1.1材料

PSP由山西农业大学分子农业与生物能源研究所提取纯化并储存,其平均分子量为29 600 Da ,单糖组成主要为鼠李糖( 24.7%) ,葡萄糖( 16.15% )和半乳糖( 13.32%) , 蒽酮一硫酸比色法测定其纯度为89.72%。

1.2方法

1.2.1盐胁迫处理

试验于2019年8--10月在山西农业大学分子农业与生物能源研究所水培实验室进行。选取籽粒饱满,大小均匀一致的小白菜种子在育苗棉上发芽, 2叶1心期移栽到水培营养盆中( 25 cmx35cm)。每盆6株,漂浮板.上间距7 cm,行距8 cm,室内温度25°C ,每天光照时间14 h。待小白菜苗适应水培环境后, 设计5组处理,见表1。每隔2 d换1次营养液, 30 d后采收,进行各项生长及生理指标的检测。

表1 盐胁迫试验设计

1.2.2生理指标的测定

测定小白菜根长及鲜质量时,用滤纸将其根部营养液吸干,测量其根长,然后用剪刀去掉地下部分,天平测小白菜地上部分鲜质量,并记录。抗坏血酸( Ascorbic Acid,ASA)含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定。叶绿素及类胡萝卜素( Carotenoids ,CAR )的测定:采用丙酮-乙醇提取,在665 nm、649 nm和470.nm波长下比色测定(FW)。参考学者王学奎的方法测定超氧化物歧化酶( superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶( peroxidase,POD )和过氧化氢酶( catalase,CAT )的活性。参考张志良的方法,在450 nm和532 nm处测定其吸光值,计算丙二醛( MDA)含量。采用Solarbio过氧化氢 ( H2O2 )含量检测试剂盒测定H2O2含量。参考张志良方法,配置不同浓度的脯氨酸标准品,根据520 nm波长下吸光值绘制标准曲线, 计算样品中萃取的脯氨酸含量。

1.3试验数据统计学分析

各分组所得数据用DPS 7.05软件进行统计分析,采用单因素和LSD法进行方差分析和多重比较,数据利用GraphPad Prism8软件作图。

2.1 PSP对NaCI胁迫下小白菜根长及鲜质量的影响

小白菜在NaCI胁迫以及不同浓度PSP处理下生长30 d后收获,测得其根长及地上部分鲜质量如表2所示。NaCI胁迫下 ,小白菜单株根长和鲜质量都显著低于对照,当营养液中加入PSP后,对小白菜的根长及鲜质量的增长均有促进作用。PSP施用量为40 mgL-1和80 mg:L-1时小白菜单株根长和鲜质量达到与对照相当的水平,差异不显著。

表2 NaCI胁迫下不同浓度PSP处理对小白菜根长及鲜质量的影响

2.2 PSP对NaC|胁迫下小白菜叶绿素含量的影响

如图1所示,与CK组相比,盐胁迫显著降低了小白菜Chl a和ChI b的含量。添加PSP能显著增加NaCI胁迫下植株Ch| a和ChI b的含量，且各浓度处理后其体内ChI a和Chl b含量均达到与对照相当的水平。与盐胁迫相比, PSP各浓度处理均能增加盐胁迫下小白菜体内ChI a+b的含量,增幅分别为38 .99%、59.38%和48.56%。此外，40 mg-L-1和80 mgL-1的PSP处理显著降低盐胁迫条件下小白菜体内ChI a/b。

2.3 PSP对NaCl胁迫下小白菜抗氧化酶活力的影响

SOD、POD和CAT是植物体内清除过剩ROS的主要酶系。NaCI胁迫 下添加不同浓度PSP对小白菜抗氧化酶活力有明显影响(图2 )。SOD、POD和CAT具有相似的变化趋势。与CK相比, NaCI胁迫下植株内SOD和CAT活力显著提高,而POD活力差异不显著。当盐胁迫下的小白菜添加不同浓度PSP后,与NaCI处理相比, 3种抗氧化酶活力均明显增强。添加不同浓度PSP显著增强SOD。中,添加80 mg:L1PSP浓度水平时,小白菜体内POD和CAT活力最强,分别增加了0.71倍和1.15倍。这表明，一定浓度的PSP可以提高植物体内抗氧化酶活力。

