鹽脅迫對金露梅葉片酶活性和葉綠素含量的影響*

劉行，張彥廣

(1.江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院 園林園藝系，江蘇　泰州225300；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與旅游學(xué)院,河北　保定071000)

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鹽脅迫對金露梅葉片酶活性和葉綠素含量的影響*

劉行1,2，張彥廣2

(1.江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院 園林園藝系，江蘇泰州225300；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與旅游學(xué)院,河北保定071000)

以金露梅扦插苗為材料，通過澆灌不同濃度Na2SO4溶液，研究了鹽脅迫對金露梅葉片中酶活性和葉綠素含量的影響，以及重要耐鹽生理指標間的相關(guān)性。結(jié)果表明，隨Na2SO4脅迫的不斷增強，金露梅葉片中SOD活性、葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量均呈下降趨勢；POD活性隨脅迫時間的延長呈先降后升趨勢；而葉綠素a/b比值未呈現(xiàn)單一變化規(guī)律。相關(guān)性表明，葉片中葉綠素含量與POD活性、丙二醛含量呈負相關(guān)，與SOD活性呈正相關(guān)，丙二醛含量與SOD活性呈負相關(guān)，而與POD活性呈正相關(guān)，說明Na2SO4脅迫下，丙二醛的大量積累降低了SOD的活性，加速了葉綠素的降解；而對POD活性無明顯影響。綜上分析可知，金露梅對Na2SO4鹽具有一定的忍耐能力，適宜在鹽漬化程度低的地區(qū)進行種植推廣。

鹽脅迫；金露梅；SOD；POD；葉綠素含量

在中國鹽堿地區(qū)廣泛存在“春泛鹽，秋泛硝”的現(xiàn)象，由于氣溫的變化和鹽溶解度的不同，鹽堿地里春天會析出食鹽，主要成分為NaCl，秋天又會析出芒硝，主要成分是Na2SO4·10H2O。目前，在植物耐鹽堿性方面的研究主要集中于NaCl脅迫的影響[1～10]，而對Na2SO4對植物的鹽脅迫方面的研究甚少。為豐富鹽堿地區(qū)城市綠化植物種類，選用了薔薇科(Rosaceae)委陵菜屬(Potentilla)金露梅(PotentillafruticosaL.)作為試材。金露梅為落葉花灌木，花黃色，5瓣，形似梅花而得名，花期長，觀賞價值高[11]。為了全面的研究植物的耐鹽機理，本項目采用不同濃度的Na2SO4對金露梅進行脅迫，試驗并觀察其葉片中酶和葉綠素的動態(tài)，以及重要耐鹽生理指標間的相關(guān)性分析，以明確金露梅在鹽堿城市綠化的應(yīng)用前景。

1　材料與方法

1.1試驗材料

選取河北農(nóng)業(yè)大學(xué)苗圃中植株健壯、長勢基本一致的2年生金露梅扦插苗作為試材。

1.2方法

1.2.1試驗方法

將金露梅試材定植于直徑21cm、深25cm的陶制花盆中，栽培基質(zhì)主要為普通園土。每10盆為1組，每處理30盆，即3個重復(fù)。分別將0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的Na2SO4溶液1L分3次澆入盆中，清水為對照(CK)，每隔5d補澆1次，共3次?；ㄅ璧撞糠胖猛斜P，以防鹽分流失。試驗材料放置于露天培養(yǎng)，但具有遮雨設(shè)施。

1.2.2數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)主要采用EXCEL軟件進行處理，數(shù)據(jù)的方差和指標間的相關(guān)性分析采用SPSS13.0軟件(P= 0.05水平)處理。

2　結(jié)果與分析

2.1鹽脅迫對金露梅葉片酶活性的影響

2.1.1鹽脅迫對金露梅葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

從表1可看出，隨Na2SO4脅迫強度的增加，SOD活性整體呈現(xiàn)下降的趨勢。在Na2SO4鹽濃度低于0.6%水平，且脅迫時間少于7d時，葉片SOD活性保持基本穩(wěn)定狀態(tài)。而在高鹽濃度(0.8%、1.0%)水平，脅迫時間超過7d后，SOD活性下降幅度迅速增加，且鹽脅迫13d后，不同鹽處理水平間存在顯著差異。說明在中低脅迫強度下，SOD活性的穩(wěn)定性對細胞質(zhì)膜具有一定保護作用，但隨鹽脅迫強度的不斷加大，SOD被分解，酶活性降低，無法及時清除活性氧，使膜系統(tǒng)受到破壞。

