华智锐，刘 芳，李小玲

（商洛学院 生物医药与食品工程学院/陕西秦岭特色生物资源产业技术研究院有限公司，陕西 商洛 726000）

土壤盐渍化造成了土壤的理化性质发生变化，显著地抑制了植物的生长和发育，这已经成为一个全球性的生态问题，是现代农业生产发展的重要制约因素之一［1］。盐胁迫是一种常见的非生物胁迫，高盐环境会造成高渗透胁迫，植物体内就会积累过量的活性氧，并引发膜脂过氧化，损伤蛋白质和核酸，破坏植物的正常代谢，进而对种子的萌发、作物的生长和产量造成影响［2］。

桔梗（Platycodon grandiflorus）也被称为包袱花、僧帽花、铃铛花，属桔梗科、桔梗属的多年生草本植物，其根可入药，有止咳祛痰、排脓、宣肺等功效，是中医常用药之一。它的药用价值高，国内外的需求量持续增加，但缺乏野生种质资源，只能进行人工栽培，而土壤的盐渍化对植物生长发育造成了严重的危害，进而限制了其产量。研究表明［3］，当植物处于逆境中时，添加外源物质可以提高植物的抗逆性。

甜菜碱（Glycine Betaine， GB）是高等植物重要的渗透调节物质，它是一种无毒、无害的水溶性生物碱，广泛存在于动物、植物和微生物中，在增强植物对胁迫的适应性、提高植物的抗性等方面发挥了重要作用［4］。郭启芳等［5］研究表明，外源甜菜碱可以促进小麦（Triticum aestivum）的抗氧化酶活性，提高可溶性糖的含量，抑制盐胁迫。雷永康等［6］研究发现，在盐胁迫条件下施加外源甜菜碱，可以通过维持苋菜（Amaranthus mangostanus）细胞的正常渗透调节来增强植物的抗盐性。马明臻［7］研究发现，外源甜菜碱可提高植物抗氧化酶活性，缓解干旱胁迫对植物造成的伤害。刘思露等［8］研究发现，在干旱胁迫下，外源甜菜碱增强了匍匐翦股颖（Agrostis stolonifera）的抗旱性，且复水后植物能更好地生长。何丽丹等［9］研究发现，使用甜菜碱浸种处理，对盐地的碱蓬种子的生长效果最好。马婷燕等［10］研究发现，盐胁迫下施加适宜浓度的外源甜菜碱，可以缓解苜蓿种子在萌发过程中的盐抑制作用。许锁链等［11］研究发现，不同浓度外源甜菜碱可提高PEG胁迫下小桐子种子的发芽率。韩志平等［12］研究发现，不同浓度的外源甜菜碱浸种，均可缓解硝酸钙对种子萌发的抑制作用。李善家等［13］研究发现，甜菜碱能提高黑果枸杞种子的抗盐能力和缓解盐胁迫给种子带来的伤害。

种子萌发和幼苗生长是植物生长的关键阶段，本试验通过用不同浓度的外源甜菜碱处理盐胁迫下的桔梗幼苗，并对桔梗幼苗生理指标进行测定，探讨了在盐胁迫下，外源甜菜碱对桔梗幼苗生理特性产生的影响，为盐碱地区桔梗优质、高产及其抗逆境生理机制和抗性育种研究提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用1年生桔梗（Platycodon grandiflorus）属于桔梗科桔梗属幼苗，由商洛学院的生物学院试验中心教师课题组提供，将桔梗幼苗移栽至直径15 cm×20 cm的塑料花盆中，幼苗长至15 cm时，用营养土和普通土按1∶1比例的基质进行培养。为了使幼苗尽快恢复正常的生理状态，每天定时浇水、松土，使其生长在良好的环境中。每个处理浇水量一致。每盆3株，每个处理12盆，1周后随机选取各处理的幼苗用于生理指标的测定。

1.2 试验方法

1.2.1 材料预培养及处理 盐胁迫对桔梗种子萌发影响试验，用不同浓度的NaCl模拟盐胁迫。将籽粒饱满、大小均匀的桔梗种子用1%的次氯酸钠消毒10 min后，用蒸馏水冲洗3～4次，浸种24 h。然后在培养皿中铺双层滤纸，播种浸种后的种子，每皿50粒。以蒸馏水作空白对照，设置添加浓度分别 为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0% NaCl溶液，共9个盐胁迫处理。

