外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗生长及相关物质含量的影响

1、第24卷 第9期 农 业 工 程 学 报 Vol.24 No.9216 2008年 9月 Transactions of the CSAE Sep. 2008外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗生长及相关物质含量的影响吴雪霞，朱为民，陈建林，查丁石（上海市农业科学院园艺研究所，上海市设施园艺技术重点实验室，上海 201106）摘 要：在100 mmol/L NaCl胁迫下，研究了外源NO供体硝普钠（SNP）处理对番茄幼苗离子、多胺和ABA含量的影响。结果表明，外源NO显著提高了盐胁迫下番茄幼苗生长、植株体内K+含量、K+/Na+值，显著降低了Na+含量；外源NO使精胺（Spm）、亚精胺（Spd）、

2、多胺（PAs）含量、（Spd+Spm）/Put（腐胺）值和ABA含量在整个胁迫过程中均明显增加，Put在整个胁迫过程中增加但不显著，Put/PAs值在胁迫48 d 之间显著下降，04 d之间无明显变化。以上结果表明，外源NO处理可提高番茄幼苗对盐胁迫逆境的适应能力，降低盐胁迫对番茄幼苗生长和正常生理活动的抑制作用，从而提高植物的耐盐性。关键词：一氧化氮，胁迫，番茄幼苗，离子，多胺，ABA中图分类号：Q946.885；S365 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2008)-9-0216-05 吴雪霞, 朱为民, 陈建林, 等. 外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗生长及相关物质含量的影响

3、J. 农业工程学报，2008，24(9)：216220.Wu Xuexia, Zhu Weimin, Chen Jianlin, et al. Effects of exogenous nitric oxide on growth and the contents of other substances in tomato seedlings under NaCl stressJ. Transactions of the CSAE, 2008,24(9)：216220.(in Chinese with English abstract)0 引 言设施蔬菜栽培中，土壤次生盐渍化程度不断加重，导致

4、蔬菜产量和品质下降，已成为设施栽培的限制性因素和设施生产可持续发展的严重障碍1。番茄是设施栽培的主要蔬菜之一，栽培面积逐年扩大。高浓度盐胁迫条件下，番茄的产量和品质均受到严重影响。盐胁迫对植物的伤害方式主要有离子毒害、渗透胁迫和营养不平衡，而盐分中主要是Na+和Cl-对植物的危害较重，极易造成特殊离子效应的单盐毒害，同时对其它离子（如 K+，Ca2+）的吸收产生拮抗作用，使植株发生营养亏缺，并破坏渗透调节2。ABA是植物内源激素，多胺（Polyamines，PAs）是植物体代谢过程中产生的一类次生物质，它们在植物的生长发育、形态建成以及对逆境的响应方面有着重要的作用3,4。一氧化氮（nitri

5、c oxide，NO）是一种广泛分布于生物体内的气体活性分子，也是一种活性氮（reactive nitrogen species，RNS）。作为信号分子，NO在植物抗逆性中的作用越来越受到重视。研究发现，外源NO能缓解马铃薯由喷施敌草快和百草枯两种除草剂引起的活性氧（ROS）介导的氧化伤害5；低浓度的NO预处理能延缓水稻在盐胁迫和高温胁迫下叶片叶绿素的降解、维持光系统的高活性等6；NO能有效缓解盐胁迫引起的小麦根尖细胞的氧化损伤7；NO能通过提高盐胁迫下芦苇愈伤组织中质膜H+-ATPase的表达和活性，进而提高组织中K+/Na+而提高抗盐性8。但NO对于NaCl胁迫下番茄幼苗离子、多胺和ABA

6、含量的研究较少报道，本文研究了外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗离子、多胺和ABA含量的影响，以进一步探明NO对提高番茄耐盐性的作用，为阐明NO提高耐盐性的机理提供理论基础。1 材料与方法1.1 材料培育与试验设计试验在上海市农业科学院园艺所GSW7430连栋塑料温室内进行。供试番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）品种为沪番2560(由上海农业科学院园艺所提供)。种子发芽后播于营养钵中，蛭石作基质。当幼苗具有45片真叶时，挑选生长一致的植株洗净根部基质后，移栽于40 L塑料箱中，用厚度为3 cm的泡沫塑料板做成锲形盖子，覆盖在塑料箱顶部。每箱栽8株，用1/4浓度日本

7、园试营养液进行栽培。1周后换成1/2浓度营养液，此后每4 d更换一次营养液。营养液栽培期间用电动气泵24 h连续通气。当植株具有67片真叶时，对番茄幼苗进行4种处理： 1/4浓度日本园试营养液（对照），T1； 0.1T2； 100 mmol/L NaCl，T3； 0.1 mmol/L mmol/L SNP，SNP +100 mmol/L NaCl，T4。每处理8株，3次重复，在温室内随机排列。处理期间每天更换营养液。NO供体硝普钠（Sodium nitroprusside，SNP，购自上海国药集团公司），先用蒸馏水配制100 mmol/L的母液，4 保存，处理时加入40 mL母液于40 L塑料

