鹽脅迫對(duì)海濱雀稗生長(zhǎng)和生理特性的影響

賈新平，鄧衍明，孫曉波，梁麗建

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210014)

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鹽脅迫對(duì)海濱雀稗生長(zhǎng)和生理特性的影響

賈新平，鄧衍明，孫曉波，梁麗建

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210014)

本研究采用不同濃度NaCl溶液(0，100，200，300，400和500 mmol/L)對(duì)海濱雀稗進(jìn)行鹽處理，測(cè)定了生長(zhǎng)勢(shì)、生物量、葉片相對(duì)含水量、質(zhì)膜透性、葉綠素含量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量以及抗氧化酶活性等指標(biāo)，分析不同程度鹽脅迫對(duì)海濱雀稗生長(zhǎng)和生理特性的影響，并且對(duì)其耐鹽性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，NaCl脅迫對(duì)海濱雀稗的株高、葉長(zhǎng)、葉寬和直立莖莖粗產(chǎn)生了抑制作用，對(duì)根、莖和葉的干物質(zhì)積累產(chǎn)生顯著影響，并且隨著鹽濃度的增加呈逐漸降低的趨勢(shì)；海濱雀稗葉片相對(duì)含水量隨著NaCl濃度的增加呈下降趨勢(shì)，而質(zhì)膜透性、葉綠素(Chl)、丙二醛(MDA)和可溶性糖含量則呈升高趨勢(shì)；海濱雀稗葉片脯氨酸含量、過氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性均在300 mmol/L NaCl濃度下達(dá)到最大值，而且都隨NaCl濃度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，表明海濱雀稗具有較高的耐鹽能力，在鹽脅迫下可采取自我保護(hù)機(jī)制以適應(yīng)鹽逆境，其耐鹽閾值為300 mmol/L NaCl濃度。以上生理指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化反映出海濱雀稗對(duì)鹽逆境的適應(yīng)性變化，是抵御鹽脅迫的一種積極調(diào)節(jié)機(jī)制。

海濱雀稗；鹽脅迫；滲透調(diào)節(jié)；生理特性；耐鹽性

土地鹽堿化已成為全球性的生態(tài)問題，嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。我國(guó)鹽漬土面積約3460萬(wàn)hm2，鹽堿化耕地760萬(wàn)hm2，約有20%耕地發(fā)生鹽堿化，主要分布在干旱、半干旱地區(qū)以及沿海地[2-3]。土地鹽堿化使得大面積土地資源難以被利用，嚴(yán)重威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)[4]。隨著鹽堿化土地面積不斷擴(kuò)大和耕地面積逐漸減少，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量降低，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失[5]。因此，培育和引種能適應(yīng)高鹽分環(huán)境的優(yōu)良耐鹽植物，通過生物措施改善鹽堿地生態(tài)景觀，提高土地生產(chǎn)力，具有重要而深遠(yuǎn)的意義[6-7]。耐鹽植物的篩選和應(yīng)用為鹽堿地區(qū)植被的恢復(fù)與重建提供了重要的研究基礎(chǔ)，在對(duì)植物的抗鹽生理機(jī)制有比較深入的了解前提下，通過生物措施才能更好地改善鹽堿土地，因此，研究植物的耐鹽性及其機(jī)理具有重要的意義。

海濱雀稗(Paspalumvaginatum)是禾本科(Gramineae)黍族(Paniceae)雀稗屬(Paspalum)的多年生草本植物，分布于世界熱帶和亞熱帶地區(qū)，為潮間帶草灘植被的主要組分[8-9]。海濱雀稗的耐鹽性很強(qiáng)，還具有較強(qiáng)的耐澇、耐旱、耐踐踏、耐磨損等優(yōu)良特性，可作為我國(guó)鹽堿土地及東部沿海灘涂改良鹽土、建立草地和防止海岸侵蝕的先鋒植物[10-14]。海濱雀稗葉色翠綠，景觀效果優(yōu)于狗牙根(Cynodondactylon)、結(jié)縷草(Zoysiajaponica)等暖季型禾草，已成為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ牟萜翰莘N[15]。同時(shí)，海濱雀稗還具有良好的適口性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可作為優(yōu)良牧草加以利用[16]。雖然海濱雀稗具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值，但長(zhǎng)期以來卻沒有得到充分的開發(fā)和利用。為高效地開發(fā)和利用海濱雀稗，了解它的生態(tài)學(xué)特性，尤其是對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)特征是需要解決的問題。

