NaCl脅迫對(duì)龜背竹生理生化特性的影響

朱紅霞，郭 暉，張家洋 (新鄉(xiāng)學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)453003)

NaCl脅迫對(duì)龜背竹生理生化特性的影響

朱紅霞，郭 暉*，張家洋
(新鄉(xiāng)學(xué)院 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)453003)

以1年生龜背竹(M.deliciosaLiebm)為試驗(yàn)材料，采用盆栽試驗(yàn)研究不同濃度(0、50、100、200、300 mmol/L)NaCl處理對(duì)龜背竹滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、葉綠素含量和抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明：隨著NaCl處理濃度的增加和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，龜背竹葉片可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量呈先升高后降低的趨勢(shì)，且低濃度(≤ 100 mmol/L)NaCl處理下，較對(duì)照均有所提高，高濃度(≥ 300 mmol/L)處理時(shí)，除脅迫40 d時(shí)脯氨酸含量外其余均較對(duì)照降低；丙二醛含量的變化趨勢(shì)與之相反，呈先降低后升高的趨勢(shì)。龜背竹葉片葉綠素含量隨NaCl處理濃度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，短期(20 d)脅迫較長(zhǎng)期(40 d)脅迫變化幅度大。超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶3種酶活性隨著NaCl處理濃度的增加和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升高后降低的趨勢(shì)，低濃度和高濃度處理均較對(duì)照增加。以上結(jié)果說(shuō)明，龜背竹在低濃度NaCl脅迫下可通過(guò)增加葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和誘導(dǎo)活性氧清除系統(tǒng)以減少由于脅迫而帶來(lái)的代謝失衡對(duì)植株的傷害。

NaCl脅迫； 龜背竹； 生理生化特性

龜背竹(M.deliciosaLiebm)為天南星科龜背竹屬多年生常綠藤本植物，原產(chǎn)墨西哥，20世紀(jì)80年代初我國(guó)開(kāi)始引種栽培。龜背竹形態(tài)別致，莖似竹節(jié)葉似龜背，終年碧綠，懸根多姿，耐陰耐旱，又具吸收二氧化碳凈化空氣的功能，可盆栽擺放在客廳、臥室和書(shū)房，給人以清秀挺拔、優(yōu)雅高潔之感，亦可蔓生于棚架或貼生于墻壁，成為極好的垂直綠化材料。因此，龜背竹作為優(yōu)良的家居和園林綠化材料之一，具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用價(jià)值。

隨著生態(tài)環(huán)境的惡化及人們不合理的灌溉、施肥，城鄉(xiāng)綠地、 溫室、 大棚的鹽漬化水平日趨嚴(yán)重，龜背竹能否耐鹽或抗鹽，能否在鹽漬土地上栽培是亟待研究的問(wèn)題。目前，人們對(duì)龜背竹的研究主要集中在無(wú)土栽培[1]、組織培養(yǎng)[2-3]、空氣凈化[4-5]等方面，而有關(guān)逆境脅迫對(duì)龜背竹生理特性影響方面的報(bào)道尚不多見(jiàn)。鑒于此，研究了NaCl脅迫對(duì)龜背竹生理生化特性的影響，為從生理生態(tài)學(xué)角度認(rèn)識(shí)龜背竹在鹽生環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用1年生龜背竹作為供試材料，進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。盆的規(guī)格為 20 cm×16 cm×17 cm，每盆土壤為 8 kg ，龜背竹和盆土購(gòu)自新鄉(xiāng)市花卉市場(chǎng)，供試土壤的基本情況見(jiàn)表1。將龜背竹預(yù)培養(yǎng)30 d，選擇形態(tài)、大小、長(zhǎng)勢(shì)基本一致，生長(zhǎng)健壯的植株進(jìn)行鹽脅迫模擬試驗(yàn)。