盐胁迫下幼苗生理特性影响试验：将桔梗幼苗移栽至直径15 cm×20 cm的花盆中培养，待幼苗恢复正常生理状态后，将幼苗分成8个处理组，处理1（CK）：不加添加任何药品，用蒸馏水栽培，作为对照组；处理2：0.5% NaCl溶液模拟盐胁迫；处理3：0.5% NaCl溶液模拟盐胁迫，叶施1 g/L GB；处理4：0.5% NaCl溶液模拟盐胁迫，叶施2 g/L GB；处理5：0.5% NaCl溶液模拟盐胁迫，叶施3 g/L GB；处理6：0.5% NaCl溶液模拟盐胁迫，叶施4 g/L GB；处理7：0.5% NaCl溶液模拟盐胁迫，叶施5 g/L GB；处理8：0.5% NaCl溶液模拟盐胁迫，叶施6 g/L GB。

每个处理重复3次，1周后，随机选取处理的幼苗用于试验中相关指标的测定。

1.2.2 幼苗生理指标的测定 POD活性的测定采用李合生［14］的愈创木酚法；SOD活性的测定采用李合生［14］的氮蓝四唑法；CAT活性的测定采用高俊凤［15］的紫外吸收法；MDA含量的测定采用张志良等［16］的硫代巴比妥酸（TBA）检测法；叶绿素含量的测定采用张志良等［16］的丙酮—碳酸钙法；可溶性蛋白含量的测定采用高俊凤［15］的考马斯亮蓝G-250法。各项指标重复测定3次，求其平均值。

1.3 数据处理

用SPSS 22.0软件对数据进行方差分析，采用Excel 2019软件对数据进行统计并制图。各项生理指标测得3次重复，取平均值并绘图和分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫预试验对桔梗种子萌发的影响

NaCl模拟盐胁迫对桔梗种子萌发起抑制作用，由表1可知，不同浓度的NaCl处理使桔梗种子发芽率（GP）、发芽势（GE）均呈降低趋势，且NaCl浓度越大，其下降幅度越明显。当NaCl浓度为0.5%时，与CK比较，其发芽率（GP）、发芽势（GE）分别显著下降了49.33、41.33个百分点；当NaCl浓度超过0.5%时，桔梗种子萌发均受到显著抑制。由此可见，对桔梗种子萌发起到抑制作用的临界NaCl浓度为0.5%。根据种子萌发所受到的抑制程度，选取0.5% NaCl为盐胁迫下幼苗生理特性影响试验的盐胁迫浓度。

表1 盐胁迫对桔梗种子萌发的影响 %

2.2 甜菜碱对盐胁迫下桔梗幼苗POD活性的影响

由图1可知，0.5% NaCl模拟盐胁迫（处理2）相比于对照组（处理1）显著提高了桔梗叶片中的POD活性（P＜0.05）。在相同浓度NaCl模拟盐胁迫下，施加不同浓度GB（处理3～处理8）时，POD活性呈现出先上升后下降的趋势。与处理2相比，GB浓度为3 g/L（处理5）时的POD活性增幅为4.92%，GB浓度为4 g/L（处理6）时的POD活性增幅最大（47.54%），其余处理（第3、4、7、8组）明显降低了NaCl胁迫下桔梗叶片中的POD活性（P＜0.05）。结果表明，GB对缓解盐胁迫下POD活性的影响显著，但并不是浓度越效果越好，效果最显著的GB浓度为4 g/L。

图1 GB对盐胁迫下桔梗幼苗POD活性的影响

2.3 甜菜碱对盐胁迫下桔梗幼苗SOD活性的影响

由图2可知，0.5% NaCl模拟盐胁迫（处理2）的SOD活性水平相比于对照组（处理1）显著降低（P＜0.05），说明盐胁迫处理对桔梗叶片SOD活性有显著的影响。在相同浓度NaCl模拟盐胁迫下，施加不同浓度GB（处理3～处理8）均使SOD活性比NaCl胁迫处理有不同程度的增强，较处理2增幅分别为66.67%、166.67%、283.33%、500.00%、166.67%、50.00%，且呈现先上升后下降的趋势，在GB浓度为4 g/L（处理6）时达到最大增幅，由此可知，4 g/L GB对缓解盐胁迫下SOD活性的影响最显著。

