叶面施用尿囊素和血清素可缓解苦瓜（Momordica charantia L.）的盐分胁迫

《Scientific Reports》：Foliar application of allantoin and serotonin mitigates salinity stress in bitter melon (Momordica charantia L.)

　　

摘要

苦瓜（Momordica charantia L.）是一种攀缘植物，在传统医学中常被用来治疗多种疾病。土壤盐分是限制植物生长的主要非生物因素，影响了近50%的灌溉农田，并且盐分问题还在不断加剧。先前的研究已经发现尿囊素和血清素在缓解非生物胁迫方面的积极作用。因此，在本研究中，我们探讨了它们单独使用或联合使用对苦瓜生长发育及其生理和生化特性所受盐胁迫损害的影响。实验采用完全随机设计，进行了三次重复。研究考察了两个变量：(a) 三个盐分水平（0、50和100 mM NaCl）；(b) 叶面处理方式（对照组：蒸馏水；处理组：尿囊素（1000 μmol）、血清素（100 μmol）以及尿囊素（1000 μmol）+ 血清素（100 μmol））。实验结束后，测量了叶片和根系的形态学、生物化学和生理学关键指标，并提取了果实中的次生代谢物。随着盐分胁迫的增加，苦瓜的植株生长性状（株高、叶数、叶面积）以及果实相关指标（平均果重和产量）均受到抑制。100 mM NaCl处理显著降低了苦瓜叶片的光合效率（SPAD值）、Fv/Fm比值、水分含量以及钾和磷的浓度；同时增加了电解质渗漏、脯氨酸、钠、氯离子的含量以及过氧化氢和丙二醛的含量。然而，尿囊素和血清素的联合使用通过提高抗氧化酶活性、促进脯氨酸积累、增加总可溶性糖和总蛋白质含量、提高水分、钾和磷的相对含量，同时降低丙二醛、过氧化氢以及钠和氯离子的积累，从而减轻了这些负面影响。在果实中，经过尿囊素+血清素处理的植株中，对香豆酸（14.64%）、阿魏酸（10.48%）、咖啡酸（15.74%）、没食子酸（22.04%）和肉桂酸（37.77%）的含量显著高于对照组。尿囊素和血清素处理组产生的酚酸含量最高。与对照组相比，这两种物质的联合使用对苦瓜果实的品质和产量具有积极影响。总之，研究结果表明，通过尿囊素和血清素的处理，尤其是联合使用，可以有效地通过调节苦瓜的生理和生化过程来缓解盐分胁迫的不利影响。进一步的研究有助于将这些成果推广到其他受到盐分胁迫的作物上。