NaCl脅迫對賴草幼苗生理特性的影響

杜利霞　董寬虎　喬志宏　韓汝旦　婁世杰

摘要：以賴草為材料，用不同濃度NaCl（100、200、300、400、500、600、700 mmol/L）對賴草進行處理，通過測定葉片含水量、根冠比（R/T）、丙二醛（MDA）、可溶性糖、超氧化物歧化酶（SOD）活性，研究賴草的耐鹽能力。結果表明，NaCl濃度低于400 mmol/L時賴草葉片含水量、根冠比（R/T）與對照相比變化不顯著（P>0.05）；隨NaCl濃度增加，SOD活性和可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢；MDA含量呈上升的趨勢。賴草在400 mmol/L NaCl脅迫下能正常生長，當濃度達到500 mmol/L時生長受到影響。

關鍵詞：NaCl脅迫；賴草；生理特性

中圖分類號：Q 945 文獻標識碼：A 文章編號：10095500（2013）01000105

鹽堿地是一種廣泛分布的低產(chǎn)土壤，隨著全球環(huán)境的不斷惡化，土壤的鹽堿化問題已日益威脅著人類賴以生存的有限土壤資源。根據(jù)聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）和糧農(nóng)組織（FAO）的不完全統(tǒng)計，世界鹽漬土面積約為9.54億hm2，占世界陸地面積的7.6%＼[1＼]。我國鹽漬土壤面積約為3.5×107 hm2，相當耕地的1/3，其中，鹽土1.6×107 hm2，堿土8.7×105hm2，各類鹽堿化土壤達1.8×107hm2＼[2＼]。在高鹽分鹽漬土地區(qū)，植物的生長受到限制，通過合理灌溉、淡水洗滌、施化學藥劑等方法改良鹽堿地，耗資巨大成效小，所以改良鹽堿地最根本有效的方法是培育耐鹽品種＼[3，4＼]。

賴草（Leymus secalinus）屬禾本科小麥族賴草屬，為中旱生根莖型牧草，具有品質(zhì)優(yōu)良、營養(yǎng)豐富、耐鹽堿、耐踐踏、抗旱、抗寒，適應性強等優(yōu)良特性。對于賴草的研究從形態(tài)組織結構＼[5-7＼]、生理特性＼[8，9＼]、抗旱性＼[10-12＼]、種子抗鹽性＼[13，14＼]、分子＼[15，16＼]等方面都有報道，賴草屬植物中優(yōu)良的基因是牧草和麥類作物育種的重要基因資源，所以，賴草屬植物的研究具有重要意義。通過盆栽脅迫，研究了賴草幼苗的抗鹽堿能力，同時篩選抗鹽堿指標，為賴草的選育奠定一定基礎。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料野生賴草種子采集于山西省右玉縣，地理位置E 112°19′19.8″，N 39°59′26.2″，海拔1 329 m。試驗在山西農(nóng)業(yè)大學草業(yè)科學系日光能溫室進行。賴草種子在溫水中浸泡24 h后播種于蛭石與珍珠巖體積比為2∶1的直徑25 cm、高20 cm塑料盆中，插入PVC管以便澆水及營養(yǎng)液，置于晝夜溫度25 ℃/17 ℃，相對濕度為65%～80%的溫室條件下進行培養(yǎng)。出苗后，每星期用Hongland營養(yǎng)液澆灌，其余時間用稱重法確定失水量，用蒸餾水補充，于17∶00～20∶00進行。當苗齡達2～3周時每盆定苗60株。出苗2個月后用濃度100、200、300、400、500、600、700 mmol/L的NaCl 溶液進行脅迫，每天按50 mmol/L梯度進行遞增，直至達到指定濃度，對照只澆灌營養(yǎng)液，3次重復。脅迫10 d后，取樣進行各項指標的測定。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 葉片含水量的測定 隨機剪取20株賴草的地上部分，稱重鮮重（W1）后，放入烘箱，在105 ℃下殺青0.5 h，然后，80 ℃下烘至恒重，稱量干重（W2）＼[17＼]，計算含水量。

