外源硝普钠（SNP）缓解盐胁迫下温室番茄光合作用变化的叶龄依赖性研究

《Journal of Plant Growth Regulation》：Exogenous Sodium Nitroprusside Alleviates Salt-Induced Changes in Photosynthesis of Greenhouse Tomato Plants by Leaf Age-Dependent Manner

为探究盐胁迫对番茄光合作用的影响及 NO 的调控作用，研究发现外源 SNP 能依叶龄改善光合性能，意义重大。

　　### 研究背景
在全球范围内，盐渍化土壤面积不断扩大，严重威胁着农作物的产量和质量。番茄作为一种重要的蔬菜作物，其生长和发育也深受盐胁迫的影响。盐胁迫会引发一系列生理变化，如渗透胁迫、离子失衡、氧化应激等，这些变化最终会导致光合作用受到抑制，进而影响番茄的产量和品质。

光合作用是植物生长的核心过程，盐胁迫对其的影响备受关注。在盐胁迫下，气孔关闭限制了 CO₂的吸收，同时，叶绿素降解、光捕获复合物受损、光系统 II（PSII）活性受到抑制，这些都使得光合作用效率大幅下降。虽然已有研究表明一氧化氮（NO）作为一种重要的信号分子，能够缓解盐胁迫对光合作用的影响，但 NO 在盐胁迫下植物光合系统（尤其是光系统 I，PSI）中的作用机制，以及其在不同叶龄叶片中的差异，仍存在许多未解之谜。

为了解开这些谜团，来自匈牙利塞格德大学（University of Szeged）和匈牙利农业研究中心（HUN-REN Centre for Agricultural Research）的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Journal of Plant Growth Regulation》上，为提高番茄在盐胁迫下的光合性能提供了新的思路和理论依据。

研究方法

研究人员以番茄（Solanum lycopersicum L. cv. Rio Fuego）为实验材料，将种子在黑暗中 27°C 萌发 3 天，随后在珍珠岩中培育，再转移至水培系统。实验设置了不同处理组，对 8 周龄的番茄植株分别用 0.1 mM 硝普钠（SNP，一种 NO 供体）和 100 mM NaCl 处理 7 天。

研究中运用了多种关键技术方法。通过测定生物量和 NO 产生量，评估植株生长状况和 NO 水平；利用便携式光合作用系统（LI-6400）测量气孔导度和光合 CO₂同化；借助 Dual-PAM-100 仪器测定 PSII 和 PSI 的活性；采用分光光度计测定光合色素含量；通过检测丙二醛（MDA）含量和电解质渗漏（EL）评估脂质过氧化和细胞活力。

研究结果

1. 生物量和 NO 产生的变化：100 mM NaCl 显著降低了成熟叶和老叶的鲜重和干重，0.1 mM SNP 处理仅轻微增加老叶生物量，而 SNP 与 NaCl 共同处理能显著增加老叶生物量。SNP 处理使未成熟叶和老叶的 NO 产生量显著高于对照，盐胁迫也导致成熟叶和老叶的 NO 产生量增加。
2. 气孔导度和净光合速率的变化：老叶的气孔导度低于未成熟叶和成熟叶。100 mM NaCl 导致所有叶位的气孔显著关闭，0.1 mM SNP 处理也降低了未成熟叶和成熟叶的气孔导度，但 SNP 与 NaCl 共同处理对气孔导度的影响与 NaCl 单独处理无显著差异。净光合速率在未成熟叶中最高，老叶中最低，100 mM NaCl 显著降低了净光合速率，而 SNP 与 NaCl 共同处理显著缓解了这种下降。
3. PSII 和 PSI 活性的变化：100 mM NaCl 仅降低了成熟叶的最大 PSII 量子产量（Fv/Fm），SNP 处理可缓解这一现象。盐胁迫降低了所有叶位的开放 PSII 反应中心比例（qL），SNP 处理在未成熟叶和成熟叶中对其有一定缓解作用。100 mM NaCl 显著降低了所有叶位的 PSII 有效量子产量（Y (PSII)）和 PSI 量子产量（Y (PSI)），SNP 处理仅在未成熟叶中显著缓解 Y (PSII) 的下降，在未成熟叶中缓解 Y (PSI) 的下降。
4. 光合色素含量的变化：光合色素含量依赖于叶位。SNP 处理增加了成熟叶的叶绿素 a + b 含量，盐胁迫显著降低了所有叶位的光合色素含量，尤其是老叶。SNP 在盐胁迫下能有效缓解成熟叶和老叶中叶绿素 a + b 和类胡萝卜素含量的下降。
5. 脂质过氧化和细胞活力的变化：100 mM NaCl 导致所有叶位的脂质过氧化显著增加，老叶中 MDA 含量最高。SNP 处理有效缓解了未成熟叶和成熟叶中盐胁迫诱导的脂质过氧化。100 mM NaCl 处理后叶中电解质渗漏最高，SNP 单独处理增加了所有叶位的电解质渗漏，但与 NaCl 共同处理可缓解盐胁迫对细胞活力的有害影响。

研究结论与讨论

研究表明，外源 SNP 通过叶龄依赖性方式有效缓解了盐胁迫对番茄光合作用的负面影响。在老叶中，SNP 在生物量生产、净光合速率、Fv/Fm、光合色素含量、脂质过氧化程度和细胞活力等方面的缓解效果最为显著；在幼叶中，SNP 在 NO 产生、净光合速率、Y (PSII) 和 Y (PSI)、脂质过氧化和细胞活力等方面也发挥了积极作用。

盐胁迫通过诱导渗透胁迫、离子失衡和氧化应激，对植物光合作用产生了多方面的影响。SNP 的应用增加了 NO 的产生，影响了气孔导度和净光合速率，同时对 PSII 和 PSI 的活性也有调节作用。此外，SNP 还能缓解盐胁迫导致的光合色素损失、脂质过氧化和细胞活力下降。

这些研究结果为园艺生产中应用 NO 供体提高植物耐盐性提供了重要的数据支持和新的策略。通过调控 NO 水平，可以更有效地改善植物在盐胁迫下的生长状况，为应对土壤盐渍化挑战、提高农作物产量和品质开辟了新的途径。