藥用植物通關(guān)藤對(duì)鹽脅迫的生理響應(yīng)

孟衡玲(紅河學(xué)院,云南省高校農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高效栽培與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 紅河 661100)

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藥用植物通關(guān)藤對(duì)鹽脅迫的生理響應(yīng)

孟衡玲
(紅河學(xué)院,云南省高校農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高效栽培與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 紅河 661100)

采用不同濃度NaCl處理2年生盆栽通關(guān)藤，分析通關(guān)藤在不同濃度鹽脅迫下滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及抗氧化物酶活性的變化。結(jié)果表明，通關(guān)藤在受到不同濃度鹽脅迫時(shí)，自身能夠積累一定量的脯氨酸和可溶性糖進(jìn)行細(xì)胞滲透調(diào)勢(shì)調(diào)節(jié)，同時(shí)也能夠誘導(dǎo)抗氧化物酶SOD和POD活性的升高，從而降低膜受損的程度。但是，在300 mmol·L-1鹽脅迫下，通關(guān)藤的SOD和POD活性分別在第5天和第9天時(shí)迅速降低，表明該濃度已超過(guò)了通關(guān)藤的耐受范圍，因此，建議通關(guān)藤種植時(shí)選擇土壤中鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.47 %的土壤種植。

通關(guān)藤；鹽脅迫；生理指標(biāo)

通關(guān)藤(Marsdeniatenacissima(Roxb.)Wight et Arn)屬蘿藦科(Asclepiadaceae)牛奶菜屬(Marsdenia)落葉攀援藤本，分布于云南、貴州、福建、臺(tái)灣等地[1]。主要藥效成分為C21甾體苷類(lèi)化合物[2]，具有消炎、止咳、平喘、抗癌等功效[3]，是“消癌平片”“消癌平注射液”等藥品的原材料[4]，市場(chǎng)需求量逐年增加。云南省紅河州是通關(guān)藤的道地產(chǎn)區(qū)[5]，在云南省的部分縣市已有了一定規(guī)模的人工種植或仿野生栽培。云南省設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展造成大量土地鹽堿化，土壤鹽漬化嚴(yán)重影響了植物的生長(zhǎng)。因此，本研究對(duì)通關(guān)藤在不同濃度鹽脅迫下保護(hù)酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的變化進(jìn)行了研究，探討通關(guān)藤對(duì)鹽的耐受性，為通關(guān)藤種植基地的選擇提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2013-05-09通關(guān)藤播種于云南省蒙自市水田鄉(xiāng)，選取生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致的通關(guān)藤幼苗為供試材料，2013-10-01移栽到花盆中，花盆的規(guī)格為30 cm(徑)×35 cm(高)的塑料盆，每盆裝土7.5 kg，按v(黃心土)∶v(腐殖質(zhì))=3∶1比例混配(土壤中NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04 %)，每盆1株，每周用體積分?jǐn)?shù)為3 ‰復(fù)合肥澆灌植物，定期松土等正常管理，放置于紅河學(xué)院溫室內(nèi)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 鹽濃度梯度預(yù)試驗(yàn) 本研究為首次研究鹽脅迫對(duì)通關(guān)藤生理指標(biāo)的影響，因此，初步設(shè)計(jì)幾個(gè)鹽濃度水平(0、200、400、600、800 mmol·L-1)，觀察植株的葉片形態(tài)狀況。結(jié)果表明，800和600 mmol·L-1鹽濃度處理的植株，第2天早晨均表現(xiàn)出萎焉的現(xiàn)象，400 mmol·L-1鹽濃度處理的植株在第2次澆鹽水后表現(xiàn)出萎焉現(xiàn)象。

結(jié)合預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，本研究設(shè)置了5個(gè)鹽濃度梯度：0 (CK)、50、100、200、300 mmol·L-1。每個(gè)處理20盆。2013-12-23傍晚灌水至飽和狀態(tài)，2013-12-24傍晚開(kāi)始進(jìn)行脅迫處理， 按照設(shè)計(jì)的鹽溶液濃度，向每個(gè)盆內(nèi)澆入不同濃度的NaCl溶液0.5 L，每隔4 d澆1次鹽水，共4次。為防止盆內(nèi)鹽分和水分流失，在每個(gè)花盆下墊上底盤(pán)，將流出的溶液重新倒回花盆內(nèi)，每次處理后的次日采集不同鹽濃度的通關(guān)藤成熟葉片數(shù)片，迅速裝入冰盒，測(cè)定各項(xiàng)生理指標(biāo)。

1.2.2 生理指標(biāo)的測(cè)定 丙二醛(MDA)的測(cè)定采用硫代巴比妥酸(TBA)顯色法[6]；脯氨酸的測(cè)定采用茚三酮顯色法[6]；可溶性糖含量的測(cè)定采用硫酸蒽酮法[7]；超氧化物歧化酶(SOD)活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原法[7]；過(guò)氧化物酶(POD)活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[7]。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與制圖，DPS2.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaCl脅迫對(duì)通關(guān)藤葉片中丙二醛(MDA)濃度的影響

