氯化血紅素緩解水稻幼苗期NaCl脅迫的生理特性研究

孟楓巖 馮乃杰 鄭殿峰 郭佳寶 陳小鳳 江海龍 江雄輝

摘??要：鹽脅迫已成為全球范圍內最普遍的非生物脅迫，嚴重影響作物的生長。水稻作為重要的糧食作物，通過化控技術提高其耐鹽能力具有重要意義。為研究NaCl脅迫對水稻幼苗生長和生理特性的影響及氯化血紅素（hemin）緩解NaCl脅迫調控機制，以黃華占和湘兩優900為材料進行盆栽試驗，在水稻三葉一心期葉面噴施5?μmol/L?hemin，48?h進行50?mmol/L?NaCl脅迫處理。每品種設置3個處理，分別為（1）CK：0?mmol/L?NaCl+噴施蒸餾水；（2）S處理：50?mmol/L?NaCl+噴施蒸餾水；（3）SH處理：50?mmol/L?NaCl+5?μmol/L?hemin；NaCl處理后3、6、9、12?d進行取樣，測定水稻幼苗生長參數、氣體交換參數及生理指標。結果表明：NaCl脅迫下，2個水稻品種的幼苗生長受阻，光合速率下降、活性氧激增?？寡趸富钚栽诿{迫前期與CK相比顯著增加，但隨脅迫時間的延長，酶活性較CK顯著下降。其中，NaCl脅迫對黃華占的抑制作用強于湘兩優900。葉面噴施hemin增加2個水稻品種的株高、莖基寬、生物量、總根長、根表面積、根體積和根尖數；增強水稻葉片SPAD和光合能力；減少活性氧（O2·?和H2O2）積累，降低丙二醛（MDA）含量和電解質滲漏率（EL）；激活水稻葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性及提高抗壞血酸（AsA）和可溶性蛋白含量。結果表明，NaCl脅迫對水稻幼苗產生抑制作用，葉面噴施hemin可通過提高凈光合速率、抗氧化物活性或含量，降低膜脂過氧化程度來緩解NaCl脅迫對水稻幼苗所造成的損傷。

關鍵詞：水稻幼苗；NaCl脅迫；氯化血紅素；形態建成；生理特性中圖分類號：S511??????文獻標識碼：A

Hemin?Alleviating?the?Physiological?Characteristics?of?Rice?Seedling?in?NaCl?Stress

MENG?Fengyan1，2，?FENG?Naijie1，2，3*，?ZHENG?Dianfeng1，2，3*，?GUO?Jiabao1，?CHEN?Xiaofeng1，?JIANG?Hailong1，?JIANG?Xionghui1

1.?College?of?Coastal?Agricultural?Sciences，?Guangdong?Ocean?University，?Zhanjiang，?Guangdong?524088，?China;?2.?South?China?Center?of?National?Saline-Tolerant?Rice?Technology?Innovation?Center，?Zhanjiang，?Guangdong?524088，?China;?3.?Shenzhen?Research?Institute，?Guangdong?Ocean?University，?Shenzhen，?Guangdong?518108，?China

Abstract：?Salt?stress?is?the?most?prevalent?abiotic?stress?globally，?severely?affecting?crop?growth.?Rice?is?an?important?food?crop，?it?is?important?to?improve?the?salt?tolerance?of?rice?through?chemical?control?technology.?To?further?provide?the?theoretical?basis?for?the?application?of?hemin?to?rice?cultivation?under?salt?stress，?it?is?important?to?study?the?adverse?effects?of?NaCl?on?rice?seedling?growth?and?to?understand?how?hemin?regulating?the?physiological?process?to?alleviate?stress.?A?pot?experiment?was?carried?out?with?the?rice?varieties?Huanghuazhan?and?Xiangliangyou?900?as?the?materials.?During?the?three?leaves?and?one?heart?period，?after?48?hours?of?5?μmol/L?hemin?treatment，?50?mmol/L?NaCl?was?applied?to?the?corresponding?cultivated?soil.?Each?variety?had?three?treatments，?（1）?control?group：?distilled?water，?（2）?S?group：?50?mmol/L?NaCl?solution;?and?（3）?SH?group：?50?mmol/L?NaCl?+5?μmol/L?hemin?solution.?Measurements?of?seedlings?growth?characteristics，?gas?exchange?parameters，?and?physiological?indicators?were?taken?after?the?3rd，?6th，?9th?and?12nd?days?after?NaCl?treatment，?respectively.?NaCl?stress?inhibited?the?seedling?growth?of?the?two?rice?varieties，?reduced?the?photosynthetic?rate，?and?increased?reactive?oxygen?species.?Compared?with?CK，?the?antioxidant?enzymes?activities?of?S?group?increased?significantly?in?the?early?stage，?but?decreased?significantly?as?the?extension?of?stress?time.?Among?them，?the?inhibitory?effect?of?NaCl?stress?on?Huanghuazhan?was?stronger?than?that?of?Xiangliangyou?900.?Compared?with?NaCl?treatment，?exogenous?hemin?increased?plant?height，?stem?base?width，?biomass，?total?root?length，?root?surface?area，?root?volume，?and?root?tip?number?of?the?two?rice?varieties.?Hemin?inhibited?reactive?oxygen?species?（O2×??and?H2O2）?accumulation，?decreased?malondialdehyde?（MDA）?content，?and?electrolyte?leakage?（EL）.?The?photosynthetic?capacity?and?SPAD?were?enhanced.?The?activities?of?superoxide?dismutase?（SOD），?peroxidase?（POD），?catalase?（CAT），?and?ascorbate?peroxidase?（APX）?were?increased.?Meanwhile，?the?ascorbic?acid?（AsA）?and?soluble?protein?levels?were?up-regulated?in?leaves.?The?results?of?this?experiment?indicate?that?NaCl?stress?inhibit?rice?seedlings，?and?the?application?of?hemin?can?mitigate?the?damage?caused?by?NaCl?stress?on?rice?seedlings?by?enhancing?the?net?photosynthetic?rate，?increasing?antioxidant?activity?or?content，?and?reducing?membrane?lipid?peroxidation.

