復(fù)鹽脅迫對結(jié)縷草ZoysiaWilld.生理和生長的影響研究

胡化廣　張振銘　吳東德　孫同興

摘 要 以鹽生植物溝葉結(jié)縷草（Zoysia matrella）和非鹽生植物中華結(jié)縷草（Zoysia sinica）為材料，研究了0.5%復(fù)鹽脅迫對其過氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性總糖和游離脯氨酸含量、相對電導(dǎo)率和葉片相對含水量以及相對生長率和坪用價值的影響。結(jié)果表明：鹽脅迫過程中2種結(jié)縷草的CAT活性、脯氨酸含量和葉片相對電導(dǎo)率逐漸增加；相對生長率、坪用質(zhì)量、SOD活性、可溶性總糖含量呈現(xiàn)先增加后降低趨勢；而葉片相對含水量逐漸下降。2種結(jié)縷草相比較，鹽脅迫過程中溝葉結(jié)縷草能保持較大的SOD和CAT酶活性，積累較多的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，保持較好的細胞膜完整性和持水能力，從而表現(xiàn)出較大的相對生長率和坪用質(zhì)量，這也可能是溝葉結(jié)縷草更耐鹽的原因。

關(guān)鍵詞 結(jié)縷草；復(fù)鹽脅迫；生理；生長

中圖分類號 S543.9 文獻標(biāo)識碼 A

Abstract It is important to study the effects of salt stress on plant physiology and growth to reveal the mechanisms of plant salt tolerance and cultivation management. This paper took Zoysia matrella and Zoysia sinica as the test materials to study the CAT and SOD activity， the content of total soluble sugar and proline， relative electrical conductivity， leaf water content，relative growth rate and turfgrass quality under 0.5% mixed salt stress. The results showed as the following： CAT activity， the content of proline and relative electrical conductivity of the two Zoysiagrasses increased gradually； the relative growth rate， turfgrass quality， SOD activity and content of TSC of the two Zoysiagrasses increased firstly and then decreased； leaf water content decreased gradually. Z. matrella had larger SOD and CAT activity， accumulated more osmotic adjustment substances， maintained good cell membrane integrity and water holding capacity， and showed larger relative growth rate and the turfgrass quality during salt stress compared with Z. sinica，this may be the reasons that Z. matrella was more resistant to salt stress.

Key words Zoysia Willd.； mixed salt stress； physiological indexes； growth

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.07.008

土壤鹽堿化是一個世界性的問題，全球鹽堿地面積近9.6×108 hm2；我國有鹽漬地3.47×107 hm2，相當(dāng)于耕地面積的1/3[1]；江蘇沿海灘涂是重要的鹽堿地類型之一，面積約5 100 km2，占全國灘涂面積的1/4。土壤中可溶性鹽分過多，會對植物造成傷害[2]。土壤鹽堿化已經(jīng)成為影響農(nóng)作物生長及產(chǎn)量的重要因子之一，有關(guān)植物對鹽逆境適應(yīng)能力的研究已成為全球關(guān)注的熱點。

土壤鹽堿化地區(qū)植被稀少，生態(tài)系統(tǒng)脆弱，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)丨h(huán)境建設(shè)和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。草坪作為園林綠化的重要組成部分，對城市環(huán)境起著保護、改善和美化的積極作用，其數(shù)量和質(zhì)量已成為衡量當(dāng)?shù)貓@林綠化水平和環(huán)境質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)[3]。結(jié)縷草屬植物是起源于我國的優(yōu)良暖季型草坪草，具有非常強的抗逆性，耐旱，耐鹽堿，病蟲害少，耐磨性、耐寒性較強，在低水平養(yǎng)護下亦有不俗的表現(xiàn)，是國內(nèi)外公認(rèn)的典型環(huán)保型草坪草，可廣泛應(yīng)用于觀賞草坪、休憩草坪、運動草坪以及保土草坪上。結(jié)縷草屬植物的葉片厚硬而近革質(zhì)，葉肉組織中還具有雙細胞的鹽腺，其中大穗結(jié)縷草、結(jié)縷草和溝葉結(jié)縷草3 個種被列為鹽生植物[4]。研究表明結(jié)縷草屬植物的耐鹽性存在豐富的遺傳變異[5-10]，離子的選擇性吸收和區(qū)域化分布以及有機物質(zhì)與鹽離子的滲透調(diào)節(jié)是結(jié)縷草屬植物耐鹽的主要機制[11-12]。這些研究多數(shù)是在模擬鹽脅迫環(huán)境下進行的，且大都采用單鹽脅迫，由于模擬環(huán)境和鹽堿地實際環(huán)境有很大的差異，因此不同環(huán)境下得出的結(jié)論可能存在較大差異。鹽堿地上各種離子成分非常復(fù)雜，包括Na+、Cl-、SO42-等，通過灘涂原土進行鹽脅迫實驗得出的結(jié)果才更可靠。

