鹽堿脅迫下閩楠和楠木的抗性生理研究

朱麗　馬銳　吳勇明　成紅波　李成鳳　丁植磊　費(fèi)永俊

摘 要： 采用閩楠和楠木兩個(gè)物種作為試驗(yàn)材料，配制4種不同濃度的鹽堿溶液：200，100，50，0（對(duì)照）mmol·L-1，模擬重度鹽堿、中度鹽堿、輕度鹽堿。研究在不同鹽堿脅迫條件下閩楠和楠木生理生化指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化。試驗(yàn)>結(jié)果表明：楠木的最高耐鹽濃度是100 mmol·L-1，閩楠的最高耐鹽濃度是200 mmol·L-1，可見(jiàn)閩楠相比于楠木具有較好的耐鹽堿適應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞： 鹽堿脅迫 ；閩楠；楠木；生理特性

中圖分類號(hào)：S792.24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-3020（2015）05-0014-04

目前，植物在鹽堿脅迫下適應(yīng)性研究主要集中在大田作物、蔬菜作物上，對(duì)楠木的研究較少，而楠木是我國(guó)瀕?；驖u危的傳統(tǒng)珍貴樹(shù)種，據(jù)《中國(guó)樹(shù)木志》（第1卷1982） 記載，楠木屬約有94 種，分布于亞洲及熱帶美洲。我國(guó)約有34種3變種，產(chǎn)長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)，主產(chǎn)西南和華南，以云南、四川、湖北、貴州、廣西、廣東最多。多為珍貴用材樹(shù)種[1]。歷史上，楠、樟、梓、稠被人們稱為四大名木，而楠木被冠以其首，足見(jiàn)人們對(duì)楠木的喜愛(ài)。根據(jù)《中國(guó)植物紅皮書(shū)—稀有瀕危植物名錄》（第1冊(cè)）[2]和1990年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)公布的《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》（第1批）[3]，楠屬的楠木Phoebe zhennan、閩楠P.Boumei、浙江楠P.Chekiangensis、滇楠P.nanmu等均為漸危種，為國(guó)家Ⅱ級(jí)保護(hù)植物；然而多年來(lái)，研究者對(duì)這一珍貴樹(shù)種的資源培育和開(kāi)發(fā)利用卻十分薄弱[4-5]。

土壤鹽漬化是當(dāng)今世界旱地農(nóng)業(yè)面臨的重要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一，已成為阻礙作物高產(chǎn)的一個(gè)主要因素[6-7]。世界有10%以上的陸地面積受鹽漬化的影響，中國(guó)的鹽漬化和次生鹽漬化土地有4 000萬(wàn)hm2以上。因此，研究閩楠和楠木在鹽漬化土壤上的生理反應(yīng)，對(duì)生產(chǎn)栽培耐鹽堿育種具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)意義。并且楠木在園林上的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，開(kāi)展楠木鹽堿脅迫的研究不僅具有理論意義，而且將篩選出的楠木在鹽堿地加以推廣，對(duì)于充分利用我國(guó)現(xiàn)有的漸危資源，加快發(fā)展林業(yè)經(jīng)濟(jì)，增加城市景觀的豐富度，都具有十分重要的實(shí)踐意義和價(jià)值。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

閩楠、楠木取材于長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院教學(xué)科研實(shí)習(xí)基地，選擇生長(zhǎng)一致的2 a生幼苗為供試材料。2013年11月取生長(zhǎng)狀況良好、一致的幼苗進(jìn)行移栽，放置于長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院盆景園溫室內(nèi)。脅迫處理于2014年5月進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料的處理

本試驗(yàn)用硫酸鈉、碳酸鈉、氯化鈉（組成比例為05∶025∶025），配制4種不同濃度的鹽堿溶液：200，100，50，0（對(duì)照）mmol·L-1，模擬高度鹽堿、中度鹽堿、低度鹽堿。每個(gè)物種設(shè)置4個(gè)處理，每個(gè)處理10株，3次重復(fù)，分別于脅迫后1周取樣測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 主要試驗(yàn)儀器