8、箱中，即稀释为实验所需的浓度0.1 mmol/L。 1.2 测定项目及方法100 mmol/L NaCl和0.1 mmol/L SNP处理开始前（胁迫时间为0 d）取样一次，处理开始后，每2 d取自由上收稿日期：2007-09-16 修订日期：2007-11-07 基金项目：沪农科攻字（2006）第2-1号作者简介：吴雪霞（1978），女，博士，主要从事蔬菜育种和生物技术的研究。上海 上海市农业科学院园艺研究所，201106。 Email：wuxuexiarose通讯作者：朱为民（1969），男，博士，研究员，研究方向为番茄栽培生理与生物技术。上海 上海市农业科学院园艺研究所，201106。

9、Email：yy17第9期 吴雪霞等：外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗生长及相关物质含量的影响 217向下数第4片完全展开叶测定激素和多胺含量，重复3次。ABA含量由南京农业大学植物激素研究室采用酶联免疫吸附法（ELISA）测定9。多胺含量的测定按刘俊等10的方法进行，用日本产Shimadzu LC-10AT型高效液相色谱仪测定，层析柱为反向C18柱（150 mm×4.6 mm），64甲醇为流动相，流速0.5 mL/min，柱温25 ，Shimadzu SPD-10A检测器，波长254 nm，进样10 µL进行测定。处理10 d后，分别收集根、茎和叶，称完鲜质量后，放入烘箱

10、中110 下杀青5 min，再在80 下烘至恒重，称其干质量。制得干样用于离子含量测定。样品烘干后粉碎，精确称取0.2 g样品，用浓H2SO4-H2O2消化，定容至100 mL，测定时做适当稀释。Na+、K+含量用火焰光度计测定。均3次重复。 1.3 统计分析数据采用Microsoft Excel软件进行绘图，用SPSS统计软件对平均数用Duncans新复极差法进行多重比较。明显影响。表1 外源NO对 NaCl胁迫下番茄幼苗生物量积累的影响 Table 1 Effects of exogenous nitric oxide on the biomassproduction of tomato

11、seedlings under NaCl stress处理地上部鲜质量(每株)/g地上部干质量 (每株)/g根鲜质量 (每株)/g根干质量(每株)/g根冠比T1 56.16a 4.13a 22.15a 1.47a 0.36cT2 56.39a 4.14a 22.38a 1.49a 0.36cT3 35.70c 3.05c 13.49c 1.22c 0.40bT4 43.77b 3.35b 17.12b 1.42b 0.43a注：同列数值不同字母表示差异达5显著水平。下同。2 结果与分析2.1 外源NO对 NaCl胁迫下番茄幼苗生物量积累的影响生长抑制、生物量降低是盐胁迫下植物最敏感的生理响应。

12、由表1可以看出，与对照（T1）相比，100 mmol/L NaCl单独处理时（T3），番茄幼苗的地上部鲜质量和干质量、根鲜质量和干质量均显著降低。与T3相比，SNP处理时（T4），地上部鲜质量和干质量、根鲜质量和干质量均显著增加，表明SNP处理时（T4）可以减轻盐胁迫对番茄幼苗生长的抑制作用。SNP单独处理时（T2），地上部鲜质量、干质量和根鲜质量、干质量与T1相比均没有显著变化。由表1可知，NaCl单独处理时（T3），根冠比显著高于T1，即NaCl胁迫促进植株体内生物量向地下部累积相对增多。与T3相比，SNP处理时（T4），番茄幼苗根冠比显著增加。SNP单独处理时（T2）对根冠比没有2.2

13、外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗中无机离子吸收和分配的影响由表2可知，对照（T1）番茄幼苗根、茎和叶中Na+含量均很低。100 mmol/L NaCl单独处理时（T3），根、+茎和叶中Na含量比T1均显著增加，含量高低依次为根茎叶，增幅大小依次为根茎叶。与T3相比，SNP处理时（T4）均显著降低根、茎和叶中的Na+含量。与T1相比，SNP单独处理时（T2）对各器官的Na+含量没有明显影响。K+是植物生长所必需的营养元素，如表2所示，SNP+单独处理时（T2），番茄幼苗的K含量与对照（T1）差异均不显著。与T1相比，NaCl单独处理时（T3），根、茎和叶中K+含量显著降低，茎和叶中K+含量高于根

