K+、Na+/K+和STK+/Na+與紅砂生長(zhǎng)指標(biāo)之間的相關(guān)性表現(xiàn)出了一定的一致性(表4)，其中紅砂生長(zhǎng)指標(biāo)(平均株高生長(zhǎng)速率和總生物量)與紅砂地下部分中Na+、K+均成極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與STK+/Na+和地下部分Na+/K+之間均成極顯著正相關(guān)(P<0.01)，而與紅砂地上部分中Na+、K+和Na+/K+相關(guān)性較弱(P>0.05)。從相關(guān)性系數(shù)大小的角度看，STK+/Na+值> K+(地下部分)> Na+/K+值(地下部分)> Na+(地下部分)。

表4 NO對(duì)鹽脅迫下紅砂Na+、K+、Na+/K+和ST K+/Na+與紅砂生長(zhǎng)的相關(guān)性系數(shù)影響Table 4 Correlation analysis among Na+,K+,Na+/K+ and ST K+/Na+ in R.soongorica under salt stress with supplemental NO

注：*表示顯著相關(guān)(P<0.05);**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)

Note:* indicate significant correlation at the 0.05 level;** indicate highly significant correlation at the 0.01 level

3 討論

一般認(rèn)為，鹽脅迫通過(guò)離子毒害和滲透脅迫所引起的營(yíng)養(yǎng)不平衡對(duì)植物個(gè)體造成傷害，引起植物代謝紊亂，影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育[26]。外源NO因可作用于細(xì)胞壁組分，使細(xì)胞壁松弛，增強(qiáng)膜的流動(dòng)性，進(jìn)而增強(qiáng)細(xì)胞擴(kuò)展性，對(duì)與鹽脅迫具有很好的調(diào)節(jié)性而備受關(guān)注[7,28]。本研究中，我們通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)紅砂植株表現(xiàn)出了很強(qiáng)的耐鹽性，當(dāng)NaCl濃度達(dá)到300 mmol·L-1時(shí)才對(duì)紅砂株高生長(zhǎng)和生物量表現(xiàn)出顯著影響(P<0.05)，這一結(jié)果與趙書(shū)藝[27]以6周齡紅砂幼苗處理1周后發(fā)現(xiàn)300 mmol·L-1的NaCl并未顯著抑制紅砂生長(zhǎng)的研究結(jié)果不同，可能原因是高鹽濃度且長(zhǎng)時(shí)間處理下紅砂體內(nèi)集聚積累了大量的Na+破壞了紅砂的穩(wěn)態(tài)平衡。本研究顯示，外源NO添加確實(shí)在一定程度上緩解了鹽脅迫對(duì)紅砂植物生物量下降的趨勢(shì)，其中以0.10 mmol·L-1的SNP作用最顯著，這與孫立榮[29]對(duì)黑麥草生長(zhǎng)的研究結(jié)果相同。除此之外，NO還可能通過(guò)影響紅砂幼苗的滲透調(diào)節(jié)和抗氧化系統(tǒng)的代謝來(lái)增強(qiáng)其對(duì)鹽生環(huán)境的適應(yīng)性[7,11-12]。

在鹽脅迫環(huán)境下，植物可通過(guò)可溶性糖(SS)、脯氨酸(Pro)和可溶性蛋白(SP)等有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行輔助調(diào)節(jié)。SS除了能為其它有機(jī)物的合成提供碳架和能量外[30,31]，還可以通過(guò)提高SS的合成進(jìn)而促進(jìn)Pro的積累來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性[32]。而Pro除了參與滲透調(diào)節(jié)外，可被利用作為SP合成的材料[33]，可發(fā)生甲基化使自身含量降低。趙奕翔，鄭春芳等[7,34]分別對(duì)小麥和玉竹研究發(fā)現(xiàn)NO可以促進(jìn)植物可溶性糖的合成；劉建新，楊雙龍等[35,36]分別對(duì)黑麥草和玉米的研究發(fā)現(xiàn)NO通過(guò)調(diào)節(jié)Pro代謝過(guò)程不同途徑中的關(guān)鍵酶活性來(lái)改變植物體Pro的含量提高植物的耐鹽性。本研究中，300 mmol·L-1的NaCl脅迫下紅砂葉片中三種物質(zhì)含量均下降，低濃度NO作用可促進(jìn)紅砂葉片中SS的合成，降低Pro和SP含量，高濃度NO作用紅砂葉片中SS含量下降，Pro和SP并未顯著提高，始終低于鹽脅迫處理。三者的相關(guān)關(guān)系表明Pro與SP和SS之間關(guān)系緊密，其中Pro與SP成正相關(guān)關(guān)系，而與SS成負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明NO可以通過(guò)改變紅砂葉片中利用SS合成Pro進(jìn)而合成SP的方向來(lái)影響植物的生長(zhǎng)，低濃度的NO具有反向調(diào)節(jié)促進(jìn)植物生長(zhǎng)，而高濃度的NO具有正向調(diào)節(jié)降低SS抑制生長(zhǎng)的作用。