葉片含水量（占鮮重部分%）=（W1—W2）/ W1×100%

1.2.2 根冠比（R/T）的測定 隨機選取 20株賴草，地上部與地下部分開后，分別稱其鮮重。

根冠比（R/T）= 賴草地下部分的鮮重（R）與地上部分的鮮重（T）的比值＼[18＼]。

1.2.3 丙二醛（MDA）含量測定 采用硫代巴比妥酸法＼[19＼]

1.2.4 可溶性糖含量測定 采用苯酚法＼[20＼]。

1.2.5 超氧化物歧化酶（SOD）活性測定 氮蘭四唑（NBT）法，以抑制光還原50%為一個酶活性單位＼[19＼]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用Excel和SPSS 11.5對數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析，并用Duncan進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 NaCl脅迫對葉片含水量、R/T的影響

植物葉片含水量影響植物的生長、氣孔狀況、光合功能，在脅迫條件下，含水量的多少是植物抗逆能力的重要指標。NaCl濃度在400 mmol/L以下時，葉片含水量與對照差異不顯著（P>0.05）。濃度為500 mmol/L時葉片含水量下降且與對照差異顯著，但與600、700 mmol/L時的含水量差異不顯著（表1）。在NaCl濃度在400 mmol/L時R/T與對照相比無明顯變化，濃度≥400 mmol/L時R/T開始上升，至600 mmol/L時達到最大，與ck相比增加了20.95%。說明低濃度鹽分對賴草地上地下部分的生長沒有影響。

2.2 NaCl脅迫對丙二醛含量的影響

MDA是膜脂過氧化的產(chǎn)物，其含量的高低能指示植物受傷害的嚴重程度。NaCl濃度低于400 mmol/L時MDA含量變化不明顯，高于400 mmol/L時，MDA含量與ck差異顯著（P<0.05），在700 mmol/L時達到最大值14.08 mmol/g（圖1）。說明NaCl濃度大于400 mmol/L時，賴草已受到傷害，其原因是高濃度NaCl 脅迫下，SOD活性的功能減弱，調(diào)節(jié)能力下降，因而體內(nèi)積累了過剩的活性氧，從而引起膜的過氧化，使MDA含量上升。

2.3 NaCl脅迫對可溶性糖含量的影響

可溶性糖是滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，且是合成其他有機溶質(zhì)的碳架和能量來源，對細胞膜和原生質(zhì)膠體亦有穩(wěn)定作用，還可在細胞內(nèi)無機離子濃度高時起保護酶類的作用＼[21＼]。研究表明，隨著NaCl濃度的增加可溶性糖含量在增加，濃度在200 mmol/L以上時，可溶性糖含量和對照差異顯著（P<0.05）。NaCl濃度在500 mmol/L時含量達到最大值，為10.33 mmol/L，之后開始下降（圖2）。說明NaCl濃度在500 mmol/L以下時，可以通過可溶性糖的積累緩減鹽對其造成的傷害。

2.4 NaCl脅迫對超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

隨著NaCl濃度的增加SOD活性呈先增加后降低的趨勢，NaCl濃度為400 mmol/L時，SOD活性達到最大，比ck增加了41.2%，且差異顯著（P<0.05），隨后開始下降，700 mmol/L時SOD活性顯著低于對照。說明NaCl濃度在400 mmol/L以上，賴草通過自身調(diào)節(jié)來抵抗鹽脅迫的能力降低。

3 討論與結論

鹽脅迫對植物造成的傷害是生理傷害，造成其吸水困難，使植物組織含水量降低而產(chǎn)生傷害＼[22＼]。賴草有發(fā)達的根系，通過根細胞選擇性的吸收及運輸鹽分的功能，既拒絕吸收過量的有害離子，又限制將其運送到葉片等重要部位。試驗中賴草地上組織含水量在400 mmol/L以下沒有顯著變化，500 mmol/L以上時開始下降。R/T反映了植物地下部分與地上部分的相關性。在生長前期，為了給幼苗創(chuàng)造良好的營養(yǎng)生長條件，促進根系生長，增大根冠比。試驗中，R/T當NaCl濃度為400 mmol/L時開始上升，600 mmol/L時達到最大，較對照比較增加了20.95%。說明此時賴草地上光合產(chǎn)物積累量減少，高濃度的鹽脅迫賴草幼苗的地上部比地下部受脅迫影響更大，這和顏霞等＼[23＼]人研究的孜然的結果一致。

