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2022 , Vol. 43 >Issue 6: 1160 - 1165

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.008

Plant Cultivation, Physiology & Biochemistry

Effects of Extraneous Salicylic Acid on Physiological Index of Brazil Banana Seedling under NaCl Stress

  • ZENG Liping ,
  • WANG Nanqi ,
  • LI Xinguo , *
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  • School of Horticulture, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China
*LI Xinguo,E-mail： 。

Received date: 2021-08-12

  Revised date: 2021-11-09

  Online published: 2022-06-24

Fold

Abstract

Banana (Musa spp.) is one of the most important economic fruits in the world and staple food in African. Salinity stress is a major factor that affects banana fruit production and quality. Brazil banana seedling (M. AAA Cavendish var. Brazil) is a major banana cultivar in South China. The plant phenolic salicylic acid (SA) plays a regulatory role in plant physiology and metabolism. Effects of extraneous SA on physiological index of Brazil banana seedling under NaCl stress is still unknown. In this paper, we focused on the need for analyzing the effect of physiological properties of Brazil banana seedling by means of spraying exogenous concentration (0.5, 1.0, 2.0, mmol/L) SA under 70 mol/L of NaCl salt stress, the effect of physiological indexes including relative water content (RWC), and proline content of leaves, were studied. The result indicated that under salt stress the relative water content on leaves and total chlorophyll content of the seedling decreased significantly, the content of prolinet, soluble sugars, soluble proteint and malondialdehyde (MDA) on leaves increased significantly. After further treatment with SA 0.5, 1.0 mmol/L, compared to only dealt with NaCl, the relative water content on leaves, the content of total chlorophyll, proline, soluble sugars and soluble proteins of the seedling increased significantly, while the content of MDA decreased. However, after further treatment with SA 2.0 mmol/L, compared to only dealt with NaCl, the relative water content on leaves, the content of proline, soluble sugars and soluble proteins had no significant difference. The symptom of salinity stress could be alleviated by the treatment of exogenous salicylic acid of adequate concentration (0.5, 1.0 mmol/L), with the optimum concentration of 1.0 mmol/L. However, high concentration of exogenous salicylic acid mitigation effect is not obvious.

Key words： salicylic acid; Brazil banana; salt stress; physiological index

Cite this article

ZENG Liping , WANG Nanqi , LI Xinguo . Effects of Extraneous Salicylic Acid on Physiological Index of Brazil Banana Seedling under NaCl Stress[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2022 , 43(6) : 1160 -1165 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.06.008

水杨酸（salicylic acid,SA）是一类广泛存在于植物体内的酚类植物激素,对植物的生长发育和抗性具有显著调控作用[1]。研究表明,水杨酸能诱导植物对低温、干旱、高温、盐害、重金属、紫外辐射等非生物因素胁迫产生一定的抗性[2]。盐胁迫下,外源水杨酸可提高种子萌发[3]、促进植物的相对生长速率[4]和改善其生理特性[3⇓⇓⇓-7]。
香蕉是我国重要的热带水果,有3000多年的栽培历史,已成为热带高效农业的支柱产业[8]。外源水杨酸提高低温下香蕉的幼苗抗氰呼吸和细胞色素呼吸,增加总呼吸量,提高产热量[9],提高香蕉幼苗抗氧化酶活性、清除活性氧的积累、减少膜损伤来缓解低温对香蕉幼苗的损伤[10-11]。香蕉属于盐敏感的植物,土壤盐渍化是香蕉生产面临的重要的非生物逆境之一[12]。但是外源水杨酸处理对盐胁迫下香蕉生理的影响未见报道。巴西蕉（Musa AAA Cavendish var. Brazil）是我国主要栽培香蕉品种,其盐分阈值为20~30 mmol/L[13]。本研究以70 mmol/L NaCl模拟中度盐胁迫,探究不同浓度水杨酸对盐胁迫下巴西蕉幼苗的生理响应,旨在为香蕉的抗盐性栽培提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料

巴西蕉幼苗购自中国热带农业科学院组培中心,苗高20~25 cm,基本长势一致、五叶一心、心叶未展开、无病虫害、生长健壮的巴西蕉幼苗。将袋装巴西蕉幼苗取出后,带土用清水浸泡1 h,待土质疏松轻轻抖动,用流动的水冲洗净根系,转入1/2 Hoagland营养液进行水培。培养条件：培养环境光照强度为80 μmol/(m2·s),光照时间13 h/d,昼夜温29℃/23℃,设置相对湿度80%~ 85%。培养期间用电动氧气泵24 h持续通氧。水培缓苗3 d后,叶面喷施0、0.5、1.0、2.0 mmol/L不同浓度水杨酸（SA）（含4% Tween-20）,连续喷施3 d。喷施方法为均匀喷洒于巴西蕉叶片的正面与背面,以叶片开始有水珠滴下为标准。采用1/2 Hoagland营养液添加70 mmol/L NaCl模拟盐胁迫,试验共设5个处理,以1/2 Hoagland营养液培养为对照,每个处理重复3次,处理期间每3 d更换1次营养液。在盐胁迫处理的1、3 d后测定叶片的相对含水量（RWC）、丙二醛（MDA）含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和叶绿素含量。