表1　Na2SO4脅迫對金露梅葉片SOD酶活性的影響

注：用不同字母標記的數(shù)字在P=0.05水平差異顯著，以a1,b1,c1……表示不同鹽濃度間的差異(縱向)，以 a2,b2,c2……表示不同脅迫時間之間的差異(橫向)，下同。

2.1.2鹽脅迫對金露梅葉片過氧化物酶(POD)活性的影響

如表2所示，隨Na2SO4脅迫時間延長，葉片中POD活性呈先降后升趨勢。鹽脅迫前期(0-3d)，葉片中POD活性較平穩(wěn)，略有下降；脅迫中后期(3-13d)，POD活性隨Na2SO4濃度的增加而迅速上升，尤以鹽脅迫13d后，POD活性增加幅度最大，且各鹽處理水平間均存在顯著差異。說明金露梅對Na2SO4鹽脅迫具有一定適應(yīng)性，以提高POD活性來減輕活性氧對細胞質(zhì)膜的傷害。

表2Na2SO4脅迫對金露梅葉片POD酶活性的影響

Tab.2The effect of Na2SO4stress on POD enzyme activities ofPotentillafruticosaL.leaves

A470·min-1·g-1(FW)

2.2鹽脅迫對金露梅葉片中葉綠素含量的影響

2.2.1鹽脅迫對金露梅葉片中葉綠素a含量的影響

如表3所示，隨Na2SO4脅迫強度的增強，金露梅葉片中葉綠素a含量總體呈下降趨勢。鹽脅迫前期(0-3d)，葉綠素a含量下降幅度較小，鹽脅迫中后期，葉綠素a含量迅速減少。在Na2SO4濃度大于0.4%水平時，隨鹽脅迫時間的延長，葉片葉綠素a含量差異達顯著水平。隨Na2SO4濃度的增加，葉片中葉綠素a含量呈下降趨勢，尤以鹽脅迫13d后，葉綠素a含量下降幅度最大，且不同鹽濃度水平間存在顯著差異。

2.2.2鹽脅迫對金露梅葉片中葉綠素b含量的影響

鹽脅迫對金露梅葉片中葉綠素b含量的影響見表4。

表3　Na2SO4脅迫對金露梅葉片葉綠素a含量的影響

表4　Na2SO4脅迫對金露梅葉片葉綠素b含量的影響

從表4可知，Na2SO4脅迫的增強，阻礙了葉綠素b的合成，并促其分解，導(dǎo)致葉綠素b含量不斷減少，從而使葉片的光合作用受到影響。鹽脅迫前期(0-3d)，葉綠素b含量減少幅度不斷加大，隨后有所緩和。Na2SO4脅迫期間，隨鹽濃度的增加，葉綠素b含量相應(yīng)減少，不同鹽濃度水平的葉綠素b含量與CK均存在顯著差異，且各鹽濃度水平間也差異顯著。

2.2.3鹽脅迫對金露梅葉片中葉綠素總量的影響

從表5可知，Na2SO4脅迫過程中，隨脅迫強度的增加，葉片中葉綠素總量呈下降趨勢，且其含量在各鹽濃度水平間存在顯著差異，說明葉綠素對鹽脅迫較敏感。鹽濃度為0.2%水平時，葉綠素總量減少幅度較小，基本比較平穩(wěn)，葉片的色澤與CK差異不明顯，呈鮮綠色，有光澤。隨鹽濃度的增加，葉綠素總量減少幅度增大，均明顯低于CK，部分葉片出現(xiàn)發(fā)黃、萎蔫現(xiàn)象。尤以高鹽濃度1.0%水平時，金露梅植株的大部分葉片枯黃脫落，葉綠素總量在時間因素達顯著水平，說明Na2SO4脅迫對葉綠素的抑制作用逐漸增強。