表1 供試土壤基本情況

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)NaCl脅迫濃度不同設(shè)5個(gè)處理，分別為0(CK)、50、100、200、300 mmol/L，每個(gè)處理6 盆，重復(fù)3次。鹽化處理后按常規(guī)管理。視盆土干濕狀況，定期定量澆水。為防止鹽分淋失， 每盆下面墊上托盤(pán)，澆水后將滲漏到托盤(pán)上的鹽水或鹽土再倒入盆中，從而保持鹽分濃度。NaCl脅迫20、40 d后采集功能葉(第3～5 位葉)進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

可溶性糖(SS)含量的測(cè)定采用蒽酮比色法[6]，可溶性蛋白(SP)含量的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法[7]，游離脯氨酸(Pro)含量的測(cè)定采用茚三酮法[8]，丙二醛(MDA)含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法[9]，葉綠素含量的測(cè)定采用丙酮提取法[10]，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍(lán)四唑還原法測(cè)定[11]，過(guò)氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[12]，過(guò)氧化氫酶(CAT)活性采用紫外分光光度法測(cè)定[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對(duì)龜背竹滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由圖1可以看出，經(jīng)NaCl處理20 d后，龜背竹葉片可溶性糖含量隨NaCl脅迫濃度的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)。在NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，比對(duì)照增加18.49%;當(dāng)NaCl濃度增加到200 mmol/L、300 mmol/L時(shí)，可溶性糖含量較對(duì)照分別減少4.00%、9.13%。隨著NaCl處理時(shí)間的延長(zhǎng)，處理40 d后，龜背竹葉片可溶性糖含量變化趨勢(shì)與處理20 d基本一致，在NaCl濃度為200 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，比對(duì)照增加26.60%;當(dāng)NaCl濃度增加到300 mmol/L時(shí)，可溶性糖含量較對(duì)照減少23.88%。

經(jīng)NaCl處理20 d和40 d后，龜背竹葉片可溶蛋白含量隨NaCl脅迫濃度的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)。在NaCl濃度為200 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，比對(duì)照分別增加58.33%和36.62%；當(dāng)NaCl濃度增加到300 mmol/L時(shí)，可溶性蛋白含量較對(duì)照分別減少3.92%、2.22%。

經(jīng)NaCl處理20 d和40 d后，龜背竹葉片游離脯氨酸含量隨NaCl脅迫濃度的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)。在NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，比對(duì)照分別增加31.10%和82.21%；之后隨著NaCl濃度增加游離脯氨酸含量呈下降趨勢(shì)，NaCl 300 mmol/L處理20 d后，龜背竹葉片游離脯氨酸含量較對(duì)照下降7.18%,處理40 d后較對(duì)照提高9.81%。

經(jīng)NaCl處理20 d和40 d后，龜背竹葉片中丙二醛含量隨NaCl脅迫濃度的增加呈先降低后升高的趨勢(shì)。在NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)達(dá)到最小值，比對(duì)照分別降低7.90%和17.95%；之后隨著NaCl濃度增加丙二醛含量呈升高趨勢(shì)，當(dāng)NaCl濃度增加到300 mmol/L時(shí)，丙二醛含量較對(duì)照分別增加14.15%和31.76%。

圖1 不同濃度NaCl處理對(duì)龜背竹葉片SS(A)、SP(B)、Pro(C)和MDA(D)含量的影響

2.2 NaCl脅迫對(duì)龜背竹葉綠素含量的影響

由表2可知，經(jīng)NaCl處理20、40 d后，龜背竹葉片中葉綠素a、b和總?cè)~綠素的含量均隨NaCl脅迫濃度的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)。在NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，葉綠素a比對(duì)照分別升高50.84%、32.68%，葉綠素b比對(duì)照分別升高10.62%、5.88%，總?cè)~綠素比對(duì)照分別升高45.71%、31.83%；當(dāng)NaCl濃度增加到300 mmol/L時(shí)，葉綠素a比對(duì)照分別降低2.17%、9.90%，葉綠素b比對(duì)照分別降低26.99%、12.30%，總?cè)~綠素比對(duì)照分別降低26.84%、30.83%。其中，葉綠素b含量降幅遠(yuǎn)大于葉綠素a的降幅，說(shuō)明總?cè)~綠素含量的下降主要是由葉綠素b含量下降引起的，在受到NaCl脅迫時(shí)，龜背竹葉片中葉綠素b比葉綠素a更為敏感。