1.2 方法

叶片RWC测定参考郑炳松等[14]的测定方法,MDA含量测定采用硫代巴比妥酸比色法[15],脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法[15],可溶性糖采用蒽酮比色法[15],可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-520法[15],叶绿体色素含量采用乙醇丙酮混合提取法[16]。

1.3 数据处理

数据处理采用SAS 9.2软件的ANOVA过程进行处理间差异显著性测验,Duncan’s新复极差法进行平均数之间的多重比较。

2 结果与分析

2.1 外源SA对盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片RWC的影响

如图1所示,在盐胁迫处理1 d时,各个处理之间差异均不显著。在处理3 d时,0.5、1.0 mmol/L SA处理的叶片RWC分别比盐胁迫高1.98%和3.71%。而2.0 mmol/L SA处理比盐胁迫含水量低1.29%。其中,0.5、1.0 mmol/L SA处理与对照无明显差异。这表明一定浓度的外源水杨酸能够缓解盐胁迫对巴西蕉的抑制作用,其中以1.0 mmol/L SA处理效果最好。
图1 外源SA处理对盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片RWC的影响

不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示处理间差异极显著（P<0.01）。

Fig. 1 Effects of exogenous salicylic acid on the relative water content Brazil banana seedling leaves under salinity stress

Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05), different capital letters indicate extremely significant difference among treatments (P<0.01).

2.2 外源SA对盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片MDA含量的影响

如图2所示,盐胁迫处理均比对照的MDA含量要高,经过SA处理的叶片MDA含量大多低于盐胁迫处理。其中,在2.0 mmol/L SA处理1 d时比盐胁迫的MDA含量高,而到3 d MDA含量又低于盐胁迫,这可能是由于SA的处理浓度过高,对叶片造成一定伤害,而经过一段时间的适应,通过植物的自愈功能自行恢复,从而降低了MDA的含量。0.5、1.0 mmol/L SA处理MDA含量均表现为显著低于盐胁迫,并且与对照差异不显著。这说明一定浓度的SA处理能够在一定程度上缓解盐胁迫对巴西蕉叶片膜脂过氧化的程度,缓解盐胁迫。
图2 外源SA处理对盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片MDA含量的影响

不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示处理间差异极显著（P<0.01）。

Fig. 2 Effects of exogenous salicylic acid on MDA content of Brazil banana seedling leaves under salinity stress

Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05), different capital letters indicate extremely significant difference among treatments (P<0.01).

2.3 外源SA对盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片脯氨酸含量的影响

图3表明,经过盐胁迫和SA处理的巴西蕉幼苗叶片的脯氨酸含量与对照差异极显著。随着胁迫时间的延长,叶片脯氨酸含量增加,而SA能够增加香蕉叶片脯氨酸的含量。其中1 d时,0.5、1.0、2.0 mmol/L SA处理分别比盐胁迫处理的脯氨酸含量高57.66%、182.87%和107.59%;3 d时,0.5、1.0 mmol/L外源SA处理分别比盐胁迫处理的脯氨酸含量高16.10%和38.67%,其中以1.0 mmol/L外源SA处理的脯氨酸含量积累最多。脯氨酸含量的增加,可能是脯氨酸作为渗透调节物质,是巴西蕉对盐胁迫作出的一个适应变化。
图3 外源SA处理对盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片脯氨酸含量的影响

不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示处理间差异极显著（P<0.01）。

Fig. 3 Effects of exogenous salicylic acid on proline content of Brazil banana seedling leaves under salinity stress

Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05), different capital letters indicate extremely significant difference among treatments (P<0.01).

2.4 外源SA对盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片可溶性糖含量的影响

如图4所示,盐胁迫下巴西蕉幼苗的叶片可溶性糖含量均显著高于对照,1 d时,3个SA处理分别比盐胁迫高29.43%、81.03%、21.45%,与盐胁迫差异达极显著;3 d时,0.5、1.0 mmol/L SA处理分别比盐胁迫高20.51%和36.96%,而2.0 mmol/L SA处理与盐胁迫差异不显著。说明一定低浓度的外源水杨酸能缓解盐胁迫对巴西蕉幼苗造成的伤害,以1.0 mmol/L SA处理效果最佳。
图4 外源SA处理对盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片可溶性糖含量的影响

不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示处理间差异极显著（P<0.01）。

Fig. 4 Effects of exogenous salicylic acid on soluble sugars content of Brazil banana seedling leaves under salinity stress.

Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05), different capital letters indicate extremely significant difference among treatments (P<0.01).