14、中K+含量，降幅大小为根叶茎。与T3相比，T4显著增加盐胁迫下根、茎和叶中的K+含量。表2结果表明，与对照（T1）相比，NaCl单独处理时（T3），番茄幼苗根、茎和叶中K+/Na+值均显著降低，根中K+/Na+值小于茎和叶中K+/Na+值，降幅大小为根茎叶。与T3相比，T4处理时显著增加根、茎和叶中与T1相比，SNP单独处理时（T2）使K+/Na+的K+/Na+值。值增加，但差异不显著。表2 外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗根、茎和叶干物质中K、Na离子含量的影响Table 2 Effects of exogenous nitric oxide on Na+, K+ and K+/Na+ co

15、ncentrations of tomato seedlings under NaCl stress根处理Na+ /mg·g-1K+ /mg·g-1K+/Na+Na+/mg·g-1茎 K+/mg·g-1K+/Na+Na+/mg·g-1叶 K+/mg·g-1K+/Na+T1 6.59c 28.42a 4.33a 6.10c 69.38a 11.42a 7.21c 75.22a 10.43a T2 6.21c 29.63a 4.77a 5.71c 73.04a 12.83a6.66c 79.33a 11.93aT3 41.24a 14.9

16、5c 0.36c 32.30a 44.23c 1.37c 23.18a 41.77c 1.82c T4 27.42b 25.50b 0.93b 16.78b 64.54b 3.87b 12.97b 68.51b 5.28b2.3 外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片中游离态多胺含量的影响腐胺（Put）作为一种有机阳离子，能够调节细胞pH值。如图1a所示，在整个处理过程中，对照（T1）番茄幼苗叶片中Put含量无显著变化。100 mmol/L NaCl单独处理时（T3）， Put含量呈持续降低的趋势，且在整个处理过程中均显著低于T1。SNP处理时（T4）， Put含量均比T3增加，但差异均不显著。

17、SNP单独处理时（T2）使Put含量增加，但与对照比无显著差异（P0.05）。 由图1b可以看出，对照（T1）幼苗叶片中精胺（Spm）含量在处理期间基本不变。NaCl单独处理时（T3），Spm含量在整个处理过程中呈先上升后降低的的变化趋势，在盐胁迫第6 d达到峰值，处理28 d均显著高于T1。与T3相比，SNP处理时（T4）显著提高了Spm含量。与T1相比，SNP单独处理时（T2）对Spm含量无明显影响（P0.05）。由图1c可知，对照（T1）亚精胺（Spd）含量在处理期间变化幅度不显著。NaCl单独处理时（T3）， Spd218 农业工程学报 2008年含量在整个处理过程中呈持续下降的趋势，

18、处理28 d均显著低于T1。SNP处理时（T4），Spd含量在整个胁迫过程中均显著高于T3。与T1相比，SNP单独处理时（T2）Spd含量增加，但无显著影响（P0.05）。如图1d所示，在整个处理过程中，对照（T1）幼苗叶片中多胺总量（PAs）无明显变化。NaCl单独处理时（T3），PAs在整个处理过程中呈持续下降的趋势，在处理28 d均显著低于T1。与T3相比，SNP处理时（T4）均显著提高了盐胁迫下PAs含量。与T1相比，SNP单独处理时（T2）使PAs含量增加，但无显著影响（P0.05）。图2 外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片中Put/PAs值和 (Spd+Spm)/Put值的影响F

19、ig.2 Effects of exogenous nitric oxide on Put/PAs value and (Spd+Spm)/Put value in leaves of tomato seedlingsunder NaCl stress2.5 外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片中ABA含量的影响图3表明，对照（T1）番茄幼苗叶片中ABA含量在处理期间一直保持较低的水平。100 mmol/L NaCl单独处理时（T3），ABA含量在整个处理过程呈先上升后降低的变化趋势，在胁迫6 d时达到最大值，且处理28 d均比同期T1显著增加。与T3相比，SNP处理时（T4）显著提高了番茄幼

20、苗叶片中ABA含量。与T1相比，SNP单独处理时（T2）使ABA含量增加，但无显著影响（P0.05）。图1 外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片中游离态多胺含量鲜质量的影响Fig.1 Effects of exogenous nitric oxide on free polyamine contents in leaves of tomato seedlings under NaCl stress2.4 外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片中Put/PAs值和（Spd+Spm）/Put值的影响从图2a可以看出，对照（T1）番茄幼苗叶片中Put/PAs值在处理期间基本保持稳定。100 mmol/

21、L NaCl单独处理时（T3）， Put/PAs值在整个处理过程中呈持续下降的趋势，处理48 d均显著低于T1。与T3相比，SNP处理时（T4），Put/PAs值均降低，处理02 d差异不显著，处理48 d均显著降低。与T1相比，SNP单独处理时（T2）对Put/PAs值无明显影响（P0.05）。如图2b所示，对照（T1）幼苗叶片中（Spd+Spm）/Put值在处理期间变化幅度不显著。NaCl单独处理时（T3），（Spd+Spm）/Put值在整个处理过程中呈持续增加的趋势，且处理28 d均显著高于T1。与T3相比，SNP处理时（T4）均提高了(Spd+Spm)/Put值，在处理28 d显著高于