Keywords：?rice?seedings;?NaCl?stress;?hemin;?morphogenesis;?physiological?characteristics

DOI：?10.3969/j.issn.1000-2561.2024.02.017

近年來，由于高溫和干旱等極端天氣的增加和工業污染的排放，土壤鹽漬化程度逐漸加劇。據不完全統計，世界范圍內已有20%的農田和近50%的耕地受到鹽漬化的影響，這嚴重限制了作物的生長和產量[1-2]。我國沿海灘涂面積約2??106?hm2，其中濱海鹽漬土面積高達5×106?hm2，引起土地資源的浪費和生態環境的惡化，產生重大經濟損失。鹽脅迫對植物產生滲透脅迫、離子毒害和氧化損傷等多種傷害。首先，高濃度鹽導致土壤滲透勢降低，植物吸水困難，氣孔部分關閉，光合作用強度減弱，從而減緩植物生長發育[3]。此外，鹽脅迫下，植物細胞活性氧激增，引發膜脂過氧化作用，細胞膜系統受損[4]。水稻（Oryza?sativa）作為一種中度鹽敏感作物，其幼苗期極易

受鹽脅迫影響，出現生長受阻、老葉死亡和綠葉失綠等現象[5]。大量研究表明噴施植物生長調節劑可有效提高水稻的耐鹽性。例如，外源海藻酸鈉寡糖（AOS）顯著增加鹽脅迫下水稻FL478和IP29幼苗的莖基寬和生物量[6]。外源鈣可改善鹽脅迫對水稻幼苗光合作用的損害，提高葉片葉綠素含量，增強抗氧化酶活性[7]。低濃度一氧化氮供體硝普鈉（SNP）能有效減少水稻幼苗葉片膜脂過氧化產物的積累，提高抗氧化能力，增強抗鹽性[8]。向警等[9]研究表明褪黑素（MT）通過增加可溶性蛋白等滲透調節物質的表達量來緩解鹽脅迫對水稻糯稻89-1的抑制作用。

氯化血紅素（hemin）作為一種新型植物生長調節劑，由一分子亞鐵絡合原卟啉而成，是天然血紅素（heme）的體外基團氯代物，其化學性質與血紅素相似[10]，可協調植株地上部與地下部的生長[11-12]。研究表明，hemin作為高效抗逆劑，可以有效緩解植物的重金屬、鹽堿、干旱等多種非生物脅迫[13-14]。外源hemin可緩解鹽脅迫對小麥葉片[15]的傷害和對大豆萌發率的抑制作用[16]。此外，hemin可提高鹽溶液下武育粳3號水稻種子的萌發率[17]。但目前有關hemin誘導苗期水稻抵御鹽脅迫的研究鮮見報道。三葉一心期正值水稻移栽前的關鍵時期，采取化控技術提高秧田期水稻幼苗的抗逆性，對沿海灘涂地帶或鹽堿地種植水稻育苗移栽具有重要的意義。因此本研究以2個水稻品種黃華占和湘兩優900為材料，研究三葉一心期葉面噴施hemin對鹽脅迫下水稻幼苗形態建成及生理代謝的影響，旨在揭示hemin增強水稻耐鹽性的作用機制，以期為鹽地水稻抗逆栽培提供理論依據和技術指導。

