NaCl脅迫對胡盧巴幼苗光合生理特性的影響

李 慧，彭立新，于瑋瑋，馮 濤，閻國榮

（天津農(nóng)學(xué)院園藝系，天津 300384）

胡盧巴（Trigonella foenum-graecumL.），又名香豆子、香苜蓿、盧巴子，為豆科蝶形花亞科胡盧巴屬一年生草本植物，全株有香氣，是一種使用歷史悠久的傳統(tǒng)藥材[1]。其葉作香料，種子具有溫腎、散寒、止痛作用。從胡盧巴種子中提取的胡盧巴膠，可替代進(jìn)口瓜兒膠，是國內(nèi)石油行業(yè)最理想的壓裂稠化劑之一[2]。

土壤鹽漬化嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地生產(chǎn)力，已成為全球關(guān)注的嚴(yán)峻問題[3]。利用適宜耐鹽植物對鹽漬土進(jìn)行生物改良，不僅能夠使土壤迅速脫鹽，且能夠改善土壤養(yǎng)分狀況和化學(xué)性質(zhì)，提高土壤肥力[4]。已有研究表明，胡盧巴具有一定的耐鹽性[5－6]，同時，胡盧巴根系發(fā)達(dá)、具根瘤，可以用于保持水土、改良土壤等，具有改良鹽堿地的潛力。鹽脅迫既可以直接影響植物生長，也可以通過抑制光合作用而間接影響生長。因此，研究鹽脅迫如何影響植物的光合作用及光合作用對鹽漬環(huán)境的適應(yīng)機(jī)理具有重要意義。本試驗以胡盧巴幼苗為試驗材料，探討不同濃度NaCl脅迫對胡盧巴幼苗光合生理特性的影響，為胡盧巴在鹽堿地區(qū)推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

胡盧巴（Trigonella foenum-graecumL.）種子，采收于天津市大港區(qū)中塘鎮(zhèn)馬圈村。

1.2 方法

挑選飽滿的胡盧巴種子進(jìn)行催芽處理。待種子發(fā)芽后挑選整齊度一致、長勢較好的幼苗植株轉(zhuǎn)移至裝有基質(zhì)（蛭石∶草炭土∶砂子=1∶1∶1，基質(zhì)含鹽量為0.012%，可忽略不計）的花盆中，每盆10株，每天澆灌Hoagland營養(yǎng)液。待其第三羽狀復(fù)葉充分展開時，選取生長狀況一致、無病蟲害的植株進(jìn)行鹽脅迫處理。分別用含0、0.2%、0.5%和1.0%NaCl的Hoagland營養(yǎng)液對胡盧巴幼苗進(jìn)行鹽脅迫處理，為防止鹽沖擊，每天遞增鹽濃度直至預(yù)定濃度，使其達(dá)到試驗要求鹽分濃度。每個處理3次重復(fù)。從達(dá)到預(yù)定鹽脅迫濃度開始處理7 d后，每盆取整齊度一致的幼苗3株，測定生理指標(biāo)。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 葉片光合參數(shù)的測定

采用手持式光合作用測定系統(tǒng)（CI－340，美國）測定從下往上數(shù)第二羽狀復(fù)葉功能葉片的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）等，3次重復(fù)。

1.3.2 葉綠素含量及細(xì)胞膜傷害度的測定

葉綠素含量測定采用分光光度法，葉片細(xì)胞膜傷害度的測定采用電導(dǎo)法[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對胡盧巴幼苗光合參數(shù)的影響

凈光合速率是體現(xiàn)光合系統(tǒng)功能，衡量植株光合能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。由表1可知，隨著NaCl脅迫程度增加，凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）和氣孔導(dǎo)度（Gs）都呈下降趨勢。鹽脅迫對胡盧巴幼苗的凈光合速率有顯著影響，各處理的凈光合速率值較對照均降低，且差異達(dá)極顯著水平。0.2%NaCl處理下，凈光合速率（Pn）比對照降低34.5%；0.5%和1.0%NaCl處理下，凈光合速率（Pn）比對照降低47.8%和68.4%。各處理的蒸騰速率（Tr）和氣孔導(dǎo)度（Gs）與對照也存在顯著性差異（P＜0.05）。0.2%、0.5%和1.0%NaCl濃度處理下，蒸騰速率（Tr）和氣孔導(dǎo)度（Gs）分別比對照降低14.6%和28.7%、38.2%和52.9%、57.5%和69.0%。胞間CO2（Ci）濃度在0.2%和0.5%NaCl處理下均下降，且與對照存在極顯著差異（P＜0.01）；隨后，在1.0%NaCl處理下胞間CO2（Ci）濃度有所增加，但濃度仍小于對照和0.2%NaCl處理。

表1 NaCl脅迫對胡盧巴光合參數(shù)的影響Table 1 Effect of NaCl stress on photosynthetic parameters of Trigonella foenum-graecum L.