本試驗(yàn)以海濱雀稗為材料，研究了不同濃度NaCl處理下其生長(zhǎng)變化、葉綠素含量、丙二醛含量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、抗氧化酶活性的變化，旨在探討海濱雀稗的耐鹽機(jī)理，以豐富我國(guó)草坪耐鹽種質(zhì)資源，從而為海濱雀稗耐鹽遺傳機(jī)理研究奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也為在鹽漬地區(qū)栽培種植海濱雀稗提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)提供的研究材料為海濱雀稗品種“Adalayd”，現(xiàn)保存在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所試驗(yàn)基地。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年7月中旬至9月中旬在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所溫室中進(jìn)行。于7月中旬，選取生長(zhǎng)均勻一致的草皮塊，栽植于裝有沙土的塑料培養(yǎng)箱中(長(zhǎng)26 cm，寬18 cm，高10 cm)。培養(yǎng)1個(gè)月后，將長(zhǎng)勢(shì)健壯的試驗(yàn)材料修剪至相同高度，然后用濃度為100，200，300，400和500 mmol/L的NaCl溶液(該溶液用1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配制)進(jìn)行鹽處理，以蒸餾水處理作為對(duì)照組。試驗(yàn)設(shè)計(jì)為隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。鹽處理時(shí)，每個(gè)培養(yǎng)箱中加入相應(yīng)濃度的NaCl溶液500 mL，使箱中的鹽濃度均勻一致。處理開始后每天用蒸餾水補(bǔ)充因蒸發(fā)而損失的水分，使鹽處理濃度保持恒定。在鹽處理30 d后進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定。

1.3測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 鹽處理后，將海濱雀稗植株放入水中小心洗凈根部基質(zhì)，而后再用蒸餾水沖洗1遍。用毫米刻度尺測(cè)定株高和葉長(zhǎng),電子游標(biāo)卡尺測(cè)定葉寬和直立莖莖粗。計(jì)數(shù)葉片數(shù)量后于110℃烘箱中殺青15 min，轉(zhuǎn)至75℃烘干至恒重，然后測(cè)定全株干重以及葉、莖、根干重，每個(gè)處理取樣10株，取其平均值，做3次重復(fù)。分別計(jì)算葉質(zhì)量比(leaf weight ratio)=葉干重/全株干重,莖質(zhì)量比(stem weight ratio)=莖干重/全株干重,根質(zhì)量比(root weight ratio)=根干重/全株干重。

1.3.2相對(duì)含水量測(cè)定 取樣品葉片用萬(wàn)分之一的天平稱其鮮重(Wf)；然后在蒸餾水中浸泡6 h稱其飽和重(Wt)；最后在110℃烘箱中殺青15 min，75℃烘干至恒重(Wd)，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。計(jì)算公式如下：

相對(duì)含水量(relative water content,RWC)=(Wf-Wd)/(Wt-Wd)×100%

1.3.3細(xì)胞膜透性測(cè)定 用相對(duì)電導(dǎo)率的大小來表示細(xì)胞膜受傷害的程度。采用電導(dǎo)率法并加以改進(jìn)[17]，用去離子水沖洗試管，加20 mL去離子水，測(cè)其初電導(dǎo)率S0；將葉片用蒸餾水洗凈，用吸水紙吸干葉片上的水分，然后準(zhǔn)確稱取0.2 g，剪成小段置于已測(cè)初電導(dǎo)率值的試管中，振蕩24 h，然后測(cè)其浸泡液電導(dǎo)率S1。再將試管封口置沸水浴中30 min，冷卻至室溫，搖勻后測(cè)其煮沸后浸泡液電導(dǎo)率S2，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。

相對(duì)電導(dǎo)率(L)=(S1-S0/S2-S0)×100%

1.3.4葉綠素(Chl)含量測(cè)定 采用丙酮乙醇混合液法，稱取新鮮葉片0.1 g，剪成細(xì)條后放入10 mL提取液中，在25℃黑暗條件下提取24 h，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。測(cè)定提取液在663，645和470 nm處的吸光值，參照文獻(xiàn)[18]計(jì)算Chl a、Chl b以及總Chl含量。

