外源鈣對鹽脅迫下匍枝萎陵菜生長及生理特性的影響

摘 要：采用盆栽試驗法，對匍枝萎陵菜進(jìn)行鹽脅迫處理，同時施用不同濃度氯化鈣，通過對新梢生長量，葉片中丙二醛（MDA）、可溶性糖、脯氨酸（Pro）的含量以及超氧化物歧化酶（SOD）活性等指標(biāo)進(jìn)行測定分析，來探討其耐鹽能力及氯化鈣的作用。結(jié)果表明：隨鹽濃度升高，匍枝萎陵菜新梢生長量下降，葉片中MDA和Pro含量增加，葉片中SOD活性、可溶性糖含量均呈先升后降趨勢。各鹽濃度處理下，隨外源鈣濃度的增加，新梢生長量、SOD活性、可溶性糖含量、脯氨酸含量基本呈現(xiàn)先升后降趨勢，MDA含量在低鹽濃度下（3，4 mg·g-1）呈下降趨勢，在高鹽濃度下（5，6 mg·g-1）呈現(xiàn)先降后升趨勢。綜合各測定指標(biāo)及外部形態(tài)的表現(xiàn)認(rèn)為：匍枝萎陵菜可以在含鹽量4.00 mg·g-1及以下的土壤中正常生長；氯化鈣對匍枝萎陵菜遭受鹽脅迫有一定緩解作用，在較低鹽濃度下（3 ～ 4 mg·g-1），CaCl2緩解作用較明顯，以20 mmol·L-1的濃度較適宜；較高鹽濃度下（5 ～ 6 mg·g-1）CaCl2的作用不明顯。

關(guān)鍵詞：匍枝萎陵菜；鹽脅迫；外源鈣；生長；生理生化特性

中圖分類號：S812.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2013.02.001

Effects of Exogenous Calcium on the Growth and the Physiological Properties of Potentilla flagellaris Willd. ex Schlecht Under Salt Stress

ZHANG Ting1， SU Ting2， LIAN Jia1， SHI Yan-shan1， LUO Jian-xia1

（1.Department of Horticulture， Tianjin Agricultural College， Tianjin 300384， China； 2.Development and Service Center of Planting Industry in Beichen District of Tianjin， Tianjin 300400， China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Potted flagellar cinquefoil（Potentilla flagellaris Willd. ex Schlecht.）treated with salt and calcium chloride with distinctive concentrations was studied to understand its salt tolerance and to determine calcium chloride functions in the mitigation of salt stress. Indexes including shoot growth increment， MDA， Pro and soluble sugar contents and SOD activity in the leaves were analyzed in the experiment. The results showed that with the increasing of salt concentration， shoot growth increment declined； MDA and Pro contents in the leaves increased while SOD activity and soluble sugar contents tended to increased at the beginning and decreased afterwards. With the increasing concentration of exogenous calcium， shoot growth increment， SOD activity， soluble sugar and Pro contents increased at first and then decreased in any salt concentration treatment. MDA content tended to decline in low salt concentration （3，4 mg·g-1） but had a tendency to drop at first and then to go-up in high salt concentration （5，6 mg·g-1）. Conclusions could be drown from the indexes analyzed and field observation that flagellar cinquefoil will grow vigorously in the soil in which salinity is under 4 mg·g-1； slat stress can be mitigated by calcium applying to a certain degree； the calcium functions well under low salinity（3 ～ 4 mg·g-1）but will not act obviously under high salinity（5 ～ 6 mg·g-1）. Appropriate applying concentration of CaCl2 was 20 mmol·L-1.

Key words： flagellar cinquefoil； salt stress； exogenous calcium； growth； physiological and biochemical characteristics

鹽脅迫是影響植物正常生長的逆境脅迫之一，進(jìn)行園林地被植物耐鹽性以及提高植物耐鹽性措施的研究，對于指導(dǎo)并實現(xiàn)鹽堿地的優(yōu)質(zhì)綠化有著重要的實踐意義。匍枝萎陵菜（Potentilla flagellaris Willd. ex Schlecht.）為薔薇科萎陵菜屬匍匐草本植物，莖細(xì)弱，具匍匐枝，長20～50 cm，節(jié)部生根，地面覆蓋效果好，是良好的觀花、葉新型地被[1]。

