3種冷季型草坪草對(duì)鹽脅迫的生理響應(yīng)

周志紅

(北京天房綠茵園林綠化工程有限公司，北京 101312)

華北地區(qū)降水量稀少，淋溶作用減弱，加之靠近渤海灣，地下水可溶性鹽含量較高，造成次生鹽漬化現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，華北地區(qū)采用冷季型草坪草建植普遍面臨較重的鹽漬化，另外，不當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)管理使草坪草生長(zhǎng)蒙受損失，影響草坪的觀賞性，降低草坪的使用價(jià)值。在華北地區(qū)，使用飲用水灌溉草坪已受到嚴(yán)格限制，草坪的灌溉開始使用再生水和海水等[1,2]。所以，了解冷季型草坪草的耐鹽性表現(xiàn)，對(duì)于草坪的養(yǎng)護(hù)管理與灌溉措施有很大幫助。

已有學(xué)者研究草坪草的耐鹽性及鹽脅迫下金屬離子濃度的變化[3-5]。這些生理水平上的研究對(duì)于了解草坪草的耐鹽機(jī)理有很重要的意義，同時(shí)還為分子水平上的耐鹽基因篩選奠定基礎(chǔ)。隨著研究手段的進(jìn)步，對(duì)于草坪草耐鹽機(jī)理的研究還會(huì)有更多的突破，有利于草坪草抗鹽能力的提高，有助于應(yīng)用耐鹽性好的草坪草品種改善我國(guó)土地鹽漬化問題。

采用盆栽試驗(yàn)結(jié)合NaCl鹽水灌溉的方法，研究6個(gè)品種冷季型草坪草對(duì)鹽脅迫的生理反映，為進(jìn)一步了解冷季型草坪草種間的耐鹽性差異以及耐鹽草坪草的選擇和管理提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試草種與來源見表1。各材料于2012年6月從北京林業(yè)大學(xué)草坪研究所實(shí)驗(yàn)基地引種，采用圓形草坪打孔器(直徑、縱深均為13 cm)在園區(qū)內(nèi)采集生長(zhǎng)3年以上、長(zhǎng)勢(shì)良好一致的對(duì)應(yīng)品種的草皮塊，每個(gè)品種采集12次，共72塊。將地上地下部分均保存完整的草皮塊移植入直徑16 cm，深度20 cm的PVC圓形花盆內(nèi)，在北京林業(yè)大學(xué)林業(yè)樓下進(jìn)行戶外的恢復(fù)培養(yǎng)，保證充足的水分和適度的修剪，待長(zhǎng)勢(shì)穩(wěn)定后移入環(huán)境條件控制較好的溫室內(nèi)進(jìn)行生長(zhǎng)，準(zhǔn)備進(jìn)行試驗(yàn)。

表1 冷季型草坪草的6個(gè)品種Table 1 Cool-season turfgrass species

1.2 試驗(yàn)處理

將72盆培養(yǎng)好的冷季型草坪草按照品種分成6組，每組為生長(zhǎng)狀況相同的12盆。對(duì)盆栽草坪草分別用NaCl 3 dS/m(T1)、6 dS/m(T2)、9 dS/m(T3)等3個(gè)梯度的鹽水來灌溉，同時(shí)設(shè)使用純水灌溉的供試材料為對(duì)照(CK)，澆水1次/d，每次均勻灌溉至飽和(盆底有水滲出)，期間保證適宜的溫度光照條件，持續(xù)3周，每處理重復(fù)3次。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

取新鮮葉片分別采用電導(dǎo)儀測(cè)定細(xì)胞膜透性[7]，分光光度法測(cè)量葉綠素含量[8]，硫代巴比妥酸測(cè)定丙二醛含量，酸性茚三酮顯色法測(cè)定脯氨酸含量[9]，考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定可溶性蛋白含量[8]。

1.4 數(shù)據(jù)分析與綜合評(píng)價(jià)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和Spss 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，用Excel 2010進(jìn)行作圖。耐鹽性的綜合評(píng)價(jià)采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行[10]。

