张雪蒙，亢 超，滕元旭，陈静怡，崔辉梅

(石河子大学 农学院，特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室，新疆石河子 832000)

土壤盐渍化是限制植物生产潜力发挥的主要非生物逆境胁迫之一[1]。土壤盐渍化使植物受不同程度胁迫伤害，盐胁迫破坏植物体内离子平衡和细胞结构，制约根系水分和养分吸收利用，影响植物生长发育[2]。中国绝大部分加工番茄种植在西北地区盐渍土壤中，而新疆又是中国最大的加工番茄种植和加工基地[3]。加工番茄作为新疆主要的特色经济作物，对新疆农业经济起着重要的作用[4]。因此，研究加工番茄耐盐性，对指导加工番茄生产有实际意义。

作物盐害或耐盐机理的研究结果表明，化学调控手段是提高作物耐盐性的有效措施之一[5]。水杨酸别名邻苯羟基苯甲酸(SA)，是一种简单的酚类化合物，它普遍存在于高等植物的细胞体内，参与植物的种子发芽、开花和生理生化离子吸收的生命进程，是植物主要的内源性调节因子[6]。研究表明，SA可以诱导植物系统性抗性(SAR)的产生、调节细胞抗氧化机制以及调控植物光合作用，从而增强植物对逆境胁迫的耐受性[7]。水杨酸能够调控盐胁迫下植物的抗氧化代谢，调控植物的抗盐性，已在辣椒[8]、西瓜[9]、冬小麦[10]等植物的研究中得到证实。

近几年的研究表明，H2S是植物体内继 CO和NO后的第3种内源性气体信号分子[11]。研究发现低浓度的H2S参与调控植物气孔关闭、种子萌发和根系发育等多种生理过程以及缓解干旱、重金属等逆境胁迫带来的氧化损伤[12]；H2S可作为SA 的下游信号分子，参与调控拟南芥对Cd的耐受性和玉米对热胁迫的响应[13]。潘东云等研究也发现H2S可作为 SA 的下游信号参与调控低温弱光下黄瓜幼苗的光合作用[14]。然而SA和H2S两种信号分子在植物响应盐胁迫方面是否存在互作还鲜见报道。本研究以加工番茄幼苗为试验材料，探讨SA、H2S这两种信号分子缓解盐胁迫生理机制的相互关系，为提高加工番茄的耐盐性提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

以课题组前期筛选的KT-7加工番茄品系为试验材料；外源硫化氢(H2S) 供体为 NaHS，购自 Sigma 公司，其他化学试剂购于当地化学试剂公司。

1.2 试验方法

试验于2020年11月在石河子大学农学院试验站进行。选取籽粒饱满、大小均匀、无病虫害的加工番茄种子，41 ℃浸种3 h，后用10%高锰酸钾溶液消毒10 min，蒸馏水冲洗数次，再放入垫有滤纸的培养皿中，置于25 ℃发芽箱内催芽。当种子大约80%露白后，播种在以蛭石为主要基质的育苗盘中，待真叶完全展开后每天洒施营养液1次，当幼苗生长至3～4片真叶时，挑选长势趋近一致的植株定植到Hoagland营养液中，每桶5棵苗，定植前需要用清水清净幼苗根部的基质。幼苗定植恢复生长后进行不同处理。

在前期研究结果的基础上，本试验设置5个处理：CK，不添加处理试剂；NaCl，添加 150 mmol/L NaCl； H2S，添加150 mmol/L NaCl+ 50 μmol/L H2S；SA，添加150 mmol/L NaCl+0.15 mmol/L SA；H2S+SA，添加150 mmol/L NaCl+50 μmol/L H2S+0.15 mmol/L SA。每个处理3次重复(桶)。其中，NaCl和SA在处理时直接溶于营养液中，NaHS 溶液以叶片喷施的方式于每日 10:00 喷施。胁迫处理 6 d后各处理选取5株分别测定第4片完全展开叶的快速叶绿素荧光，然后摘下叶片，一部分用于电解质渗透率的测定，另一部分以液氮速冻后于-80 ℃冰箱中保存，用于其他生理指标的测定。试验过程中每个水培桶24 h进行充气泵充气，营养(处理)液每2 d更换1次。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 幼苗形态指标幼苗处理6 d 后，取样3株测定株高、茎粗、苗鲜质量、根鲜质量，105 ℃杀青15 min，80 ℃烘干至恒重，测定苗干质量，根干质量。

