鹽脅迫對海棠等3樹種光合能力及色素變化的影響

孫方行，周 勃，孫明高

（1. 河南城建學(xué)院，河南 平頂山 467044；2. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東 泰安 271018）

鹽脅迫對海棠等3樹種光合能力及色素變化的影響

孫方行1，周 勃1，孫明高2*

（1. 河南城建學(xué)院，河南 平頂山 467044；2. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東 泰安 271018）

以2年生海棠（Malus spectabilis）、石榴（Punica granatum）和桃樹（Amygdalus persica）的盆栽苗為試驗(yàn)材料，測定它們在不同濃度NaCl脅迫下的光合能力及色素變化。結(jié)果表明，3樹種的耐鹽性依次為海棠 > 石榴> 桃樹；鹽脅迫下3種非鹽生樹種凈光合速率（Pn）和氣孔導(dǎo)度（Gs）下降，胞內(nèi)CO2濃度（Ci）變化沒有規(guī)律，非氣孔因素是導(dǎo)致光合下降的限制因子；鹽脅迫導(dǎo)致3樹種葉綠素含量下降，但葉綠素a/b的變化各不相同。

鹽脅迫；光合能力；色素；桃樹；石榴；海棠

我國是一個(gè)人口多、人均土地資源占有相對較少的農(nóng)業(yè)國，在并不豐裕的土地資源中包含有大量的鹽堿地，它們分布在我國西北、東北及沿海地區(qū)，如何開發(fā)和利用好這些鹽堿地，對于提高人民生活水平，改善生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義。

植物耐鹽性[1～2]及其對鹽脅迫響應(yīng)機(jī)理研究日趨受到重視[3]。光合作用是植物生產(chǎn)的最基本過程，研究鹽逆境下光合作用變化規(guī)律和機(jī)理，對于提高植物抗鹽性具有十分重要的意義。鹽逆境會(huì)引起光合速率降低、生長減慢、氣孔非均勻關(guān)閉等[4～5]。以往關(guān)于植物抗鹽性的研究多局限在鹽脅迫后幾天到一周的較短時(shí)間內(nèi)的變化，難以反映植物對鹽分長期脅迫的響應(yīng)，同時(shí)這方面研究多集中于農(nóng)作物，較少涉及果樹[6]。本文以海棠、石榴和桃樹的2年生實(shí)生苗為試驗(yàn)材料，對它們在鹽脅迫下光合作用及葉綠素含量的變化進(jìn)行了對比研究，以期探討它們在鹽脅迫下光合作用的變化規(guī)律及其與光合色素的關(guān)系。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究以桃樹（Amygdalus persica）、石榴（Punica granatum）、海棠（Malus spectabilis）的2年生實(shí)生苗為材料。2007年12月從山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)基地購得上述苗木各120株，假植于該基地林學(xué)站苗圃，并作好苗木越冬工作。2008年3月挑選長勢相對一致的苗木植于規(guī)格為30 cm×20 cm×26 cm的花盆中，每盆盛土10 kg，每樹種每處理5株苗木，共計(jì)60株。

1.2 材料處理

2008年7月1日做好苗木的防雨措施。2008年7月5日分別用0（ck）、2、4和6 mg/g的NaCl溶液處理苗木，每隔3 d澆1次NaCl溶液，每次每盆1 L。加鹽過程中盡量減少鹽分的損失，每次澆水時(shí)滲漏出的水分要重新回灌入花盆中。桃樹加8次NaCl溶液后，6 mg/g處理苗木出現(xiàn)死亡停止加鹽。在第8次加鹽結(jié)束后3 d隨機(jī)選取植株相同部位葉片進(jìn)行試驗(yàn)測定。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 光合參數(shù)的測定 采用美國產(chǎn)LI-6200型光合測定儀，于10：00測定各處理植株的4 ～ 7片成熟葉片的光合能力，測定時(shí)光強(qiáng)為1 000 umol·m－2·s－1，CO2濃度為450 umol/mol，溫度為29℃，O2濃度為21%，測定指標(biāo)包括光合速率（Pn）、胞內(nèi)CO2濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）。Ls利用Berry等[7]的方法計(jì)算：