MDA是膜脂過氧化的重要產(chǎn)物，可與蛋白質(zhì)、核酸、氨基酸等活性物質(zhì)交聯(lián)，形成不溶性的化合物（脂褐素）沉積干擾細胞的正常生命活動，其含量的高低反映膜脂過氧化程度，與植株受脅迫程度密切相關；同時MDA還能使葉綠素降解，從而降低光合作用＼[24-26＼]。研究表明，MDA含量在NaCl濃度400 mmol/L時沒有變化；500 mmol/L時MDA含量顯著增加，此時賴草膜受到傷害，同時產(chǎn)生大量的自由基，而高鹽濃度下SOD活性的功能減弱，調(diào)節(jié)能力下降，因而體內(nèi)積累了過剩的活性氧，從而引起膜的進一步過氧化，使MDA含量上升，這也在田曉艷等＼[27＼]人的研究中得到證實。

為了保護細胞免受傷害，植物體內(nèi)形成一套完整的防御系統(tǒng)，SOD是酶保護系統(tǒng)中的重要組成成分，可清除過剩的自由基，使體內(nèi)自由基維持一個正常的水平。因此，SOD活性高低能較好地反映植物抗逆能力的強弱＼[28＼]。試驗結果表明，SOD活性的變化是隨NaCl濃度增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，SOD活性在NaCl濃度為400 mmol/L時到達最大，此后開始下降。說明NaCl濃度在400 mmol/L以上，賴草通過自身調(diào)節(jié)來抵抗鹽脅迫的能力降低。

可溶性糖是一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，植物為了適應逆境條件，會主動積累一些可溶性糖，以降低滲透勢和冰點，適應外界環(huán)境條件的變化。賴草受到鹽脅迫后，幼苗的可溶性糖含量隨著鹽濃度的增加而增加，表現(xiàn)出較強的滲透調(diào)節(jié)能力，緩解了鹽脅迫對植株造成的傷害。相同鹽濃度比較，賴草幼苗的抗鹽能力比種子強＼[13＼]；相同幼苗比較賴草的抗鹽能力比星星草和紅豆草的強＼[29，30＼]。

從各項指標綜合反映出，低濃度NaCl對賴草的生長和生理生化特性沒有明顯的影響，但隨著NaCl濃度的升高，MDA含量顯著上升，但SOD活性和可溶性糖含量也隨之增加來消除自由基，降低膜脂過氧化程度。綜合分析，賴草可在NaCl為400 mmol/L濃度下正常生長，濃度過高賴草則生長受到影響。

參考文獻：

＼[1＼] 劉祖祺.植物抗性生理學＼[M＼].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994，222.

＼[2＼] 王遵親.中國鹽漬土＼[M＼].北京：科學出版社，1993：2-6.

＼[3＼] Hayman G.Dryland salinity control in the Boorowa river catchment＼[J＼].Australian Journal of Soil and Water Conservation，1996，9：23-26.

＼[4＼] Hajkowicz S，Young M D.An economic analysis of revegetation for dryland salinity controlon the lower Eyre Peninsula in SouthAustralia＼[J＼].Land Degradation and Development，2002，13：417-428.

＼[5＼] 蔡聯(lián)炳，張梅妞.國產(chǎn)賴草屬的葉表皮特征與組群劃分＼[J＼].植物研究，2005，25（4）：400-405.

＼[6＼] 王六英，趙金花.賴草屬（Leymus Hochst.） 3種牧草營養(yǎng)器官耐旱結構的研究＼[J＼].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2001，15：23-27.

＼[7＼] 楊瑞武，周永紅，鄭有良，等.賴草屬11個物種的形態(tài)學特征比較研究＼[J＼].四川農(nóng)業(yè)大學學報，2003，23（3）：196-199.

＼[8＼] 楊瑞武，魏秀華，周永紅，等.賴草屬植物醇溶蛋白的遺傳多態(tài)性＼[J＼].云南植物研究，2004，26（1）：103-110.

