王春林 武芸 刘秀丽 王风琴

摘    要：为探究外源H2S对西葫芦幼苗耐盐性的调节作用，以西葫芦冬玉99F1为试材，通过基质培养，研究了150 mmol·L-1 NaCl胁迫下施加外源H2S供体NaHS（0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mmol·L-1）对西葫芦幼苗活性氧代谢及渗透调节物质的影响。结果表明，盐胁迫显著增加了西葫芦幼苗H2O2、超氧阴离子、MDA和Pro（脯氨酸）含量，提高了SOD、POD和CAT活性。在盐胁迫下，外施NaHS均可显著提高SOD和CAT活性，仅0.8 mmol·L-1 NaHS可显著提高POD活性，且可使3种酶活性分别提高36.74%、41.84%和20.34%;可减少活性氧和MDA积累，0.8 mmol·L-1 NaHS可使H2O2、超氧阴离子和MDA含量分别降低9.27%、63.88%和52.66%，Pro含量显著增加。综上所述，外源H2S可通过提高活性氧清除系统的酶活性，减少活性氧和膜脂过氧化产物的生成，并通过调节渗透物质来提高西葫芦幼苗抗盐能力，其中0.8 mmol·L-1 NaHS效果最优。

关键词：西葫芦;硫化氢;盐胁迫;生理特性

中图分类号：S642.6 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）09-045-05

Effects of exogenous hydrogen sulfide on the physiological characteristics under salt tolerance of zucchini seedlings

WANG Chunlin1， WU Yun 2， LIU Xiuli 1， WANG Fengqin1

（1. College of Life Science & Technology， Longdong University， Qingyang 745000， Gansu， China; 2. College of Chemistry and Chemical Engineering， Longdong University， Qingyang 745000， Gansu， China）

Abstract：
To explore the effects of hydrogen sulfide on zucchini seedlings under salt stress， Dongyu 99F1 planted in substrate culture was used as the experimental material， and NaHS with different concentrations （0， 0.2， 0.4， 0.6， 0.8， 1.0 mmol·L -1） were applied. The active of oxygen metabolism and osmotic adjustment substance were investigated.The results showed that H2O2，O2-， MDA and proline content of zucchini seedlings were increased， and the activity of SOD， POD and CAT of zucchini seedlings were enhanced under salt stress. Exogenous hydrogen sulfide could increase the SOD ，CAT activity and proline content significantly under salt stress， but only 0.8 mmol·L -1 NaHS could enhance the POD activity. The SOD， POD and CAT activity were enhanced 36.74%， 41.84% and 20.34% respectively after 0.8 mmol·L -1 NaHS treatment. and the contents of H2O2， O2-， MDA were decreased 9.27%， 63.88% and 52.66% respectively compared to salt stress. This study indicated that exogenous hydrogen sulfide could increase salt resistance of zucchini seedlings because it could enhance the activity of antioxidant enzymes and membrane lipid superoxide biosynthesis. The alleviating effect for salt stress under 0.8 mmol·L -1 NaHS concentration was best.

Key words：
Zucchini; Hydrogen sulfide; Salt stress; Physiological characteristics

西葫蘆（Cucurbita pepo L.）是葫芦科、南瓜属一年生蔓生草本植物，原产北美洲南部，也称“美洲南瓜”。西葫芦是城乡人民喜食的蔬菜，营养丰富，具有除烦止渴、润肺止咳、清热利尿、消肿散结的功效。近年来，由于农业生产过程中长期不合理施用化肥及灌溉水质、灌溉方式等因素的影响，目前盐渍化程度正在进一步加剧，盐害成为植物遭受的主要逆境之一，已严重制约了西葫芦的规模化生产。盐胁迫引起的渗透胁迫和离子毒害使植物细胞叶绿体和线粒体电子传递中电子泄露量增加，活性氧（ROS）积累，并导致细胞的氧化损伤，使蛋白质变性、核酸断裂、光合作用下降，生长受到抑制，甚至死亡[1]。因此，缓解盐胁迫对西葫芦生长发育的影响具有重要意义。

H2S作为一种新的信号分子，在植物生长发育和抗逆境胁迫方面发挥着重要作用[2]，广泛参与植物生长发育的许多过程，如促进种子萌发、调节根系发育、调节气孔关闭、光合作用、果实保鲜和延缓衰老、非生物胁迫的调节信号转导等[3-4]。孙晓莉等[5]研究表明，外源H2S可通过提高干旱胁迫下板栗幼苗Pro含量，SOD、POD、CAT活性，降低细胞膜受损程度以提高板栗对干旱胁迫的适应性。黄菡等[6]在茶树上的研究表明，喷施H2S能增强盐胁迫下茶树叶片SOD、POD、CAT、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）等抗氧化酶活性及和抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）非酶抗氧化剂活性，而且提高了叶片中游离Pro和可溶性蛋白含量，显著降低了叶片电解质渗透率及减缓H2O2、超氧阴离子自由基和MDA的积累，从而减轻盐胁迫引起的氧化损伤。目前，H2S对黄瓜、番薯、菠菜、番茄、小麦、水稻、苜蓿抗逆生理方面的研究均有报道[7]，而对西葫芦抗盐方面尚未见报道。