Ls＝1－Ci－Ca

式中，Ca為空氣中的CO2濃度。

1.3.2 葉綠素的測定 每樹種每處理隨機(jī)取葉15片，用直徑為0.6 cm的打孔器打出葉圓片15片。用10 mL 96%乙醇溶液浸提葉綠素。浸泡48 h后，再以參比作為對照，用UV-160紫外分光光度計(jì)測其吸光值，求得葉綠素的濃度、葉綠素和類胡蘿卜素的含量。

1.3.3 土壤中NaCl含量的測定 在苗木采樣的同時(shí)，采集土樣，并立即測定土壤含水量。用去離子水提取土壤中可溶性鹽分（m水∶m干土＝5∶1）。Na＋用原子吸收法測定，Cl－用AgNO3法測定，結(jié)果見圖1。

圖1 各處理土壤中NaCl的含量Figure1 NaCl concentration in the soil of former planting location

2 結(jié)果

2.1 鹽脅迫對3樹種Gs、Pn和Ci的影響

3樹種的Gs都隨著鹽分處理濃度的升高而下降，并且三者的變化趨勢相似（圖2）。其中桃樹的Gs下降最大，達(dá)到75.8%，而海棠的Gs下降最小，為57.2%。但是3樹種在2 mg/g水平時(shí)無明顯受害癥狀，表明氣孔部分關(guān)閉是這幾種非鹽生樹種對鹽脅迫的一個(gè)快速而敏感的反應(yīng)。

鹽脅迫下3樹種的凈光合速率如圖3所示。3樹種Pn隨著鹽分處理濃度的變化趨勢與Gs相似。桃樹和石榴的Pn隨著鹽分處理濃度升高而變化較大，分別降低了99.3%和91.1%，而海棠的只降低了62.7%。3樹種凈光合速率在低鹽脅迫上就已明顯降低，說明凈光合速率和氣孔導(dǎo)度一樣，對鹽脅迫反應(yīng)非常敏感。

3樹種的Ci都表現(xiàn)出先下降后上升的趨勢（圖4）。這種趨勢正好與氣孔限制值（Ls）的變化趨勢相反（圖5）。由此可知鹽分脅迫對Ci和Ls的影響存在差異。

2.2 鹽脅迫下3樹種葉片色素的變化

圖2 鹽脅迫下3樹種Gs的變化Figure 2 The changes of Gs of three tree species under different salt stress

圖3 鹽脅迫下3樹種Pn的變化Figure 3 The changes of Pn of three tree species under different salt stress

圖4 鹽脅迫下3樹種Ci的變化Figure 4 The changes of Ci of three tree species under different salt stress

圖5 鹽脅迫下3樹種Ls的變化Figure 3 The changes of Ls of three tree species under different salt stress

由表1中可知，鹽脅迫下3樹種葉綠素含量比對照降低，鹽脅迫強(qiáng)度越大，葉綠素含量越低。張凌云[8]關(guān)于蘋果砧木的研究中都發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下葉綠素含量的降低與鹽脅迫下葉綠素酶的分解作用有關(guān)。本試驗(yàn)中低鹽處理（2 mg/g）水平時(shí)葉綠素含量與對照相比只有少量下降，但是當(dāng)鹽分處理濃度達(dá)到6 mg/g時(shí)，3樹種的葉綠素含量都有明顯的下降，海棠、石榴和桃樹分別只有對照的80.0%、68.8%和71.7%。

隨著鹽分處理濃度的升高，3樹種類胡蘿卜素（Car）含量變化趨勢與葉綠素含量的變化趨勢相似，都是隨著鹽分處理濃度的升高而降低。葉綠素a/b值因樹種而不同，桃樹葉片在鹽脅迫下無變化，石榴在高鹽濃度處理6 mg/g水平上降低，海棠在受鹽脅迫后葉綠素a/b值升高。

表1 鹽脅迫下3樹種光合色素的變化Table 1 The changes of photosynthetic pigment of the three tree species under salt stress