＼[9＼] 烏仁其木格，易津，門中華，等.賴草發(fā)育過程中同工酶的研究＼[J＼].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2001（增刊）：31-35.

＼[10＼] 易津，谷安琳，賈光宏，等.賴草屬牧草幼苗耐旱性生理基礎的研究＼[J＼].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2001，15（5）：47-50.

＼[11＼] 許冬梅，王堃，龍澍普.寧夏中部干旱帶沙質(zhì)草地賴草和中亞白草的抗逆生理特性＼[J＼].中國草地學報，2007，29（2）：31-34..

＼[12＼] 葉煜輝，江明鋒，陳艷，等.賴草屬植物的抗逆性研究進展與應用前景＼[J＼].生物學雜志，2009，8（4）：54-57.

＼[13＼] 孫菊，楊允霏.鹽脅迫對賴草種子萌發(fā)及其胚生長的影響＼[J＼].四川草原，2006（3）17-20.

＼[14＼] 白玉娥，易津，谷安琳，等.八種根莖類禾草種子耐鹽性研究＼[J＼].中國草地學報，2005，27（2）：55-59.

＼[15＼] 葉煜輝，陳艷，楊滿業(yè)，等.賴草FeSOD EST序列的克隆及分析＼[J＼].四川畜牧獸醫(yī)，2009（6）：29-31.

＼[16＼] 史仁玖，郝崗平，趙茂林，等.多枝賴草 Glutathione Reductase基因克隆及脅迫表達分析＼[J＼].四川師范大學學報 （自然科學版），2008，31（4）：471-475.

＼[17＼] 高俊風.植物生理學實驗指導＼[M＼].北京：高等教育出版社，2006：15-17，74-77.

＼[18＼] 王忠.植物生理學＼[M＼].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005：342.

＼[19＼] 張以順，黃霞，陳云鳳.植物生理學實驗教程＼[M＼].北京：高等教育出版社，2009：131-132，139-142.

＼[20＼] 鄒琦.植物生理學實驗指導＼[M＼].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社：2000.

＼[21＼] Kerepesi I，Gsliba G.Osmotica and salt stressinduced alteration in soluble carbohydrate content in wheat seedlings＼[J＼].Crop Science，2000，40：482-487.

＼[22＼] Neto A D，Priseo J T，F(xiàn)ilhoEneas J，et al.Effect of salt stress onantioxidative enzymes and lipid peroxidation in leave and roots of salttolerant and saltsentive maize genotypes＼[J＼].Environment and Experimental Botany，2006，56：87-94.

＼[23＼] 顏霞，金芳，楊鳳翔，等.不同種類鹽脅迫對孜然種子萌發(fā)及幼苗生長的影響＼[J＼].草原與草坪，2010，30（4）：71-75.

＼[24＼] 杜利霞，董寬虎，夏方山，等.鹽脅迫對新麥草種子萌發(fā)特性和生理特性的影響＼[J＼].草地學報，2009，17（6）：789-794.

＼[25＼] Uphem B L.Photooxidative reactions in chloroplast thylakiods：Evidence for a phenotype reaction promoted by superoxide or ascorbate＼[J＼].Photo Synthesis Research，1986，8：235-247.

＼[26＼] 孫國榮，關煬，閻秀峰.鹽脅迫對星星草幼苗保護酶系統(tǒng)的影響＼[J＼].草地學報，2001，9（1）：34-38.

＼[27＼] 田曉艷，劉延吉，張蕾，等.鹽脅迫對景天三七保護酶系統(tǒng)、MDA、Pro及可溶性糖的影響＼[J＼].草原與草坪，2009（6）：11-14.

＼[28＼] 侯建華，云錦風，張東暉.羊草與灰色賴草及其雜交種的耐鹽生理特性比較＼[J＼].草業(yè)學報，2005，14（1）：73-77.

＼[29＼] 楊春武，賈娜爾·阿汗，石德成，等.復雜鹽堿條件對星星草種子萌發(fā)的影響＼[J＼].草業(yè)學報，2006，15（5）：45-51.

＼[30＼] 周萬海，師尚禮，周娟娟.NaCl脅迫對甘肅紅豆草生理特性的影響＼[J＼].草原與草坪，2012，32（3）：1-5.