2.5 外源SA对盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片可溶性蛋白含量的影响

如图5所示,盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片可溶性蛋白含量均与对照呈显著差异,且随着胁迫时间的增加,可溶性蛋白的含量也在增加,从处理效果来看,SA处理均高于盐胁迫处理。在1 d时,3个SA处理可溶性蛋白含量均与盐胁迫处理呈显著差异。3 d时,SA处理比盐胁迫处理叶片可溶性蛋白含量高20.30%、40.49%和4.25%,其中以1.0 mmol/L SA处理增加幅度最大。
图5 外源SA处理对盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片可溶性蛋白含量的影响

不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示处理间差异极显著（P<0.01）。

Fig. 5 Effects of exogenous salicylic acid on soluble proteins content of Brazil banana seedling leaves under salinity stress.

Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05), different capital letters indicate extremely significant difference among treatments (P<0.01).

2.6 外源SA对盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片叶绿素含量的影响

从图6可知,在盐胁迫1 d时,各个处理之间差异不明显。在盐胁迫3 d时,盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片的叶绿素含量与对照组差异达极显著;经过SA处理的幼苗叶绿素含量均显著高于盐胁迫处理,分别高33.77%、46.92%、20.57%。其中,1.0 mmol/L SA处理比对照组的叶绿素含量更高,说明该处理不仅能缓解抑制,还能在一定程度上促进巴西蕉幼苗的生长。以上结果说明,盐胁迫会对巴西蕉幼苗的光合作用造成干扰,导致叶绿素降解;而SA能够缓解盐胁迫对巴西蕉幼苗造成的生长抑制;以1.0 mmol/L SA处理的效果最好。
图6 外源SA对盐胁迫下香蕉幼苗叶绿素含量的影响

不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示处理间差异极显著（P<0.01）。

Fig. 6 Effects of exogenous salicylic acid on Chlorophyll content of Brazil banana seedlings under salinity stress

Different lowercase letters indicate significant difference among treatments (P<0.05), different capital letters indicate extremely significant difference among treatments (P<0.01).

3 讨论

植物的生长对水分逆境高度敏感,特别是叶片,轻度的水分亏缺就足以使叶生长显著减弱[17]。盐胁迫在一定程度上会造成植物的生理缺水,造成水分失衡,引起植物水势变化[18]。盐胁迫下,外源SA可显著提高高羊茅[4]、白榆[6]的叶片RWC。本研究发现,在巴西蕉幼苗叶面喷施一定浓度的外源SA,能够减缓香蕉幼苗在盐胁迫下的水分亏缺,增加叶片的相对含水量,从而减轻盐胁迫对于巴西蕉叶片造成的生长抑制,提高了巴西蕉的抗盐性。
细胞膜是植物感受环境胁迫最敏感的部分,盐胁迫下常常发生膜脂过氧化,MDA是膜脂过氧化作用的主要产物之一,MDA含量则在一定程度上表示细胞膜脂过氧化的程度和植物对逆境条件反应的强弱[19]。董慧等[5]研究发现低浓度（0.25、0.50 mmol/L）SA处理能显著降低盐胁迫下黑麦草MDA含量,而高浓度（1.00 mmol/L）增加MDA的含量。与本研究结果类似,只是作用浓度存在差异。
植物在盐胁迫的环境中,形成了渗透调节的生理机制,提高植物的耐盐能力[20]。渗透调节物质包括无机渗透调节物质和有机渗透调节两类,其中无机渗透调节物质主要指Na+、K+等无机离子;有机渗透调节物质指细胞中合成的小分子物质,主要有低分子糖类（如果聚糖、海藻糖等）、氨基酸及其衍生物（如脯氨酸、甜菜碱等）、多元醇（如甘露醇、山梨醇等）[21]。盐胁迫下,外源SA可以显著提高植物叶片的可溶性蛋白质[3]、可溶性糖[6-7]和脯氨酸[3,7]等含量。本研究认为,外源SA能够增加巴西蕉幼苗叶片可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸的含量,它们作为主要的渗透调节物质,起到了调节细胞渗透压的作用,从而保护生物膜结构,缓解盐胁迫对巴西蕉造成的伤害,从而提高巴西蕉幼苗的抗盐性。
叶绿体是植物光合作用的场所,也是对盐胁迫最敏感的细胞器[22]。适宜浓度的SA能够提高黄瓜[23]和番茄[19,24]叶片叶绿素的含量,促进光合作用。本研究结果表明,外源SA能够明显提高盐胁迫下巴西蕉幼苗叶片叶绿素的含量,进而缓解盐胁迫对巴西蕉光合作用造成的伤害。
综上,本研究认为,叶面喷施一定浓度的外源水杨酸,可以通过调节香蕉细胞的渗透功能,增强细胞膜的稳定性,降低膜脂过氧化程度,减少叶绿素分解,从而在一定程度上缓解盐胁迫对香蕉幼苗造成的伤害。但是有关外源SA如何影响香蕉内源SA的相互作用机制、SA如何调控香蕉抗盐分子机理等尚待进一步研究。

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