五個紫花苜蓿品種耐鹽性的研究

李 莉，賈納提，熱 娜，劉 夢，楊淑君，祖日古麗

（新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，新疆 烏魯木齊 830000）

據(jù)統(tǒng)計，世界約有9.6×108ha鹽堿地，有100多個國家存在不同程度的鹽堿化問題，而且每年還有很多農(nóng)田發(fā)生次生鹽漬化。我國鹽漬化土地2.7×107ha其中7.0×106ha分布于農(nóng)田，如何充分開發(fā)和利用這些鹽堿地，對于增加我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重要的意義[1]。治理鹽堿土主要有三種方法：第一，通過農(nóng)業(yè)灌溉、土壤施肥，作物輪作倒茬等相關(guān)的農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)行改良，但費用較大；第二，種植一些野生植物，但其植物種質(zhì)資源非常有限；第三，培育種植耐鹽堿作物，這是一種耗資少且見效快的方法并且可以長期使用，在很大程度上降低了改良鹽堿土地所需的高昂成本，在眾多牧草中，紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是我國栽培歷史最悠久的優(yōu)良牧草，也是豆科牧草中比較耐鹽的，在中性或輕度鹽堿土壤中生長良好。苜蓿作為發(fā)展畜牧業(yè)的首選牧草，如果進(jìn)一步提高其耐鹽性，不但可以增加飼草產(chǎn)量，減緩我國蛋白質(zhì)飼料的不足，為發(fā)展畜牧業(yè)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。同時將會大大提高鹽堿地的利用率。近年來，紫花苜蓿的耐鹽生理生化的研究已經(jīng)成為苜蓿耐鹽育種的基礎(chǔ)性工作[2]。本研究旨在探討新疆主要種植的5個紫花苜蓿品種耐鹽性范圍和耐鹽性反應(yīng)機制，為充分利用紫花苜蓿資源改良鹽堿地提供參考和依據(jù)[3]。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

新疆大葉，原產(chǎn)新疆和田縣；新牧1號，新牧2號，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)自育品種；三得利，原產(chǎn)新西蘭；阿爾岡金，原產(chǎn)加拿大。

1.2 實驗方法

1.2.1 苜蓿幼苗的脅迫處理

幼苗hoagland營養(yǎng)液水培法培育至30 d后，用將NaCl濃度設(shè)定為100 mmol/L處理苜蓿幼苗6 d后取樣。以未加NaCl Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng)的幼苗為對照。

1.3 生理生化指標(biāo)及其測定方法

1.3.1 相對電導(dǎo)率

采用電導(dǎo)法測定[10]，稱取各材料幼苗0.1 g，用蒸餾水洗滌3次，置潔凈的具塞試管中，加10 mL蒸餾水充分振蕩后靜置3 h，測定其電導(dǎo)率初值，于沸水浴中加熱15～30 h，測定其電導(dǎo)率終值，3次重復(fù)。

相對電導(dǎo)率=電導(dǎo)率初值/電導(dǎo)率終值×100

1.3.2 葉綠素含量的測定

葉綠素的提?。壕芊Q取葉片剪碎放入研缽中，取0.1～0.5 g放入研缽中加少量細(xì)石英砂，研磨成糊狀，用80%丙酮水溶液分批提取葉綠素，直到殘渣無色為止，將丙酮提取液過濾后定容，并經(jīng)適當(dāng)稀釋后在黑暗中放置數(shù)小時后比色，分別測定470 nm、665 nm、649 nm處的光密度值。

1.3.3 丙二醛含量的測定

MDA的提?。悍Q取植物葉片1 g，重復(fù)三次，剪碎，加入4 mL 10%TCA和少量細(xì)石英砂，研磨成糊狀，再加6 mL TCA繼續(xù)研磨，充分研磨后在5000 r/min離心15 min，上清液為樣品提取液。

顯色反應(yīng)和測定：吸取離心的上清液4 mL（對照加2 mL蒸餾水）放入20 mL刻度試管中，分別加入4 mL 0.6%TBA溶液，搖勻。將混勻物于沸水浴上反應(yīng)20 min，迅速冷卻后再離心，于5 000 r/min離心10 min。以對照管為空白測定450 nm、532 nm和600 nm波長下的消光度。

