NaCl脅迫對(duì)不同倍性西瓜幼苗葉片葉綠素含量的影響

朱紅菊　劉文革　趙勝杰　路緒強(qiáng)　閻志紅　何楠　豆峻嶺　高磊

摘 要： 為探討NaCl脅迫對(duì)不同倍性西瓜幼苗葉綠素含量的影響，用濃度為0、100、200、300、400 mmol·L-1的NaCl處理西瓜幼苗，95%（φ）乙醇提取葉片中的葉綠素，比較NaCl脅迫下不同倍性西瓜幼苗葉綠素含量的變化。結(jié)果表明，在低鹽濃度下，西瓜幼苗葉片中的葉綠素含量隨脅迫時(shí)間增加的變化較小。在NaCl濃度為100 mmol·L-1時(shí)，隨著NaCl脅迫時(shí)間的增加，2x、3x、4x葉片中的葉綠素含量分別由33.4、33.5、32.3 mg·g-1降為30.2、32.8、29.8 mg·g-1。隨著NaCl濃度的增加，西瓜幼苗葉片中的葉綠素含量逐漸減少。在NaCl濃度為400 mmol·L-1時(shí)，2x、3x、4x葉片中的葉綠素含量分別由33.0、33.6、33.4 mg·g-1減少到9.2、4.6、5.5 mg·g-1。葉綠素含量受低鹽濃度影響較小，高鹽濃度條件下，葉綠素含量隨著NaCl脅迫時(shí)間的增加而逐漸減少，2x、3x、4x西瓜葉片葉綠素含量受NaCl脅迫后變化趨勢(shì)一致，并且在各倍性之間葉綠素含量變化沒(méi)有明顯差異。

關(guān)鍵詞： 西瓜倍性； NaCl脅迫； 葉綠素含量

Abstract： The chlorophyll contents were investigated by comparing their tolerances to 0，100，200，100 and 400 mmol·L-1 NaCl concentrations in diploid，triploid，and tetraploid watermelon seedlings. The contents of chlorophyll were measured by 95% ethanol. The results showed that the decreasing amplitude of chlorophyll contents changed less with the increasing of salt stress days under low salt concentration. The chlorophyll contents of leaves in 2x，3x and 4x changed from 33.4，33.5，32.3 mg·g-1 to 30.2，32.8，29.8 mg·g-1 by prolonging stress time under 100 mmol·L-1 NaCl concentration，while at 400 mmol·L-1 NaCl concentration，they changed from 33.0，33.6，33.4 mg·g-1 to 9.2，4.6，5.5 mg·g-1. Chlorophyll contents in watermelon seedlings were less affected by low salt concentration，but the chlorophyll contents in 2x，3x and 4x watermelon seedlings decreased with the increasing of salt stress days，the chlorophyll contents in the three plants showed the same trend with no obvious difference.

Key words： Watermelon Ploidy； NaCl stress； Chlorophyll contents

多倍化是高等植物進(jìn)化的最重要的動(dòng)力之一[1]，據(jù)統(tǒng)計(jì)70%以上的被子植物在進(jìn)化過(guò)程中都至少經(jīng)歷一次多倍化[2]。多倍體在高等植物中廣泛存在，因其獨(dú)有的特性，近年來(lái)對(duì)多倍體的研究日益增多。西瓜（Citrullus lanatus）是全球廣泛種植的園藝作物，三倍體無(wú)籽西瓜是目前在生產(chǎn)上多倍體種植面積最大的園藝作物之一，與二倍體西瓜相比具有抗逆性強(qiáng)、含糖量高、無(wú)籽、耐貯運(yùn)、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)[3]。有研究發(fā)現(xiàn)，同源四倍體和同源三倍體西瓜對(duì)枯萎病的抗性高于同源二倍體[4]，多倍體西瓜較二倍體有較強(qiáng)的耐低溫脅迫能力[5]。多倍體西瓜因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在西瓜的育種及栽培中受到廣泛重視。

土壤鹽漬化是農(nóng)作物生產(chǎn)中常遇到的自然逆境之一，目前已成為限制我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)主要因素，我國(guó)約有鹽漬土3 400萬(wàn)hm2[6]。土壤鹽漬化不僅直接危害到作物正常生長(zhǎng)，影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，也易引發(fā)其他相關(guān)生產(chǎn)問(wèn)題，因此在耕地有限、人口不斷增長(zhǎng)的今天，研究植物鹽脅迫具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[7]。

我國(guó)是西瓜生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，2011年，種植面積114萬(wàn)hm2，占世界西瓜生產(chǎn)面積的58%，總產(chǎn)量的72%[8]。近年來(lái)隨著設(shè)施園藝的飛速發(fā)展，西瓜設(shè)施栽培面積逐年擴(kuò)大，但由于復(fù)種指數(shù)高、施肥不合理等，設(shè)施內(nèi)土壤鹽漬化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)逐年下降，已成為制約設(shè)施西瓜健康持續(xù)發(fā)展的重要因素[9]。關(guān)于西瓜耐鹽性的研究有很多，主要集中在嫁接、耐鹽性砧木、耐鹽性種質(zhì)資源、光合性能和種子萌發(fā)等方面，但是對(duì)不同倍性西瓜的耐鹽性研究比較少，劉文革等[10]對(duì)不同倍性西瓜發(fā)芽種子成苗過(guò)程中的耐鹽性進(jìn)行了研究，朱紅菊等[11]對(duì)不同倍性西瓜幼苗受NaCl脅迫后Na+、K+、Ca2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)多倍體較二倍體耐鹽，但是不同倍性西瓜受鹽脅迫后葉綠素含量差異的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以3種不同倍性的‘黃枚西瓜為試材，研究不同NaCl濃度脅迫下西瓜幼苗葉片中葉綠素含量的變化，為多倍體西瓜育種及植物多倍體抗逆性研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為‘黃枚二倍體西瓜（2x）及其人工誘導(dǎo)同源四倍體（4x）和同源三倍體（3x=4x×2x），其性狀見(jiàn)表1。

