5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid，5- ALA）是广泛存在于细菌、真菌、动物及植物活细胞中的天然氨基酸，作为叶绿素、亚铁血红等卟啉化合物生物合成的关键前体，与植物的光合作用密切相关^[1]。Hotta等^[2]于1997年首次证实了5-ALA对多种作物有促进作用。近年研究^[3]发现，5-ALA能促进种子萌发和幼苗生长；外源施用5-ALA可增加胡萝卜根重、根长、根粗和干重^[4]；适宜浓度的5-ALA处理可显著提高马铃薯块茎产量^[5]。叶面喷施5-ALA可提高苹果果实可溶性糖和可溶性蛋白含量，降低可溶性酸含量^[6]，也可提高桃果实花色素含量，促进桃果实转色^[7]。5-ALA还可提高大豆叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，促进光合作用^[8]。另外，5-ALA能有效提高盐碱胁迫下辣椒植株株高、茎粗、叶面积、总根长、干重和鲜重，同时提高辣椒幼苗叶片中可溶性蛋白和可溶性糖含量，降低脯氨酸、丙二醛的含量^[9]。除了可生物降解外，5-ALA对人类和动物无害，是一种具有潜力的植物生长调节物质。

土壤酶是土壤中具有催化作用的活性物质，是土壤系统的重要组成部分，与土壤理化性质及微生物量密切相关。土壤酶与土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量有显著相关性，直接影响植物对土壤养分的吸收，进而影响植物生长。黄瓜（Cucumis sativus L.）是葫芦科一年生蔓生或攀缘草本植物，在中国各地广泛种植，是北方大棚蔬菜冬季生产的重要作物。黄瓜对水分敏感，干旱会严重影响黄瓜生长。已有研究^[10]表明，5-ALA可以提高干旱胁迫下黄瓜种子的发芽率、发芽指数和活力指数，促进盐胁迫下黄瓜幼苗脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白等渗透调节物质含量增加，提高抗逆性^[11]。目前在黄瓜上的研究主要集中在干旱或盐胁迫下5-ALA对黄瓜种子发芽特性和生理活性的影响，关于5-ALA缓解黄瓜苗期干旱以及对土壤酶活性影响的研究很少。本文通过盆栽模式，探究5-ALA对干旱胁迫下黄瓜苗期生长以及土壤酶活性的影响，为提高黄瓜抗旱性和产量，同时为农业生产中合理使用5-ALA提供理论依据。

试验于2023年5-7月在山东省烟台市农业科学研究院试验基地进行，供试黄瓜品种为阿维斯特，由天津蓟农种子有限公司生产；5-ALA购自上海麦克林生物科技有限公司，纯度>99%。

在黄瓜幼苗两叶一心时，选择大小及长势一致的幼苗进行移栽试验。黄瓜幼苗种植在直径16 cm、高17.5 cm、底径12 cm的塑料盆中，每盆装土2500 g。供试土壤为棕壤，基本理化性质为：pH 6.27、有机质15.10 g/kg、碱解氮65.60 mg/kg、有效磷60.76 mg/kg、速效钾80.35 mg/kg。试验共设5个处理，5-ALA浓度设置为0、10、25、50和75 mg/L，3次重复，以不施5-ALA为对照，各处理浇水及日常管理保持一致。移栽后第8天每盆根施300 mL对应浓度5-ALA稀释液，之后每隔7 d处理1次，共处理3次，期间视土壤干旱程度进行补水。3次处理后对黄瓜幼苗进行人为控水处理，维持土壤相对含水量35%，进行轻度干旱胁迫。采用称重法确定土壤相对含水量，每2 d称重一次，当土壤相对含水量低于35%，补水至土壤相对含水量35%。轻度干旱胁迫历时10 d，结束后取样测定黄瓜幼苗的生长指标、生理指标及土壤酶活性。

植株生长指标包括叶片数、株高、茎粗、茎节数、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重、根冠比、叶长、叶宽、叶面积和叶绿素相对含量（SPAD）。植株生理指标包括根系活力、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和脯氨酸（Pro）含量。测定土壤酶活性包括土壤磷酸酶、硝酸还原酶、土壤蔗糖酶和土壤脲酶。

使用直尺测量株高（茎基部到生长点）、叶长和叶宽，使用游标卡尺测定茎粗，使用分析天平称量样品干重和鲜重，使用裴孝伯等^[12]方法计算叶面积，采用美能达SPAD-502 Plus手持叶绿素仪测定黄瓜叶片SPAD值。

参考赵世杰等^[13]的方法，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法测定根系活力，采用氮蓝四唑（NBT）法测定SOD活性，采用紫外吸收法测定CAT活性，采用茚三酮―磺基水杨酸法测定Pro含量；采用愈创木酚法^[14]测定POD活性。