1.3.4 可溶性糖含量的測定

可溶性糖的提?。悍Q取不同處理的新鮮干凈植物葉片0.10 g左右，剪碎混勻，分別放入10 mL具塞刻度試管中，加入5 mL蒸餾水，于沸水中提取30 min，提取2次，提取液于10 mL離心管中4 000 r/min離心10 min。上清液即為樣品提取液。

顯色測定：吸取樣品提取液0.5 mL于20 mL刻度試管中（重復(fù)2次），加蒸餾水1.5 mL（空白為加2 mL蒸餾水）。然后按順序向試管中加入0.5 mL蒽酮乙酸乙酯試劑和 5 mL濃硫酸（易沸，緩慢加入），充分振蕩，立即將試管放入沸水浴中，逐管準(zhǔn)確保溫1 min，取出后自然冷卻至室溫，以標(biāo)準(zhǔn)曲線空白作參比，在630 nm波長下測其光密度。

1.3.5 脯氨酸含量的測定

脯氨酸提?。喝〔煌幚淼娜~片0.30 g左右，兩次重復(fù)，分別置于具塞刻度試管中，加入5 mL 3%磺基水楊酸溶液，于沸水浴中浸提10 min，水浴過程中搖晃幾次。迅速冷卻后于4 000 r/min離心10 min。取出試管待冷卻至室溫后，吸取上清液2 mL，加2 mL冰乙酸和3 mL酸性茚三酮顯色液，于沸水浴中加熱40 min。迅速冷卻后加入4 mL甲苯，振蕩30 s，靜置片刻，吸取上層甲苯液至比色杯中，以甲苯溶液為空白對照，于520 nm波長處進(jìn)行比色。

2 結(jié)果與分析

2.1 相對電導(dǎo)率變化（見圖1）

圖1 逆境脅迫下相對電導(dǎo)率的變化(%)

在鹽脅迫的條件下,葉片細(xì)胞膜受到傷害,相對電導(dǎo)率增大,細(xì)胞膜透性增大,相對電導(dǎo)率呈現(xiàn)上升的趨勢。五種紫花苜蓿品種中新牧1號、新牧2號、阿爾岡金的相對電導(dǎo)率顯著增大表明其在鹽脅迫下細(xì)胞膜和細(xì)胞造成一定的傷害，顯著的增加說明其耐鹽性較弱，相比之下三得利和新疆大葉的耐鹽性稍強一些。

2.2 葉綠素含量變化（見圖2）

圖2 逆境脅迫下葉綠素含量的變化(mg/g)

在鹽脅迫的條件下,光合作用受到抑制葉綠素含量會呈下降趨勢。五種紫花苜蓿品種中阿爾岡金、新牧1號、新牧2號的葉綠素含量相顯著下降說明其在鹽脅迫下光合作用受到嚴(yán)重抑制，表明其耐鹽性較弱，相比之下三得利和新疆大葉的耐鹽性稍強一些。

2.3 丙二醛含量變化（見圖3）

圖3 逆境脅迫下丙二醛含量變化（mmol/g）

植物器官衰老或在逆境下遭受傷害，往往發(fā)生膜脂過氧化作用，丙二醛是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，它的積累對膜和細(xì)胞造成一定的傷害，所以其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度。五種紫花苜蓿品種中新牧1號、新牧2號、新疆大葉的丙二醛含量增加顯著，表明其在鹽脅迫下細(xì)胞膜和細(xì)胞造成一定的傷害，顯著的增加說明其耐鹽性較弱，相比之下三得利和阿爾岡金的耐鹽性稍強一些。

2.4 可溶性糖含量變化（見圖4）

圖4 逆境脅迫下可溶性糖含量變化（mmol/g）

可溶性糖是植物體內(nèi)的重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，主要有蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖等，隨鹽脅迫程度增加而增加，有利于維持植物體細(xì)胞膨壓，抑制由于胞內(nèi)水分過度損失而造成的被動脫水。五種紫花苜蓿品種中三得利、阿爾岡金、新疆大葉的可溶性糖含量增加顯著表明其耐鹽性較強，相比之下新牧1號和新牧2號耐鹽性稍弱一些。