1.3.5可溶性糖含量、脯氨酸含量、MDA含量、SOD活性和POD活性測(cè)定 取海濱雀稗葉片0.2 g，加5 mL 50 mmol/L pH值為7.0的磷酸提取液冰浴研磨，4℃(12000 r/min)離心30 min，上清液為待測(cè)提取液，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。可溶性糖含量采用蒽酮法測(cè)定，脯氨酸含量采用茚三酮比色法測(cè)定，MDA含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定，SOD活性采用氮藍(lán)四唑還原法測(cè)定，POD活性采用愈創(chuàng)木酚顯色法測(cè)定[19]。

1.4試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel預(yù)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，采用SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan新復(fù)極差法比較不同數(shù)據(jù)組間的差異，顯著性水平設(shè)定為0.05，數(shù)據(jù)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1鹽脅迫對(duì)海濱雀稗生長(zhǎng)的影響

由表1可以看出，隨著NaCl濃度增加，海濱雀稗的株高、葉長(zhǎng)和葉寬均呈下降趨勢(shì)。當(dāng)NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)，鹽脅迫對(duì)海濱雀稗株高、葉長(zhǎng)、葉寬和直立莖莖粗的抑制作用不明顯；NaCl濃度達(dá)到300 mmol/L時(shí)，鹽脅迫對(duì)株高、葉長(zhǎng)和葉寬的影響已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)出來，總體表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，且都達(dá)到顯著水平(P<0.05)。隨著NaCl濃度增加，海濱雀稗的株高、葉長(zhǎng)和葉寬均顯著降低；NaCl濃度為500 mmol/L時(shí)，株高、葉長(zhǎng)和葉寬與對(duì)照相比分別下降了34.91%，24.64%和20.36%。NaCl濃度小于300 mmol/L時(shí)，鹽脅迫對(duì)海濱雀稗直立莖莖粗沒有產(chǎn)生顯著影響；NaCl濃度增至500 mmol/L時(shí)，直立莖莖粗與其他處理相比差異顯著，比對(duì)照下降了12.50%。

表1 鹽脅迫對(duì)海濱雀稗生長(zhǎng)的影響Table 1 Effects of salt stress on the growth of P.vaginatum

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note:The different small letters in the same column show significant differences (P<0.05), the same below.

2.2鹽脅迫對(duì)海濱雀稗干物質(zhì)積累的影響

隨著鹽濃度的增加，海濱雀稗的根、莖和葉器官的干物質(zhì)積累均呈下降趨勢(shì)。當(dāng)NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)，海濱雀稗的根、莖和葉干重與對(duì)照相比差異不顯著(P>0.05)。從干重減少程度來看，隨著鹽濃度升高，海濱雀稗各器官的干物質(zhì)積累量下降幅度逐漸增大。當(dāng)NaCl濃度為300 mmol/L時(shí)，鹽脅迫對(duì)海濱雀稗的根、莖和葉干重具有明顯的抑制作用，均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。當(dāng)NaCl濃度增加至500 mmol/L時(shí)，根、莖和葉干重分別為對(duì)照的79.31%，54.88%和51.52%(表2)。

2.3鹽脅迫對(duì)海濱雀稗生物量分配的影響

由表3可以看出，NaCl濃度小于300 mmol/L時(shí)，海濱雀稗的根質(zhì)量比與對(duì)照相比差異不顯著；當(dāng)NaCl濃度增加到300 mmol/L時(shí)，才達(dá)到差異顯著水平(P<0.05)。隨著鹽脅迫濃度增加，海濱雀稗的莖質(zhì)量比和葉質(zhì)量比分別呈下降和升高的趨勢(shì)。NaCl濃度為500 mmol/L時(shí)，海濱雀稗的根質(zhì)量比和莖質(zhì)量比沒有顯著降低，葉質(zhì)量比卻顯著增加。

表2 鹽脅迫對(duì)海濱雀稗干物質(zhì)積累的影響Table 2 Effects of salt stress on the accumulation of roots, stems, leaves of P.vaginatum

表3 鹽脅迫對(duì)海濱雀稗生物量分配的影響Table 3 Effects of salt stress on the allocation of biomass of P.vaginatum

