NaCl脅迫下不同抗性野生大豆體內(nèi)Na＋，K＋，Cl－濃度比較分析

高 偉，陸靜梅，牛 陸，段 肖，李 巖，吳東梅，李春姣，馬艷麗

（1.東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130024；2.內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010021）

NaCl脅迫下不同抗性野生大豆體內(nèi)Na＋，K＋，Cl－濃度比較分析

高 偉1，陸靜梅1，牛 陸1，段 肖2，李 巖1，吳東梅1，李春姣1，馬艷麗1

（1.東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130024；2.內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010021）

選取鹽敏感型輝南野生大豆和耐鹽型通榆野生大豆植物為材料，在5片復(fù)葉時(shí)期進(jìn)行了10d的NaCl脅迫處理，測(cè)定了根、莖、葉中Na＋，K＋，Cl－的濃度，以探討NaCl脅迫下野生大豆體內(nèi)離子平衡的特點(diǎn).結(jié)果表明：鹽敏感型和耐鹽型野生大豆植物在NaCl脅迫下，體內(nèi)Na＋和Cl－含量隨脅迫濃度增加呈上升趨勢(shì)，K＋含量呈下降趨勢(shì).高鹽脅迫下，除根部的K＋外，其余各部位的Na＋，K＋，Cl－含量均表現(xiàn)為耐鹽型野生大豆低于鹽敏感型野生大豆.實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，通榆野生大豆具有頡頏鹽逆境的生理特征和較好的適應(yīng)性.

野生大豆（Glycine sojaSeib.et Zucc.）；NaCl脅迫；Na＋；K＋；Cl－

我國(guó)現(xiàn)有野生大豆資源6 000余種，占世界野生大豆總量的90%以上［1］.作為國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物［2］，野生大豆不僅像栽培大豆一樣具有固氮作用，還具有高強(qiáng)度的抗逆性.有研究證明，部分野生大豆品種具有鹽腺這一特殊泌鹽結(jié)構(gòu)［3］，所以在鹽堿地種植野生大豆既可以充分利用鹽堿地資源，又可以改良土壤成分，使之成為優(yōu)質(zhì)農(nóng)田.土地鹽漬化不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn).有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：全世界鹽漬化土地面積約為9.5438×108hm2，在世界總面積1.5×109hm2的耕地中，有5%為鹽漬土地；我國(guó)各類(lèi)鹽漬土地總面積約為0.99×108hm2，鹽堿化土地占耕地面積的6.62%，總面積達(dá)9.209×106hm2［4－6］.耕地鹽堿化給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的損失，因此應(yīng)用耐鹽植物改良土壤越來(lái)越受到科技工作者的關(guān)注［7］.鹽堿脅迫環(huán)境對(duì)植物體的主要傷害是離子毒害［8］和滲透脅迫.鹽堿脅迫在影響植物體對(duì)離子吸收的同時(shí)，還擾亂了植物體內(nèi)的離子平衡，導(dǎo)致植物體結(jié)構(gòu)、生理活動(dòng)的紊亂，主要表現(xiàn)為植物體內(nèi)離子濃度的變化［9］.脅迫環(huán)境迫使植物體通過(guò)積累無(wú)機(jī)離子和小分子有機(jī)物來(lái)降低自身水勢(shì)，以此保持植物體正常生活所需的膨壓［10］.Essa的研究表明，雖然不同種的野生大豆有種間差異，但植株體內(nèi)離子濃度變化趨勢(shì)大體不變，即隨著土壤鹽堿濃度的提高，植株體內(nèi)K＋／Na＋呈下降趨勢(shì)［11］；Kaya等以蔬菜為實(shí)驗(yàn)體也得到了類(lèi)似的結(jié)論，即伴隨土壤鹽堿度的增加植物體內(nèi)K＋／Na＋呈下降趨勢(shì)［12］.鹽堿脅迫條件下，同種離子在植物體內(nèi)不同器官中的含量不盡相同［13］.楊敏生等的研究表明，鹽分脅迫下，Na＋濃度為：根部＞葉片；K＋濃度為：葉片＞根部［14］.此外，鹽堿脅迫條件下，植物體在細(xì)胞器水平上也存在著差異，很多耐鹽農(nóng)作物為了維持體內(nèi)穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境，往往利用液泡囤積過(guò)量的離子，使液泡中離子濃度高于其他細(xì)胞器［15］.目前，涉及植物體內(nèi)離子分布及濃度變化的研究多集中在果蔬類(lèi)作物［16－18］、農(nóng)林作物［19－20］和牧草作物［21－22］等方面，有關(guān)大豆屬植物體內(nèi)離子含量變化的研究較少.本文從離子濃度變化的角度，揭示了NaCl脅迫下野生大豆體內(nèi)Na＋，K＋，Cl－濃度的變化情況，旨為野生大豆頡頏逆境研究提供一定的科學(xué)參考.