图2 GB对盐胁迫下桔梗幼苗SOD活性的影响

2.4 甜菜碱对盐胁迫下桔梗幼苗CAT活性的影响

由图3可知，0.5% NaCl模拟盐胁迫（处理2）与对照组（处理1）相比，显著降低了桔梗叶片中CAT活性（P＜0.05），说明0.5% NaCl模拟盐胁迫对桔梗叶片CAT活性有显著的影响。在相同浓度NaCl模拟盐胁迫下，施加不同浓度GB（处理3～处理8）使CAT活性呈现先上升后下降的趋势，相比0.5% NaCl模拟盐胁迫（处理2），其变幅分别为-2.8%、41.15%、124.59%、174.9%、12.74%、 -31.08%，其中，GB浓度为4 g/L（处理6）时的CAT活性增幅达到最大（174.9%）。由此可知，在盐胁迫下，适宜的GB浓度可明显提高桔梗幼苗的CAT活性。

图3 GB对盐胁迫下桔梗幼苗CAT活性的影响

2.5 甜菜碱对盐胁迫下桔梗幼苗MDA含量的影响

由图4可知，正常情况下，桔梗幼苗叶片中MDA含量较低，0.5% NaCl模拟盐胁迫（处理2）与对照组（处理1）相比，MDA含量明显升高，增幅达到50.75%，差异达显著水平（P＜0.05），说明NaCl模拟盐胁迫对桔梗叶片MDA含量有显著的影响。在相同浓度NaCl模拟盐胁迫下，施加不同浓度GB（处理3～处理8）均使MDA含量较处理2有不同程度的降低，降低幅度分别为30.67%、61.06%、40.02%、30.91%、26.47%、17.16%，且呈先下降后上升的趋势，这说明添加适当的GB可以降低0.5% NaCl模拟盐胁迫下桔梗幼苗的MDA含量，缓解盐胁迫对植株的危害，GB浓度为2 g/L（处理4）时则表现最为显著。

图4 GB对盐胁迫下桔梗幼苗MDA含量的影响

2.6 甜菜碱对盐胁迫下桔梗幼苗叶绿素含量的影响

由图5可知，与对照组（处理1）相比，0.5% NaCl模拟盐胁迫（处理2）叶绿素的含量显著降低（P＜0.05），说明盐胁迫处理对桔梗叶片中的叶绿素含量有显著的影响。在相同浓度NaCl模拟盐胁迫下，施加不同浓度GB（处理3～处理8）均能使叶绿素含量比盐胁迫处理有不同程度的增强，相较处理2的增幅分别为200.78%、230.43%、217.30%、193.14%、173.02%、66.20%，且叶绿素含量呈现出先上升后下降的趋势，在GB浓度为2 g/L（处理4）时达到最大增幅，说明2 g/L GB对缓解盐胁迫下叶绿素含量下降的效果最显著。

图5 GB对盐胁迫下桔梗幼苗叶绿素含量的影响

2.7 甜菜碱对盐胁迫下桔梗幼苗可溶性蛋白含量的影响

由图6可知，0.5% NaCl模拟盐胁迫（处理2）下，桔梗叶片的可溶性蛋白含量比对照组（处理1）增加7.16%，0.5% NaCl模拟盐胁迫对桔梗叶片中的可溶性蛋白无显著的影响。在相同浓度NaCl模拟盐胁迫下，用不同浓度的GB处理（处理3～处理8）后，其幼苗的可溶性蛋白含量呈现先上升后下降的趋势，相比0.5% NaCl模拟盐胁迫（处理2）的变幅分别为-28.51%、0.64%、8.22%、58.94%、-1.67%、 -27.22%，其中GB浓度为4 g/L（处理6）时的可溶性蛋白含量增幅达到最大（58.94%），效果最佳。

图6 GB对盐胁迫下桔梗幼苗可溶性蛋白含量的影响

3 讨论

3.1 甜菜碱对盐胁迫下桔梗幼苗保护酶活性的影响

当植物体自身受到盐胁迫时，体内的抗氧化物酶共同作用形成一个活性氧清除系统。范春丽等［17］研究发现，外源甜菜碱可作用于植物的渗透调节物质，对植物的抗氧化酶进行保护，提高植物抗旱性。罗音等［18］研究发现，外源甜菜碱提高了烟草种子的抗氧化酶活性，减轻了盐胁迫的抑制作用。何庆元等［19］研究发现，随着NaCI浓度的不断增高，大豆的SOD、POD和CAT活性呈现先上升后下降的趋势。

