中性盐和碱性盐胁迫对穿心莲（Andrographis paniculata (Burm.f.) Wall. ex Nees）种子萌发及其生理和生化特性的影响

《Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants》：Effects of neutral and alkaline salt stress on seed germination, physiological and biochemical properties of Andrographis paniculata (Burm.f.) Wall. ex Nees

种子发芽和生理生化特性受中性盐（NaCl、Na?SO?）和碱性盐（NaHCO?、Na?CO?）胁迫的影响，其中碱性盐抑制更显著，耐盐性排序为NaCl > Na?SO? > NaHCO? > Na?CO?。

　　

张明|史凯轩|姜佳|马桥初|丁万波|彭青妮|史雅萍|刘美龙|孙志|李明|王胜

中国中医科学院德兴传统中药资源关键实验室德兴研究与培训中心，中国德兴，334200

摘要

盐度和碱度是限制种子萌发和幼苗早期生长的主要环境压力因素，尤其是在盐碱地区种植的药用植物中。穿心莲（Andrographis paniculata (Burm.f.) Wall. ex Nees）是一种重要的传统药用植物，具有一定的耐盐性，但其对不同类型盐分的萌发响应尚不清楚。本研究将种子暴露于两种中性盐（NaCl和Na?SO?）和两种碱性盐（NaHCO?和Na?CO?）中，评估这些盐分对种子萌发及相关生理生化特性的影响。测量的参数包括萌发率、萌发能量、相对盐害率、萌发指数、活力指数、根长、鲜重以及抗氧化酶（SOD、CAT、POD）的活性和丙二醛（MDA）含量。中性盐和碱性盐都在不同程度上抑制了种子萌发。在中等盐度水平（25–50 mM）下，抗氧化酶活性先增加，随后随着盐度增加而下降；而碱性盐则导致更明显且持续的萌发和酶活性抑制。穿心莲对这四种盐的耐受性排序为：NaCl > Na?SO? > NaHCO? > Na?CO?。这些结果表明，穿心莲对氯化物类型的中性盐相对耐受，但对碳酸盐类型的碱性盐敏感，为选择耐盐种质和指导盐碱土壤中的种植提供了科学依据。

引言

穿心莲 (Burm.f.) Wall. ex Nees是一种广泛使用的药用植物，因其多种药理活性而受到重视，包括抗菌、抗炎、抗病毒和保肝作用（Hossain等人，2021年；Siridechakorn等人，2023年；Liu等人，2024年）。作为二萜内酯穿心莲内酯的重要来源，该植物在亚洲的传统医学及许多现代草药制剂中得到广泛应用。

然而，穿心莲对不良环境条件（尤其是盐分和碱性压力）非常敏感，这些条件会阻碍种子萌发并降低幼苗活力。土壤盐碱化问题日益严重，对热带和亚热带地区的种植和生产力构成了重大威胁（Li等人，2023a；Li等人，2023b；Li等人，2023c；Li等人，2023d；Liu等人，2023a）。以往的研究主要集中在NaCl引起的压力上，发现盐分会导致种子萌发受阻、生长受阻和氧化损伤（Chen等人，2014年；Wen等人，2022年；Liu等人，2023b），但很少有研究在等效Na?条件下比较中性盐和碱性盐的影响。这一研究空白限制了我们对其生理耐受机制的理解。

鉴于其药理和经济重要性，提高穿心莲的耐盐性对于确保可持续的原料供应和利用盐碱土地种植药用植物至关重要。中性盐如NaCl和Na?SO?主要引起离子和渗透压应力，而碱性盐（NaHCO?和Na?CO?）还会带来高pH值应力，从而导致不同的生理反应（Tarchoun等人，2022年；Li等人，2023a；Li等人，2023b；Li等人，2023c；Li等人，2023d）。因此，比较分析这些应力对于阐明它们对萌发和应激反应机制的差异影响至关重要。

本研究的目的是探讨NaCl、Na?SO?、NaHCO?和Na?CO?在等效Na?浓度下对穿心莲萌发过程和生理生化参数的影响。这项工作为选择和培育耐盐性强的穿心莲种质提供了科学依据，并有助于可持续利用受盐碱影响的土地进行草药生产。

植物材料与种子采集

2023年10月，从中国广东省（24°15′N, 113°08′E）采集了穿心莲（Andrographis paniculata (Burm.f.) Wall. ex Nees）的种子。种子经过自然干燥、清洗后，储存在纸袋中，置于干燥条件下备用。

实验设计及盐处理

使用了四种盐类——NaCl、Na?SO?、NaHCO?和Na?CO?——来评估中性盐和碱性盐压力对穿心莲种子萌发的影响。每种盐的浓度梯度是根据初步实验确定的，以确保实验的准确性。

中性盐和碱性盐压力对穿心莲种子萌发的影响

中性盐和碱性盐均显著抑制了穿心莲的种子萌发，且抑制程度随Na?浓度的增加而加剧。萌发率、萌发能量和活力指数均逐渐下降，尽管不同盐类之间的敏感性存在差异。在低至中等盐度水平（25–50 mM Na?）下，萌发率下降幅度较小，但浓度超过100 mM时，萌发率急剧下降。相比之下，即使是中等浓度的碱性盐也会导致更明显的抑制效应。

讨论

种子萌发是植物生命周期中的关键阶段，对盐度和碱度等环境压力非常敏感（Hadjadj等人，2022年；Kumar等人，2022年）。中性盐压力主要通过渗透压失衡和离子毒性抑制萌发，而碱性盐则进一步提高介质pH值，导致离子失衡和更强的生理抑制（Li等人，2023a；Li等人，2023b；Li等人，2023c；Li等人，2023d）。

结论

本研究表明，穿心莲具有中等程度的耐盐性，其响应因盐的类型和浓度而异。碱性盐（NaHCO?和Na?CO?）对种子萌发和幼苗生长的抑制作用比中性盐（NaCl和Na?SO?）更强。在等效Na?浓度下，穿心莲对氯化物类型的盐更耐受，表明其可能适合在轻度至中度盐碱土壤中种植。

资助

1. 江西省“赣鄱优秀人才计划”创新领军人才项目（项目编号gpyc20240024，资助人：S.W.）；2. 江西省重点研发计划：Ilex asprella、Sarcandra glabra、Polygonatum cyrtonema的优良品种选育技术研究（项目编号20252BCF320028）；3. 江西省科技创新基地计划项目——联合研发机构引进：德兴中医研究与培训中心

作者贡献声明

张明设计了实验。张明、史凯轩、姜佳和丁万波负责手稿撰写、数据分析和图表制作。马桥初、彭青妮、史雅萍、姜佳、刘美龙、孙志和李明进行了实验工作。王胜监督了数据分析、手稿撰写和修订以及图表制作，并担任项目负责人。所有作者均审阅并批准了最终版本的手稿。

作者贡献声明

刘美龙：实验研究。史雅萍：实验研究。彭青妮：实验研究。丁万波：数据分析、数据整理。张明：初稿撰写、方法设计、实验研究、数据分析、概念构建。王胜：审稿与编辑、可视化处理、验证、项目管理、资金筹集。李明：实验研究。孙志：实验研究。马桥初：实验研究。姜佳：初稿撰写

利益冲突声明

以下列出的作者声明他们与任何可能对其有财务利益关系的组织或实体没有关联或参与。