1??材料與方法

1.1??材料

供試水稻品種為黃華占和湘兩優900，由廣東海洋大學濱海農業學院種質資源庫提供。供試調節劑為氯化血紅素（hemin），由上海長得多農業科技有限公司提供。試驗用土為磚紅壤過篩后與沙子按照3∶1的比例混合而成。土壤理化性質為：pH?7.02、有機質3.52?g/kg、堿解氮1.26?mg/kg、速效磷2.62?mg/kg、速效鉀83.39?mg/kg。

1.2??方法

1.2.1??試驗設計??盆栽試驗于2021年在廣東海洋大學日光溫室中進行。挑選飽滿完整的水稻種子，用3%過氧化氫消毒15?min后，用蒸餾水多次沖洗，直至徹底沖洗干凈，于30?℃黑暗條件下清水浸種和催芽各24?h。取露白一致的種子點播于規格為19?cm×?14?cm×17?cm的無孔塑料盆中，每盆裝入約3?kg試驗用土，每盆65株。播種前1?d，按照每千克試驗用土尿素0.07?g、氯化鉀0.0625?g和磷酸二銨0.1?g的比例，溶于清水中，每盆均澆灌800?mL。正常水分管理至幼苗生長到三葉一心期，在晴天無風的下午17：00左右，葉面噴施5?μmol/L?hemin（由預試驗確定的最佳濃度），以噴施等量清水為對照，每片葉子的正反面濕潤不流滴為宜。48?h時，每盆澆灌1?L濃度為50?mmol/L?NaCl溶液。之后模擬大田試驗，再澆灌清水使每盆保持約2?cm的水層。每天利用土壤鹽度計（順科達TR-6D）實時監測鹽分，維持鹽濃度在EC=（5.00±0.50）dS/m，相當于（50±?0.50）mmol/L。試驗采用完全隨機設計，每個水稻品種分別設置3處理，每個處理35盆，即（1）CK：0?mmol/L?NaCl+噴施蒸餾水；（2）S處理：50?mmol/L?NaCl?+噴施蒸餾水；（3）SH處理：50?mmol/L?NaCl?+5?μmol/L?hemin，每個處理設置4次重復。在NaCl處理后3、6、9、12?d進行取樣，生理指標測定樣品用液氮速凍30?min，立即保存于?40?℃冰箱待測。

1.2.2??測定指標與方法??（1）生長指標測定。NaCl脅迫3、6、9、12?d，先用自來水清洗各處理的水稻幼苗，再用蒸餾水沖洗干凈，吸水紙吸干表面水分，將地上和地下部分開，每處理選取代表群體幼苗20株。用直尺和游標卡尺（0.1?mm）測定單株的株高、莖基寬，用電子天平（0.0001?g）稱量單株的地上部和地下部鮮重，隨后將水稻幼苗置于105?℃殺青30?min，80?℃烘干至恒重，測定地上干重和根干重，計算葉片的含水量。葉片含水量=（葉片鮮重-葉片干重）/葉片鮮重×100%。

（2）根系形態指標測定。水稻幼苗根系用臺式掃描儀（Epson?CORP，?Japan）進行掃描，并用WinRHIZO根系分析軟件（Regent?Instruments，?Quebec，?Canada）對圖像進行分析計算，獲得根系總長度、總根表面積、總根體積和總根尖數等相關指標。

（3）SPAD值和氣體交換參數測定。NaCl脅迫3、6、9、12?d，用SPAD-502型葉綠素儀測定水稻倒二葉葉片的上、中、下3個部位的SPAD值，取平均值。同時用LI-6800便攜式光合測定系統在NaCl脅迫3、6、9?d上午9：00—11：30測定倒二葉葉片的氣體交換參數，包括凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2（Ci）和蒸騰速率（Tr）。光合有效輻射（PAR）為1000?μmol/（m2·s），葉室CO2濃度為400?μmol/mol，葉溫為26.0?℃。

（4）生理生化指標測定。分別于NaCl脅迫后3、6、9、12?d進行取樣，電解質滲漏率（EL）測定參照AFSAR等[18]的方法。根據RASHEED等[19]描述的方法，采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛（MDA）含量；過氧化氫（H2O2）含量參考TAHJIB-UL-?ARIF等[20]的方法，用紫外分光光度法測定；超氧陰離子（O2·?）染色參考董亞茹等[21]的方法?？寡趸富钚詤⒄铡吨参锷韺W實驗指導》[22]測定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑（NBT）顯色法測定；過氧化物酶（POD）測定采用愈創木酚法；抗壞血酸過氧化物酶（APX）和過氧化氫酶（CAT）測定采用分光光度計法。還原型抗壞血酸（AsA）含量測定采用4，7-二苯基-1，10-菲咯啉顯色，采用考馬斯亮藍G-250法測定可溶性蛋白含量[23]。