因此，笔者以西葫芦为试验材料，在幼苗期用外源H2S供体NaHS处理，通过测定叶片活性氧含量、抗氧化保护酶活性和氧化损害物质积累情况，探讨H2S在西葫芦抗盐方面的生理机制，以期为H2S提高西葫芦的抗盐性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

西葫芦品种为冬玉99F1，由山西省太谷县种苗有限公司生产;H2S供体硫氢化钠（NaHS），购自Sigma公司（中国）。

1.2 方法

试验于2020年4—6月在陇东学院生农科技园和生命科学与技术学院植物生理实验室进行，采取随机区组试验。选取籽粒饱满、大小一致的西葫芦种子，用 0.1%高锰酸钾浸泡10 min冲洗消毒，将浸泡后的种子用蒸馏水洗净，将种子摆放在铺有3层滤纸、直径为9 cm的培养皿中，种子上层再铺1层滤纸，铺好滤纸后加10 mL蒸馏水，将培养皿置于温度28 ℃、相对湿度60%、自然光照的培养箱中进行培养。待种子露白后播种在盛有蛭石和珍珠岩（V蛭石∶V珍珠岩=3∶1）的营养钵中，营养钵规格5 cm×8 cm。幼苗2叶1心时，选取大小一致的植株，每钵留1株，随机分成7组，每组30株。分别喷施0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mmol·L-1 NaHS溶液，分别为处理A、B、C、D、E、F，见表1。连续喷施3 d后，在1/2 Hoagland营养液中加入150 mmol·L-1 NaCl溶液（试验预处理得知西葫芦种子耐盐（NaCl）的半致死浓度150 mmol·L-1）浇灌植株。采用喷施清水和添加正常1/2 Hoagland营养液为对照（CK）。处理7 d后测定各指标，每个处理3次重复，每个重复10株。

1.3 测定项目与方法

采用二甲酚橙法[8]测定H2O2含量，采用王学奎的方法[9]测定超氧阴离子含量，采用氮蓝四唑还原法[10]测定SOD活性，采用愈创木酚法[10]测定POD活性，采用紫外吸收法[10]测定CAT活性，采用硫代巴比妥酸法[9]测定MDA含量，采用茚酮比色法[11]测定Pro（脯氨酸）含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2007进行处理和作图，采用SPSS 21.0进行单因素方差分析，用LSD法对比各处理间差异。

2 结果与分析

2.1 不同浓度NaHS处理对盐胁迫下西葫芦叶片ROS含量的影响

由图1可知，盐胁迫下处理A西葫芦幼苗叶片H2O2和超氧阴离子含量均显著高于CK，H2O2和超氧阴离子含量比CK分别增加了10.34%和15.07%。添加外源NaHS后，西葫芦叶片H2O2和超氧阴离子含量均显著低于盐胁迫下处理A，但处理B、C、D之间H2O2含量无显著差异，处理E、F幼苗叶片H2O2含量均与CK无显著差异，比盐胁迫下处理A分别降低了9.27%和10.72%。处理D、E、F幼苗叶片超氧阴离子含量比盐胁迫下处理A分别降低了54.06%、63.88%和63.97%，且均与CK无显著差异。表明在0.2～1.0 mmol·L-1浓度范围内添加外源NaHS可显著减缓盐胁迫下H2O2和超氧阴离子的积累，减轻盐胁迫引起的氧化损伤。

2.2 不同浓度NaHS处理对盐胁迫下西葫芦叶片抗氧化酶活性的影响

由图2可知，盐胁迫下处理A西葫芦叶片SOD、POD、CAT酶活性均顯著高于CK，分别较CK提高38.57%、36.33%和55.16%。不同浓度NaHS处理后西葫芦幼苗叶片SOD酶活性均显著高于盐胁迫下处理A，且处理E和F间SOD酶活性无显著差异。处理E叶片POD酶活性显著高于处理A，比处理A提高了41.84%，各NaHS处理间POD酶活性无显著差异。不同浓度NaHS处理后西葫芦幼苗叶片CAT酶活性均较CK显著提高。这表明添加0.2～1.0 mmol·L-1浓度的外源NaHS均可提高西葫芦幼苗抗氧化酶活性。