丙二醛(MDA)是膜脂過(guò)氧化作用的產(chǎn)物之一，通常將其作為脂質(zhì)過(guò)氧化指標(biāo)[6]，用于表示細(xì)胞膜過(guò)氧化程度和植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱[8]。從圖1可以看出，各鹽濃度處理下的通關(guān)藤葉片丙二醛濃度整體呈現(xiàn)先下降后升高再下降的趨勢(shì)，隨著NaCl脅迫濃度的增加，MDA濃度也隨之增加。脅迫第5天時(shí)各濃度處理下的MDA濃度都降到了最低點(diǎn)，說(shuō)明在脅迫第5天時(shí)植株體內(nèi)積累的活性氧最少，生物膜受到的損傷最小。方差分析表明，脅迫第1天除300 mmol·L-1處理與對(duì)照存在顯著性差異外，其他處理與對(duì)照無(wú)顯著性差異，脅迫第5天時(shí)各處理的MDA濃度均顯著低于對(duì)照，脅迫第9天和第13天時(shí)各處理間都存在著顯著性差異(圖1)。

圖1 不同濃度鹽脅迫下通關(guān)藤中MDA濃度的變化Fig.1 The change of MDA molality with different concentration of NaCl Treatment

2.2 不同濃度NaCl脅迫對(duì)通關(guān)藤中脯氨酸(Pro)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

由圖2可知，各濃度處理下的通關(guān)藤葉片脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在前5 d內(nèi)呈急劇上升的態(tài)勢(shì)，到第5 d時(shí)均達(dá)到最大值，且200 mmol·L-1濃度處理下的脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，達(dá)到146.84 μg·g-1，是對(duì)照的2.56倍。5 d后各濃度處理下的脯氨酸含量均迅速降低。方差分析結(jié)果表明，脅迫5 d時(shí)，各處理與對(duì)照間均存在顯著性差異(P<0.05)。

2.3 不同濃度NaCl脅迫對(duì)通關(guān)藤中可溶性糖含量的影響

由圖3可知，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，各濃度處理下的通關(guān)藤葉片可溶性糖含量呈先降低后升高的變化趨勢(shì)。300 mmol·L-1及200 mmol·L-1NaCl處理的通關(guān)藤在脅迫第5天時(shí)降到最低點(diǎn)，第9天時(shí)升到最高點(diǎn)；50 mmol·L-1和100 mmol·L-1NaCl處理的通關(guān)藤脅迫第9天時(shí)降到最低點(diǎn)，然后迅速升高。NaCl處理濃度越高，可溶性糖積累的越快，達(dá)到最高點(diǎn)的時(shí)間越短，可溶性糖含量越高。方差分析結(jié)果表明，在整個(gè)脅迫期，各個(gè)鹽濃度處理的可溶性糖含量與對(duì)照均存在顯著性差異(P<0.05)。

圖2 不同濃度鹽脅迫下通關(guān)藤中脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig.2 The change of proline mass fraction with different concentration of NaCl treatment

圖3 不同濃度鹽脅迫下通關(guān)藤中可溶性糖含量的變化

2.4 不同濃度NaCl脅迫對(duì)通關(guān)藤葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

從圖4可以看出，通關(guān)藤葉片在各個(gè)鹽濃度處理下，SOD活性均迅速升高，脅迫第9天時(shí)300、200、100 mmol·L-1SOD活性均達(dá)到了最大值，之后迅速下降，且脅迫濃度越高，SOD活性就越高，之后下降速度也越快；50 mmol·L-1NaCl脅迫處理下的SOD活性呈上升趨勢(shì)。方差分析表明，在整個(gè)脅迫期，各處理與對(duì)照間均存在顯著性差異(P<0.05)。

2.5 不同濃度NaCl脅迫對(duì)通關(guān)藤葉片過(guò)氧化物酶(POD)活性的影響

由圖5可知，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，通關(guān)藤葉片過(guò)氧化物酶(POD)活性呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。300 mmol·L-1和 200 mmol·L-1NaCl處理在脅迫第5天時(shí)POD活性均達(dá)到最大值，但200 mmol·L-1處理下的POD活性顯著高于300 mmol·L-1的處理，脅迫13 d時(shí)300 mmol·L-1處理下的POD活性降到了對(duì)照水平，而200 mmol·L-1處理呈緩慢的下降趨勢(shì)，仍能保持較高的活性，說(shuō)明300 mmol·L-1的處理已超出了植物本身的耐受范圍。50 mmol·L-1和100 mmol·L-1NaCl處理的POD活性繼續(xù)升高，這2個(gè)處理在脅迫前5 d POD活性無(wú)顯著性差異。

