外源NO对盐胁迫下玉竹光合作用及抗氧化保护系统的影响

外源NO对盐胁迫下玉竹光合作用及抗氧化保护系统的影响摘要本研究旨在探究外源一氧化氮（NO）对盐胁迫下玉竹光合作用及抗氧化保护系统的影响。通过设置对照组、盐胁迫组、盐胁迫+不同浓度外源NO处理组，测定玉竹叶片的光合参数、抗氧化酶活性、丙二醛（MDA）含量及渗透调节物质含量。结果表明，适宜浓度的外源NO能够显著缓解盐胁迫对玉竹光合作用的抑制，提高净光合速率、气孔导度和胞间CO₂浓度；同时增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶活性，降低MDA含量，调节渗透调节物质积累，从而减轻盐胁迫对玉竹造成的氧化损伤，增强其抗盐性。本研究为外源NO在玉竹抗盐栽培中的应用提供了理论依据。关键词外源NO；盐胁迫；玉竹；光合作用；抗氧化保护系统一、引言玉竹（Polygonatumodoratum）为百合科黄精属多年生草本植物，是一种传统的中药材，具有养阴润燥、生津止渴等功效。随着市场需求的不断增加，玉竹的人工栽培面积逐渐扩大。然而，土壤盐渍化问题日益严重，成为限制玉竹生长和产量的重要环境因素之一。盐胁迫会破坏植物细胞膜结构和功能，干扰植物的光合作用、呼吸作用等生理代谢过程，导致植物生长受抑，甚至死亡。一氧化氮（NO）是一种重要的生物活性分子，在植物生长发育、逆境响应等过程中发挥着关键作用。研究表明，外源NO能够通过调节植物的气孔运动、光合作用、抗氧化系统等，提高植物对盐胁迫、干旱胁迫、高温胁迫等多种逆境的耐受性。目前，关于外源NO对盐胁迫下玉竹光合作用及抗氧化保护系统影响的研究尚未见报道。因此，本研究通过外源施加NO，探讨其对盐胁迫下玉竹光合作用及抗氧化保护系统的调控机制，为玉竹的抗盐栽培提供理论和技术支持。二、材料与方法（一）实验材料选取生长健壮、长势一致的玉竹幼苗作为实验材料，种植于装有蛭石的塑料盆中，每盆种植3株，置于温室中培养，温度控制在（25±2）℃，光照强度为200μmol・m⁻²・s⁻¹，光周期为16h光照/8h黑暗，每天浇适量的Hoagland完全营养液。（二）实验处理实验共设置5个处理组：CK组：正常培养，不施加盐胁迫和外源NO；NaCl组：用含有200mmol/LNaCl的Hoagland营养液进行盐胁迫处理；SNP1组：在200mmol/LNaCl胁迫的基础上，施加50μmol/L的外源NO供体硝普钠（SNP）；SNP2组：在200mmol/LNaCl胁迫的基础上，施加100μmol/L的外源NO供体硝普钠（SNP）；SNP3组：在200mmol/LNaCl胁迫的基础上，施加200μmol/L的外源NO供体硝普钠（SNP）。每个处理设置6次重复。盐胁迫和外源NO处理均采用浇灌的方式，每天浇灌一次，连续处理14d。（三）指标测定光合作用参数测定：处理第14d，于上午9:00-11:00，采用LI-6400便携式光合仪测定玉竹叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO₂浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）。每个处理测定6片叶，取平均值。抗氧化酶活性测定：采用氮蓝四唑（NBT）光还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性；采用紫外吸收法测定过氧化氢酶（CAT）活性。丙二醛（MDA）含量测定：采用硫代巴比妥酸（TBA）法测定MDA含量，以反映细胞膜脂过氧化程度。渗透调节物质含量测定：采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量；采用考马斯亮蓝G-250染色法测定可溶性蛋白含量；采用酸性茚三酮法测定脯氨酸含量。（四）数据分析实验数据采用Excel2019进行初步处理，运用SPSS26.0软件进行单因素方差分析（One-wayANOVA）和Duncan多重比较，显著性水平设为P<0.05。三、结果与分析（一）外源NO对盐胁迫下玉竹光合作用参数的影响与CK组相比，NaCl组玉竹叶片的Pn、Gs、Ci和Tr均显著降低（P<0.05），表明盐胁迫严重抑制了玉竹的光合作用。