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料及處理

供試的兩個(gè)大豆品系分別為鹽敏感型的輝南野生大豆和耐鹽型的通榆野生大豆，均由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆種質(zhì)資源研究室提供.挑選飽滿(mǎn)的種子，于5月下旬播種于直徑25cm盛洗凈細(xì)沙的塑料花盆內(nèi)，播種前浸種一周，割破種皮后播種.出苗后每天用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液透灌1次，每盆定苗9株.整個(gè)試驗(yàn)在人工溫棚內(nèi)進(jìn)行（棚內(nèi)溫度白天（26±1.5）℃，夜間（19±1.5）℃）.棚內(nèi)光照均一，每天光照15h；空氣相對(duì)濕度30%～60%.

NaCl脅迫設(shè)60mmol／L和120mmol／L兩個(gè)濃度處理.每個(gè)品種選取15盆長(zhǎng)勢(shì)均勻的大豆苗分成3組，一組作為對(duì)照組，其余兩組為處理組.每一種處理5盆作為5次重復(fù)，待第5片復(fù)葉完全展開(kāi)時(shí)，每天上午8：00處理一次.對(duì)照組只澆灌Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，脅迫組以含有NaCl的營(yíng)養(yǎng)液作為處理液進(jìn)行澆灌，對(duì)照和脅迫組每盆1L分3次透灌.對(duì)照組的pH值為7.01～7.03，試驗(yàn)組的pH值為6.15～6.60，總計(jì)處理10d.

1.2實(shí)驗(yàn)方法

處理結(jié)束時(shí)，將根、莖、葉分開(kāi)，用蒸餾水洗凈，于105℃殺青30min后80℃烘干.稱(chēng)取干樣0.1g，加去離子水20mL，100℃條件下提取20min，用以各種游離無(wú)機(jī)離子的測(cè)定.采用Super 990F原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定Na＋，K＋含量；用離子色譜法（DX－300離子色譜系統(tǒng)，AS4A－SC離子交換色譜柱，戴安公司）測(cè)定Cl－含量.

1.3數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)差異性分析，用Origin9.0導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像分析處理.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1不同濃度梯度NaCl脅迫下不同抗性野生大豆根、莖、葉中Na＋濃度變化

2.1.1 同種抗性野生大豆在不同濃度梯度NaCl脅迫下植物體內(nèi)Na＋濃度變化

由圖1可以看出，鹽敏感型和耐鹽型野生大豆在NaCl脅迫下，根和葉中Na＋濃度隨著NaCl濃度的提升而增高，且均高于對(duì)照；莖中Na＋積累量表現(xiàn)為低濃度NaCl脅迫下較高，高濃度鹽脅迫下Na＋積累量較少，但均高于對(duì)照.

2.1.2 不同濃度NaCl脅迫下兩種抗性野生大豆根、莖、葉中Na＋含量的比較

NaCl脅迫下，兩種抗性野生大豆體內(nèi)Na＋含量變化存在一定差異，低濃度鹽脅迫下鹽敏感型野生大豆根中積累的Na＋較少，高濃度脅迫下情況相反.莖、葉中Na＋含量在不同濃度NaCl脅迫下表現(xiàn)為，鹽敏感型野生大豆始終高于耐鹽型野生大豆.

2.2不同濃度梯度NaCl脅迫下不同抗性野生大豆根、莖、葉中K＋濃度變化

2.2.1 同種抗性野生大豆在不同濃度梯度NaCl脅迫下植物體內(nèi)K＋濃度變化

由圖2可以看出，鹽敏感型和耐鹽型野生大豆在NaCl脅迫下，根和莖中K＋濃度隨著NaCl濃度的增加呈下降趨勢(shì)，且均低于對(duì)照；葉中K＋濃度隨NaCl濃度的增加呈“拋物線(xiàn)”式的變化趨勢(shì)，即低—高—低變化.