22、T3。与T1相比，SNP单独处理时（T2），（Spd+Spm）/Put值没有显著变化（P0.05）。图3 外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片中ABA含量鲜质量的影响Fig.3 Effects of exogenous nitric oxide on ABA contentsin leaves of tomato seedlings under NaCl stress3 结论与讨论盐胁迫对植物的伤害最终体现在生长受抑制，生物量积累下降。本试验结果表明，NaCl胁迫下，番茄幼苗植株生物量（地上部鲜、干质量和地下部鲜、干质量）受到明显的抑制，同时根冠比显著上升，说明NaCl胁迫改变了植株地上部和地

23、下部的干物质分配比例，地上部受抑程度大于地下部，也是对胁迫的适应反应，在其他植物上也有类似的报道11,12。本试验结果表明，外源NO显著增加了盐胁迫下番茄幼苗植株生物量（地上部鲜、第9期 吴雪霞等：外源NO对NaCl胁迫下番茄幼苗生长及相关物质含量的影响 219干质量和地下部鲜、干质量）和根冠比，缓解了浓度为100 mmol/L的NaCl胁迫对番茄幼苗生长的抑制作用。NaCl胁迫引起植物体内Na+含量升高，过多的Na+会使相关代谢酶失活而产生毒害。K+是植物体内具有活化作用的一价阳离子，具有调控离子平衡，增加植物抗逆性等作用13,14。本试验结果表明，NaCl胁迫下，番茄幼苗根、茎和叶中Na+

24、含量明显增加，K+含量显著降低，且叶中Na+、K+含量均高于茎和根。外源 NO显著降低Na+含量，促进K+含量，以增强叶片细胞膜的稳定性，调节细胞代谢或基因表达，对维持细胞渗透势及离子平衡均有重要作用，从而提高抗盐性。K+/Na+是反映植物体内离子平衡和伤害症状的一个重要指标14。Zhao等8发现在200 mmol/L NaCl胁迫下，并提高了外源NO处理延缓了耐盐芦苇Na+含量的上升，K+/Na+值，阮海华等15报道外源NO显著提高了NaCl胁迫下的小麦根部K+含量并降低了Na+/K+值。本试验结果表明，外源NO提高了NaCl胁迫下根、茎和叶中K+/Na+值，维持幼苗体内的离子平衡，从而维持

25、番茄的耐盐能力。均与上述试验结果相一致。多胺是近年来研究较多的一种植物生长发育的调节物质，其生理作用主要表现为清除活性氧16、调节酸碱、亚精胺平衡和离子平衡17。腐胺（putricine, Put）（spermidine, Spd）和精胺（spermine, Spm）是植物体内较常见的 3 种多胺，与植物体对环境胁迫反应关系密切。张艳艳等18研究发现，盐胁迫下，玉米幼苗叶片 Put 含量上升，Spd 含量显著下降，外源 NO 处理降低了多胺的含量，特别是Put的含量，(Spd+Spm)/ Put比值显著上升。本试验结果表明，NaCl胁迫下，番茄幼苗PAs总量在整个处理过程中持续下降，主要是由于

26、Put和Spd含量下降引起的，Spm含量持续上升，可能与Put向Spm的转化有关。外源NO处理促进盐胁迫下番茄幼苗叶片中Put、Spd、Spm含量和PAs总量增加，促使Put向Spd和Spm转化。与上述试验结果不完全一致，可能试验材料不同引起的，有待进一步研究。ABA作为一种植物激素，在植物逆境胁迫响应中起着重要的作用。有报道表明，盐胁迫下植物ABA水平增加，内源和外源ABA对于调节植物耐盐性反应具有重要外源ABA可以增强植物对不利环境的抵抗能力作用19，20。NO参与ABA诱导的气孔关闭21和水分胁迫下诱导小麦根尖ABA合成22。本试验结果表明，盐胁迫下植物ABA含量在整个处理过程中持续增加

27、，外源NO处理进一步提高了盐胁迫下ABA含量，增加了番茄幼苗对盐胁迫的防御反应。参 考 文 献1 刘友良，汪良驹植物对盐胁迫的反应和耐盐性A见：余叔文，汤章成主编植物生理与分子生物学M北京： 科学出版社，1998：7527692 Jiang M, Zhang J. Effect of abscisic acid on active oxygenspecies, antioxidative defense system and oxidative damage in leaves of maize seedlingsJ. Plant Cell Physiol，2001，42： 126512733

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