姜黄素对盐胁迫条件下滨藜生长发育的影响简报
2020-03-10王光野崔月曲红岩蔡立格邹熙莹杨玉辉丁亦男赵晶华魏健
王光野 崔月 曲红岩 蔡立格 邹熙莹 杨玉辉 丁亦男 赵晶华 魏健
(1.长春师范大学生命科学学院 吉林长春 130032 2.哈尔滨师范大学生命科学与技术学院 黑龙江哈尔滨 150025 3.吉林省通化市通钢一中 吉林 通化 134003 4.吉林省实验中学 吉林 长春 130021)
滨藜(Atriplex patens)是藜科滨藜属植物,是干旱、半干旱地区的典型植物,具有耐旱、耐盐等特性[1]。土壤中的盐分含量是影响植物生长和作物产量的重要生态环境因子,对花卉和一般作物而言,高盐胁迫会产生抑制作物生长,降低作物光合作用,增加其能耗;破坏作物离子稳态,导致矿物营养物质缺乏;植株体内自由基大量产生,脂质过氧化伤害;干扰作物氮素代谢等不良影响[2-3]。逆境环境中,农作物植株体为适应不良环境将会被迫发生一系列自我保护性的转变,导致植物叶绿素降解、光合作用减弱、蛋白质和核酸的含量降低、植物内源激素及活性氧的平衡失调等[4]。因此,如何提高解决花卉及一般农作物等经济之物的耐盐性,成了当务之急。姜黄素是一种天然的抗氧化剂,是一种植物源性的双阿魏酰甲烷化合物,也是草本植物姜黄的一种主要活性成分[5]。姜黄素是一种天然的链断式抗氧化剂,具有多种生物学功能[6]。Tuba 等[7]通过体外试验研究显示,姜黄素作为一种脂溶性的抗氧化剂,具极强的自由基清除活性,可有效清除超氧阴离子过氧化氢等活性氧自由基。近年来,研究盐胁迫条件下植物对高盐反应相关的文章有很多[8-10],但在盐胁迫条件下姜黄素对植物生长发育的影响研究较少。本文旨在探究盐胁迫的基础上姜黄素及其不同浓度对植物耐盐能力的影响。
本试验理论上能对抗盐胁迫对植物产生的氧化胁迫。实验旨在通过观察姜黄素对滨藜生长发育指标的影响,来探讨抗氧化剂对提高植物耐盐能力的影响,以及了解滨藜耐盐实验特点。为盐碱地上花卉、中药材、农作物、牧草等的生产提供一种新的利用思路。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料为低温贮藏的滨藜种子。
1.2 方法
种子采用土培法放入一个光照培养箱培养,分五个处理,分别为空白对照组、盐胁迫组,添加姜黄素的低中高三个浓度(姜黄素按照土壤持水量配制100μmol/L、300μmol/L、900μmol/L)的盐胁迫处理组,每组三个重复。按3.2%Na2SO4、4.8%Na2CO3、6.6%NaCl、85.4%NaHCO3的占比来配制质量比0.8%的混合盐溶液。培养三周后进行同步处理,之后培养两周测试。测试指标为叶鲜干重、根茎长、第三对叶的长宽、叶片总量及使用便携式叶绿素仪测试第三对叶的叶绿素含量。具体如下:
1.2.1 处理贮藏的滨藜种子并培养
选取贮存的、饱满度相似种子剥去外皮,留下其有效部分。准备15 个大小一致的花盆并编号1~15,按照含水量相同的原则装入相同干重的土壤。播种按照每盆等量均匀分布的原则播种,光照培养箱中培养,每天浇20mL 水,培养3 周。最后每盆定苗15株生长发育相近的幼苗。
1.2.2 对滨藜幼苗进行盐胁迫
使用上述混合盐溶液进行胁迫处理。选1~3 号花盆作空白对照组即组1,继续加水培养。向其余花盆加入等量的配置好的混合盐溶液(一次性加入)。每天加水,光照培养两周。
1.2.3 不同浓度姜黄素与混合盐胁迫
使用上述按照土壤持水量配制的姜黄素溶液进行处理。姜黄素处理组选4~6 号花盆作盐胁迫照组即组2,向7~9 号、10~12号、13~15 号分别加入等量的100μmol/L、300μmol/L、900μmol/L姜黄素溶液培养,记为组3、4、5,即盐胁迫下的低、中、高姜黄素处理组。每天向各组别加水,光照培养两周。
1.2.4 对滨藜植株主要指标进行测定
从一开始的盐处理到加入姜黄素,每两周在各盆选取1~2株滨藜,加入姜黄素后则每周,测定并记录其叶鲜干重、根茎长、第三对叶的长宽。在加入盐培养的两周后,在此基础上,记录其叶片总量及第三对叶的叶绿素含量。
1.2.5 数据统计分析方法
用Excel2003 以及SPSS 对数据进行统计分析。
2 结果与分析
实验结果表明,除第三对叶叶绿素含量和叶干重较空白组有提升外,其余均有所降低。盐胁迫下植株的茎高较空白对照组低,在盐胁迫下加入姜黄素可使盐胁迫伤害作用降低,且按照100、300、900μmol/L 的浓度作用增强。姜黄素对盐胁迫下滨藜主根长的影响盐胁迫使植物的主根增长,而加入姜黄素后主根长最终减小,且这种效应随姜黄素浓度的加大而变得越来越明显,最终接近空白对照组。盐胁迫下的叶长均比盐胁迫下长。叶鲜重在盐胁迫时较空白对照组增加,加入姜黄素后与盐胁迫组相比,各浓度姜黄素的加入都使叶鲜重增加,但这种增加呈折线趋势:在低、高浓度增大较明显,而这种增多在中浓度却相较弱。姜黄素组的叶干重介于空白对照组和盐胁迫组之间。
3 讨论
结果表明加入姜黄素可以使盐胁迫对茎的抑制明显减轻,且效果按浓度增大而更加明显,说明姜黄素具有缓解盐胁迫伤害的作用。盐胁迫使主根长增加,说明滨藜对盐胁迫造成的植物吸水困难[11]的适应;而加入姜黄素的组别,最终根长减小,说明加入姜黄素后,根系受盐胁迫伤害降低,即受害症状减轻,可能与姜黄素是抗氧化剂,对盐胁迫造成的一些活性氧起到了清除的作用有关。加姜黄素后,叶长均比盐胁迫有提高,说明盐胁迫对光合速率有不良影响,而姜黄素可使叶长增加,增大光合作用面积,认为是提高光合作用效率、颉颃盐胁迫伤害的表现。盐胁迫条件下加入姜黄素,滨藜叶的鲜重均呈增加的趋势。说明为了适应盐胁迫造成的水分干旱,植物体内储存更多水分。姜黄素组叶片干重比盐胁迫降低,说明盐胁迫时,植物反应强烈生理受害严重[4],而加了姜黄素后受害症状减轻,不需产生那么多对干物质来颉颃盐胁迫。
综合认为,在盐胁迫条件下,所选三个浓度的姜黄素均可以有效减轻盐胁迫对植物带来的伤害,提升植物对盐环境的适应能力,且这种减轻效果按低浓度到高浓度顺序依次增强。提示抗氧化剂姜黄素对减缓盐胁迫伤害具有一定的应用价值。