(1)如果指標(biāo)與耐鹽性成正相關(guān)，則

Fij=Xij-Ximin/Ximax-Ximin

(2)如果指標(biāo)與耐鹽性成負(fù)相關(guān)，則

Fij=1-(Xij-Ximin/Ximax-Ximin

式中：Fij為i種j性狀值；Ximin為j性狀中最小值；Ximax為j性狀中最大值；Xij為i種j性狀的耐鹽隸屬值。

將耐鹽隸屬值進(jìn)行累加，求得平均數(shù)：

2 結(jié)果與分析

2.1 細(xì)胞膜透性

相對(duì)電導(dǎo)率是指示細(xì)胞膜透性變化的特征指標(biāo)，同一試驗(yàn)條件下，相對(duì)電導(dǎo)率越大，說明植物的抗性越弱[11]。隨著處理鹽濃度的提高，各草坪草品種相對(duì)電導(dǎo)率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。與中度鹽脅迫(T2)相比，重度鹽脅迫下(T3)，2個(gè)品種匍匐翦股穎的細(xì)胞膜透性顯著升高，而多年生黑麥草和草地早熟禾的細(xì)胞膜透性變化不顯著(表2)。

表2 NaCl脅迫下6個(gè)品種草坪草品種細(xì)胞膜透性的變化Table 2 Changes in memberane permeability of 6 turfgrass cultivars during salt stress %

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 葉綠素含量

葉綠素是光合反應(yīng)中最重要的色素分子，對(duì)植物的生長(zhǎng)具有關(guān)鍵的作用，葉綠素含量越少表明植物的生命力越低[12]。隨著NaCl脅迫程度的加劇，6個(gè)草坪草品種葉片的葉綠素含量都明顯減少。與正常灌溉相比，NaCl濃度3 dS/m，葉綠素含量降低趨勢(shì)不明顯，NaCl濃度6 dS/m，葉綠素含量顯著減少，NaCl濃度9 dS/m，6個(gè)品種葉片葉綠素含量均大幅度減少(表3)，匍匐翦股穎品種A4最小，為1.755 mg/g FW，多年生黑麥草Accent品種最大，為2.882 mg/g FW。

表3 NaCl脅迫下6個(gè)品種草坪草葉綠素含量的變化Table 3 Changes in chlorophyll content of 6 turfgrass cultivars during salt stress mg/g FW

2.3 丙二醛含量

植物在脅迫條件下，其細(xì)胞膜往往發(fā)生過氧化作用產(chǎn)生丙二醛[13]，抗逆性越強(qiáng)的植物其丙二醛含量上升幅度越小[14]。鹽脅迫下3個(gè)冷季型草坪草品種葉片丙二醛含量均呈上升的變化趨勢(shì)(表4)，而且，隨NaCl脅迫程度的加深，葉片丙二醛含量顯著增加，草地早熟禾品種Kenblue的丙二醛含量由正常灌溉的52.903 nmol/g FW增加至338.649 nmol/g FW，增加最大，差異顯著(P<0.05)。

表4 NaCl脅迫下6個(gè)品種草坪草品種丙二醛含量的變化Table 4 Changes in mondialdehyde (MDA) content of 6 turfgrass cultivars during salt stress nmol/g FW

2.4 脯氨酸含量

在脅迫條件下，植物細(xì)胞內(nèi)脯氨酸含量大幅增加，可以降低滲透勢(shì)，有助于細(xì)胞吸水，對(duì)植物進(jìn)行正常生理活動(dòng)起到重要的滲透調(diào)節(jié)作用，從而提高抗性[15]。一般情況脯氨酸含量上升越快，幅度越大，說明植物的抗性越強(qiáng)[15]。鹽脅迫下3種冷季型草坪草葉片中脯氨酸含量均明顯增加。與正常灌溉(T)相比，NaCl輕度和中度鹽脅迫(3 dS/m和6 dS/m)，葉片脯氨酸含量增加顯著(表5)，NaCl重度(9 dS/m)脅迫，以匍匐翦股穎品種A4和多年生黑麥草品種Premier增加顯著，分別增加至29.377，1967.225 ug/g FW，17.306和1626.882 ug/g FW，差異顯著(P<0.05)。