2.4鹽脅迫對(duì)海濱雀稗葉片相對(duì)含水量的影響

圖1 鹽分脅迫對(duì)海濱雀稗葉片相對(duì)含水量的影響

隨著鹽濃度的增加，海濱雀稗葉片相對(duì)含水量呈逐漸下降趨勢(shì)。NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)，葉片相對(duì)含水量下降幅度較小，與對(duì)照相比差異不顯著(P>0.05)。當(dāng)NaCl濃度達(dá)到200 mmol/L時(shí)，海濱雀稗葉片的相對(duì)含水量顯著降低，這一濃度可能是海濱雀稗失水的臨界濃度。隨著鹽濃度的增加，海濱雀稗葉片的相對(duì)含水量大幅度的下降，處理之間差異顯著(P<0.05)。當(dāng)NaCl濃度達(dá)到400和500 mmol/L時(shí)，海濱雀稗葉片相對(duì)含水量與對(duì)照相比分別下降了21.05%和28.51%(圖1)。

2.5鹽脅迫對(duì)海濱雀稗葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是光合作用的關(guān)鍵色素，其含量可作為衡量植物光合效率和同化能力大小的重要指標(biāo)。不同濃度的NaCl處理對(duì)海濱雀稗葉片的總Chl、Chl a和Chl b含量均有影響。當(dāng)NaCl濃度為300 mmol/L時(shí)，海濱雀稗葉片的Chl a和Chl b含量均顯著降低(P<0.05)，隨著鹽濃度的增加有升高的趨勢(shì)，各處理之間差異不顯著(表4)。隨著鹽濃度的增加，總Chl含量呈先下降后升高的趨勢(shì)。NaCl濃度為300 mmol/L時(shí)，總Chl含量增加顯著且高于對(duì)照(P<0.05)。Chl a/Chl b隨NaCl濃度增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)，Chl a/Chl b達(dá)到最大值。

2.6鹽脅迫對(duì)海濱雀稗葉片質(zhì)膜透性和MDA含量的影響

隨著鹽濃度的增加，海濱雀稗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率呈逐漸升高趨勢(shì)，各處理之間均達(dá)到差異顯著水平(P<0.05)。當(dāng)NaCl濃度增加至400和500 mmol/L時(shí)，海濱雀稗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率分別為43.01%和52.26%，比對(duì)照高出27.56%和36.81%，說明鹽脅迫條件下海濱雀稗質(zhì)膜受到傷害，造成細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)滲漏加劇。MDA作為細(xì)胞質(zhì)膜損傷程度大小的生理指標(biāo)，其含量的多少可代表質(zhì)膜的損傷程度。海濱雀稗葉片的MDA含量隨著鹽脅迫濃度的增加逐漸升高，在NaCl濃度為400和500 mmol/L時(shí)差異不顯著，但與其他處理相比差異顯著(圖2)。

表4 鹽脅迫對(duì)海濱雀稗葉綠素含量的影響Table 4 Effects of salt stress on the contents of chlorophyll of P.vaginatum leaf

圖2 鹽分脅迫對(duì)海濱雀稗葉片質(zhì)膜透性和MDA含量的影響

2.7鹽脅迫對(duì)海濱雀稗葉片脯氨酸和可溶性糖含量的影響

脯氨酸和可溶性糖是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可以通過積累脯氨酸和可溶性糖的含量提高滲透調(diào)節(jié)能力，從而增強(qiáng)對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)能力。結(jié)果表明，不同鹽濃度處理下海濱雀稗葉片的脯氨酸含量隨著鹽脅迫濃度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，NaCl濃度為300 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，為對(duì)照的8.76倍；NaCl濃度大于300 mmol/L時(shí)，脯氨酸含量急劇降低(圖3)。海濱雀稗葉片的可溶性糖含量也隨著鹽脅迫濃度的增加而升高，400 mmol/L NaCl處理?xiàng)l件下達(dá)到最大值，比對(duì)照增加了36.79%。隨著NaCl濃度進(jìn)一步增大，已經(jīng)超出海濱雀稗的耐受極限，可溶性糖含量開始下降。