植物耐鹽性及氯化鈣對植物鹽脅迫緩解作用的研究多有報導(dǎo)[2-6]，但尚未見有關(guān)于匍枝萎陵菜鹽脅迫的研究報導(dǎo)。本試驗對匍枝萎陵菜進(jìn)行了不同濃度鹽溶液和不同濃度氯化鈣處理，以探討匍枝萎陵菜的耐鹽能力以及氯化鈣是否對匍枝萎陵菜的鹽脅迫有緩解作用，并了解CaCl2適宜的使用濃度，從而為園林植物的選擇利用、制定栽培管理措施提供理論參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料及處理

以匍枝萎陵菜（Potentilla flagellaris Willd. ex Schlecht.）一年生扦插苗為試材。

以培養(yǎng)土的基礎(chǔ)含鹽量（1.5 mg·g-1）為對照，在此基礎(chǔ)上設(shè)置3，4，5，6 mg·g-1 4個NaCl溶液濃度梯度，CaCl2濃度分別為0，10，20，40 mmol·L-1。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，每小區(qū)2盆，每盆2株，重復(fù)3次。

1.2 試驗指標(biāo)測定

鹽脅迫處理7 d（即144 h）后隨機抽取各處理每個小區(qū)有代表性的葉片進(jìn)行試驗指標(biāo)的測定，取樣時注意各處理的均勻一致性。

1.2.1 新梢生長量測定 進(jìn)行處理前測定全部植株的新梢總長度（以小區(qū)為單位）；處理7 d后，再次對新梢總長度測定，計算各處理及CK的生長量，并計算新梢相對生長量：

新梢生長量（cm）=處理后新梢的平均總長度－處理前新梢的平均總長度

新梢相對生長量=■×100%

1.2.2 各生理生化指標(biāo)測定 硫代巴比妥酸法測定葉片中丙二醛含量、茚三酮染色法測定脯氨酸含量、氮藍(lán)四唑法測定葉片中SOD活性、蒽酮法測定可溶性糖含量[7]，每小區(qū)每個樣本重復(fù)3次讀數(shù)，取均值。以小區(qū)平均值為單位對測定結(jié)果進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對匍枝萎陵菜新梢生長及外部形態(tài)的影響

對匍枝萎陵菜在鹽脅迫處理前各處理和對照植株的新梢生長量進(jìn)行測定分析結(jié)果顯示，F(xiàn)=0.794 6，F(xiàn)0.05=2.014 8，說明用于試驗的植株生長發(fā)育基本一致，符合選材要求。對不同濃度鹽處理下新梢生長量進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。

由表1可知，隨著鹽濃度的升高，新梢生長量和新梢相對生長量逐漸減少。4 mg·g-1與5 mg·g-1處理新梢生長量無顯著性差異，但顯著低于CK與3 mg·g-1處理， 6 mg·g-1鹽濃度時，匍枝萎陵菜的新梢生長量極顯著低于其他處理。新梢相對生長量表明，4 mg·g-1處理下的新梢生長量還能達(dá)到CK的一半以上（54.3%），而鹽濃度為5 mg·g-1時，新梢相對生長量迅速下降（14.9%）。另外根據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)，在0～4 mg·g-1鹽濃度處理下的匍枝萎陵菜生長基本正常，出現(xiàn)鹽害的時間晚且鹽害癥狀很輕；鹽濃度為5 mg·g-1和6 mg·g-1處理下的匍枝萎陵菜生長受到脅迫，鹽害癥狀較嚴(yán)重且出現(xiàn)時間早。

2.2 鹽脅迫對匍枝萎陵菜葉片中丙二醛、脯氨酸含量的影響

不同鹽濃度處理下匍枝萎陵菜葉片中丙二醛和Pro含量變化的分析結(jié)果見表2。

由表2看出，隨鹽濃度的升高，匍枝萎陵菜葉片中MDA和Pro的含量均呈上升的趨勢。在鹽含量為0～5 mg·g-1的范圍內(nèi)，葉片中MDA含量無顯著差異；鹽濃度為6 mg·g-1時，丙二醛含量極顯著升高，幾乎達(dá)到對照的3倍。脯氨酸含量在鹽濃度為4 mg·g-1時，顯著高于3 mg·g-1和CK處理，但與5 mg·g-1處理無顯著差異；在6 mg·g-1鹽濃度下的脯氨酸含量極顯著高于其他濃度處理。