参考关松荫^[15]的方法，采用磷酸苯二钠比色法测定土壤磷酸酶活性，采用酚二磺酸比色法测定硝酸还原酶活性，采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定土壤蔗糖酶活性，采用靛酚比色法测定土壤脲酶活性。

采用Excel和GraphPad Prism整理数据及作图，用SPSS软件进行显著性检验。

由表1可知，随着5-ALA根施浓度的增加，黄瓜幼苗各项生长指标均呈现先上升再下降的趋势。以根施25 mg/L处理下叶片数最大，与对照相比显著提高20.00%，但与10、50 mg/L处理相比没有显著差异。浓度为25 mg/L时株高最大，与对照相比显著提高49.65%，与10 mg/L处理相比显著提高12.40%。浓度为10 mg/L时茎粗达到最大，与对照相比提高9.47%，但各处理间没有显著差异。浓度为10、25 mg/L时黄瓜幼苗茎节数最大，与对照相比显著提高26.67%，而50、75 mg/L处理下的茎节数与对照相比没有显著差异。根施25 mg/L处理地上部鲜重最大，与对照相比显著提高42.30%，与10 mg/L处理相比显著提高8.72%。根施10 mg/L时地下部鲜重最大，与对照相比显著提高35.83%，但与25 mg/L处理相比没有显著差异；浓度为50、75 mg/L时与对照相比地下部鲜重显著下降。根施25 mg/L处理下的地上部干重最大，与对照相比显著提高33.60%，但与10 mg/L处理相比差异不显著。根施10 mg/L处理下的地下部干重达到最大，与对照相比显著提高89.16%，与25 mg/L相比显著提高41.44%。当浓度为10 mg/L时根冠比最大，与对照相比显著提高25.74%，与25 mg/L处理相比显著提高15.45%。

叶片是植物重要的器官，也是植物进行光合作用的主要场所。由表1可知，根施25 mg/L处理黄瓜幼苗叶长最大，与对照相比显著增加18.85%，与10 mg/L处理相比显著增加5.65%，但与50 mg/L处理差异不显著。当浓度为10 mg/L时叶宽最大，与对照相比显著增加8.38%，与25 mg/L处理没有显著差异。当浓度为25 mg/L时叶面积最大，与对照相比显著增加23.03%，与50 mg/L处理相比显著增加9.29%，但与10 mg/L处理相比差异不显著。

由图1可知，当浓度为25 mg/L时根系活力最大，与对照相比显著提高45.20%，与10 mg/L处理相比显著提高17.35%；根施50 mg/L处理的根系活力与对照相比提高4.97%，但无显著差异；根施75 mg/L处理的根系活力与对照相比显著下降。

由图2可知，浓度为25 mg/L时SPAD值最高，与对照相比显著增加14.90%；与10 mg/L处理相比显著提高13.65%；根施75 mg/L处理SPAD值与对照相比下降；除25 mg/L处理外，其余处理间SPAD值没有显著差异。

由图3可知，根施10 mg/L处理SOD活性最高，与对照相比显著提高6.60%，但与25 mg/L处理相比差异不显著；根施75 mg/L处理SOD活性与对照相比显著降低。除75 mg/L处理，所有处理均能增加POD活性，其中根施25 mg/L处理POD活性最高，与对照相比显著提高25.55%，与10 mg/L处理相比显著提高11.19%。所有浓度5-ALA处理均能提高CAT活性，除75 mg/L处理外，各处理与对照差异显著，其中根施50 mg/L处理CAT活性与对照相比显著提高60.59%。所有浓度处理均能显著提高叶片Pro含量，其中根施25 mg/L处理效果最好，与对照相比显著提高214.80%，比75 mg/L处理显著提高43.03%，比10 mg/L处理显著提高159.58%，但与50 mg/L处理相比差异不显著。

由图4可知，5-ALA处理能提高土壤磷酸酶活性，其中根施25 mg/L处理土壤磷酸酶活性最好，较对照显著提高59.69%，较10 mg/L处理显著提高18.57%，根施50、75 mg/L处理土壤磷酸酶活性与对照相比没有显著差异。所有处理与对照相比均能提高硝酸还原酶活性，其中根施25 mg/L处理硝酸还原酶活性最高，与对照相比显著提高65.01%，与50 mg/L处理相比显著提高13.10%。当浓度为25 mg/L时土壤蔗糖酶活性最高，与对照相比显著提高59.69%，与10 mg/L处理相比显著提高25.32%，根施50、75mg/L处理土壤蔗糖酶活性与对照相比没有显著差异。除75 mg/L处理，其余处理均能显著提高土壤脲酶活性，其中根施25 mg/L处理土壤脲酶活性最高，与对照相比显著提高72.21%，较根施10 mg/L处理显著提高15.18%，较50 mg/L处理显著提高29.47%。