2.2.2 不同濃度NaCl脅迫下兩種抗性野生大豆根、莖、葉中K＋含量的比較

不同濃度NaCl脅迫下，根中K＋含量表現(xiàn)為，鹽敏感型野生大豆始終低于耐鹽型野生大豆；莖中K＋含量在低濃度NaCl脅迫下表現(xiàn)為，鹽敏感型野生大豆低于耐鹽型野生大豆，高濃度鹽脅迫下情況相反；葉中K＋含量在不同濃度NaCl脅迫下，一直是鹽敏感型野生大豆積累較多.

2.3不同濃度梯度NaCl脅迫下不同抗性野生大豆根、莖、葉中Cl－濃度變化

2.3.1 同種抗性野生大豆在不同濃度梯度NaCl脅迫下植物體內(nèi)Cl－濃度變化

由圖3可以看出，不同濃度NaCl脅迫下，鹽敏感型和耐鹽型野生大豆根、莖、葉中Cl－濃度伴隨脅迫增強(qiáng)均呈上升趨勢(shì)，且均高于對(duì)照.

2.3.2 不同濃度NaCl脅迫下兩種抗性野生大豆根、莖、葉中Cl－含量的比較

不同濃度NaCl脅迫下，根中Cl－積累量表現(xiàn)為，鹽敏感型野生大豆均高于耐鹽型野生大豆；莖中Cl－含量在低濃度NaCl脅迫下表現(xiàn)為鹽敏感型野生大豆低于耐鹽型野生大豆，高濃度鹽脅迫下情況相反；葉中Cl－含量表現(xiàn)為，鹽敏感型野生大豆始終高于耐鹽型野生大豆.

3 討論

在鹽堿脅迫環(huán)境下，從生理角度出發(fā)，植物依靠積累無(wú)機(jī)離子（Na＋，K＋，Cl－等）或小分子有機(jī)物（脯氨酸、糖、多元醇等）來(lái)調(diào)節(jié)滲透壓［10，23］；從結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，植物通過(guò)氣孔的收縮變化，以降低氣孔導(dǎo)度的方式來(lái)降低植物體的蒸騰作用，從而維持正常膨壓，保持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)［24］.而鹽生野生大豆除了以上變化外，在結(jié)構(gòu)上還出現(xiàn)了特殊的泌鹽結(jié)構(gòu)——鹽腺［3］.

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：NaCl脅迫下Na＋濃度隨土壤鹽堿程度提高而升高，K＋濃度隨土壤鹽脅迫程度升高而降低.這基本符合Essa等人的研究結(jié)論，即隨著土地鹽脅迫強(qiáng)度的提高，植株體內(nèi)K＋／Na＋呈下降趨勢(shì).Cl－濃度隨土壤鹽脅迫強(qiáng)度的升高而增加，其中Na＋和Cl－濃度始終高于對(duì)照.

對(duì)不同濃度NaCl脅迫下兩種野生大豆植物根、莖、葉中離子含量的比較分析，得出以下結(jié)論：低濃度鹽脅迫下Na＋，K＋，Cl－含量變化不規(guī)律；高濃度鹽脅迫下，除根部K＋外，其余各部位Na＋，K＋，Cl－含量均表現(xiàn)為耐鹽型野生大豆普遍低于鹽敏感型野生大豆.鹽敏感型的輝南野生大豆和耐鹽型的通榆野生大豆的對(duì)比試驗(yàn)分析表明，由于耐鹽型野生大豆積累的無(wú)機(jī)離子大都少于鹽敏感型野生大豆，不難看出其所受離子毒害程度也必然低于鹽敏感型野生大豆，從而得出耐鹽型通榆野生大豆對(duì)不良環(huán)境有更好的適應(yīng)性.