3 結(jié)論與討論

3.1 對3樹種光合限制因子的分析

在鹽脅迫下，植物光合速率降低的因子一般認(rèn)為有氣孔限制和非氣孔限制兩種[7]。采用鄒琦[9]方法分析，桃樹等3樹種葉片胞內(nèi)CO2濃度在2、4 mg/g水平時(shí)Pn、Gs和Ci比對照降低，并且Ls是升高的趨勢，說明低鹽脅迫引起的氣孔關(guān)閉是光合降低的限制因子。而在高鹽處理Pn比對照降低，Ci又出現(xiàn)升高的趨勢，如桃樹的Ci值達(dá)到330 umol/mol，比對照增加了30.0%，而此時(shí)Ls又出現(xiàn)下降趨勢，說明非氣孔因素是Pn下降的主要因素。鹽脅迫影響了光合作用其它環(huán)節(jié)，雖然胞內(nèi)CO2積累，其濃度值升高，但是并不能被植物充分利用，具體原因有待于進(jìn)一步研究。

3.2 對3樹種色素的分析

植物的類囊體膜是葉綠體光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，而色素是類囊體膜的重要組成成分，是光能的受體。葉片中光合色素含量是反映植物光合能力的一個(gè)重要指標(biāo)，其中葉綠素a有利于吸收長波光，葉綠素b有利于吸收短波光，Car既是光合色素，又是內(nèi)源抗氧化劑，除在光合作用中具有一定的功能外，在細(xì)胞內(nèi)還可吸收剩余光能，淬滅活性氧，從而防止膜脂過氧化，葉綠素a/b值的變化，能反映葉片光合活性的強(qiáng)弱[11]。許多研究證實(shí)，環(huán)境因子的改變可以引起光合色素含量的變化，進(jìn)而引起光合功能的改變[12]。

本試驗(yàn)通過控制土壤中鹽分濃度從而改變其生長環(huán)境，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3樹種的葉綠素含量呈現(xiàn)下降趨勢。3樹種的葉綠素含量下降表明鹽脅迫影響了樹種的葉綠素合成從而導(dǎo)致葉片失綠。一般研究表明，鹽脅迫下植物葉片中葉綠素含量下降[13]，其主要原因是由于NaCl能促進(jìn)葉綠素酶活性，使葉綠素分解[14]；另外由于類胡蘿卜素含量的降低，減少了對活性氧的淬滅，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)積累較多的氧自由基，破壞葉綠體膜結(jié)構(gòu)，加速葉綠素的分解，從而降低光合作用中光能的吸收和傳遞。3個(gè)樹種中僅有海棠在高鹽分濃度（6 mg/g）脅迫下的葉綠素a/b仍大于對照，其增幅為37%，同時(shí)在低鹽濃度（2、4 mg/g）下，其葉綠素a/b增幅更大，表明在鹽分濃度脅迫下海棠通過維持其高的葉綠素a/b，盡量減小鹽分脅迫對其生長、光合等的影響。

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Changes of Photosynthetic Capability and Pigment Contents of Malus spectabilis, Punica granatum and Amygdalus persica Under Salt Stress

SUN Fang-xing1，ZHOU Bo1，SUN Ming-gao2*（1. Henan University of Urban Construction, Pingdingshan 467044, China; 2 Shandong Agriculture University, Tai’an 271018, China）

The changes of photosynthetic capability and pigment content of 2-year potted Malus spectabilis, Punica granatum and Amygdalus persica were determined under different salt stress. The result showed that salt resistance was as follows: M. spectabilis>A. persica>P. granatum. The Pn and Gs of tested seedlings decreased, but the Ci had no change rule. Chlorophyll content of the seedlings was increased slowly, but the changes of Chla/Chlb were different.

salt stress; photosynthetic capability; pigment; Amygdalus persica; Punica granatum; Malus spectabilis

S718.43

1001-3776（2010）02-0036-05

2009-06-12；

2010-02-18

國家科技攻關(guān)計(jì)劃重大專項(xiàng)“中國森林網(wǎng)絡(luò)體系的研究”（2002BA516A15-04）

孫方行（1981－），男，山東萊蕪人，講師，碩士研究生，從事林木栽培生理研究；*通訊作者。