NaCl脅迫條件下馬鈴薯再生苗耐鹽性研究

裴懷弟，張敏敏，劉新星，厚毅清，陳玉梁

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，甘肅蘭州 730070）

NaCl脅迫條件下馬鈴薯再生苗耐鹽性研究

裴懷弟，張敏敏，劉新星，厚毅清，陳玉梁

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，甘肅蘭州 730070）

將3個(gè)品種（系）的馬鈴薯試管苗在添加不同濃度NaCl的培養(yǎng)基上直接誘導(dǎo)分化成苗，對(duì)其耐鹽性進(jìn)行初步鑒定。結(jié)果表明，隨著鹽濃度的增加，3個(gè)品種（系）再生苗的根系活力、脯氨酸、可溶性糖含量、SOD酶活性均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，其中L03-6品系的根系活力和脯氨酸含量均高于其余兩個(gè)品種（系）。3個(gè)再生品種（系）的POD酶活性比對(duì)照下降，且3個(gè)馬鈴薯品種（系）對(duì)鹽濃度的敏感程度存在差異。

馬鈴薯試管苗；鹽脅迫；生理指標(biāo)

土壤鹽漬化問題受到社會(huì)越來越普遍的關(guān)注，在世界各地的干旱、半干旱以及半濕潤(rùn)地區(qū)出現(xiàn)的鹽漬土和土壤次生鹽漬化已成為制約人類社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的一個(gè)世界性的資源與環(huán)境問題。受多種因素影響，土壤鹽分大量向耕層積聚，高濃度的鹽分對(duì)植物根系產(chǎn)生巨大危害，農(nóng)作物生長(zhǎng)受到嚴(yán)重的抑制，造成農(nóng)作物大面積減產(chǎn)。為解決這些問題，就必須先了解植物耐鹽的機(jī)理。不同植物由于其耐鹽方式和耐鹽機(jī)理的不同，其組織或細(xì)胞內(nèi)的生理代謝和生化變化也不相同［1］，造成植物耐鹽能力差異很大，導(dǎo)致目前還沒有一個(gè)公認(rèn)的機(jī)制能夠解釋所有植物對(duì)鹽的適應(yīng)性［2］。

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是世界上廣為種植的糧菜兼用型作物，也是我國(guó)干旱和半干旱地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)作物，屬鹽敏感型［3］，鹽漬化土壤嚴(yán)重制約馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育［3～4］，鹽害不利于其生長(zhǎng)，對(duì)產(chǎn)量影響極大，因此，培育符合不同育種目標(biāo)的耐鹽馬鈴薯新品種就顯得十分重要。前人的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯的抗鹽能力很差［3］，0.2%的鹽逆境就可見脅迫效果，使其出苗遲緩、芽勢(shì)降低、植株矮小甚至死亡，嚴(yán)重影響其產(chǎn)量和品質(zhì)。這說明利用常規(guī)育種手段無法從資源匱乏的栽培馬鈴薯群體中選育出高耐鹽品種。常規(guī)育種改良品種一直進(jìn)展緩慢，體細(xì)胞無性系變異篩選是抗性品種選育的有效途徑之一［5］，在許多植物品種改良上已取得成功［6～7］。我們利用馬鈴薯脫毒試管苗，對(duì)不同品種馬鈴薯種質(zhì)進(jìn)行耐鹽性研究，為進(jìn)一步利用馬鈴薯新型栽培種作為育種材料選育耐鹽品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示馬鈴薯品種（系）為大西洋、L03-1、L03-6（均由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所提供）。

1.2 方法

根據(jù)已有的方法建立馬鈴薯品種（系）的脫毒試管苗擴(kuò)繁體系［8～9］。試管苗繁殖采用莖切段法，將試管苗剪成1 cm左右?guī)б秆康那o段，插入MS固體培養(yǎng)基（pH 5.8）上，每20 d繼代繁殖1次，在3 000 Lx連續(xù)光照、溫度（22±1）℃培養(yǎng)備用。將生長(zhǎng)20 d左右的試管苗剪成1 cm左右不帶腋芽的莖段，將莖段嵌入固體不定芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基A（MS+2.0 mg/L6-BA+0.2 mg/L2，4-D）中，pH 5.8；在該培養(yǎng)基中加入不同濃度的NaCl做鹽誘導(dǎo)處理，NaCl濃度分別為1、2、3、4、5、6、8 g/kg。在A培養(yǎng)基中培養(yǎng)10 d左右后，將莖段轉(zhuǎn)接到分化培養(yǎng)基B（MS+2.0 mg/L6-BA+0.2 mg/LNAA）中，pH 5.8；同樣在該培養(yǎng)基中加入濃度分別為1、2、3、4、5、6、8 g/kg的NaCl，每隔7 d用B培養(yǎng)基繼代轉(zhuǎn)接1次，直到分化成苗。