Abel等［25］研究指出，鹽脅迫環(huán)境直接制約著大豆種子的萌發(fā)，降低種子活力、萌發(fā)率，延長(zhǎng)萌發(fā)時(shí)間，且隨鹽濃度增加其效果增強(qiáng).大豆種子萌發(fā)階段，鹽脅迫環(huán)境將抑制其胚根及側(cè)根生長(zhǎng)，且隨脅迫程度的增強(qiáng)其抑制作用也將加強(qiáng)［26］；根系活力也隨著鹽脅迫濃度的升高而降低［27］.研究表明，大豆植株高度隨鹽脅迫濃度增強(qiáng)有降低趨勢(shì)，葉片也隨鹽脅迫濃度增強(qiáng)而逐漸變小，且脅迫環(huán)境影響著大豆籽粒的產(chǎn)量，結(jié)莢數(shù)和百粒重下降尤其明顯［25，28］；同時(shí)鹽脅迫下大豆籽粒品質(zhì)也出現(xiàn)變化［29］.綜上所述，土壤鹽漬化在破壞生態(tài)環(huán)境的同時(shí)嚴(yán)重制約著大豆屬植物的生長(zhǎng)，影響著農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量.但各研究均指出鹽脅迫環(huán)境對(duì)耐鹽型大豆植物的影響相對(duì)較小.大豆屬植物耐鹽性鑒定多通過(guò)耐鹽指數(shù)［30］及鹽害指數(shù)［31］來(lái)確定，也有研究指出宜通過(guò)多種形態(tài)指標(biāo)及相對(duì)發(fā)芽率來(lái)綜合評(píng)定大豆屬植物的耐鹽性問(wèn)題［32］.作物耐鹽性受遺傳因素和環(huán)境因素共同調(diào)節(jié)，形態(tài)、生理、生化等指標(biāo)只能從某一方面反應(yīng)植物的耐鹽性，為避免局限，研究大豆屬植物耐鹽性問(wèn)題應(yīng)從多個(gè)角度入手.本研究?jī)H通過(guò)不同品系野生大豆體內(nèi)離子濃度變化的情況，比較了不同品系野生大豆對(duì)鹽脅迫環(huán)境的敏感程度，從離子濃度變化角度研究了適合鹽漬環(huán)境生長(zhǎng)的野生大豆品系.種植像通榆野生大豆一樣的耐鹽型野生大豆將更加有利于充分利用土地資源、改良鹽漬土地.由于大豆屬植物屬內(nèi)染色體數(shù)目相同，且屬內(nèi)雜交均可育，各品種間均不存在種間隔離等特點(diǎn)，因此利用具有優(yōu)良耐鹽性的野生大豆培育耐鹽型栽培大豆成為可能，這將極大地推動(dòng)我國(guó)大豆產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展.

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The comparative analysis of Na＋，K＋，Cl－concentrations in different resistance of wild soybean under NaCl stress

GAO Wei1，LU Jing－mei1，NIU Lu1，DUAN Xiao2，LI Yan1，WU Dong－mei1，LI Chun－jiao1，MA Yan－li1

（1.School of Life Sciences，Northeast Normal University，Changchun 130024，China；2.College of Life Sciences，Inner Mongolia University，Hohhot 010021，China）

The experimental materials are Huinan types of wild soybean（salt sensitive）and Tongyu types of wild soybean（salt resistant），during the period of 5compound leaves，NaCl stress treatment is applied with 10days.The content of Na＋，K＋，Cl－in roots，stems，and leaves were determined to investigate the characteristics of the ion balance in wild soybean body under the stress of NaCl.The results show that，in two kinds of wild soybean plants，Na＋and Cl－content showed an increasing trend with the increase of stress concentration，whereas K＋content decreased under the stress of NaCl.The concentration of Na＋，K＋and Cl－showed that each part of salt resistant wild soybean were generally lower than the ion concentration in salt sensitive wild soybean，except K＋in the roots，under the high salt stress.The following points through the analysis，Tongyu types of wild soybean has better adaptability to saline land.

wild soybean（Glycine sojaSeib.et Zucc.）；NaCl stress；Na＋；K＋；Cl－

Q 945.78 ［學(xué)科代碼］ 180·5140 ［

］ A

（責(zé)任編輯：方林）

1000－1832（2015）01－0124－05

10.16163／j.cnki.22－1123／n.2015.01.023

2014－05－12

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41271231）.

高 偉（1989—），男，碩士研究生；通訊作者：陸靜梅（1952—），女，博士，教授，主要從事結(jié)構(gòu)植物學(xué)研究.