圖3 鹽分脅迫對(duì)海濱雀稗葉片脯氨酸和可溶性糖含量的影響

2.8鹽脅迫對(duì)海濱雀稗葉片SOD和POD活性的影響

SOD是植物體內(nèi)清除自由基的首要物質(zhì)，能消除新陳代謝過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)。結(jié)果表明，SOD活性隨著鹽脅迫濃度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，在300 mmol/L時(shí)SOD活性達(dá)到最大值，然后隨著鹽濃度繼續(xù)增加，SOD活性開始下降，說明300 mmol/L NaCl是海濱雀稗的最佳耐受鹽度。POD可清除植物體內(nèi)SOD催化反應(yīng)的產(chǎn)物過氧化氫，從而使需氧生物體免受過氧化氫的毒害。海濱雀稗隨著鹽濃度的增加POD活性先上升后下降，在300 mmol/L濃度時(shí)達(dá)到最大值，與SOD活性的變化趨勢(shì)一致(圖4)。鹽濃度大于300 mmol/L時(shí)，SOD和POD活性急劇下降，當(dāng)超過耐受閾值濃度時(shí)，自身防御系統(tǒng)被破壞，從而表現(xiàn)出兩種保護(hù)酶活性降低。

圖4 鹽分脅迫對(duì)海濱雀稗葉片SOD和POD活性的影響

3 討論

植物為適應(yīng)鹽堿環(huán)境通過改變植株形態(tài)、調(diào)節(jié)生理代謝等降低鹽害對(duì)植株的毒害作用，維持正常的生長(zhǎng)發(fā)育。鹽脅迫對(duì)植物個(gè)體形態(tài)發(fā)育具有顯著的影響，最普遍的效應(yīng)就是抑制植物生長(zhǎng)[20]。本研究發(fā)現(xiàn)，低濃度鹽脅迫對(duì)海濱雀稗的生長(zhǎng)抑制作用不明顯，說明在一定鹽濃度范圍內(nèi)海濱雀稗具有抵抗鹽害的機(jī)制。當(dāng)NaCl濃度達(dá)到300 mmol/L時(shí)，海濱雀稗生長(zhǎng)明顯受到抑制，其株高、葉長(zhǎng)和葉寬均顯著降低，且隨著NaCl濃度的增加其下降程度愈顯著。生長(zhǎng)受抑制是植物對(duì)鹽脅迫的綜合反應(yīng)，主要表現(xiàn)為葉長(zhǎng)和葉寬降低，而葉長(zhǎng)和葉寬是評(píng)價(jià)草坪質(zhì)地的評(píng)價(jià)指標(biāo)[21]。海濱雀稗生長(zhǎng)受抑制的原因，可能是由于在鹽脅迫下植株吸收不到足夠的水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，造成代謝活動(dòng)減弱，導(dǎo)致海濱雀稗生長(zhǎng)受到抑制。

生物量是反映植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo)[22]。鹽脅迫可以抑制植株生長(zhǎng)，但不同器官受影響程度有差異，一般情況下地上部分受抑制程度比地下部分更為明顯[23]。本研究結(jié)果表明，不同濃度鹽脅迫對(duì)海濱雀稗各器官的抑制程度不同，各器官干重均呈下降趨勢(shì)。當(dāng)NaCl濃度達(dá)到300 mmol/L時(shí)，鹽脅迫對(duì)海濱雀稗的根、莖和葉干重具有明顯的抑制作用。其中，鹽脅迫對(duì)地上部分的抑制作用更顯著，而地下部分受到的影響較小。海濱雀稗的葉干重降低程度高于其他器官，說明葉片部位對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)要比其他器官更敏感。植物在適應(yīng)鹽脅迫時(shí)，各器官生物量之間分配并不均勻，而是有所偏斜的[24-25]。當(dāng)NaCl濃度達(dá)到500 mmol/L時(shí)，與對(duì)照相比，海濱雀稗的葉質(zhì)量比顯著增加，說明海濱雀稗可能把更多的物質(zhì)傾斜累積在地上部分，這對(duì)于海濱雀稗地上部分更好地完成新陳代謝過程奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