1.2 方法

1.2.1 西瓜幼苗NaCl脅迫試驗(yàn)方法 試驗(yàn)在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所智能型溫室中進(jìn)行，西瓜種子于55 ℃ 溫水浸種8 h，33 ℃ 恒溫催芽24 h。種子發(fā)芽1 cm時(shí)，挑選發(fā)芽一致的種子播于裝有珍珠巖與蛭石體積比1 ∶ 1塑料營(yíng)養(yǎng)缽（16 cm × 16 cm）中。當(dāng)子葉展平時(shí)，用Hongland營(yíng)養(yǎng)液澆灌，待試驗(yàn)材料長(zhǎng)至3葉1心后，選取生長(zhǎng)一致的健壯幼苗進(jìn)行NaCl不同濃度脅迫處理。不同處理為用Hongland營(yíng)養(yǎng)液配制成含NaCl濃度為0、100、200、300、400 mmol·L-1的溶液澆灌。分別于處理后0、2、4、6、8 d取幼苗相同位置的真葉，每個(gè)處理每次取3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)0.3 g左右，用塑料袋封好，置于-20 ℃ 的冰箱中保存待測(cè)。

1.2.2 葉綠素含量的測(cè)定方法 取西瓜幼苗同一部位的葉片，棉球擦凈葉表面，剪碎。稱取0.2 g，放入含有10 mL 95%（φ，后同）乙醇的試管中浸提。浸提在黑暗中進(jìn)行，期間不時(shí)地?fù)u動(dòng)，浸提14 h之后用UVP100紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定吸光值。以95% 乙醇為空白對(duì)照，在波長(zhǎng)663、645 nm下測(cè)定吸光值[12]，并用下列公式計(jì)算葉綠素含量。

2 結(jié)果與分析

葉綠素含量的變化影響植物的光合作用，從而影響植物的正常生長(zhǎng)。葉綠素含量受環(huán)境影響很敏感，在脅迫條件下葉綠素含量變化明顯。由圖1可以看出，在100 mmol·L-1和200 mmol·L-1低NaCl濃度條件下，隨著脅迫時(shí)間的增加，3個(gè)倍性材料的葉綠素含量變化都不明顯，不同倍性材料之間差異不大。在300 mmol·L-1和400 mmol·L-1高NaCl濃度條件下，葉綠素含量隨著NaCl脅迫時(shí)間的增加而逐漸減少，葉綠素含量變化量較大，但是3個(gè)倍性之間差異不大，并且變化趨勢(shì)一致。

3 討論與結(jié)論

葉綠素含量直接影響植物光合作用的質(zhì)量，脅迫條件下，葉綠體最先受到影響，因?yàn)槿~綠體是光合作用的場(chǎng)所，內(nèi)部會(huì)含有比別的細(xì)胞器更多的O2，更容易受到超氧陰離子和自由基的破壞，鹽脅迫時(shí)葉綠素含量的變化也最明顯[13]?？掠袂俚萚14]分析認(rèn)為可能是NaCl脅迫改變了葉綠體中酶的活性，使葉綠體結(jié)構(gòu)受到破壞，加快葉綠素的分解，降低葉綠素含量，葉片發(fā)黃變褐。過(guò)曉明等[15]研究也發(fā)現(xiàn)，隨NaCl濃度增大5種甘薯幼苗的葉綠素總量均呈下降趨勢(shì)，與本研究的結(jié)果一致。

本試驗(yàn)表明，在低NaCl濃度條件下，隨著脅迫時(shí)間的增加，葉綠素含量變化都不明顯，不同倍性材料之間差異不大；高NaCl濃度條件下，葉綠素含量隨著NaCl脅迫時(shí)間的增加而逐漸減少，在3組材料的3個(gè)倍性之間差異不大，變化趨勢(shì)一致。但是劉文革等[10]、朱紅菊等[11]的研究結(jié)果均認(rèn)為不同倍性西瓜之間鹽脅迫后受傷害程度存在差異，本試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的原因可能是正常生長(zhǎng)的2x、3x、4x西瓜葉片葉綠素含量幾乎是一致的，NaCl脅迫后，雖然2x、3x、4x西瓜受傷害程度不一致，但由于脅迫時(shí)間較短，NaCl對(duì)2x、3x、4x西瓜幼苗葉綠體結(jié)構(gòu)的傷害速率遠(yuǎn)大于葉綠素降解速率，導(dǎo)致脅迫后各材料間葉綠素含量差異不明，但具體原因還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

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