2.3 鹽脅迫對匍枝萎陵菜葉片中超氧化物歧化酶活性和可溶性糖含量的影響

對匍枝萎陵菜葉片中超氧化物歧化酶活性（SOD）和可溶性糖含量在不同鹽濃度處理下的變化進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。

表3分析結(jié)果顯示，匍枝萎陵菜葉片中超氧化物歧化酶（SOD）的活性和可溶性糖含量隨鹽濃度的升高均呈先升后降的趨勢。在鹽濃度為3～5 mg·g-1范圍下，SOD活性變化不大，可溶性糖含量差異也不顯著，6 mg·g-1鹽濃度下的SOD活性和可溶性糖含量極顯著低于其他濃度。

2.4 外源鈣對鹽脅迫下匍枝萎陵菜的生長及生理特性的作用

2.4.1 氯化鈣對鹽脅迫下匍枝萎陵菜新梢生長量的影響 氯化鈣對鹽脅迫下的匍枝萎陵菜葉片中新梢生長量影響的分析結(jié)果見表4。

由表4可知，鹽脅迫在3 mg·g-1水平下，CaCl2的含量在10，20 mmol·L-1的新梢生長量無顯著差異，但顯著高于CK，分別比CK高23%和7.8%，而40 mmol·L-1的新梢生長量顯著低于10 mmol·L-1和20 mmol·L-1濃度內(nèi)的新梢生長量；在4 mg·g-1鹽濃度時，40 mmol·L-1處理的新梢生長量顯著高于其他濃度；在較高程度鹽脅迫時（5，6 mg·g-1），新梢生長量無顯著差異，但在鹽濃度為5 mg·g-1時，10，20 mmol·L-1的新梢生長量比其他濃度高，分別比對照增加了83%，57%左右。

2.4.2 氯化鈣對鹽脅迫下匍枝萎陵菜葉片中SOD活性的影響 氯化鈣對鹽脅迫下的匍枝萎陵菜葉片中SOD活性影響的分析結(jié)果見表5。

由表5可知，除了在5 mg·g-1濃度鹽脅迫下，40 mmol·L-1鈣處理后匍枝萎陵菜葉片中SOD活性極顯著低于CK及其他鈣濃度處理外，其他各鹽濃度脅迫下，不同濃度CaCl2處理下的SOD活性均表現(xiàn)為差異不顯著，說明氯化鈣對匍枝萎陵菜葉片中SOD活性的影響不大。

2.4.3 氯化鈣對鹽脅迫下匍枝萎陵菜葉片中脯氨酸含量的影響 氯化鈣對鹽脅迫下的匍枝萎陵菜葉片中脯氨酸含量影響分析結(jié)果見表6。

由表6可知，在鹽濃度為3～5 mg·g-1范圍內(nèi)，隨著CaCl2的增加，脯氨酸含量呈先升后降的趨勢。在鹽濃度為3 mg·g-1時，各氯化鈣濃度處理下的Pro含量無顯著性差異，但以20 mmol·L-1 CaCl2處理的脯氨酸含量較高；鹽濃度為4 mg·g-1和5 mg·g-1的處理下，濃度為20 mmol·L-1 CaCl2處理的脯氨酸含量顯著高于其他處理。在高鹽脅迫下（6 mg·g-1），CaCl2濃度為40 mmol·L-1水平下的脯氨酸含量顯著低于其他濃度處理。

2.4.4 不同濃度的氯化鈣對鹽脅迫下匍枝萎陵菜葉片中丙二醛含量的影響 氯化鈣對鹽脅迫下的匍枝萎陵菜葉片中丙二醛含量影響的結(jié)果見表7。

由表7可知，鹽濃度為3 mg·g-1時，CaCl2的濃度為10，20，40 mmol·L-1下的丙二醛含量無顯著差異，但極顯著低于對照；在鹽濃度為4 mg·g-1時，不同濃度氯化鈣處理下的丙二醛含量無顯著差異，但以CaCl2濃度為20 mmol·L-1和40 mmol·L-1水平下的MDA含量較低；在較高鹽脅迫下（5，6 mg·g-1），氯化鈣為10 mmol·L-1時，丙二醛含量顯著低于其他處理。