光合色素含量的穩(wěn)定有利于植物在脅迫條件下維持正常的光合作用，從而增強(qiáng)對(duì)逆境脅迫的耐受能力[26]。鹽脅迫對(duì)葉綠素含量的影響因植物種類和處理?xiàng)l件不同有所差異，可造成其含量下降、升高或先升高后降低[27-30]。在鹽脅迫條件下，海濱雀稗葉片的葉綠素含量隨著鹽脅迫濃度的增加先升高后降低，研究結(jié)果表明高濃度鹽脅迫造成海濱雀稗葉綠素合成受到影響，導(dǎo)致葉綠素含量明顯降低，這與鄒麗娜等[31]和郭文忠等[32]的試驗(yàn)結(jié)果一致。另外，Chl a/Chl b越大，被光能激發(fā)的Chl a分子就越多，直接參與光化學(xué)反應(yīng)的分子就越多，可以提高光合效率[33]。當(dāng)NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)，Chl a/Chl b較高，而NaCl濃度超過100 mmol/L時(shí)，其比值逐漸降低。Chl a/Chl b升高可能與Chl a相對(duì)增加速率高于Chl b有關(guān)，高濃度鹽脅迫下Chl a/Chl b下降可能是因?yàn)闅饪钻P(guān)閉導(dǎo)致活性氧產(chǎn)生，而Chl a對(duì)活性氧的敏感性高于Chl b[34]。

細(xì)胞膜是植物細(xì)胞和外界環(huán)境之間的界面和屏障，鹽脅迫對(duì)細(xì)胞的影響首先作用于細(xì)胞膜[35]。鹽脅迫可造成植物質(zhì)膜透性增大和膜質(zhì)過氧化，產(chǎn)生的過氧化物可以破壞植物自身的防御體系[36]。在本研究中，海濱雀稗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率隨著NaCl濃度增加呈逐漸升高趨勢(shì)，說明鹽脅迫破壞了海濱雀稗細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，造成細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)滲漏，且隨著鹽脅迫程度增加，對(duì)其葉片細(xì)胞質(zhì)膜的傷害越大。丙二醛是植物細(xì)胞膜不飽和脂肪酸發(fā)生過氧化作用的終產(chǎn)物，破壞生物膜的結(jié)構(gòu)和功能，引起細(xì)胞代謝紊亂。在鹽脅迫條件下，海濱雀稗葉片MDA含量隨NaCl濃度升高顯著增加，說明鹽脅迫造成海濱雀稗葉片積累了大量有害的過氧化產(chǎn)物。由此可見，低鹽脅迫對(duì)海濱雀稗葉片細(xì)胞膜的傷害較小，隨著鹽脅迫程度加重，對(duì)葉片細(xì)胞膜傷害程度增大，使膜結(jié)構(gòu)受到損傷。葉片相對(duì)含水量是植物細(xì)胞正常生理活動(dòng)的基礎(chǔ)，遭遇逆境脅迫會(huì)引起植物葉片相對(duì)含水量下降 ，造成其水分虧缺[10]。海濱雀稗葉片的相對(duì)含水量隨NaCl濃度增加有明顯下降趨勢(shì)。當(dāng)NaCl濃度為200 mmol/L時(shí)，葉片相對(duì)含水量與對(duì)照相比差異顯著，說明此濃度已對(duì)海濱雀稗產(chǎn)生水分脅迫。

脯氨酸和可溶性糖是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在逆境脅迫下這些物質(zhì)大量積累，從而提高植物的抗逆能力。脯氨酸是植物在逆境脅迫下產(chǎn)生的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，使植物保持一定的含水量與膨壓勢(shì)，維持細(xì)胞的正常代謝功能[31]。在本研究中，海濱雀稗葉片脯氨酸含量隨鹽濃度升高呈先升高后下降的趨勢(shì)，NaCl濃度為300 mmol/L時(shí)達(dá)到峰值，再高濃度的NaCl脅迫會(huì)使其含量下降，說明300 mmol/L是海濱雀稗的最佳耐受濃度。鹽脅迫初期，海濱雀稗體內(nèi)可通過積累脯氨酸含量來維持滲透調(diào)節(jié)，減輕鹽脅迫對(duì)其造成的傷害。在逆境條件下可溶性糖既是滲透調(diào)節(jié)劑，也是合成其他有機(jī)溶質(zhì)的碳架能量的來源，還在細(xì)胞內(nèi)無機(jī)離子濃度過高時(shí)起保護(hù)酶類的作用[37]。在鹽脅迫條件下，海濱雀稗葉片可溶性糖含量也隨著NaCl濃度的增加而逐漸升高，通過增加體內(nèi)的可溶性糖含量來維持滲透平衡，說明海濱雀稗具有一定的耐鹽性。