1.3.2 叶片生理指标叶绿素含量的测定采用95%酒精浸提法测定[15]。叶片相对含水量测定采用称重法[16]；叶片电解质渗透率测定采用电导法[17]；脯氨酸含量、丙二醛含量、超氧阴离子产生速率和H2O2含量的测定参照高俊凤[18]的方法。SOD活性测定采用氮蓝四唑(NBT) 法；POD活性测定采用愈创木酚法；CAT、APX 活性测定参照文献[19]的方法。

1.3.3 快速叶绿素荧光诱导动力学曲线测定NaCl 处理6 d后，每个处理选取5株加工番茄幼苗进行测定。测定前先将叶片暗适应30 min，然后利用 M-PEA-2 多功能植物效率分析仪(Hansatech，英国)测定叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线，将获得的O-J-I-P荧光诱导曲线用于JIP-test分析，参照 Schansker[20]等的方法，通过快速荧光诱导曲线可以计算出每个 PSⅡ反应中心的光能吸收(ABS/CS)、激发能捕获(TRO/CS)、电子传递(ETO/CS)情况。

1.4 数据统计分析

计算3次重复平均值和标准误差。采用 Microsoft Excel 2010 进行原始数据处理，用 SPSS 19.0进行统计分析，用 Duncan’s 法进行差异显著性检验，以平均值 ± 标准误(Means ± SD) 表示，用 Origin2017作图。

2 结果与分析

2.1 外源H2S和SA对NaCl胁迫下加工番茄幼苗生长发育的影响

如表1所示，与对照(CK)相比，加工番茄幼苗的株高、茎粗、苗鲜质量、根鲜质量、苗干质量、根干质量在150 mmol/L NaCl胁迫处理(NaCl)下均显著降低，而施加外源H2S、SA单一和复配处理(H2S+SA)均能在不同程度上增加盐胁迫下加工番茄幼苗的生物量、株高和茎粗。其中，复配处理(H2S+SA)的效果最好，其株高、苗鲜质量和苗干质量分别比盐胁迫处理(NaCl)显著增加了36.59%、17.82%和28.53%。说明盐胁迫会显著抑制加工番茄幼苗的生长，而外源H2S、SA单一处理和复配处理均能有效缓解盐胁迫对加工番茄幼苗的生长抑制，并在复配处理下的缓解效果最佳。

表1 外源H2S和SA对NaCl胁迫下加工番茄幼苗生长发育的影响

2.2 外源H2S和SA对NaCl胁迫下加工番茄幼苗叶片相对含水量和脯氨酸含量的影响

图1,A显示，同CK相比，NaCl胁迫使加工番茄幼苗叶片中脯氨酸含量显著增加；H2S、SA处理使幼苗叶片脯氨酸含量较NaCl处理分别显著提高29.9%和27.52%；而在H2S和SA复配处理后，加工番茄幼苗叶片脯氨酸含量较H2S、SA单一处理分别显著提高了17.49%和16.45%(P<0.05)。同时，加工番茄幼苗叶片的相对含水量在盐胁迫下显著降低(图1,B)，在H2S、SA单一处理以及H2S和SA复配处理后均有所增加，但各处理间差异均不显著，却均显著低于对照。说明单一或者复合施加外源H2S和SA能够诱导加工番茄幼苗叶片渗透调解物质脯氨酸含量显著增加，增强加工番茄抵御盐胁迫的能力，有效缓解盐胁迫伤害，且复合处理的效果更佳。

2.3 外源H2S和SA对NaCl胁迫下加工番茄幼苗丙二醛含量和电解质渗透率的影响

由图2，A可知，加工番茄幼苗叶片中MDA含量在NaCl胁迫下比CK显著增加了79.21%，在H2S、SA和H2S与SA复配处理下分别较NaCl胁迫处理降低了30.84%、12.28%和38.15%，且单一H2S处理和复配处理的降幅达到显著水平，并两者的MDA含量与对照无显著差异，其中以复合处理的缓解效果最佳。