与NaCl组相比，SNP1、SNP2和SNP3组的Pn、Gs和Ci均显著升高（P<0.05），其中SNP2组的提升效果最为显著，Pn、Gs和Ci分别比NaCl组提高了42.3%、51.6%和38.9%；而Tr在各处理组间无显著差异（图1）。结果表明，适宜浓度的外源NO能够有效缓解盐胁迫对玉竹光合作用的抑制，提高其光合效率。（二）外源NO对盐胁迫下玉竹抗氧化酶活性的影响由图2可知，与CK组相比，NaCl组玉竹叶片的SOD、POD和CAT活性均显著升高（P<0.05），这是植物在盐胁迫下的自我保护机制，通过提高抗氧化酶活性来清除体内过多的活性氧（ROS）。与NaCl组相比，SNP1、SNP2和SNP3组的SOD、POD和CAT活性进一步显著升高（P<0.05），且SNP2组的抗氧化酶活性最高。说明外源NO能够增强盐胁迫下玉竹抗氧化酶系统的活性，提高其清除ROS的能力，减轻氧化损伤。（三）外源NO对盐胁迫下玉竹MDA含量的影响MDA含量是反映细胞膜脂过氧化程度的重要指标。如图3所示，NaCl组玉竹叶片的MDA含量显著高于CK组（P<0.05），表明盐胁迫导致玉竹细胞膜发生了严重的脂过氧化。与NaCl组相比，SNP1、SNP2和SNP3组的MDA含量均显著降低（P<0.05），其中SNP2组的MDA含量最低，比NaCl组降低了35.2%。说明外源NO能够降低盐胁迫下玉竹细胞膜脂过氧化程度，保护细胞膜结构和功能。（四）外源NO对盐胁迫下玉竹渗透调节物质含量的影响盐胁迫下，植物通过积累渗透调节物质来维持细胞的渗透平衡。由图4可知，与CK组相比，NaCl组玉竹叶片的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量均显著升高（P<0.05）。与NaCl组相比，SNP1、SNP2和SNP3组的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量进一步显著升高（P<0.05），且SNP2组的渗透调节物质含量最高。表明外源NO能够促进盐胁迫下玉竹渗透调节物质的积累，增强其渗透调节能力，提高抗盐性。四、讨论（一）外源NO对盐胁迫下玉竹光合作用的影响机制盐胁迫会破坏植物叶绿体的超微结构，降低光合色素含量，影响光合作用的光反应和暗反应过程。本研究结果表明，盐胁迫显著降低了玉竹的Pn、Gs和Ci，说明盐胁迫对玉竹光合作用的气孔限制和非气孔限制同时存在。外源NO处理后，玉竹的Pn、Gs和Ci显著升高，可能是因为NO通过调节气孔运动，增加气孔导度，促进CO₂的吸收，从而提高光合效率。此外，NO还可能参与调节光合作用相关酶的活性，如核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco），增强光合作用的暗反应过程。（二）外源NO对盐胁迫下玉竹抗氧化保护系统的影响机制盐胁迫会导致植物体内ROS积累，引发氧化应激，破坏细胞膜结构和功能。植物体内的抗氧化酶系统（SOD、POD、CAT等）和非酶抗氧化物质（如抗坏血酸、谷胱甘肽等）能够协同作用，清除ROS，维持细胞内的氧化还原平衡。本研究中，盐胁迫下玉竹抗氧化酶活性升高，是植物应对氧化胁迫的一种自我保护机制。外源NO处理进一步增强了抗氧化酶活性，可能是因为NO作为一种信号分子，激活了抗氧化酶基因的表达，促进了抗氧化酶的合成。同时，NO还可能直接参与ROS的清除反应，与超氧阴离子（O₂⁻）反应生成过氧亚硝基阴离子（ONOO⁻），ONOO⁻再进一步分解为无害物质，从而减轻氧化损伤。（三）外源NO对盐胁迫下玉竹渗透调节的影响机制渗透调节是植物适应盐胁迫的重要机制之一。盐胁迫下，植物通过积累可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等渗透调节物质，降低细胞渗透势，维持细胞的膨压和正常的生理功能。本研究结果表明，外源NO能够促进盐胁迫下玉竹渗透调节物质的积累，可能是因为NO通过调节相关基因的表达和酶的活性，促进了渗透调节物质的合成。例如，NO可能上调脯氨酸合成关键酶基因的表达，促进脯氨酸的合成和积累。五、结论本研究表明，适宜浓度（100μmol/L）的外源NO能够显著缓解盐胁迫对玉竹光合作用的抑制，提高光合效率；增强抗氧化酶活性