苗期是植物生长重要阶段，黄瓜苗期生长状况与产量密切相关。黄瓜生长过程对水分要求很高，由于根系较浅，极易受干旱影响。本研究中，适宜浓度5-ALA可以显著提高干旱胁迫下黄瓜幼苗叶片数、株高、茎节数和叶面积，说明5-ALA可以缓解干旱胁迫对黄瓜幼苗的影响，其中25 mg/L浓度下5-ALA处理效果最好。本试验黄瓜幼苗经过5-ALA处理后黄瓜幼苗茎粗增加，其中10 mg/L浓度下5-ALA处理效果最好，与柳翠霞等^[16]研究结论一致。5-ALA处理可以显著增加干旱胁迫下黄瓜幼苗生物量，其中10 mg/L处理地下部鲜重、地下部干重最大，25 mg/L处理地上部鲜重、地上部干重最大，这与高文瑞等^[17]、滕昆等^[18]研究结果一致。叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，外源5-ALA可以提高干旱胁迫下玉米幼苗^[19]和茶树叶片^[20]的叶绿素相对含量。本研究表明，25 mg/L浓度下5-ALA能提高干旱胁迫下黄瓜幼苗SPAD值，原因可能是5-ALA通过提高干旱胁迫下光合作用有关基因的表达量增强了植株的光合作用^[21]。植物地上部、地下部是相互关联、相互影响的，植物根系生长情况和代谢水平直接影响其地上部生长情况，植物根系活力还原量反映细胞内总脱氢酶活性，是衡量植物逆境胁迫的重要生理指标。本研究发现，根施适宜浓度的5-ALA可以提高黄瓜幼苗的根系活力，提高耐旱性，其中25 mg/L浓度下5-ALA处理效果最好，这与王宏信等^[22]对香黄檀幼苗的研究结果一致。

干旱胁迫下植物细胞膜膜透性增大，大量电解质外渗，活性氧积累，植物受到氧化损伤，长时间干旱甚至会导致植物死亡。植物可以通过提高抗氧化酶活性、清除活性氧，也可以通过积累渗透压调节物质调节渗透平衡，维持蛋白质、细胞膜结构稳定，缓解干旱胁迫对植物的影响。本试验结果表明，根施5-ALA可显著提高黄瓜幼苗SOD、POD、CAT活性，其中25 mg/L浓度下5-ALA处理效果最好，这与李丹丹等^[23]结论基本一致。Pro是植物体内重要渗透调节物质，本试验结果表明，施用5-ALA可以显著提高干旱胁迫下黄瓜幼苗的Pro含量，维持渗透压平衡。5-ALA诱导黄瓜幼苗产生抗逆性，从而减轻干旱胁迫对其生长的影响。

土壤酶是土壤系统的重要组成部分，参与土壤中大部分生物化学反应，土壤酶活性能反映土壤生物化学反应的速率和剧烈程度，参与维持土壤系统稳定，是土壤质量的重要指标之一。土壤脲酶是土壤中重要的水解酶，能够将土壤中的有机氮转化为植物可以直接吸收利用的铵态氮，提高土壤向植物提供氮元素的能力。土壤蔗糖酶与土壤有机质代谢有关，能反映土壤肥力水平。土壤硝酸还原酶参与土壤反硝化反应第一阶段，其酶活性与土壤氮素的转化密切相关。土壤磷酸酶参与土壤中有机磷分解，是土壤有机磷向能被植物吸收的无机磷转化的重要酶。5-ALA作为一种氨基酸，可以在植物根系合成一些具有生物活性的化合物，如卟啉等，这些化合物可以与土壤中的一些金属离子相互作用，从而影响土壤酶活性。另外，5-ALA还可以通过促进植物根系与土壤之间的相互作用来影响土壤酶活性。本试验发现，5-ALA在较低浓度（10、25 mg/L）下可以显著提高土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶以及硝酸还原酶活性，这有助于土壤养分的释放和土壤肥力的提高，其中25 mg/L 5-ALA处理效果最好，这为进一步了解5-ALA在土壤生态系统中的作用提供了理论依据，但随其浓度的增加，土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和硝酸还原酶活性降低，说明高浓度的5-ALA对土壤酶活性的增加有抑制作用。本研究为了解5-ALA对土壤生态系统的潜在风险及农业生产中合理使用5-ALA提供了科学依据。

外源5-ALA能缓解干旱胁迫对黄瓜幼苗生长的影响，提高干旱胁迫下黄瓜幼苗叶片数、株高、茎粗、茎节数、根冠比、叶长、叶宽、叶面积，并增加生物量，促进干旱胁迫下黄瓜幼苗的生长；5-ALA还可以提高干旱胁迫下黄瓜幼苗抗氧化酶活性，增加渗透压调节物质含量，增强黄瓜幼苗抗旱性，同时增加土壤酶活力，其中连续3次根施300 mL（间隔7 d）25 mg/L浓度5-ALA效果最好。综上，5-ALA在促进干旱胁迫下黄瓜生长、提高植株抗逆性、增加土壤酶活方面效果较好。