丙二醛(MDA)是具有細(xì)胞毒性的物質(zhì)，能與膜結(jié)構(gòu)上的蛋白質(zhì)和酶結(jié)合、交聯(lián)而使之失去活性，從而破壞膜結(jié)構(gòu)，常作為植物遭受質(zhì)膜過(guò)氧化損傷的指標(biāo)之一[37]。研究發(fā)現(xiàn)，NO可以降低鹽脅迫對(duì)植物膜系統(tǒng)的損傷[7]。紅砂葉片SS、SP和Pro含量與MDA含量之間的相關(guān)關(guān)系表明，葉片MDA與SS和Pro含量之間有直接關(guān)系，其中SS和MDA成負(fù)相關(guān)關(guān)系，Pro與MDA成正相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明NO可以通過(guò)促進(jìn)紅砂葉片中SS的合成和Pro的降解來(lái)減輕鹽脅迫對(duì)植物質(zhì)膜過(guò)氧化的傷害。

植物的耐鹽性在很大程度上取決于植物體內(nèi)的離子平衡，紅砂是典型的雙子葉鹽生植物。無(wú)機(jī)離子對(duì)雙子葉鹽生植物的滲透調(diào)節(jié)發(fā)揮了主要的作用[26]，其中以Na+和K+占優(yōu)勢(shì)。鹽離子在植物體內(nèi)的有效分布和積累是植物提高其抗鹽性的重要機(jī)制[38]，本研究中，鹽脅迫作用顯著增加了紅砂體內(nèi)的Na+含量，這有利于提高植物的滲透調(diào)節(jié)能力[39]。Na+和K+具有相似的離子半徑和水合能,兩者可通過(guò)Na-K共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相互競(jìng)爭(zhēng)吸收位點(diǎn)及活性位點(diǎn),鹽脅迫下植物根部對(duì)Na+吸收增加的同時(shí)會(huì)抑制對(duì)K+的吸收，進(jìn)而造成植物體內(nèi)K+的虧缺[40]。在鹽脅迫下對(duì)紅砂葉片經(jīng)NO處理后地上部分離子的動(dòng)態(tài)受到影響，進(jìn)而影響根部對(duì)離子的吸收，使得紅砂地上部分和地下部分中保持了相同的離子和離子選擇變化動(dòng)態(tài)(圖4)。離子的選擇性吸收是植物耐鹽性的重要方式之一[41]，本研究發(fā)現(xiàn)，低濃度的NO作用可以縮小鹽脅迫下紅砂地上和地下Na+/K+值，而紅砂Na+/K+值總體成升高趨勢(shì)。這與張艷艷[9]對(duì)玉米的研究結(jié)果相反，主要原因可能是紅砂屬于鹽生植物中的泌鹽植物，鹽生植物主要通過(guò)Na+的外排和區(qū)域化來(lái)減輕Na+在細(xì)胞質(zhì)中累積所造成的毒害作用，而玉米是甜土植物，選擇吸收K+有助于提高其抗鹽能力。說(shuō)明NO緩解紅砂鹽脅迫可能的機(jī)理之一是提高了紅砂的泌鹽性，產(chǎn)生的原因有待后期進(jìn)一步研究。

紅砂是鹽生植物中的泌鹽植物，在鹽腺泌鹽過(guò)程中存在主動(dòng)的Na+、H+交換，質(zhì)膜和液泡膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)同作用，對(duì)紅砂鹽腺響應(yīng)逆境的泌鹽過(guò)程發(fā)揮著重要作用[28]。本研究中NO對(duì)紅砂的耐鹽性有一定的調(diào)節(jié)作用，但是是否通過(guò)Na+、H+交換，質(zhì)膜和液泡膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)同作用還有待進(jìn)一步研究。另一方面，植物的抗鹽能力取決于離子在植物體內(nèi)的選擇性運(yùn)輸能力[42]，鹽脅迫減弱了紅砂控制Na+選擇K+向地上部分運(yùn)輸?shù)哪芰?，一定的NO作用提高了紅砂根部控制Na+選擇K+向地上部分運(yùn)輸?shù)哪芰Γ@可能與NO提高了植物在編碼高親和性鉀離子運(yùn)輸系統(tǒng)和鉀離子通道基因的表達(dá)量有關(guān)。紅砂株高生長(zhǎng)速率與體內(nèi)Na+、K+、Na+/K+值和STK+,Na+之間的相關(guān)性表明，NO可以通過(guò)促進(jìn)Na+在紅砂根部大量積累，提高地下部分選擇K+向地上部分的輸送能力來(lái)適應(yīng)鹽生環(huán)境，而從相關(guān)性系數(shù)的大小可以看出紅砂地下部分選擇K+向地上部分的輸送能力對(duì)紅砂生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)最大。

4 結(jié)論

綜上所述，300 mmol·L-1的NaCl顯著抑制了紅砂植株的生長(zhǎng)，改變了紅砂葉片中SS、SP和Pro的含量，誘導(dǎo)了膜脂過(guò)氧化，影響了礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和運(yùn)輸。外源NO能有效的緩解鹽脅迫對(duì)紅砂的抑制作用，其中低濃度具有緩解鹽脅迫的作用。說(shuō)明外源NO可顯著改善紅砂的耐鹽生理特性，其通過(guò)選擇性合成有機(jī)物質(zhì)(增加SS的合成量，降低Pro和SP的合成量)，降低膜脂過(guò)氧化程度，調(diào)控植物體對(duì)離子的選擇性吸收和選擇運(yùn)輸能力(提高植物體對(duì)Na+的選擇吸收能力和地下部分選擇K+向地上部分的輸送能力)，從而改善了紅砂的生長(zhǎng)性能。