2.4.5 氯化鈣對鹽脅迫下匍枝萎陵菜葉片中可溶性糖含量的影響 氯化鈣對鹽脅迫下的匍枝萎陵菜葉片中可溶性糖含量影響結(jié)果見表8。

由表8可知，鹽濃度為3 mg·g-1和4 mg·g-1時，氯化鈣濃度不同，可溶性糖含量均為不顯著，但表現(xiàn)為以20 mmol·L-1和40 mmol·L-1CaCl2濃度處理下的可溶性糖含量較高；在鹽濃度為5 mg·g-1的處理下，可溶性糖含量隨CaCl2濃度呈先升后降的趨勢，在CaCl2濃度20 mmol·L-1時可溶性糖含量高于其他處理；在鹽濃度為6 mg·g-1下，40 mmol·L-1顯著高于其他處理，10，20 mmol·L-1處理下可溶性糖含量無顯著性差異，但均顯著高于對照。

3 結(jié)論與討論

在鹽脅迫下，植物生長一般都會受到抑制[8-9]。本試驗表明，隨著鹽濃度的增加，匍枝萎陵菜新梢生長量逐漸下降，在鹽濃度為5 mg·g-1和6 mg·g-1時的新梢生長量顯著低于其他鹽濃度處理，但在鹽濃度為4 mg·g-1時，新梢相對生長量仍能達(dá)到對照的一半以上（54.3%），通過對匍枝萎陵菜在鹽脅迫下外部形態(tài)的觀察，也顯示出與新梢生長表現(xiàn)相同的趨勢，即在0～4 mg·g-1鹽濃度處理下的匍枝萎陵菜生長基本正常。這可能因為在高鹽脅迫下，根系吸水能力下降，甚至發(fā)生反滲透現(xiàn)象，從而影響到地上部新梢的生長。根據(jù)上述分析認(rèn)為，匍枝萎陵菜在鹽濃度4 mg·g-1及以下可正常生長。

植物遭受鹽脅迫時，活性氧積累，自由基增加，加劇膜脂過氧化作用，造成細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷，使丙二醛含量增加，從而使清除活性氧的保護酶 （SOD、CAT、POD等）的存在及活性增強[10]；可溶性糖是很多非鹽生植物的主要滲透調(diào)節(jié)劑，在細(xì)胞內(nèi)無機離子含量高時起保護酶類的作用[11]；本試驗中，在鹽濃度為0～5 mg·g-1時，MDA含量差異不顯著，在6 mg·g-1鹽濃度下，丙二醛含量達(dá)到最大。隨著鹽濃度的升高，SOD活性和可溶性糖含量先升后降，對照至5 mg·g-1鹽脅迫處理下，SOD活性和可溶性糖含量均不同程度上升，鹽濃度為6 mg·g-1時顯著或極顯著低于其他鹽濃度處理。由此結(jié)果可知，匍枝萎陵菜在受到鹽脅迫時，啟動了SOD防御體系，以減輕細(xì)胞膜的受損；而可溶性糖含量的增加，可加強匍枝萎陵菜根系在鹽脅迫環(huán)境下的吸收功能，減少根系的反滲透作用，抵御土壤鹽脅迫對植株生長產(chǎn)生的不良影響。

本試驗結(jié)果表明，脯氨酸含量隨鹽濃度的升高而增加，在鹽濃度為6 mg·g-1時，達(dá)到最大，關(guān)于逆境脅迫下Pro增加的生理效應(yīng)有多種解釋[1，12]。本試驗結(jié)果支持了盧少云的觀點，即Pro的積累是對鹽脅迫逆境的一種傷害反應(yīng)。

關(guān)于外源鈣能提高植物耐鹽性的原因有許多[13-15]。本試驗中，在各鹽濃度脅迫處理下，施加外源鈣后，匍枝萎陵菜葉片中的SOD活性及可溶性糖含量均不同程度的升高，丙二醛和脯氨酸含量降低，如在鹽濃度為3～5 mg·g-1范圍內(nèi)，隨著CaCl2的增加，脯氨酸含量呈先升后降的趨勢，以CaCl2濃度為20 mmol·L-1為界限；新梢生長的表現(xiàn)為，施加外源鈣后新梢生長量有增加的趨勢?？偟膩砜矗橹ξ瓴耸艿禁}脅迫時，施加外源鈣對其鹽脅迫的傷害有一定緩解作用，以20 mmol·L-1 CaCl2處理效果較好。

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