1.3??數據處理

利用Excel?2019軟件進行數據處理，采用SPSS?19.0統計軟件進行方差分析，3個處理平均值間的比較采用方差分析（ANOVA），多重比較采用鄧肯多重檢驗（Duncans?Test），用Origin?2021軟件制圖。

2??結果與分析

2.1??外源hemin對NaCl脅迫下水稻幼苗生長的影響

由表1和圖1可知，黃華占和湘兩優900在NaCl脅迫后生長受到抑制，各項形態指標均顯著下降。NaCl脅迫處理3～12?d，與CK相比，黃華占S處理的莖基寬，顯著下降16.67%～20.00%，湘兩優900?S處理的莖基寬顯著減少19.42%～?24.77%。在地下部鮮重和干重方面，黃華占S處理較CK分別顯著降低56.79%～59.44%和36.21%～54.45%，湘兩優900?S處理的較CK分別顯著下降24.82%～30.68%和22.48%～38.69%。上述結果表明NaCl脅迫嚴重抑制水稻幼苗的生長，且對黃華占地下部的抑制作用更強。NaCl脅迫下葉面噴施hemin能夠緩解NaCl脅迫對水稻幼苗生長的毒害作用，黃華占和湘兩優900的SH處理形態指標在4個時間點均與S處理達到顯著差異水平。NaCl脅迫處理3～12?d，較S處理相比，黃華占SH處理的地上部鮮重和干重分別提高9.98%～39.49%和14.43%～30.96%，地下部鮮重和干重分別增加37.71%～55.50%和35.04%～?58.24%。湘兩優900?SH處理與S處理相比地上部鮮重和干重分別提高17.99%～29.01%和17.37%～?26.02%，地下部鮮重和干重分別增加19.56%～?25.88%和12.29%～40.20%。上述結果說明外源hemin可有效緩解NaCl脅迫對水稻幼苗生長的抑制作用，且對黃華占的調控效果強于湘兩優900。

由圖2可知，隨著NaCl脅迫時間的增加，黃華占和湘兩優900的葉片含水量呈逐漸下降趨勢。NaCl脅迫3～12?d，黃華占S處理的葉片含水量較CK顯著下降6.74%～9.09%，湘兩優900?S處理顯著減少5.78%～8.61%。NaCl脅迫下，葉面噴施hemin提高黃華占和湘兩優900的葉片含水量。其中NaCl脅迫3～12?d時，黃華占SH處理比S處理顯著提高3.62%～4.30%，湘兩優900?SH處理顯著增加3.26%～4.27%。表明葉面噴施外源

hemin使黃華占和湘兩優900的葉片具有更高的

含水量。

2.2??外源hemin對NaCl脅迫下水稻根系生長的影響

由表2可知，黃華占和湘兩優900的S處理下根系總長度、總根表面積、總根體積和總根尖數均顯著低于CK。NaCl脅迫3～12?d，黃華占?S處理的根系總長度、總根表面積、總根體積和總根尖數分別較CK降低25.20%～34.17%、42.19%～?46.26%、34.59%～59.14%和37.15%～53.98%。湘兩優900?S處理與CK相比分別下降22.47%～?30.80%、22.25%～28.69%、36.11%～49.51%和23.17%～43.15%。NaCl脅迫下葉面噴施hemin后，2個水稻品種的根系指標在一定程度上得到提高，4個時間點SH處理均與S處理達到顯著差異。NaCl脅迫3～12?d，黃華占SH處理的根系總長度、總根表面積、總根體積和總根尖數分別較S處理增加10.72%～35.29%、42.19%～46.26%、34.59%～?59.14%、37.51%～53.98%；湘兩優900?SH處理分別提高22.47%～30.80%、22.25%～28.69%、38.60%～?49.51%、23.17%～43.15%?？梢?，噴施外源hemin能夠正向調控NaCl脅迫下2個水稻品種的根系生長，且對黃華占的調控效果強于湘兩優900。

2.3??外源hemin對NaCl脅迫下水稻葉片SPAD值和氣體交換參數的影響

由圖3可知，NaCl脅迫下，黃華占和湘兩優900的Pn、Gs、Ci、Tr和SPAD與CK相比顯著降低。具體表現為，NaCl脅迫3?d時，黃華占S處理的Pn、Gs、Ci和Tr較CK分別顯著下降22.04%、59.82%、32.12%和57.79%，湘兩優900?S處理Pn顯著下降21.75%，其余指標與CK相比略有增