本研究以鹽生植物溝葉結(jié)縷草和非鹽生植物中華結(jié)縷草為試驗材料，將其種植在含鹽量0.5%的灘涂鹽堿土上進行鹽脅迫，研究復(fù)鹽脅迫對其過氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性總糖（Total Soluble Suger，TSC）和脯氨酸（Proline，Pro）含量、相對電導(dǎo)率和葉片相對水含量以及生長指標(biāo)相對生長率和坪用質(zhì)量的影響，研究結(jié)果將為抗鹽草坪草的選育、引種、應(yīng)用和在鹽堿地區(qū)的開發(fā)、建植與管理提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

取直徑為13.00 cm的2種結(jié)縷草的草皮塊種植于高為15.00 cm，盆口直徑為14.00 cm的不透水花盆中，每份材料種植8盆，其中4盆用作鹽處理，4盆用作對照。鹽脅迫處理的栽培基質(zhì)為取自鹽城灘涂的原土，經(jīng)反復(fù)混合，使其鹽濃度（電導(dǎo)率）保持在0.5%左右，將栽培基質(zhì)裝入培養(yǎng)盆中，壓實壓平，將草皮塊種植于栽培基質(zhì)上，對照采用不含NaCl的壤土培養(yǎng)。在室溫[培養(yǎng)溫度（25±5）℃]培養(yǎng)，每周澆灌500 mL水。栽培結(jié)束后對各盆材料進行修剪，使其距盆口3.00 cm，在栽培后的4、8、12、16、20 d進行相對生長率測定和坪用質(zhì)量評分，然后取葉片測定生理指標(biāo)。

1.1.1 相對生長率和坪用價值評價方法 用直尺測量結(jié)縷草每個重復(fù)的垂直生長高度，把測得的各處理生長高度除以對照的生長高度，求得的數(shù)值即為相對生長率。坪用價值評價采用9級制，參照NTEP（the National Turfgrass EvaluationProgram，美國國家草坪評比項目）標(biāo)準(zhǔn)，對每盆結(jié)縷草的密度、質(zhì)地、顏色和均勻性進行評分。采取3人評價小組分別對每盆結(jié)縷草各個指標(biāo)進行打分。最好質(zhì)量為9分，6分為可以接受的草坪質(zhì)量，0分為草坪死亡，最后得分越高，坪用價值越高。

1.1.2 生理指標(biāo)測定方法 CAT活性測定采用紫外吸收法，SOD活性測定采用氮藍四唑法，可溶性總糖含量采用蒽酮比色法，脯氨酸含量測定采用酸性茚三酮法，葉片相對電導(dǎo)率采用電導(dǎo)儀法。這些指標(biāo)的具體測定方法參照李合生的《植物生理生化試驗原理和技術(shù)》[13]一書。葉片含水量測定取不同鹽脅迫天數(shù)和對照的結(jié)縷草葉片，清潔葉片表面并稱其鮮重，將其置于烘箱中于105 ℃殺青15 min，然后80 ℃烘干至恒重，并稱干重，按下列公式計算葉片相對含水量[14]：

葉片相對含水量/%=（鮮重-干重）/鮮重×100

1.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007和Spss20.0進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對2種結(jié)縷草相對生長率和坪用價值的影響

在鹽脅迫初期（4～8 d），溝葉結(jié)縷草和中華結(jié)縷草的相對生長率均增加（圖1-A），說明短期的鹽脅迫有助于促進結(jié)縷草的生長。8 d后隨著鹽脅迫時間的延長，2種結(jié)縷草的相對生長率均呈逐漸下降趨勢，在鹽脅迫的16 d和20 d，中華結(jié)縷草的相對生長率顯著小于溝葉結(jié)縷草的相對生長率（p<0.05）。

2份結(jié)縷草在鹽脅迫4～8 d坪用質(zhì)量略有升高，8 d后坪用質(zhì)量逐漸降低，在鹽脅迫的20 d，溝葉結(jié)縷草的坪用價值仍能保持可以接受的水平（6分），但是中華結(jié)縷草的坪用價值已經(jīng)降低到6分以下（圖1-B）。

2.2 鹽脅迫對2種結(jié)縷草CAT和SOD酶活性的影響

溝葉結(jié)縷草和中華結(jié)縷草鹽脅迫過程中CAT酶活性變化如圖2-A所示。從圖2-A可看出，隨著鹽脅迫時間的延長，2種結(jié)縷草的CAT活性呈逐漸增加的趨勢。在鹽脅迫的第4天，2種結(jié)縷草的CAT活性雖有增加，但與對照相比沒有顯著的差異（p>0.05）。在鹽脅迫的第8天，溝葉結(jié)縷草CAT活性比對照增加了12.87%，中華結(jié)縷草的CAT活性比對照增加了12.78%；這時，鹽脅迫處理的溝葉結(jié)縷草和中華結(jié)縷草的CAT活性均顯著高于相應(yīng)的對照（p<0.05），但是它們之間沒有顯著差異（p>0.05）。到了鹽脅迫的第12天，溝葉結(jié)縷草CAT活性比對照增加了41.67%，中華結(jié)縷草的CAT活性比對照增加了26.07%，這時溝葉結(jié)縷草和中華結(jié)縷草的CAT活性不但顯著高于各自的對照（p<0.05），而且鹽處理溝葉結(jié)縷草的CAT活性也顯著的高于中華結(jié)縷草的CAT活性（p<0.05）。在鹽脅迫的第16天和20天，鹽脅迫處理的2份結(jié)縷草的CAT活性繼續(xù)升高，且差異顯著（p<0.05）。