表5　Na2SO4脅迫對金露梅葉片葉綠素總量的影響

2.2.4鹽脅迫對金露梅葉片中葉綠素a/b的影響

如表6所示，Na2SO4脅迫下，葉片中葉綠素a/b比值未呈現(xiàn)單一變化趨勢。在鹽濃度水平為0.2%、0.4%、0.6%水平時，葉綠素a/b比值呈先升后降趨勢，但幅度不大，趨于平穩(wěn)。而在高鹽濃度(0.8%、1.0%)下，隨脅迫時間的延長葉綠素a/b比值總體呈上升趨勢，說明在Na2SO4鹽脅迫下，金露梅可通過調(diào)節(jié)葉綠素a/b比值來調(diào)節(jié)自身的光合作用，緩解鹽害。

表6　Na2SO4脅迫對金露梅葉片葉綠素a/b比值的影響

2.3鹽脅迫下葉片中生理指標的相關(guān)性分析

在脅迫環(huán)境下，植物細胞，特別是葉綠體和線粒體內(nèi)自由基代謝平衡被破壞。過剩的自由基引發(fā)膜脂過氧化，細胞膜系統(tǒng)受到傷害。MDA作為膜脂過氧化作用的最終產(chǎn)物，其含量的多少可表示細胞膜系統(tǒng)受傷害的程度[15～16]。金露梅葉片中MDA含量隨Na2SO4脅迫的增加呈增長趨勢。由相關(guān)性分析可知，葉片中MDA含量與葉綠素含量呈負相關(guān)，且在鹽脅迫3-13d階段均達到極顯著水平；MDA含量與SOD活性呈負相關(guān)，鹽脅迫7d后，呈顯著相關(guān)，鹽脅迫13d后，達極顯著水平。表明鹽脅迫的增強，導(dǎo)致金露梅葉片中MDA含量迅速積累，而MDA對植物細胞具有毒害作用，能降低SOD活性，膜脂過氧化作用加劇[17]。同時MDA含量的增加也致使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在加速葉綠素降解的同時也抑制了葉綠素的合成，最終致使葉綠素含量降低。MDA含量與POD活性呈正相關(guān)，并于鹽脅迫13d后達極顯著水平，說明金露梅葉片中積累的MDA并未降低POD的活性，與陳少裕所得結(jié)論不一致[17]，從而可看出，植物耐鹽機理受多因素所影響，具有一定的復(fù)雜性。

植物體的保護酶系統(tǒng)主要由超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)組成，其中SOD與POD是保護細胞膜系統(tǒng)免受活性氧及其它自由基傷害的關(guān)鍵酶[18～19]。從表7可看出，在Na2SO4脅迫的各個階段，金露梅葉片中SOD活性與葉綠素含量呈正相關(guān)。鹽脅迫7d后，葉綠素a、葉綠素總量與SOD活性均呈顯著正相關(guān)，而葉綠素b含量與SOD活性呈極顯著正相關(guān)；鹽脅迫13d后，均與SOD活性呈極顯著正相關(guān)。POD活性與葉綠素含量呈負相關(guān)，脅迫3d后均達顯著水平；脅迫7d后，葉綠素b含量與POD活性呈極顯著正相關(guān)；脅迫13d后，葉綠素b、葉綠素總量與POD活性均呈極顯著負相關(guān)。說明SOD活性與葉綠素的關(guān)系更為密切，起到間接的保護作用。

表7　Na2SO4脅迫金露梅葉片生理生化指標間的皮爾森相關(guān)分析

注：**表示相關(guān)性極顯著(P<0.01)，*表示相關(guān)性顯著(P<0.05)。

3　結(jié)論與討論

(1)在Na2SO4脅迫下，金露梅葉片中SOD活性與葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量呈下降趨勢，但在鹽濃度低于0.4%水平時，隨脅迫時間的延長，下降幅度不大，較平穩(wěn)；而在高鹽濃度下，下降幅度迅速增加，與王斌等的研究結(jié)論一致[20～21]。而POD活性隨脅迫濃度的增加而增強，有利于細胞中過氧化物自由基的清除，一定程度上保護了細胞膜系統(tǒng)[22]。葉綠素a/b值的變化未呈現(xiàn)單一規(guī)律。Na2SO4濃度低于0.6%時，葉綠素a/b值呈先升后降趨勢，趨于平穩(wěn)；在0.8%、1.0%鹽濃度水平時呈上升趨勢，說明金露梅可通過調(diào)節(jié)葉綠素a/b的比值來抵御Na2SO4的傷害。