图1 PSP对NaCl胁迫下小白菜Chl a、ChI b、ChI a+b和ChI a/b含量的影响

图2 PSP对NaCl胁迫下小白菜SOD、POD和CAT活性的影响

2.4 PSP对NaC|胁迫下小白菜非酶类抗氧化物质含量的影响

对不同剂量PSP处理的小白菜测试结果(图3)显示，与CK相比, NaCI胁迫显著降低了小白菜体内ASA和CAR含量,分别减少了21.38%和44.37%。添加PSP后, ASA和CAR含量明显增加。与NaCI处理相比 , PSP各浓度水平均显著增加了盐胁迫下小白菜体内ASA和CAR的含量,且增幅最大的为80 mg-L-1PSP浓度。当NaCI胁迫后添加时,相比于CK组, 80 mg L1PSP处理使小白菜ASA和CAR含量增加了828%和25.87% ,但差异不显著。

图3 P SP对NaCI胁迫下小白菜ASA和CAR含量的影响

2.5 PSP对NaC|胁迫下小白菜丙二醛( MDA )含量的影响

MDA浓度可以直接反映ROS对植物细胞的伤害程度。如图4所示,与CK相比, NaCI胁迫条件下小白菜体内MDA含量显著升高了34.77%。添加PSP对降低NaCI胁迫条件下小白菜体内MDA的含量效果明显,且路浓度PSP处理对降低NaCI胁迫条件下小白菜体内MDA含量均有显著效果, MDA含量与CK组差不显著。

2.6 PSP对NaCI胁迫下小白菜H2O2含量的影响

由图5可知，与CK组的小白菜相比,盐胁迫使叶片H2O2含量显著增加。添加PSP处理，叶片H2O2含量低于NaCI胁迫的材料。不同浓度PSP均降低了小白菜叶片中H2O2含量。80 mgL1PSP处理时,叶H2O2含量跟正常生长的CK组差异不显著。说明NaCI胁迫下添加PSP可以降低植株内H2O2含量。

图4 PSP对NaCl胁迫下小白菜丙二酲( MDA )含量的影响

2.7 PSP对NaCl胁迫下小白菜脯氨酸积累的影响

根据不同浓度的脯氨酸标准品在520 nm波长下吸光值绘制标准曲线,以OD值为纵坐标,脯氨酸质量浓度( ug:mL-1 ) 为横坐标得出标准曲线y=0.033 2x+0.042 5(R2=0.990 6)。根据脯氨酸标准曲线计算各试验组小白菜脯氨酸含量如图6所示。与CK相比，NaCI胁迫导致小白菜体内脯氨酸含量显著增加。添加不同浓度的PSP后,脯氨酸含量比NaCI组更高。80 mgL1PSP处理时,小白菜体内脯氨酸含量是NaCI组的1.12倍。

图6 PSP对NaCI胁迫下白菜脯氨酸积累的影响

现今,蔬菜种植土壤盐渍化阻碍了蔬菜的无公害生产。提高植物抗盐胁迫的能力是应对盐胁迫的一个有效方法。近年来,人们发现一些外源物质如,NO、赤霉素、微生物多糖和海藻糖等均能提高植物抗逆性,它们在缓解植物盐害的同时也不会对植物、土壤和环境带来危害。因此,发掘类似的天然活性物质,对植物耐盐性机理研究以及植物耐盐栽培管理尤为重要。笔者探究了从螺旋藻中提取的螺旋藻多糖是否可以缓解盐胁迫对小白菜生长的影响,为高价值蔬菜的培育提供了新的思路。