2.2 NaCl脅迫對胡盧巴幼苗光合色素含量的影響

由表2可知，胡盧巴幼苗葉片葉綠素a含量、葉綠素b含量和葉綠素a+b含量均隨鹽脅迫濃度的增加呈先增加后降低趨勢，在0.5%NaCl濃度處理時達(dá)到峰值，隨后在1.0%NaCl濃度處理時含量降低。可見，較低的鹽濃度并不影響胡盧巴葉片的光合潛力；當(dāng)鹽濃度超過0.5%時，葉綠素含量出現(xiàn)下降，表明光合潛力受到抑制。在1.0%NaCl濃度處理下葉綠素a+b含量和葉綠素a含量仍顯著高于對照，而葉綠素b含量急劇下降至低于對照。葉綠素a/b比值則呈遞增趨勢。

2.3 NaCl脅迫對細(xì)胞膜傷害度的影響

細(xì)胞膜透性（以相對電導(dǎo)率表示）可間接反應(yīng)細(xì)胞膜的傷害度。測定結(jié)果顯示（見圖1），隨著NaCl處理濃度的增大，胡盧巴幼苗細(xì)胞膜傷害度呈顯著上升趨勢，說明鹽分脅迫對胡盧巴葉片細(xì)胞膜造成一定傷害。NaCl脅迫濃度由0.2%升至0.5%時，細(xì)胞膜傷害度迅速由1.06%上升到6.32%；處理濃度由0.5%上升至1.0%時，細(xì)胞膜傷害度增加較為緩慢，達(dá)7.81%。

表2 NaCl脅迫對胡盧巴光合色素含量的影響Table 2 Effect of NaCl stress on photosynthetic pigments content of Trigonella foenum-graecum L.

圖1 NaCl脅迫對胡盧巴葉片細(xì)胞膜傷害度的影響Fig.1 Effect of NaCl stress on cell membrane damage degree in leaves of Trigonella foenum-graecum L.

3 討論

光合作用是維持植物正常生長并獲得產(chǎn)量的重要生理代謝過程。前人研究表明[8－12]，鹽脅迫在一定程度上會抑制植物光合作用，主要體現(xiàn)在：①土壤中高濃度的鹽分會降低土壤水勢，使植物吸水困難，造成氣孔開度減少，光合機(jī)構(gòu)受破壞等；②鹽分過多使RuBP羧化/加氧酶等酶活性降低，葉綠體趨于分解，葉綠素和類胡蘿卜素生物合成受干擾等，光合作用受到抑制；③鹽分過多造成植物細(xì)胞膜透性增加，電解質(zhì)等內(nèi)容物外滲；此外，鹽堿土中Na+、Cl－等含量過高，會引起K+、HPO42－等離子缺乏，使植物營養(yǎng)失調(diào)。

本研究表明，隨著NaCl脅迫濃度增加，胡盧巴幼苗凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）均呈下降趨勢，而胞間CO2濃度（Ci）則表現(xiàn)為先降后增趨勢。在NaCl處理濃度為0.2%和0.5%時，胞間CO2濃度（Ci）表現(xiàn)為下降趨勢，說明低鹽濃度下由于氣孔導(dǎo)度下降，阻止CO2供應(yīng)，使凈光合速率（Pn）和蒸騰速率（Tr）都逐漸下降，即氣孔限制起作用；而當(dāng)處理濃度增加到1.0%時，葉肉細(xì)胞光合能力下降，使其固定CO2能力降低，從而導(dǎo)致胞間CO2濃度升高[13－14]。這與前人研究結(jié)果一致[15－17]。

有研究表明，低鈉鹽可以增加植物體內(nèi)葉綠素含量[18－21]。在0.2%和0.5%NaCl濃度脅迫下，植物體通過增加葉綠素含量來維持光合作用，避免凈光合速率過度下降，表明胡盧巴具有一定耐鹽性。而當(dāng)鹽脅迫增加至1.0%時，葉綠素含量均下降，葉綠素b和葉綠素a+b含量下降達(dá)顯著或極顯著水平（與0.5%處理相比），主要是由于葉綠素酶對葉綠素b的降解所致[12]。這說明，高鹽脅迫下葉肉細(xì)胞的葉綠素合成小于分解，導(dǎo)致光合能力下降而使凈光合速率降低。

植物遭受鹽脅迫時，首先會導(dǎo)致細(xì)胞膜受到傷害，使細(xì)胞膜通透性增大，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)等內(nèi)容物大量外滲，外滲液電導(dǎo)率增大。因此，細(xì)胞膜透性的大小可反映膜受傷害的程度[22]。本試驗結(jié)果顯示，隨NaCl濃度增大，胡盧巴幼苗細(xì)胞膜傷害度雖呈上升趨勢，但當(dāng)1.0%NaCl濃度處理時，細(xì)胞膜傷害度仍小于8%。這與作者前期測定NaCl對胡盧巴幼苗抗氧化酶活性和丙二醛含量影響的試驗結(jié)果吻合[6]。當(dāng)NaCl濃度在1.0%以下時（包括1.0%），葉片細(xì)胞可通過加強(qiáng)抗氧化酶系統(tǒng)功能來消除鹽脅迫產(chǎn)生的過量自由基，降低膜脂過氧化作用，從而減輕對細(xì)胞膜傷害，使細(xì)胞膜傷害度維持在較低水平。進(jìn)一步表明胡盧巴具有耐鹽性，具備在鹽堿地推廣潛力。

4 結(jié)論

a.隨著鹽脅迫程度增加，凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）都呈下降趨勢；胞間CO2（Ci）濃度先降低，隨后在1.0%NaCl濃度處理下有所增加。導(dǎo)致凈光合速率下降的主導(dǎo)因素在NaCl濃度達(dá)到1.0%之前是氣孔限制，之后為非氣孔限制。

b.隨著鹽脅迫程度的增加，胡盧巴幼苗葉綠素含量呈現(xiàn)先升后降趨勢，在0.5%NaCl濃度處理下達(dá)最大值；葉綠素a/b比值則一直呈增加趨勢。

c.胡盧巴幼苗葉片細(xì)胞膜傷害度隨鹽脅迫程度的增加而增加，但在1.0%NaCl濃度處理下仍維持在小于8.0%水平。

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