可見(jiàn)光分光光度計(jì)（756P）、移液槍、水浴鍋、離心機(jī)、熒光燈等。

1.4 試驗(yàn)方法

（1）MDA（丙二醛）含量的測(cè)定：采用硫代巴比妥酸法[8-9]。稱取葉片研磨成勻漿，離心，試驗(yàn)組加067%硫代巴比妥酸（TAB），沸水浴30 min，冷卻后離心，取上清液于450，532，600 nm測(cè)定吸光值。

（2）POD（過(guò)氧化物酶）活性測(cè)定：采用愈創(chuàng)木酚法[10]。稱取葉片加入少量液氮，研磨成粉末，勻漿離心，上清液即為粗酶液。反應(yīng)體系包括：磷酸緩沖液，H2O2，愈創(chuàng)木酚和酶液。在470 nm波長(zhǎng)下比色，每隔1 min記錄1次吸光度，共測(cè)5次，以每分鐘內(nèi)變化10為1個(gè)酶活性單位。

（3）SOD（超氧化物歧化酶）活性測(cè)定：采用氮藍(lán)四唑（NBT）法[9]。稱取葉片于研缽中，加入少量石英粉，研磨成粉末，勻漿離心，上清液即為粗酶液。反應(yīng)液中分別含有磷酸緩沖液（pH78），核黃素，130 mmol·L-1甲硫氨酸，100 mmol·L-1EDTA ，750 mmol·L-1NBT ，酶液以及025 mL蒸餾水，各管于光照培養(yǎng)箱中照光，溫度為25 ℃，反應(yīng)10 min，要求各管受光情況一致。黑暗終止反應(yīng)，立即在560 nm下測(cè)定各管的吸光度。

（4）CAT（過(guò)氧化氫酶）活性測(cè)定：采用紫外吸收法測(cè)定[11-17]。

取葉片，加入磷酸緩沖液于冰浴中研磨，離心，取上清液定容，適當(dāng)稀釋后用于酶活性測(cè)定。測(cè)定240 nm波長(zhǎng)處的A240降低速度。將每分鐘A240減少001定義為1個(gè)酶活性單位。

1.5 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用EXCEL2003、DPS 等軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鹽堿脅迫對(duì)閩楠和楠木MDA含量的影響

植物在逆境條件下，往往發(fā)生膜脂過(guò)氧化作用，丙二醛（MDA）是其產(chǎn)物之一，通常利用它作為脂質(zhì)過(guò)氧化指標(biāo)，表示細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度和植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱。由圖1可以看出：在不同濃度下，閩楠的MDA含量呈上升的趨勢(shì)，200時(shí)達(dá)到最大，楠木呈先上升后下降的趨勢(shì)，在100時(shí)達(dá)到最大。高濃度時(shí)，閩楠的膜脂過(guò)氧化程度加大，MDA含量增加。楠木的MDA含量下降且低于閩楠，說(shuō)明閩楠對(duì)高鹽堿濃度的耐受能力較強(qiáng)。

2.2 不同鹽堿脅迫對(duì)閩楠和楠木POD活性的影響

過(guò)氧化物酶是植物體內(nèi)一種抗氧化酶，主要負(fù)責(zé)清除SOD前期對(duì)自由基歧化反應(yīng)的產(chǎn)物H2O2，將H2O2催化為H2O，降低細(xì)胞膜的過(guò)氧化程度，減少多樣自由基的產(chǎn)生，從而大大提高植物耐鹽性。由圖2可見(jiàn)，閩楠和楠木的POD活性均呈上升的趨勢(shì)，在200時(shí)達(dá)到最大，但閩楠始終高于楠木可見(jiàn)閩楠的抗鹽堿性強(qiáng)于楠木。