加但差異不顯著；6?d時，黃華占S處理的Pn、Gs、Ci和Tr較CK分別顯著下降33.55%、76.97%、50.61%和70.97%，湘兩優900?S處理分別顯著下降18.00%、63.18%、39.47%和61.38%；9?d時，黃華占S處理的Pn、Gs和Tr與CK相比分別顯著減少27.09%、38.64%和35.49%，湘兩優900?S處理的Pn、Gs、Ci和Tr與CK相比分別顯著下降24.75%。58.50%、22.81%和54.39%。NaCl脅迫3～12?d，黃華占S處理的SPAD值較CK顯著減少15.56%～21.15%，湘兩優900顯著減少16.29%～19.92%。外源噴施hemin可緩解NaCl脅迫對2個水稻品種光合作用的損傷。NaCl脅迫3?d，黃華占SH處理的Pn、Gs、Ci和Tr較S處理分別顯著提高21.06%、54.00%、20.80%和58.90%，湘兩優900?SH處理Pn顯著提高13.29%。NaCl脅迫6?d時，黃華占SH處理的Pn、Gs、Ci和Tr較S處理分別增加35.67%、56.93%、21.10%和59.10%，湘兩優900?SH處理的上述指標分別增加13.88%、35.79%、8.79%和45.93%，但均無顯著性差異。NaCl脅迫9?d時，與CK相比，黃華占SH處理Pn、Gs和Tr分別增加13.97%、7.89%和5.91%，湘兩優900?SH處理的Pn、Gs、Ci和Tr則分別提高23.29%、42.62%、8.50%和26.64%，但差異均不顯著。結果表明，脅迫前期（3?d），hemin對2個水稻品種光合的調控效果更為顯著，脅迫后期（6?d和9?d），hemin緩解效果并不顯著。NaCl脅迫3～12?d，2個水稻品種SH處理的SPAD值均得到顯著提高。黃華占增加10.78%～20.21%，湘兩優900增加8.36%～12.88%。

2.4??外源hemin對NaCl脅迫下水稻葉片膜損傷和ROS積累的影響

NaCl脅迫下，2個水稻品種的葉片EL、MDA含量和H2O2含量隨著脅迫時間的延長而增加（圖4）。在NaCl脅迫3～12?d時，黃華占?S處理的EL、MDA和H2O2含量較CK相比分別顯著提高28.80%～68.45%、45.04%～156.80%、10.66%～?51.34%，湘兩優900?S處理分別顯著增加36.28%～?59.51%、45.88%～84.57%和14.96%～31.93%。說明NaCl脅迫使水稻葉片中的ROS大量積累，破壞細胞膜系統的穩定。通過對水稻葉片進行O2·??染色發現（圖5），與CK相比，黃華占和湘兩優900?S處理的水稻葉片藍色斑點明顯增多。表明NaCl脅迫破壞細胞膜結構，使水稻細胞產生大量的O2·?。葉面噴施hemin后，可在一定程度上緩解2個水稻品種的膜損傷和ROS積累，但含量仍顯著高于CK。在NaCl脅迫3～12?d時，黃華占SH處理的EL、MDA和H2O2含量較S相比分別顯著下降11.67%～16.73%、17.74%～41.83%和8.93%～17.99%，湘兩優900?SH處理顯著減少5.78%～9.17%、17.19%～31.25%和4.04%～15.90%。此外，黃華占和湘兩優900?SH處理的O2·?染色與S處理相比葉片藍色斑點明顯減少。這些結果表明外源添加hemin后，顯著減少水稻葉片ROS的積累，維持細胞膜的穩定性，且hemin對黃華占的調控效果強于湘兩優900。

2.5??外源hemin對NaCl脅迫下水稻葉片抗氧化物質的影響

由圖6可知，隨著脅迫時間的延長，黃華占和湘兩優900的抗氧化酶活性在前期與CK相比顯著提高，末期則顯著下降。黃華占S處理的SOD、POD、CAT和APX活性分別在3～6?d、3～6?d、3～9?d和3～9?d顯著高于CK，12?d時上述酶活性均顯著低于CK。湘兩優900?S處理的SOD、POD、CAT和APX分別在3?d、3～9?d、3～12?d和3～9?d