2.3 不同浓度NaHS处理对盐胁迫下西葫芦叶片MDA含量的影响

由图3可知，盐胁迫下处理A西葫芦叶片中MDA含量显著升高，为CK的2.83倍。处理B与处理C之间MDA含量无显著性差异，处理D、E、F之间MDA含量无显著性差异，但不同浓度NaHS处理下西葫芦叶片中MDA含量均显著低于盐胁迫下处理A，且处理D和F叶片中MDA含量降低到与CK无显著差异，表明盐胁迫可引起西葫芦叶片MDA积累，外源NaHS可降低盐胁迫下MDA含量。

2.4 不同浓度NaHS处理对盐胁迫下西葫芦叶片Pro含量的影响

由图4可知，盐胁迫的处理A西葫芦叶片Pro含量比CK显著提高，较CK提高37.26%。处理B西葫芦叶片脯氨酸含量与盐胁迫下的处理A无显著差异，处理D、E、F西葫芦叶片Pro含量均显著高于其他处理，但这3个处理间Pro含量无显著差异，表明外源NaHS处理一定程度上可促进西葫芦叶片Pro积累。

3 讨论与结论

土壤中的盐离子对植物生长、发育和产量的形成有很大的影响，过高盐含量可破坏植物的新陈代谢[12]。H2S作为一种新型气体信号分子参与植物抵御逆境多种代谢过程。前人研究表明，H2S供体NaHS处理可显著缓解盐胁迫对番茄、玉米、大豆等[13-15]作物生长发育的伤害。ROS（如H2O2和超氧阴离子）是植物有氧代谢的副产物，在植物中具有双重效应，即低浓度时调节植物对外界环境的适应能力，而高浓度时则破坏植物体内的氧化还原平衡，抑制植物正常的代谢生长。MDA是膜脂过氧化的最终产物，反映了膜的受伤害程度[16]。在正常生长条件下，植物能通过自身的ROS清除机制来维持体内ROS的平衡。然而，在逆境胁迫下，当ROS的产生超过植物自身的清除能力时，植物细胞中就会积累大量ROS，并且启动和加速了膜脂过氧化，从而破坏植物正常的生理代谢功能，甚至诱导细胞程序化死亡[17]。逆境胁迫下，植物可通过增强自身抗氧化防御体系来缓解逆境引起的氧化损伤。

笔者研究发现，盐胁迫下，虽然西葫芦叶片内抗氧化酶系SOD、POD和CAT活性增加，但仍不能及时清除迅速积累的ROS，造成西葫芦植株体内活性氧平衡遭到破坏，MDA含量升高，破坏膜结构的完整性。而H2S供体NaHS处理后，西葫芦叶片中SOD和CAT活性均显著高于盐胁迫的处理A，从而及时清除ROS的积累，减少MDA积累，增强植物抗氧化防御能力，进而缓解盐胁迫引起的氧化损伤。黄菡等[6]在茶树上研究也得出同样的结论。

Pro是植物逆境条件下的主要渗透调节物质之一，对维持细胞内渗透压、防止水分丧失、增强膜蛋白分子间水合作用具有重要的意义。在盐胁迫下，植物体内Pro大量积累，起到渗透调节作用，防止细胞失水。在本试验中，盐胁迫下西葫芦叶片Pro含量升高，而外源H2S供体NaHS处理的Pro含量高于盐胁迫下的处理A，表明H2S可以通过调节渗透物质Pro含量来缓解盐胁迫引起的渗透胁迫。

在本试验中，盐胁迫下，0.2、0.4、0.6 mmol·L-1 NaHS处理之间西葫芦叶片H2O2含量无显著差异;0.2与0.4 mmol·L-1 NaHS处理间西葫芦叶片MDA含量无显著性差异，0.6、0.8、1.0 mmol·L-1 NaHS处理之间MDA含量均无显著差异;0.8、1.0 mmol·L-1 NaHS处理间西葫芦叶片H2O2含量、超氧阴离子含量、SOD酶活性无显著差异;各NaHS处理间POD活性无显著差异。NaHS浓度设置间隔较小可能是这些处理间差异不显著的原因之一，这与何庆元等[15]研究H2S对盐胁迫条件下大豆抗氧化酶活性的影响研究结果一致。关于NaHS对盐胁迫下植物其他生理生化反应的影响还需进一步研究。

综上所述，盐胁迫下，施加外源H2S可以通过启动细胞活性氧清除机制来提高西葫芦幼苗活性氧清除酶SOD和CAT酶活性，有效清除过量的ROS，减少MDA积累，降低盐胁迫下西葫芦幼苗膜脂过氧化程度。另外，施加外源H2S可以通过调节渗透物质Pro含量来缓解盐胁迫引起的渗透胁迫，进一步提高西葫芦幼苗抗盐能力，其中添加0.8 mmol·L-1 NaHS的效果最优。

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