2.5 脯氨酸含量變化（見圖5）

圖5 逆境脅迫下葉片脯氨酸含量的變化（ug/ml）

植物體內(nèi)游離脯氨酸積累既取決于植物體內(nèi)的水分變化，同時也與植物體內(nèi)存在的耐鹽機制有關(guān)。五種紫花苜蓿品種中三得利、阿爾岡金、新疆大葉的脯氨酸含量增加顯著表明其耐鹽性較強，相比之下新牧1號和新牧2號耐鹽性稍弱一些。

3 討 論

鈉鹽是影響植物生長和產(chǎn)量的主要環(huán)境因子之一，在鹽脅迫下，細(xì)胞膜系統(tǒng)是植物易受鹽害的主要部位，鹽脅迫直接影響膜的正常生理生化功能，研究發(fā)現(xiàn)苜蓿的膜透性隨鹽濃度的增加而增大，膜透性增加多的苜蓿品種其細(xì)胞膜的破壞程度嚴(yán)重。在諸多植物耐鹽性鑒定指標(biāo)中，葉片質(zhì)膜透性可以作為苜蓿耐鹽性鑒定的可靠指標(biāo)［4-5］。高等植物中，鹽脅迫能誘導(dǎo)植物體內(nèi)游離脯氨酸大量累積，這是一個比較普遍的現(xiàn)象。在正常生長條件下，植物體內(nèi)的游離脯氨酸含量較低，但遇到干旱、鹽堿、低溫等逆境時，游離脯氨酸的含量明顯增加。游離脯氨酸可以保持細(xì)胞與環(huán)境之間滲透平衡，防止植物體內(nèi)水分散失，并可能直接影響植物體內(nèi)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，隨脅迫強度的增加而增加。關(guān)于鹽脅迫下植物積累脯氨酸的生理意義，有學(xué)者認(rèn)為，鹽脅迫下苜蓿脯氨酸量積累越多，說明植物體耐鹽性越強，可以調(diào)動內(nèi)源物質(zhì)來抵御鹽脅迫，因此可作為苜蓿的抗鹽指標(biāo)之一[6]。

本實驗研究表明，五種紫花苜蓿品種在所分析的幾項生理指標(biāo)中均存在差異，說明五種紫花苜蓿品種在耐鹽性上存在差異性。綜合五種紫花苜蓿品種苗期測定的各項生理指標(biāo)分析，五種紫花苜蓿品種的耐鹽性強弱為：三得利、阿爾岡金、新疆大葉耐鹽性較強，新牧1號和新牧2號耐鹽性稍弱一些。對紫花苜蓿耐鹽生理特性的綜合分析和耐鹽生理機制的初步探討，旨在為紫花苜蓿材料耐鹽性的鑒定提供可靠的生理生化指標(biāo)，也為引種馴化、雜交育種以及紫花苜蓿種群的遺傳分化等提供基礎(chǔ)性的理論依據(jù)[7]。

[1] 楊曉慧,蔣衛(wèi)杰,魏珉,等.植物對鹽脅迫的反應(yīng)及其抗鹽機理研究進(jìn)展[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2006,37(2)：302－305.

[2] 孟林,尚春燕,毛培春,等.偃麥草屬植物種質(zhì)材料苗期耐鹽性綜合評價[J].草業(yè)學(xué)報,2009,18(4)：67－74

[3] 陳托兄,陳小兵,郝文軍,等.鹽分對紫花苜蓿品種萌發(fā)的影響[J].北方園藝,2008,(12)：38－40

[4] 張永峰,殷波.混合鹽堿脅迫對苗期紫花苜?？寡趸富钚约氨┖康挠绊慬J].草業(yè)學(xué)報,2009,18(1)：46－50.

[5] 孫偉澤，韓博，胡曉寧,等.不同濃度鹽脅迫下苜蓿丙二醛含量變化[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009,37(5)：1905－1906.

[6] 王玉祥,張博,王濤.鹽脅迫對苜蓿葉綠素、甜菜堿含量和細(xì)胞膜透性的影響[J].草業(yè)科學(xué)，2009，26(3)：53－56.

[7] 呂林有，何躍，趙立仁.不同苜蓿品種生產(chǎn)性能研究[J].草地學(xué)報，2010,18(3)：365－371.