顯著高于CK，SOD在9～12?d、POD和APX在12?d時顯著低于CK。以上結果表明面對外界環境的脅迫，植物先產生應激反應，而后隨著脅迫時間的增加，植物的抗氧化酶系統遭到破壞。葉面噴施hemin處理進一步提高2種水稻葉片的抗氧化酶活性，其中黃華占SH處理較S處理的SOD活性在3～12?d顯著上升3.37%～13.87%；POD活性在3～9?d時顯著增加8.92%～18.46%，12?d時增加24.57%，但差異不顯著；CAT活性在3、6?d時分別提高9.73%和6.57%；APX活性在3～12?d顯著上升14.34%～27.70%。湘兩優900?SH處理較S處理的SOD活性在3～12?d上升3.53%～15.38%；POD活性在3、9?d時分別顯著增加6.99%和3.92%；CAT活性在3、9、12?d時分別顯著提高7.17%、9.81%和4.89%；APX活性在3～9?d顯著上升14.94%～21.20%。說明hemin能夠增強NaCl脅迫下黃華占和湘兩優900水稻幼苗的抗氧化酶活性，從而提高其抗氧化能力。

NaCl脅迫對2個水稻品種的非酶抗氧化劑AsA含量產生不同的影響（圖6）。NaCl脅迫3～?12?d時，黃華占?S處理的AsA含量顯著低于CK。湘兩優900?S處理的AsA含量在NaCl脅迫3?d顯著高于CK，在NaCl脅迫6、9、12?d時則顯著低于CK。結果顯示，與黃華占相比，湘兩優900自身的抗氧化系統在NaCl脅迫時發揮一定作用。NaCl脅迫3、6、9、12?d，黃華占S處理的AsA含量較CK顯著減少29.93%、34.91%、25.62%和29.94%。NaCl脅迫6、9、12?d，湘兩優900?S處理較CK分別下降39.04%、42.70%和39.88%。經hemin處理后，黃華占和湘兩優900的AsA含量得到進一步的提高。NaCl脅迫3、6、9?d時，黃華占SH處理較S處理分別顯著提高27.97%、11.73%和11.67%，湘兩優900?SH處理分別顯著提高7.81%、33%和36.52%。而NaCl脅迫12?d

時，黃華占和湘兩優900的SH處理AsA含量較S處理分別增加2.57%和30.77%，但均未達到顯著水平?？梢?，hemin可以提高AsA含量，促進水稻葉片清除ROS。

2.6??外源hemin對NaCl脅迫下水稻葉片可溶性蛋白含量的影響

由圖7可知，NaCl脅迫下，黃華占和湘兩優900?S處理的可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趨勢。NaCl脅迫3、6?d時，黃華占S處理的可溶性蛋白含量較CK處理分別顯著提高2.01%和1.15%，在NaCl脅迫9?d時含量增加但不顯著，而12?d時，其含量顯著降低2.21%。在NaCl脅迫3、6?d時，湘兩優900?S處理組與CK相比，可溶性蛋白含量顯著提高5.14%和4.82%，脅迫9、12?d時，其含量與CK相比無顯著差異。外源添加hemin后，有效增加2個水稻品種葉片的可溶性蛋白含量。NaCl脅迫3～12?d，黃華占SH處理顯著增加0.97%～2.72%，湘兩優900?SH處理組顯著增加1.94%～7.59%。上述結果表明，hemin促進水稻葉片滲透調劑物質的產生，維持細胞穩態。

2.7??黃華占和湘兩優900各指標間的相關性分析

由圖8可知，黃華占的形態指標（株高、莖基寬、地上部干/鮮重、地下部干/鮮重及含水量）與

光合指標（Pn、Gs、Ci及Tr）、SPAD值和AsA含量均呈顯著或極顯著正相關，與MDA含量和電解質滲漏率呈顯著或極顯著負相關。根系指標（根長、根表面積、根體積及根尖數）與形態指標具有相同規律，即與光合指標、SPAD值和AsA含量呈顯著或極顯著正相關，與MDA含量和電解質滲漏率呈顯著或極顯著負相關。MDA含量與POD活性及AsA含量呈極顯著負相關，H2O2含量與SOD、POD?活性、及AsA含量呈顯著或極顯著負相關。

由圖9可知，湘兩優900形態指標（株高、莖基寬、地上部干/鮮重、地下部干/鮮重及含水量）和根系指標均與SPAD值呈極顯著正相關，均與電解質滲漏率、MDA及H2O2含量呈顯著或極顯著負相關。光合指標Pn與莖基寬、地上鮮/干重、地下鮮重、葉片含水量、根長、根表面積及根尖數呈顯著或極顯著正相關，Gs與株高、莖基寬、地上鮮/干重、葉片含水量及根長呈顯著或極顯著正相關，而與其他形態和根系指標呈正相關但不顯著。MDA含量與SOD活性和AsA含量呈顯著或極顯著負相關，電解質滲漏率與POD及APX活性呈顯著正相關，H2O2含量與SOD、POD及CAT活性呈顯著或極顯著正相關。