(2)在逆境下，植物體內(nèi)自由基得不到及時清理，而導(dǎo)致膜脂過氧化作用，積累大量MDA，MDA是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，其含量的多少可代表質(zhì)膜受損傷的程度[23]。同時，MDA可與細胞膜上的酶、蛋白質(zhì)等結(jié)合，致使蛋白質(zhì)失活，膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能受到破壞[24]。通過相關(guān)性分析可知，在Na2SO4脅迫下，金露梅葉片中SOD活性、葉綠素含量均與MDA呈負相關(guān)，證實了MDA的積累對SOD活性的降低作用，對葉綠素的降解作用及其合成的阻礙作用。SOD活性與葉綠素含量呈正相關(guān)，進一步說明SOD活性與葉綠素關(guān)系密切，可短期保護葉綠素免受鹽害。但作為清除過氧化物自由基的POD與葉綠素含量呈負相關(guān)，與MDA含量呈正相關(guān)，進一步說明植物的耐鹽性是受多基因控制的，鹽對植物體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的調(diào)控和誘導(dǎo)是一個非常復(fù)雜的過程[25]。

(3)通過耐鹽指標的綜合分析可知，在鹽脅迫下，金露梅在Na2SO4濃度低于0.4%水平時，SOD活性、POD活性以及葉綠素含量的變化趨勢比較平穩(wěn)，并可通過調(diào)節(jié)葉綠素a/b比值的方式使植株免受鹽害，因而，金露梅對Na2SO4鹽具有一定的忍耐能力，適宜在鹽漬化程度低的地區(qū)進行種植推廣。然而，植物耐鹽性是受多因素影響的復(fù)雜性狀，需盡可能采用多的指標綜合評價植物的耐鹽性，因而可適當(dāng)考慮增加甜菜堿、抗鹽蛋白、激素等耐鹽指標來使試驗結(jié)果可信度更高。另外，本試驗主要以盆栽金露梅苗為材料，若將其栽植于大田中，影響植株耐鹽性的外在因素隨之增多，因而植物抵御鹽脅迫的過程是一個復(fù)雜而多變的過程，有待于進一步的研究。

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Effects of Salt Stress on the Enzyme Activity and Chlorophyll Content of Potentilla fruticosa L.

LIU Hang1,2,ZHANG Yan-guang2

(1.Jiangsu Agri-animal Husbandry Vocational College,Taizhou Jiangsu 225300,P.R.China;2.College of Landscape Architecture and Tourism,Agricultural University of Hebei,Baoding Hebei 071000,P.R.China)

By watering Na2SO4solution of different concentration,the effects of salt stress on enzyme activity and chlorophyll content in the leaves ofPotentillafruticosaL was studied,and the correlation among the important physiological characteristics of salt tolerance was also studied.The results show that the SOD activity,chlorphylla,chlorophyllb and total chlorophyll content decreased with the constant enhancement of Na2SO4stress;POD activity decreased at the beginning and then increased when the stress time was prolonged;the chlorophyll a/b ratio didn’t show a single direction variation.The correlation indicated that the chlorophyll content of leaves was negatively correlated with POD activity and MDA content,and positively correlated with SOD activity;MDA content was negatively correlated with the SOD activity,and positively correlated with POD activity,which proves the MDA accumulation decrease SOD activity,accelerated the degradation of chlorophyll but had no obvious influence on POD activity under Na2SO4stress.This study showed thatPotentillafruticosaL.has a certain tolerance to salt Na2SO4,and it is suitable for planting in areas with low salinization.

salt stress;PotentillafruticosaL.;SOD;POD;chlorophyll content

2015-09-29

河北省林業(yè)局資助項目(0209218)。

劉行(1983-)，女，講師，碩士，主要從事野生花卉引種栽培以及園林植物生理特性方面的研究。

E-mail:260322136@qq.com

S 685.99

A

1672-8246(2016)04-0095-06

doi:10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.04.016