植物的保護(hù)酶體系在緩解鹽脅迫方面起著重要作用，它可以清除體內(nèi)的活性氧，減少活性氧對(duì)植物造成的傷害。SOD和POD在植物體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)中處于核心地位，是清除細(xì)胞中多余的超氧陰離子的主要途徑之一，其活性的高低變化反映了植物對(duì)氧化損傷的修復(fù)能力[38]。對(duì)中型狼尾草(Pennisetumlongissimumvar.intermedium)在鹽脅迫下的保護(hù)酶活性變化進(jìn)行研究，結(jié)果表明，隨著鹽脅迫程度的加劇，植物體內(nèi)SOD和POD活性先上升后下降，與體內(nèi)氧自由基的變化趨勢(shì)一致[39]。本研究對(duì)海濱雀稗葉片內(nèi)保護(hù)酶的活性變化進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，隨著鹽濃度升高呈先升高后下降的趨勢(shì)，在300 mmol/L時(shí)，SOD和POD活性達(dá)到峰值，說明300 mmol/L是海濱雀稗的最佳耐受濃度。在鹽脅迫條件下，海濱雀稗體內(nèi)的SOD和POD活性顯著升高，體內(nèi)抗氧化保護(hù)酶防御系統(tǒng)隨即被激活，從而使其對(duì)鹽脅迫有一定的耐受能力。隨著NaCl濃度的增加，海濱雀稗體內(nèi)的鹽積累量也增加，致使活性氧平衡系統(tǒng)遭到破壞，使其酶活性下降，造成過剩的活性氧不能及時(shí)清除，導(dǎo)致海濱雀稗對(duì)鹽害的防御能力下降。

綜合評(píng)價(jià)，海濱雀稗對(duì)鹽脅迫具有一定的耐受性，NaCl濃度為300 mmol/L時(shí)多項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到最大值，說明300 mmol/L濃度是海濱雀稗的耐受閾值。植物在鹽脅迫條件下表現(xiàn)出的耐鹽性是一個(gè)復(fù)雜的過程，因此對(duì)海濱雀稗抗鹽性的研究還需從植物生理生化及分子生物學(xué)的角度作進(jìn)一步的研究。

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Impacts of salt stress on the growth and physiological characteristics ofPaspalumvaginatum

JIA Xin-Ping，DENG Yan-Ming，SUN Xiao-Bo，LIANG Li-Jian

JiangsuAcademyofAgriculturalSciences,InstituteofHorticulture,JiangsuKeyLaboratoryforHorticulturalCropGeneticImprovement,Nanjing210014,China

The effects of different concentrations of NaCl solution (0, 100, 200, 300, 400 and 500 mmol/L) on growth, biomass, relative water content, membrane permeability, photosynthetic pigments, organic osmolyte content and protective enzyme activity ofPaspalumvaginatumwere assessed to determine the response of growth and physiological parameters to salt stress.The results indicated that plant height, leaf length, leaf width, root dry weight, stem dry weight, leaf dry weight and erect stem diameter ofP.vaginatumunder NaCl treatment were significantly reduced compared with the control (no salt).Compared with the control, the relative water content ofP.vaginatumleaves was decreased significantly, while the membrane permeability, photosynthetic pigment, MDA and soluble sugar content increased.The activities of SOD and POD and leaf proline content all increased at lower salt levels and then declined, peaking at 300 mmol/L NaCl.This study showed thatP.vaginatumhas self protecting mechanisms providing tolerance to salinity stress; the threshold of salt tolerance was 300 mmol/L NaCl.The improvement of salt-tolerance inP.vaginatumresulted from the modulation of physiological characteristics.

Paspalumvaginatum; salt stress; osmotic regulation; physiological characteristic; salt tolerance

10.11686/cyxb2015028

http://cyxb.lzu.edu.cn

2015-01-16；改回日期：2015-4-09

江蘇省鹽土生物資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(JKLBS2012003)資助。

賈新平(1983-)，男，山西晉城人，助理研究員，博士。E-mail：pingdaya@163.com

賈新平, 鄧衍明, 孫曉波, 梁麗建.鹽脅迫對(duì)海濱雀稗生長(zhǎng)和生理特性的影響.草業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 24(12):204-212.

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