由此可見，2個水稻品種在形態和根系參數方面均與電解質滲漏率及MDA含量呈顯著或極顯著負相關，表明NaCl脅迫加深水稻葉片膜脂過氧化程度，抑制植株正常生長。但對于氣體交換參數來說，黃華占的Pn、Gs、Ci和Tr均與形態和根系指標呈顯著或極顯著正相關。表明光合作用促進地上部葉片的生長，進而促進地下部根系的生長。湘兩優900則只有Pn和Gs與部分形態和根系指標呈顯著或極顯著正相關。

3??討論

3.1??外源hemin對NaCl脅迫下水稻植株形態建成的影響

相關研究曾指出鹽脅迫抑制水稻幼苗的正常生長，具體表現為葉片面積減小、株高降低和生物量積累減少[23]。根是最先遭受鹽脅迫的器官。LI等[24]指出根系具有靈活性和可塑性，能夠及時調整形態以減少對有毒離子的吸收。本研究中，NaCl脅迫顯著降低黃華占和湘兩優900的株高和生物量，且對2種水稻根系指標均達到顯著抑制作用。這可能是由于鹽脅迫產生滲透脅迫，干擾植物正常代謝過程，導致細胞吸水受阻，葉片相對含水量降低，生長延緩，生物量積累減少[25]。葉面噴施hemin有效緩解鹽脅迫對水稻生長的抑制作用，株高、莖基寬、生物量等指標均有不同程度的提高；同時，能夠使葉片維持較高水平的含水量。這與HUANG等[26]研究hemin可阻止小麥幼苗在鹽脅迫下干重的減少和水分的流失等結果一致。此外，hemin明顯改善NaCl脅迫對水稻根系生長的不利影響。根據前人研究可知，hemin作為血紅素加氧酶-1（HO-1）的底物和促進劑，能夠提高該酶活性。HO-1可作為一氧化氮（NO）下游信號分子來激活細胞循環基因，參與到番茄側根的形成過程中[27]。另外，hemin在植物體內被降解，產生一氧化碳（CO）。CO可提高小麥[28]和油菜[29]的耐鹽性，解除對根系細胞生長的抑制作用。推測本研究中hemin緩解鹽脅迫對水稻幼苗的傷害可能有2種方式，一種是通過自身催化HO-1表達，另一種是分解產生CO，其內在機理有待于進一步研究。

3.2??外源hemin對NaCl脅迫下水稻SPAD值和氣體交換參數的影響

鹽脅迫下，植物葉綠素含量下降，光合作用受阻[30-31]。本研究發現，NaCl脅迫3～12?d，2個水稻品種的SPAD值顯著減小，主要是鹽脅迫提高植物體內葉綠素酶活性，加速葉綠素降解并阻礙其生物合成。NaCl脅迫3、6、9?d，黃華占葉片的Ci和Gs同時下降；NaCl脅迫6、9?d，湘兩優900的Ci和Gs均下降。說明鹽脅迫下黃華占和湘兩優900光合速率的降低主要是由氣孔限制。外源使用hemin提高SPAD值，這可能是hemin調節葉綠素生物合成相關酶的活性和促進血紅素加氧酶1對光敏色素發色團的保護作用[32-33]。黃華占和湘兩優900經hemin處理后Pn、Ci、Gs和Tr均顯著提高，表明hemin有效緩解NaCl脅迫對水稻氣孔限制的原因可能是維持較高水平的Gs和Tr。Gs的增加有利于CO2進入植物體內進行氣體交換，促進碳同化；Tr的提高增強植物吸水及運輸的能力，有利于光合作用的進行，這與前人的研究結果相一致[34-35]。此外，張春平等[36]研究發現，血紅素處理提高NaCl脅迫下黃連幼苗的Gs并降低Ci，但在本研究中hemin提高水稻幼苗的Ci和Gs，推測可能跟作物種類、脅迫程度和時間有關，相關具體原因仍需進一步研究。

相關性分析顯示，2個水稻品種的SPAD值與氣體交換參數呈顯著或極顯著正相關，表明SPAD值的提高，有利于水稻葉片進行光合作用。這些結果說明hemin可能通過保護葉片的光合活性及增加SPAD值，保證水稻在NaCl脅迫下具有較高的光合作用。但關于hemin是如何調控NaCl脅迫下水稻幼苗葉綠素含量和光合作用的具體原因仍需進一步研究。