表2 不同濃度NaCl處理對(duì)龜背竹葉片葉綠素含量的影響 mg/g

2.3 NaCl脅迫對(duì)龜背竹抗氧化酶活性的影響

由圖2 可以看出，經(jīng)NaCl處理20 d后，龜背竹葉片SOD活性隨NaCl脅迫濃度的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)。在NaCl濃度為200 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，比對(duì)照增加66.79%；當(dāng)NaCl濃度增加到300 mmol/L時(shí)，SOD活性仍較對(duì)照增加53.48%。隨著NaCl處理時(shí)間的延長(zhǎng)，處理40 d后，龜背竹葉片SOD活性變化趨勢(shì)與處理20 d基本一致，在NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，比對(duì)照增加52.22%，當(dāng)NaCl濃度增加到300 mmol/L時(shí)，SOD活性仍較對(duì)照增加25.62%。

經(jīng)NaCl處理20、40 d后，龜背竹葉片POD活性隨NaCl脅迫濃度的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)。在NaCl濃度為100 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，比對(duì)照分別增加327.03%、398.96%，之后開(kāi)始下降，當(dāng)NaCl濃度增加到300 mmol/L時(shí)，POD活性仍較對(duì)照分別增加83.79%、39.90%。

經(jīng)NaCl處理20 d后，龜背竹葉片CAT活性隨NaCl脅迫濃度的增加呈升高趨勢(shì)。隨著NaCl處理時(shí)間的延長(zhǎng)，處理40 d后，龜背竹葉片CAT活性在NaCl濃度為200 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，比對(duì)照增加146.74%；之后開(kāi)始下降，當(dāng)NaCl濃度增加到300 mmol/L時(shí)，CAT活性仍較對(duì)照增加88.11%。

圖2 不同濃度NaCl處理對(duì)龜背竹葉片SOD(A)、POD(B)、CAT(C)活性的影響

3 結(jié)論與討論

當(dāng)植物受到鹽脅迫時(shí)，可以通過(guò)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累提高細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)能力[14]?？扇苄蕴?、可溶性蛋白、脯氨酸是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，這些物質(zhì)的積累便于植物在鹽脅迫逆境中吸收水分，以保證細(xì)胞的正常生理功能[15]。本研究表明：低濃度NaCl(≤100 mmol/L)處理下龜背竹葉片可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量呈上升趨勢(shì)；隨著NaCl 濃度增加可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量下降。說(shuō)明低濃度NaCl處理下可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸保持著滲透調(diào)節(jié)能力，對(duì)于維持龜背竹正常生長(zhǎng)起著非常重要的作用；高濃度(≥200 mmol/L)NaCl脅迫下三者含量呈下降趨勢(shì)，表明其滲透調(diào)節(jié)能力減弱，這與魯艷等[16]研究NaCl處理對(duì)多枝檉柳影響的結(jié)果一致。丙二醛是膜脂過(guò)氧化物酶作用的主要分解產(chǎn)物，是反映膜系統(tǒng)受傷害程度的重要指標(biāo)之一。該研究中龜背竹葉片丙二醛含量隨NaCl 濃度的增加呈先降低后升高的趨勢(shì)，可能是高濃度NaCl處理下膜脂過(guò)氧化作用增強(qiáng)，部分細(xì)胞受到損害，這與尤佳等[17]對(duì)黃花補(bǔ)血草的研究結(jié)果一致。