將分化得到的試管苗接種到含相應(yīng)NaCl濃度1、2g/kg的MS培養(yǎng)基中（本實(shí)驗(yàn)只在NaCl濃度為1、2g/kg濃度下誘導(dǎo)分化成苗，當(dāng)NaCl濃度大于2 g/kg時(shí)，愈傷組織褐化嚴(yán)重，沒有得到相應(yīng)的再生苗）培養(yǎng)，培養(yǎng)25d時(shí)進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

采用TTC法測(cè)定根系活力［10］，超氧化物歧化酶（SOD）酶活性的測(cè)定參照Chander［11］。采用茚三酮比色法測(cè)定脯氨酸含量，采用蒽酮法測(cè)定可溶性糖含量，采用愈創(chuàng)木酚顯色法測(cè)定過氧化物酶（POD）活性，均參照王韶唐的方法［12］。

數(shù)據(jù)通過Microsoft Excel和SPSS（13.0）軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)馬鈴薯再生試管苗根系活力的影響

從圖1可以看出，隨著鹽濃度的增加，再生試管苗的根系活力都呈現(xiàn)一個(gè)先升后降的趨勢(shì)，且各品種（系）之間差異顯著。其中大西洋、L03-1兩個(gè)品種（系）之間根系活力變化不是很明顯，但是L03-6無論是對(duì)照還是鹽濃度下其根系活力都較其它品種（系）高。在鹽濃度為2 g/kg時(shí)，大西洋根系活力與對(duì)照相比增加最少，為36.7%；在鹽濃度為1 g/kg時(shí)，L03-6根系活力與其它品種（系）相比是最大的，但是與對(duì)照相比只增加了4.9%。

圖1 Nacl脅迫對(duì)馬鈴薯試管苗根系活力的影響

2.2 鹽脅迫對(duì)馬鈴薯再生試管苗可溶性糖含量的影響

從圖2可以看出，隨著鹽濃度的增加，大西洋、L03-1再生試管苗的可溶性糖含量與對(duì)照相比，都呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，并且品種（系）間差異不顯著。大西洋在鹽濃度2 g/kg下可溶性糖含量與對(duì)照相比增加趨勢(shì)不明顯，僅為對(duì)照的1.5%；L03-1在鹽濃度為1 g/kg時(shí)，可溶性糖含量最高，為對(duì)照的64.1%。L03-6隨著鹽濃度的升高，可溶性糖含量呈不規(guī)律變化，鹽濃度為1 g/kg時(shí)較對(duì)照降低，鹽濃度為2 g/kg時(shí)較對(duì)照升高。

圖2 Nacl脅迫對(duì)馬鈴薯試管苗可溶性糖含量的影響

2.3 鹽脅迫對(duì)馬鈴薯再生試管苗脯氨酸含量的影響

圖3 Nacl脅迫對(duì)馬鈴薯試管苗脯氨酸含量的影響

脯氨酸是植物重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化物質(zhì)，NaCl脅迫能使脯氨酸含量積累。從圖3可以看出，隨著鹽濃度的增加，各品種（系）再生試管苗的脯氨酸含量與對(duì)照相比都有所增加。鹽濃度為1 g/kg時(shí)，L03-6脯氨酸含量比對(duì)照增加了66.5%，大西洋與對(duì)照增加了11.5%；L03-1是3個(gè)品種（系）鹽濃度下脯氨酸含量增加最大的，比對(duì)照增加了183.5%。同時(shí)可以看出，各品種（系）之間有明顯差異。

2.4 鹽脅迫對(duì)馬鈴薯再生試管苗SOD、POD酶活性的影響

從圖4可以看出，隨著鹽濃度的增加，3個(gè)品種（系）的SOD酶活性差異不顯著，與對(duì)照相比都有所增加。鹽濃度為1 g/kg時(shí)，L03-1的SOD酶活性增加最少，但是與對(duì)照相比仍升高12.7%；L03-6的SOD酶活性與對(duì)照相比增加了96.4%。從圖5可以看出，POD酶活性在各品種（系）間差異不顯著，且POD酶活性呈不規(guī)律變化。3個(gè)品種（系）在鹽處理下，POD酶活性均低于對(duì)照，POD酶活性呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是下降趨勢(shì)不明顯。