3.3??外源hemin對NaCl脅迫下水稻葉片膜損傷和抗氧化系統的影響

植物在正常生長狀態下，體內活性氧的產生和清除處于動態平衡。NaCl脅迫下，植物產生過量的活性氧，引起MDA等膜脂過氧化物的積累，破壞細胞膜的完整性，最終導致生理代謝紊亂，抑制植物生長[37]。本研究中，與CK相比，隨著NaCl脅迫時間的延長，2個水稻品種S處理的電解質滲漏率、MDA和H2O2含量呈上升趨勢且O2·?染色藍色斑點數量增加。同時，S處理的SOD、POD、CAT和APX活性呈先升后降的趨勢。黃華占S處理的AsA含量均顯著低于CK，而湘兩優900?S處理的AsA含量在3?d時顯著高于CK，6、9、12?d時顯著低于CK。這表明短時期鹽脅迫下，水稻通過抗氧化防御系統去除活性氧，緩解水稻鹽害損傷；長期鹽脅迫使水稻積累更多活性氧物質，抗氧化系統遭到破壞，無法緩解脅迫帶來的氧化損傷，這些與VAIDYANATHAN等[38]和龐春花等[39]的研究相似。葉面噴施hemin后，黃華占和湘兩優900?SH處理的抗氧化酶（SOD、POD、CAT和APX）活性和AsA含量均較S處理顯著增加，而電解質滲漏率、MDA和H2O2含量保持較低水平，O2·?染色斑點減少。前人研究報道hemin減少相對電導率和MDA含量，提高相關抗氧化酶活性，且上調NtGSH1基因的表達，調控GSH的合成，保護堿脅迫下煙草細胞膜結構的完整性[40]。CUI等[41]發現hemin降低硫代巴比妥酸（TBARS）含量，調節APX、SOD、POD活性及AsA和GSH含量，緩解由Cd導致紫花苜蓿的氧化損傷。上述結果均說明hemin減少活性氧積累、激活抗氧化酶活性和增加非酶抗氧化劑含量，有效提高植物的抗逆性，但有關hemin如何調控其他抗氧化酶活性和GSH等抗氧化劑含量還有待進一步探索。

相關性分析表明，黃華占SOD活性與H2O2含量呈極顯著負相關，POD活性與H2O2和MDA含量均呈極顯著負相關。AsA含量與電解質滲漏率、MDA和H2O2含量均呈顯著或極顯著負相關。推測NaCl脅迫下，黃華占體內的AsA含量、SOD和POD活性不能清除過量的活性氧，需要靠hemin的調控作用緩解氧化脅迫。湘兩優900的POD和APX活性均與電解質滲漏率呈顯著或極顯著正相關，SOD、POD及CAT活性與H2O2含量均呈顯著或極顯著正相關，而AsA含量與電解質滲漏率及MDA含量呈顯著或極顯著負相關?？赡苁窍鎯蓛?00在受到NaCl脅迫時，通過增強自身抗氧化酶活性，減輕膜脂過氧化程度，從而維持細胞膜的完整性。

3.4??外源hemin對NaCl脅迫下水稻可溶性蛋白的影響

植物通過增加滲透物質含量以抵御鹽脅迫的傷害[42]，可溶性蛋白作為一種重要的滲透調節物質，具有較強的親水性，可增強植物細胞保水能力[43]。本研究中，NaCl脅迫下，水稻葉片中可溶性蛋白含量顯著增加，可能是鹽脅迫導致幼苗體內Na+和Cl-激增，細胞內外離子濃度失衡，引起滲透脅迫，而幼苗通過提高滲透物質（可溶性蛋白）的含量來降低鹽脅迫帶來的滲透損傷。隨著鹽脅迫時間的增加，蛋白含量下降。根據前人研究，推測植物受到脅迫后蛋白質合成受阻或蛋白質結構被破壞而降解[44]，產生大量的游離氨基酸。噴施外源hemin有效提高2個水稻品種的可溶性蛋白含量，有助于細胞吸收外部環境中的水分，從而減輕NaCl脅迫帶來的傷害。劉紫薇等[45]研究指出hemin可提高有機滲透調節物質（可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等）含量及無機離子K+、Ca2+和Mg2+的吸收，降低體內Na+的積累，從而誘導煙草植株抵御堿脅迫。然而，本研究只表明施用外源hemin可提高可溶性蛋白含量，對于可溶性糖、脯氨酸、K+和Ca2+等其他滲透調節物質的調控作用目前正在研究中，相關機制將在后續發表的論文中深入研究和分析。

4??結論

鹽脅迫顯著抑制水稻幼苗生長，造成ROS代謝紊亂，增加膜脂過氧化程度。葉面噴施hemin通過增強凈光合速率，增加生物量的積累，激活抗氧化酶（SOD、POD、CAT、APX）活性和促進滲透物質的積累緩解由鹽脅迫造成的損傷。本研究結果為外源hemin提高水稻幼苗抗逆性及鹽堿地種植水稻提供技術指導和理論依據。

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