同时加工番茄幼苗叶片电解质渗出率在NaCl胁迫下也比对照显著升高(图2，B)；与NaCl胁迫处理相比，H2S和SA单一处理可使加工番茄幼苗电解质渗出率显著降低，降幅分别为15.61%、14.32%，但仍显著高于对照；而H2S与SA复配处理会使幼苗电解质渗出率比单独H2S和SA处理进一步显著下降，并接近对照水平。以上结果说明外源H2S和SA单独或者复配使用均可以有效缓解NaCl胁迫对细胞膜透性造成的破坏，且复合处理缓解盐胁迫的效果更为明显。

2.4 外源H2S和SA对NaCl胁迫下加工番茄幼苗抗氧化酶活性和过氧化氢含量的影响

APX和CAT是植物体内清除H2O2的抗氧化酶，其活性受H2O2诱导。图3显示：加工番茄幼苗叶片内APX和CAT活性在NaCl胁迫下明显增加，但增幅不显著；在单独施加外源H2S后，APX、CAT活性均比NaCl胁迫处理进一步增加，但未达到显著水平；在SA单独处理后，APX活性也比NaCl胁迫处理显著上升，而CAT活性则比NaCl胁迫处理稍有降低，回复到对照水平；在外源H2S和SA复合处理后，APX和CAT活性与单独处理和NaCl胁迫处理均无显著差异。

同时，加工番茄幼苗叶片内SOD活性在NaCl胁迫下比对照显著增加，而在施加单一H2S、SA后均比NaCl胁4迫处理不同程度降低，在H2S与SA复配处理下显著高于H2S、SA单一处理，也稍高于NaCl胁迫处理。幼苗叶片内POD活性却在NaCl胁迫下比对照显著降低，在H2S、SA单一或者复合处理下均显著高于NaCl胁迫处理，并恢复到与对照相近水平。

另外，NaCl胁迫会诱导加工番茄幼苗叶片H2O2的产生，其含量比对照显著增加，造成氧化损伤；加工番茄幼苗叶片H2O2含量在H2S、SA单一或者复合处理下均较NaCl胁迫处理大幅度显著下降，并恢复到甚至低于对照水平，且单独SA处理和复合处理的降幅更大(图3)。表明盐胁迫条件下添加外源H2S、SA处理可显著增强加工番茄幼苗叶片内APX、POD的抗氧化酶活性，有效去除体内产生的过多H2O2等活性氧，缓解盐胁迫诱导的氧化伤害，且SA和H2S复配处理的效果更好。

2.5 外源H2S和SA对NaCl胁迫下加工番茄幼苗叶绿素含量的影响

由图4可知，加工番茄幼苗叶绿素a、b、a+b和类胡萝卜素含量在NaCl胁迫下均比CK有不同程度降低，但未达到显著水平；在单独施用外源H2S后，加工番茄幼苗叶绿素 a、b和a + b含量比NaCl胁迫处理分别显著提升了14.39%、12.72%和13.97%，而单独施加外源SA和复合处理后，各光合色素含量比单一盐胁迫处理有所增加，但增加幅度均未达到显著水平。说明外源施加H2S处理能够有效缓解加工番茄幼苗因NaCl胁迫而引起的叶绿素含量下降。

2.6 外源H2S和SA对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线及其参数的影响

2.6.1 叶绿素快速荧光动力学曲线在150 mmol/L NaCl胁迫下，加工番茄幼苗叶片叶绿素快速荧光动力学曲线在J相较对照处理未发生显著的变化,各处理间荧光的差异在I相和P相之间较为明显，单一NaCl处理下 J相、I 相和 K相的荧光值均低于对照(图5，A)。说明NaCl处理下加工番茄幼苗叶片放氧复合体(OEC)受到了伤害。同时，由Vt绘制的OJIP曲线(图5，B)可以看出，在O-J-I段，单一NaCl胁迫处理较对照处理明显降低；而在外源H2S、SA处理及其复合处理则逐渐升高，说明外源SA、H2S处理下加工番茄叶片的受伤程度要低于单一盐胁迫处理，且复合处理效果更明显。