图5  PSP对NaCI胁迫下小白菜过氧化氢( H202 )含量的影响

众所周知,在高盐环境中,植物根系生长会先受到抑制,进而影响植物地上部分1221。本试验中, NaCI胁迫使小白菜根长和鲜质量明显减少,然而添加PSP后则缓解了这种生长受抑制的现象。相比于其他剂量处理, 80 mg-L-1PSP处理效果最好。光合作用是影响植物生产力的重要因素,有研究表明NaCI胁迫会导致光合作用速率降低,从而影响植物的生长、产量和品质。叶绿素则是判断光合能力强弱的重要指标。本试验中盐胁迫后添加PSP使得小白菜体内ChI a和Chl b含量均有所提高,表明添加一定浓度的PSP能抑制叶绿体的降解,进而提高光合速率,促进植物生长。SOD、POD和CAT是清除植物体内活性氧,维持活性氧代谢平衡的主要酶系,增强这3种抗氧化酶能够避免盐胁迫后过量的活性氧对植物造成的损伤。本研究结果表明,当小白菜受到盐胁迫后,与CK组相比, SOD、POD和CAT酶活性都有不同程度增强。这可能是在胁迫条件下植物自身清除活性氧能力的激活,植物要在一定程 度上忍耐或减缓胁迫对其造成的影响。

而添加不同浓度的PSP后,小白菜体内这3种酶活性均显著大幅度提高,对高盐环境下植株生长起到保护作用,这与Tewari的研究结果类似。植物体内除酶促活性氧清除系统外还有非酶类抗氧化剂,如ASA和CAR等,可以有效抵抗胁迫所造成的伤害。有研究表明, ASA含量的增加可以增强植物抗逆能力,同时改善产品的营养品质。CAR含量的提高不仅可以提升植物捕获光能的能力,也具有帮助植物抵御自由基伤害的抗氧化能力。本试验中, NaCI胁迫显著降低了小白菜体内ASA和CAR含量,而添加PSP后, ASA和CAR含量明显增加甚至高于对照组。综上,使用PSP可以通过提高抗氧化酶的活性以及非酶类抗氧化物质的含量来降低高盐胁迫对小白菜正常生长的影响。

MDA是植物体内膜脂过氧化的产物,其浓度高低可反映胁迫对细胞氧化损伤的程度。本研究发现, NaCl胁迫会显著提高小白菜体内MDA含量,当水培液中添加PSP后, MDA含量明显降低,并与CK组相比无显著差异。这表明PSP可显著降低植物细胞膜脂过氧化,减少活性氧的产生,有效缓解盐胁迫对植株的过氧化伤害。研究也表明, NaCI胁迫下,油菜苗叶片中MDA含量增加,而壳寡糖在一定程度上会抑制油菜苗细胞内MDA含量的增加。H2O2是 植物体内类重要的活性氧。POD、CAT活性的增强、ASA的积累以及MDA含量的减少,都能够有效清除植物体内的H2O2。本试验结果表明,添加一定浓度PSP后,小白菜体内H2O2含量明显减少,达到正常组水平。

高盐环境下,植物还可以通过积累渗透调节物质来应对胁迫导致的细胞内外渗透压失衡,脯氨酸则是植物细胞内主要渗透调节物质之一。 

本试验结果显示，盐胁迫下小白菜体内脯氨酸含量增加,说明小白菜可通过自身调节减缓盐胁迫对其造成的影响。有研究表示,施用木寡糖对盐胁迫下小白菜体内脯氨酸含量的积累有显著影响,本研究发现,添加PSP多糖后,脯氨酸含量大量的积累,这有助于调节植物细胞渗透势,平衡体内水分,使其在盐渍环境下正常生长。

笔者以水培小白菜为对象,探究PSP是否可以提高其抗盐性。结果表明, NaCI明显影响了小白菜的正常生长,而水培液中添加一定浓度的PSP可显著增加小白菜的根长、鲜质量和叶绿素含量。PSP处理提高了抗氧化酶的活性、非酶类抗氧化物质的含量和脯氨酸含量,抑制了MDA和H2O2的积累。这说明施用天然PSP能提高小白菜抗盐胁迫的能力,这为绿色健康蔬菜的有机生产提供了新知识和方法。