葉綠素是植物光合作用的主要色素，其含量高低直接反映植物光合作用能力的強(qiáng)弱，大量研究表明植物在鹽脅迫下葉綠素含量呈下降趨勢(shì)[15-18]。本試驗(yàn)中隨著NaCl 濃度增加,龜背竹葉片葉綠素a、b和總?cè)~綠素的含量均呈先升高后下降的趨勢(shì)?？赡苁堑蜐舛萅aCl處理刺激了光合色素的合成，而高濃度長(zhǎng)時(shí)間的NaCl脅迫提高了葉綠素酶的活性，促進(jìn)了葉綠素的降解，同時(shí)使光合色素的的合成受到抑制，葉綠素的含量降低。

SOD、POD、CAT是植物體內(nèi)重要的保護(hù)酶，它們協(xié)同作用可以有效清除超氧陰離子、過(guò)氧化氫等活性氧，減輕膜脂過(guò)氧化和細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害[19]。本試驗(yàn)中，龜背竹葉片SOD、POD、CAT活性隨NaCl 濃度增加呈先升高后下降的趨勢(shì)，在100～200 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值，之后開(kāi)始下降。這可能是因?yàn)楦邼舛鹊腘aCl對(duì)龜背竹產(chǎn)生了離子毒害，龜背竹通過(guò)自身保護(hù)酶系統(tǒng)調(diào)節(jié)抵御NaCl脅迫的能力降低，這與杜利霞等[20]研究NaCl脅迫對(duì)賴草幼苗生理特性影響的結(jié)果一致。

綜上所述，在低濃度NaCl(≤100 mmol/L)脅迫下，龜背竹可以通過(guò)自身調(diào)節(jié)機(jī)制抵御脅迫的傷害，表明其對(duì)NaCl脅迫具有一定的耐性；高濃度(≥200 mmol/L)脅迫下，脅迫強(qiáng)度增強(qiáng)，超出了龜背竹自身耐受能力，其自身調(diào)節(jié)能力受到限制，龜背竹開(kāi)始受傷害。

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Effect of NaCl Stress on Physiological and Biochemical Characteristics ofM.deliciosaLiebm

ZHU Hongxia,GUO Hui*,ZHANG Jiayang
(College of Life Science and Technology,Xinxiang University,Xinxiang 453003,China)

A pot experiment was conducted to study the influence of different concentrations(0,50,100,200,300 mmol/L) of NaCl on the osmotic adjustment substances content，chlorophyll content，antioxidant enzyme activity ofM.deliciosaLiebm.The results showed that with the NaCl concentration increasing and salt-stress time extending，contents of soluble sugar,soluble protein and proline presented a tendency of elevating first and then decreasing,which enhanced at lower NaCl concentrations(≤100 mmol/L) compared with the control，whereas began to descend under higher NaCl treatment(≥300 mmol/L) except proline content at 40 d after stress.The change tendency of malondialdehyde content was opposite，showing a trend from declining to rising.Chlorophyll content was stimulated firstly and then inhibited by the increase of NaCl concentration,and the variation width under long-salt-stress was less obvious than that under short-salt-stress.With the NaCl concentration increasing and salt-stress time extending，SOD,POD and CAT activities increased first and then showed downward trend,which were increased compared with the control whether at lower NaCl concentrations or higher.In conclusion,under the stress of lower NaCl concentrations(≤100 mmol/L)M.deliciosaLiebm could increase osmotic adjustment substances and induce antioxidant defense mechanism to minimize the damage by NaCl stress.

NaCl stress;M.deliciosaLiebm； physiological and biochemical characteristics

2016-03-20

新鄉(xiāng)市重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(ZG14035);河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(16B180005)

朱紅霞(1981-)，女，河南長(zhǎng)葛人，實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事生態(tài)學(xué)研究。E-mail：zhuhongxia3456@163.com

*通訊作者：郭 暉(1982-)，男，寧夏彭陽(yáng)人，講師，碩士，主要從事園林植物栽培及生理研究。E-mail：290711657@qq.com

S688

A

1004-3268(2016)09-0098-05