2.6.2 PSⅡ反应中心活性参数单位面积吸收的光能(ABS/CSm)、单位面积捕获的光能(TRo/CSm)和单位面积电子传递的量子产额(ETo/CSm) 可以反映PSⅡ反应中心的状况。从图6可以看出，加工番茄幼苗叶片ABS/CSm、TRo/CSm 和ETo/CSm在盐胁迫下均出现下降,降幅分别为5.25%、5.60%、3.24%，而在施加了外源H2S、SA后均有不同程度增加，但各处理之间及其与对照之间均无显著性差异。这可能表明外源H2S与SA可以不同程度提高盐胁迫下加工番茄叶片PSⅡ反应中心活性，增强其对盐胁迫抗性。

3 讨 论

硫化氢(H2S)、水杨酸(SA)是植物体内潜在的信号分子，均能在逆境条件下调节植物的代谢发挥重要的作用[21]。施加外源H2S[22]或SA[23]均可缓解盐胁迫对植物生长的影响。植物在遭受盐胁迫时，由于植物吸水能力的降低，会导致植物的生长受到抑制[24]。本研究表明，NaCl胁迫降低了加工番茄幼苗的生长和叶片的相对含水量。单一施加外源H2S或SA均能有效缓解盐胁迫对加工番茄幼苗生长的抑制作用；当H2S和SA复配处理时，可显著降低盐胁迫对加工番茄幼苗的抑制作用，且与H2S或SA单一处理相比缓解效果明显提高，表明SA和H2S共同作用下会进一步提高加工番茄幼苗对盐胁迫的耐受性。

植物体内电解质渗透率和丙二醛含量的高低可以反映细胞膜脂过氧化强弱和细胞质膜受破坏程度，细胞质膜破坏会使细胞膜系统的完整性丧失，代谢功能紊乱[22]。盐胁迫会破坏细胞内稳态环境，而抗氧化酶系统是植物应对盐胁迫发生的一个重要的防御系统，它可以有效缓解胁迫环境对植物造成的损伤[25]。本试验表明，单独施用H2S和SA在缓解盐胁迫下加工番茄幼苗叶片的膜脂过氧化、保护酶活性和保护细胞膜结构方面效果几乎相同，进而缓解了盐胁迫对加工番茄幼苗的不利影响。同时施加H2S和SA处理在调节膜脂过氧化等方面显著优于单一H2S、SA处理，说明H2S和SA复配处理对提高加工番茄幼苗的抗盐性具有明显的加性效应。这与在黄瓜[26]低温胁迫上的研究结果相似。

脯氨酸作为植物细胞内一种重要的渗透调节物质，在植物受到盐胁迫时会进行积累[27]。本研究显示，单一施加外源H2S或SA均能显著提高盐胁迫下加工番茄幼苗叶片的脯氨酸含量，而在H2S和SA复配处理下盐胁迫番茄幼苗叶片的脯氨酸含量会进一步提高，这与Kaya Cengiz等的研究结果基本一致[28]。在本研究中，加工番茄幼苗在盐胁迫处理后通过显著提高H2O2产量表现出氧化应激；在盐胁迫下，单一施加外源H2S、SA或二者的复配处理均显著降低H2O2产量，表明他们可协同作用，去除H2O2并维持细胞氧化还原平衡。本研究中检测到的抗氧化酶防御系统的主要依据是氧化应激，这是由盐胁迫诱导H2O2的生成所引起的，表明加工番茄可以通过增加抗氧化防御系统活性在一定程度上缓解盐胁迫造成的毒害。

外源施加SA可以诱导玉米內源H2S含量的积累，进而提高玉米幼苗的耐热性，其中H2S与SA共同处理时缓解效果最佳[29]。本研究中H2S和SA复配在提高盐胁迫加工番茄幼苗耐盐性方面具有明显的协同作用，至于H2S和SA协同处理提高植物耐盐性的机理尚不明确，需更进一步探索。

4 结 论

本研究结果表明，盐胁迫对加工番茄幼苗的各生理生化特性都有不利的影响。施加外源 H2S 和SA这 2 种信号分子在降低氧化应激、增强抗氧化防御系统和光合性能方面都具有积极作用，且二者在 NaCl 胁迫下存在着一定程度的协同作用。H2S和SA同时处理可降低植物叶片的失水，从而促进生物量的积累。同时，本研究还发现，H2S和SA复配处理可以诱导增加盐胁迫下加工番茄幼苗的渗透调节能力，使加工番茄幼苗仍保持较完整的光合结构和较强的活力，进一步表明H2S和SA在减轻加工番茄盐胁迫伤害方面存在相互调控的机制。