圖4 不同濃度鹽脅迫下通關(guān)藤中SOD活性的變化

圖5 不同濃度鹽脅迫下通關(guān)藤中POD活性的變化

3 討論

3.1 鹽脅迫對(duì)通關(guān)藤滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

許多研究表明，鹽脅迫會(huì)導(dǎo)致植物種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)[9，10]、凈光合速率[11]、植株的生物產(chǎn)量[12]的降低。不同植物對(duì)鹽的耐受力不同，其耐受力的強(qiáng)弱與植物自身調(diào)節(jié)滲透勢(shì)和抗氧化酶的活性相關(guān)。沙漢景等[13]發(fā)現(xiàn)用外源脯氨酸處理能夠緩解水稻的鹽脅迫現(xiàn)象，提高種子的發(fā)芽率。王曉鵬等[14]采用外源可溶性糖處理長(zhǎng)春花有緩解鹽脅迫的作用，可提高植株的凈光合效率、葉綠素含量和生長(zhǎng)速率。在本研究中，脅迫初期各鹽濃度處理下的通關(guān)藤葉片脯氨酸含量呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)，這與鮑雅靜等[15]對(duì)樹(shù)型金銀花以及劉奕琳等[16]對(duì)10個(gè)墨西哥柏種源幼苗的研究結(jié)果一致。脅迫第5天時(shí)脯氨酸含量達(dá)到峰值，但300 mmol·L-1處理的反而低于200 mmol·L-1處理，表明在300 mmol·L-1NaCl脅迫下通關(guān)藤自身的滲透調(diào)節(jié)能力下降。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，通關(guān)藤葉片可溶性糖含量呈先低后高的變化趨勢(shì)，脅迫濃度越高，可溶性糖含量越高，積累得越快，表明在鹽脅迫下，通關(guān)藤自身能夠積累一定量的脯氨酸和可溶性糖來(lái)積極調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢(shì)，但對(duì)鹽的最大忍耐度200 mmol·L-1。

3.2 鹽脅迫對(duì)通關(guān)藤體內(nèi)抗氧化酶類(lèi)活性及氧化產(chǎn)物的影響

在正常生長(zhǎng)條件下，植物細(xì)胞內(nèi)活性氧的形成和清除之間保持著一種動(dòng)態(tài)平衡，不會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生危害。當(dāng)植物遭受鹽脅迫時(shí)，這種活性氧的產(chǎn)生與清除之間的動(dòng)態(tài)平衡被破壞，自由基積累，造成膜脂的過(guò)氧化和脫脂作用，引起植物氧化損傷[17]。有研究者采用赤霉素、PEG-6000等引發(fā)鹽脅迫種子，可不同程度地提高種子的發(fā)芽率和抗氧化物酶(SOD和POD)活性[9]。從本研究結(jié)果來(lái)看，在脅迫第5天時(shí)，各濃度處理下的MDA濃度均顯著低于對(duì)照，此時(shí)通關(guān)藤中SOD及POD抗氧化物酶活性都在急劇升高，且分別在第9天和第5天達(dá)到最大值，即脅迫處理后活性氧的積累誘導(dǎo)了抗氧化物酶活性的升高，從而降低膜脂的過(guò)氧化程度。值得注意的是300 mmol·L-1處理下的SOD、POD活性分析在處理第9天和第5天后迅速降低，而200 mmol·L-1處理下的SOD和POD活性與低濃度處理的無(wú)顯著性差異，說(shuō)明300 mmol·L-1鹽濃度已超出了通關(guān)藤的耐受能力。因此，為保證通關(guān)藤的正常生長(zhǎng)，應(yīng)選擇在土壤中鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.47%土壤中進(jìn)行種植。

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(責(zé)任編輯：朱秀英)

Response of physiological indexes to salt stress in medicinal plant ofMarsdeniatenacissima

MENG Hengling
(The Key Laboratory of High Quality Crops Cultivation and Safety Control， Honghe College, Honghe 661100, China)

In order to discuss the salt tolerance ofM.tenacissima, Biennial pottingM.tenacissimawas used as materials to analyze the variation of 5 physiological indexes under various concentrations salt stress. The results showed thatM.tenacissimacould accumulate a certain amount of proline and soluble sugar to adjust osmotic potential of cells and induce antioxidant enzyme (SOD and POD) activity to increase under different concentrations salt stress. But under 300 mmol·L-1salt stress, SOD and POD activity declines rapidly on the 5th and 9th day of treatment, indicating that 300 mmol·L-1salt stress had surpassed the tolerance range ofM.tenacissima. So it is suggested that the soil salt content should be lower than 0.47 % for planting.

Marsdeniatenacissima; salt stress; physiological indexes

2015-01-20

云南圣和植物藥業(yè)有限公司資助項(xiàng)目(20120523)；云南省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2012FB174)

孟衡玲(1981-)，女，云南宣威人，講師，博士， 從事藥用植物資源的開(kāi)發(fā)與利用。

1000-2340(2015)06-0827-04

Q945.78

A