本试验中，在0.5% NaCl模拟盐胁迫下，桔梗幼苗的SOD、CAT活性较对照组显著降低，POD活性较对照组显著增加。相同条件的盐胁迫下，4 g/L GB处理下桔梗幼苗中的SOD、POD和CAT活性均达最大值。说明外源GB可以调节桔梗幼苗的保护酶系统，由此缓解盐胁迫对桔梗幼苗带来的危害，且以4 g/L GB处理的效果最佳。

3.2 甜菜碱对盐胁迫下桔梗幼苗膜脂过氧化的影响

植物体在盐胁迫下会积累大量的活性氧，对植物造成氧化胁迫。当活性氧的生成和清除之间的动态平衡被破坏时，膜脂的过氧化作用会增加膜脂过氧化产物的量，从而导致膜的结构和完整性的破坏。因此，丙二醛（MDA）作为膜脂过氧化的终产物，可以用来反映膜的受损状况。刘正鲁等［20］研究发现，对嫁接茄子盐胁迫后，可以使嫁接茄子中的MDA含量显著增加。路旭平等［21］研究发现，在镉胁迫下，添加外源甜菜碱可以降低紫花苜蓿中丙二醛（MDA）的含量。

本试验中，在0.5% NaCl模拟盐胁迫下，桔梗幼苗的MDA含量较对照组显著增加；在相同条件的盐胁迫下，不同浓度的GB处理均能使MDA含量相比单盐胁迫时显著降低，并在GB浓度为2 g/L时达到最低值，说明在盐胁迫下，桔梗幼苗细胞膜受损，外源甜菜碱可以缓解桔梗幼苗细胞膜系统受到的损伤，且以2 g/L GB处理的效果最佳。

3.3 甜菜碱对盐胁迫下桔梗幼苗叶绿素含量的影响

盐胁迫会破坏植物体的叶绿体结构以及光合色素，造成叶绿素含量、叶绿素蛋白复合体含量下降，导致植物体净光合速率降低，对植物的光合作用造成影响［22］。严青青等［23］研究发现，叶施外源甜菜碱可以明显改善海岛棉的生长发育，促进光合作用；李先婷等［24］研究发现，在高浓度的盐胁迫条件下，啤酒大麦幼苗的净光合速率被显著抑制；梁超［25］研究发现，甜菜碱可以保护植物体在逆境条件下，叶绿体的体积不受盐的胁迫，改善光合效率，以此增强植物体的抗盐性。

本试验中，在0.5% NaCl模拟盐胁迫下，桔梗幼苗的叶绿素含量较对照组显著降低。在相同条件的盐胁迫下，不同浓度的GB处理均能使叶绿素含量相比盐胁迫时显著增加，且呈先上升后下降的趋势，说明外源GB可提高盐胁迫下桔梗幼苗中的叶绿素含量，抵御盐胁迫，并促进幼苗的生长发育，且以2 g/L GB处理的效果最佳。

3.4 甜菜碱对盐胁迫下桔梗幼苗可溶性蛋白含量的影响

可溶性蛋白是维持植物生长不可缺少的因素，可以提供能量等物质。本试验中，在0.5% NaCl模拟盐胁迫下，桔梗幼苗的可溶性蛋白含量较对照组增高7.16%。在相同条件的盐胁迫下，用不同浓度的GB处理后，其可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趋势，在4 g/L GB处理时达最大值，说明在盐胁迫下，GB可以诱导桔梗幼苗中的可溶性蛋白含量进一步提高，且以4 g/L GB处理的影响最显著。

4 结论

本试验中，2 g/L GB对盐胁迫下桔梗幼苗中MDA和叶绿素含量的影响最显著，4 g/L GB处理对盐胁迫下桔梗幼苗的SOD、POD、CAT活性以及可溶性蛋白含量的影响最显著。综合分析表明，适宜浓度的外源甜菜碱（GB）可以缓解盐胁迫对桔梗幼苗造成的生理伤害。