圖4 Nacl脅迫對(duì)馬鈴薯再生試管苗SOD酶活性的影響

圖5 Nacl脅迫對(duì)馬鈴薯再生試管苗POD酶活性的影響

3 結(jié)論與討論

1）不同品種（系）對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)不盡相同，受鹽害程度不同，即不同馬鈴薯品種對(duì)鹽分脅迫的敏感程度不同。本試驗(yàn)結(jié)果表明，3個(gè)供試馬鈴薯再生苗品種（系）的根系活力、脯氨酸、可溶性糖含量、SOD酶活性都隨著鹽濃度的增高呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，其中L03-6的根系活力和脯氨酸含量與其它2個(gè)品種（系）相比都最高。隨著鹽濃度的增加，大西洋、L03-1、L03-6 POD酶活性與對(duì)照相比是下降的。從試驗(yàn)中可以看出，馬鈴薯在遭受到鹽脅迫逆境條件后，具有很強(qiáng)的自我恢復(fù)能力，其抗氧化功能較強(qiáng)。

2）植物在正常條件下，游離脯氨酸含量很低，但是遇到干旱、低溫、鹽堿等逆境時(shí)，游離脯氨酸、可溶性糖便會(huì)大量積累，并且積累指數(shù)與植物的抗逆性有關(guān)。盡管逆境下植物細(xì)胞中脯氨酸的積累具有普遍性，但其積累的生理意義至今仍然存在著截然相反的結(jié)論，有些研究認(rèn)為逆境下脯氨酸積累的多少可以作為植物抗逆性篩選的指標(biāo)［13～14］，有些則認(rèn)為脯氨酸的積累是傷害的結(jié)果，不能作為抗性篩選的指標(biāo)，更適宜作為一個(gè)脅迫傷害指標(biāo)［15～16］。活性氧在植物體內(nèi)的清除則需SOD、POD、CAT等膜保護(hù)酶系統(tǒng)［17］，而超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）都屬于植物體內(nèi)的一類保護(hù)酶，它們對(duì)逆境的反應(yīng)非常敏感。前者能催化超氧化物離子自由基發(fā)生歧化反應(yīng)，從而消除有毒離子；后者可以清除過氧化物，這兩種酶在植物的抗性中起著重要的作用。從本研究總體結(jié)果來看，受鹽害程度為大西洋較輕，L03-1次之、L03-6受害嚴(yán)重，3個(gè)品種（系）的再生苗對(duì)鹽濃度敏感程度存在差異。另外，由于試管苗的培養(yǎng)條件與大田有較大差別，因此，對(duì)馬鈴薯耐鹽性的研究還有大量工作要做，其耐鹽性有待于在田間進(jìn)一步驗(yàn)證。

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（本文責(zé)編：楊杰）

Research of NaCl Tolerance on Potato Regeneration Seedlings

PEI Huai-di，ZHANH Min-min，LIUXin-xing，HOUYi-qing，CHENYu-liang
（Institute of Biotechnology，Gansu Academy of Agriculture Sciences，Lanzhou Gansu 730070，China）

In this experiment，A production of potato varieties and plantlets of the three strains were selected，directly induce to differentiate into seedlings on medium containing different NaCl concentrations，Preliminary identification of its salt tolerance.The results shows as follows with the increase of salt concentration，the activities of root，SOD，Procontent，souble sugar content of potato appeared a rising trend.Which the root activity and proline content of L03-6 were the highest compared with the other tree varieties.Compare with CK，the POD activity of Atlantic，L03-1，L03-6 were reduced.In this experiment four potato varieties on the salt sensitivity presenced difference.

Potato tube plantlets；Salt stress；Physiological index

S532

A

1001-1463（2014）11-0039-04

10.3969/j.issn.1001-1463.2014.11.015

2014-07-01

甘肅省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究與應(yīng)用開發(fā)項(xiàng)目（GNSW-2010）；甘肅省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)（2012GAAS12-1）；甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中青年基金項(xiàng)目（2014GAAS31）部分內(nèi)容

裴懷弟（1979—），女，甘肅天水人，碩士，助理研究員，主要從事生物技術(shù)及栽培技術(shù)研究。E-mail：phdfeixiang@163.com

陳玉梁（1973—），男，甘肅靖遠(yuǎn)人，副研究員，主要從事生物技術(shù)應(yīng)用研究。E-mail：ChenYL925@163.com