表5 NaCl脅迫下6個(gè)品種草坪草品種脯氨酸含量的變化Table 5 Changes in Pro content of 6 turfgrass cultivars during salt stress ug/g FW

2.5 可溶性蛋白含量

6個(gè)草坪草品種葉片可溶性蛋白含量隨NaCl脅迫程度的加深而逐漸減少(表6)。匍匐翦股穎品種T1在輕度NaCl脅迫下可溶性蛋白含量相對(duì)減少量最少為14.76%，草地早熟禾品種Kenblue減少量最大，為55.82%。在重度9 ds/m NaCl脅迫下，各品種可溶性蛋白含量都下降很大，且與正常灌溉差異顯著(P<0.05)。

表6 NaCl脅迫下6個(gè)品種草坪草品種可溶性蛋白含量Table 6 Changes in protein content of 6 turfgrass cultivars during salt stress mg/g FW

2.6 3種冷季型草坪草耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

NaCl脅迫下，不同草種的葉綠素含量隨脅迫程度加深而降低，可溶性蛋白含量減少，細(xì)胞膜透性、丙二醛含量、脯氨酸含量升高。將各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對(duì)3種草坪草耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)(表7)，結(jié)果表明，3種冷季型草坪草耐鹽性強(qiáng)弱排序?yàn)椋翰莸卦缡旌蘉idnight>草地早熟禾Kenblue>匍匐翦股穎A4>匍匐翦股穎T1>多年生黑麥草Premier>多年生黑麥草Accent。

表7 6個(gè)草坪草品種耐鹽能力綜合評(píng)價(jià)排序Table 7 Comprehensive evaluation of salt tolerance for 6 turfgrass cultivars

3 討論

冷季型草坪草性能優(yōu)良，應(yīng)用廣泛，我國(guó)北方地區(qū)大部分的草坪建植都選擇使用冷季型草坪草，其中，最常見的品種包括匍匐翦股穎，多年生黑麥草，草地早熟禾和高羊茅等，沒有選擇高羊茅作為試驗(yàn)材料是由于高羊茅和多年生黑麥草同屬于中等耐鹽的冷季型草坪草[16]。對(duì)于土壤的鹽漬化等級(jí)而言，3 dS/m屬于輕度鹽漬化土，6 dS/m屬于中度鹽漬化土，9 dS/m屬于重度鹽漬化土，而>16 dS/m的屬于極重鹽漬化土[17]，由于能夠適應(yīng)極重鹽漬化程度的草坪草并不多見，所以，試驗(yàn)只選取了3個(gè)濃度作為梯度，選擇細(xì)胞膜透性，電導(dǎo)率，丙二醛，葉綠素，脯氨酸，可溶性蛋白6個(gè)生理指標(biāo)對(duì)冷季型草坪草進(jìn)行耐鹽性研究，因?yàn)楦黜?xiàng)指標(biāo)基本涵蓋了草坪草抗性生理的主要方面[18]，可以全面評(píng)價(jià)冷季型草坪草的耐鹽性。在試驗(yàn)過程中，有觀測(cè)到高鹽濃度下各試驗(yàn)草坪草均出現(xiàn)不同程度的葉片枯黃現(xiàn)象。在類似研究中，暖季型草坪草也出現(xiàn)相同癥狀，由此可見高濃度的鹽脅迫對(duì)草坪草的正常生長(zhǎng)已經(jīng)造成嚴(yán)重影響[19,20]。通過對(duì)草坪草耐鹽性的研究，可為草坪的管理養(yǎng)護(hù)灌溉提供有效的建議，可為尋找具有更高耐鹽能力的品種提供理論基礎(chǔ)。

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