2.3 不同鹽堿脅迫對(duì)閩楠和楠木SOD活性的影響

SOD是植物活性氧代謝的關(guān)鍵酶，能催化體內(nèi)的歧化反應(yīng)，SOD在逆境適應(yīng)中起著非常重要的作用。由圖2可以看出在不同濃度下，閩楠的SOD活性呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)，而且在中度鹽堿時(shí)陡然上升。楠木的SOD活性呈先上升后下降的趨勢(shì)且楠木的活性高于閩楠。

2.4 不同鹽堿脅迫對(duì)閩楠和楠木CAT活性的影響

過(guò)氧化氫酶普遍存在于植物的所有組織中，其活性與植物的代謝強(qiáng)度及抗寒、抗病能力有一定的關(guān)系，故常加以測(cè)定。由圖2可以看出在不同鹽堿濃度下，閩楠和楠木的CAT活性基本都呈上升的趨勢(shì)。閩楠的CAT活性增加幅度高于楠木，且各濃度CAT活性值也均高于楠木。

2.5 相同鹽堿脅迫下閩楠和楠木各項(xiàng)生理指標(biāo)的綜合分析

本研究表明，在低鹽堿脅迫下，楠木的SOD比閩楠的活性高，MDA含量也沒(méi)有明顯升高，說(shuō)明SOD及時(shí)的清除了植物體內(nèi)的氧自由基，維持細(xì)胞內(nèi)氧代謝的平衡。隨濃度的增加，植物正常氧代謝受到干擾，活性氧產(chǎn)生加快，SOD活性下降，表明其清除氧自由基的能力下降。在低中度鹽堿脅迫時(shí)，閩楠和楠木葉片中的SOD、POD和CAT活性有不同程度的升高， 增強(qiáng)了清除細(xì)胞內(nèi)活性氧的能力， 對(duì)膜系統(tǒng)起到了一定的保護(hù)作用。綜合各項(xiàng)指標(biāo)分析得出，楠木的最高耐鹽濃度是100 mmol·L-1，閩楠的最高耐鹽濃度是200 mmol·L-1，可見(jiàn)閩楠相比于楠木具有較好的耐鹽堿適應(yīng)能力。

3 結(jié)論

（1） 各種逆境脅迫引起傷害的最直接的作用部位是細(xì)胞質(zhì)膜，而MDA作為膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物可使膜中酶蛋白發(fā)生交聯(lián)并失活，進(jìn)一步損傷細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能[18-22]。 本研究中，鹽堿脅迫使楠木MDA含量升高，兩個(gè)物種升高的幅度存在一定的差異。閩楠對(duì)高鹽堿濃度的耐受能力較強(qiáng)。

（2）逆境會(huì)誘發(fā)植物體內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)加速清除活性氧的進(jìn)程，SOD、POD 和 CAT 是主要的抗氧化酶，可清除植株體內(nèi)有害的活性氧而保護(hù)植物膜系統(tǒng)。本研究中，低中度鹽堿脅迫下，楠木POD活性和CAT活性均升高，從而增強(qiáng)了細(xì)胞內(nèi)活性氧的清除能力，對(duì)膜系統(tǒng)起到了一定的保護(hù)作用，體現(xiàn)了楠木植物自主減輕細(xì)胞傷害的適應(yīng)性反應(yīng)。但SOD活性降低，這可能是鹽堿脅迫下SOD為清除多余活性氧自由基而過(guò)量消耗，再加上自由基積累對(duì)SOD酶蛋白的破壞雙重作用的結(jié)果。綜合分析，楠木的最高耐鹽濃度是100 mmol·L-1，閩楠的最高耐鹽濃度是200 mmol·L-1，可見(jiàn)楠木的抗鹽堿能力低于閩楠。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李冬林，金雅琴，向其柏.我國(guó)楠木屬植物資源的地理分布、研究現(xiàn)狀和開(kāi)發(fā)利用前景[J].福建林業(yè)科技，2004，8（3）：0105.