两种生物刺激素制剂对低盐和高盐条件下生长的苦苣菜（Sonchus oleraceus L.）植株生长、营养价值和抗氧化特性的影响

《Horticulturae》：Effects of Two Biostimulant Formulations on Growth, Nutritional Value, and Antioxidant Properties of Sonchus oleraceus L. Plants Grown Under Low and High Salinity Nikolaos Polyzos, Antonios Chrysargyris, Nikolaos Tzortzakis and Spyridon A. Petropoulos

　　

在这项工作中，研究人员评估了生物刺激素施用对盆栽苦苣菜（Sonchus oleraceus L.）植株在盐性条件下生长的影响。测试的生物刺激素产品包括基于腐殖酸和黄腐酸的实验配方（HF）以及商业产品Sipfol Star?（SS），其主要成分为氨基酸（主要为谷氨酸、丙氨酸和天冬氨酸）。研究结果表明，生物刺激素仅在特定的形态性状（如叶片干物质）上缓解了高盐度的负面影响。相应地，HF处理降低了脂肪和蛋白质含量（分别在高盐和低盐条件下）以及能量值（在高盐条件下），而在高盐条件下，SS处理和未处理植株的碳水化合物含量相比各自低盐处理有所增加。在高盐条件下，生物刺激素的施用对叶片氮含量产生负面影响，而HF和SS处理诱导了钠和钾的积累，相较于未处理植株。总黄酮含量在高盐条件下生物刺激素处理的植株中也有所增加，而总酚含量未记录到影响。此外，在低盐碱条件下，经生物刺激素处理的植株在铁还原抗氧化能力（FRAP）测定中显示出比高盐碱条件下相应处理和对照处理更高的抗氧化活性。氧化标记物如丙二醛（MDA）和过氧化氢（H2O2）的含量在低盐碱水平下较高，而在高盐碱下，生物刺激素处理的植株含量最低。总体而言，施用生物刺激素在缓解高盐度对苦苣菜植株的不利影响方面显示出有希望的结果。然而，需要对更多的生物刺激素产品和施用方案（例如，不同剂量和施用时间）进行进一步研究，以阐明作用机制并增强这一可持续农艺工具的正面效应。

本研究由Nikolaos Polyzos、Antonios Chrysargyris、Nikolaos Tzortzakis和Spyridon A. Petropoulos共同完成，发表于《Horticulturae》。论文聚焦于日益严峻的土壤盐渍化问题，探讨了利用生物刺激素作为可持续农业实践手段，提升野生食用植物苦苣菜（Sonchus oleraceus L.）耐盐性的潜力。

研究背景与意义

盐渍化是威胁农业部门的主要非生物胁迫之一，预计到2050年将严重影响全球50%的耕地。高盐环境通过引发渗透胁迫、离子毒性和营养失衡，导致作物产量和品质下降。尽管传统育种和基因工程提供了解决方案，但其受限于遗传多样性和机制复杂性。因此，科学界转向了生物刺激素这类环保型农艺措施。苦苣菜作为一种地中海地区传统的野生食用植物，具有较高的耐逆性，但在常规栽培及生物刺激素应用方面的研究尚显不足。本研究旨在填补这一空白，评估两种不同机理的生物刺激素——腐殖酸与黄腐酸配方（HF）及氨基酸商业制剂（SS）——在高低盐度下对苦苣菜生理代谢及品质的影响。

关键技术方法

研究人员在希腊色萨利大学的试验田开展了盆栽试验。供试材料为苦苣菜，设置了低（0 mM NaCl）和高（70 mM NaCl）两个盐度水平。生物刺激素处理包括根部浸泡与灌根（HF）或叶面喷施（SS）。生长周期结束后，测定了植株的形态指标（如鲜重、叶数、叶面积、SPAD指数）、营养成分（蛋白质、脂肪、碳水化合物、灰分及能量值）、矿质元素含量（N、P、K、Na及K/Na比值），以及植物化学特性（总酚、总黄酮、抗氧化活性及氧化损伤标记物丙二醛MDA和过氧化氢H₂O₂）。数据采用双向方差分析（Two-way ANOVA）进行处理。

研究结果

1. 植株生长

盐度显著影响了叶片数量和莲座直径，高盐度下数值降低。生物刺激素制剂对SPAD指数和叶片干物质含量有显著影响，其中HF处理获得了最高的SPAD值和干物质含量。两者的交互作用同样显著，表明在不同盐度下生物刺激素的效果存在差异。

2. 营养价值

盐度处理对近似组成的影响各异，低盐有利于蛋白质和能量值的积累，而高盐则促进了灰分和碳水化合物的合成。在生物刺激素效应方面，未处理组表现出最高的蛋白质和能量值，HF处理显著降低了这些值，而SS处理则保持了较高的脂肪含量。交互作用分析显示，高盐无论是否配合生物刺激素均增加了灰分含量。

3. 矿质组成

高盐条件导致氮（N）和磷（P）含量显著降低，而钠（Na⁺）含量几乎增至三倍，致使K⁺/Na⁺比值下降。生物刺激素处理表现出不同的响应：HF处理增加了Na⁺积累但降低了N含量；SS处理则显著提高了钾（K⁺）含量。交互作用表明，SS处理在高盐下对控制Na⁺积累表现出一定的效能。

4. 植物化学性质

总酚含量未受所研究因素及其交互作用的显著影响。然而，高盐度增加了总黄酮含量，且SS处理在高盐下的黄酮积累最高。抗氧化活性方面，所有测定（DPPH、FRAP、ABTS）均在低盐条件下表现最佳。值得注意的是，生物刺激素处理降低了氧化应激标记物MDA和H₂O₂的含量，尤其是在高盐条件下效果更为明显。

结论与讨论

研究结论指出，测试的两种生物刺激素制剂改善了盐性条件下苦苣菜的SPAD指数和叶片干物质含量，但对植株整体生长参数（如生物量）的影响有限。高盐度仅对叶片数量和莲座直径产生了负面影响。在营养品质方面，高盐诱导了灰分和碳水化合物的积累，却抑制了蛋白质和能量值，而生物刺激素的应用加剧了这种养分再分配。矿质分析揭示了一个有趣的现象：虽然高盐大幅增加了Na⁺的吸收，但SS处理有效提升了K⁺含量，这有助于维持细胞的渗透平衡。植物化学分析表明，高盐和生物刺激素的应用诱导了黄酮类生物合成，这可能是植物应对氧化胁迫的一种防御机制，因为MDA和H₂O₂水平在高盐配合生物刺激素处理下显著降低。综上所述，尽管生物刺激素在缓解苦苣菜盐胁迫方面显示出潜力，但由于缺乏显著的产量提升效应，未来的研究需要进一步优化生物刺激素的种类、剂量及施用时机，并结合生理指标深入解析其作用阈值与分子机制。