鹽脅迫過程中，2種結(jié)縷草的SOD活性變化與CAT活性變化趨勢不同（圖2-B），SOD活性變化呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。在鹽脅迫的前12 d，SOD酶活性逐漸上升，到第12天時SOD活性達到峰值，此時，溝葉結(jié)縷草的SOD活性比對照增加了35.18%，中華結(jié)縷草的SOD活性比對照增加了28.69%，活性均顯著大于對照（p<0.05），處理之間也呈現(xiàn)出顯著差異（p<0.05）。12 d以后，2種結(jié)縷草的SOD活性逐漸下降，在16 d和20 d溝葉結(jié)縷草的SOD活性略大中華于結(jié)縷草的SOD活性，但無顯著差異（p>0.05）。

2.3 鹽脅迫對2種結(jié)縷草可溶性總糖和脯氨酸含量的影響

鹽脅迫期間，2種結(jié)縷草的可溶性總糖含量變化見圖3-A。從圖3-A可看出，鹽脅迫過程中，2種結(jié)縷草的可溶性總糖呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。在鹽脅迫的4～12 d，可溶性總糖逐漸增加，其中在第4天和第8天，鹽處理的2種結(jié)縷草的可溶性總糖含量均顯著地高于各自的對照（p<0.05）；但是它們之間無顯著的差異（p>0.05）。到12 d 2種結(jié)縷草的可溶性總糖含量均達到峰值，此時，溝葉結(jié)縷草的可溶性總糖含量比對照增加了34.78%，中華結(jié)縷草的可溶性總糖比對照增加了22.73%，且差異顯著（p<0.05）。12～20 d可溶性總糖含量逐漸降低，在16 d 和20 d時，溝葉結(jié)縷草的可溶性總糖含量顯著高于中華結(jié)縷草的可溶性總糖含量（p<0.05）。

鹽脅迫期間，2種結(jié)縷草的脯氨酸含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，從第4天開始，鹽處理的2種結(jié)縷草的脯氨酸含量便顯著高于各自對照（p<0.05）。在第4、8、12天和第16天，處理間的脯氨酸含量沒有顯著差異（p>0.05），20 d溝葉結(jié)縷草的脯氨酸含量顯著高于中華結(jié)縷草的脯氨酸含量（p<0.05）（圖3-B）。

2.4 鹽脅迫對2種結(jié)縷草葉片相對電導(dǎo)率和相對含水量的變化

鹽脅迫過程中，2種結(jié)縷草的相對電導(dǎo)率見圖4-A。從圖4-A可看出，2種結(jié)縷草的葉片相對電導(dǎo)率在鹽脅迫過程中呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。在鹽脅迫的第4天，溝葉結(jié)縷草和中華結(jié)縷草相對電導(dǎo)率雖有升高，但與對照均無顯著差異，處理間也無顯著差異（p>0.05）。在第8天時中華結(jié)縷草的相對電導(dǎo)率與對照相比沒有顯著差異（p>0.05），但是溝葉結(jié)縷草的相對電導(dǎo)率顯著高于對照和鹽處理中華結(jié)縷草的相對電導(dǎo)率（p<0.05）。在鹽脅迫的12、16、20 d，2種結(jié)縷草的相對電導(dǎo)率不但高于對照，而且中華結(jié)縷草的相對電導(dǎo)率顯著高于溝葉結(jié)縷草的相對電導(dǎo)率（p<0.05）。

鹽脅迫過程中，2種結(jié)縷草的葉片相對含水量呈逐漸下降趨勢（4-B）。中華結(jié)縷草從第4天開始，相對含水量顯著低于對照（p<0.05），而溝葉結(jié)縷草從第8天開始，相對含水量顯著低于對照（p<0.05），在16 d和20 d處理的溝葉結(jié)縷草相對含水量顯著大于中華結(jié)縷草的相對含水量（p<0.05）。

3 討論

鹽脅迫是影響植物生長的重要因素，在鹽脅迫下，土壤中的滲透勢降低，植物根系吸水困難，造成生理干旱。組織失水作為各種脅迫均可引發(fā)的生理反應(yīng)，是植物首先要克服的[15]；因而，在各種脅迫下植物維持水分平衡的機理一直是抗逆研究的熱點[16]。

高等植物對鹽逆境的適應(yīng)是一個綜合的生物調(diào)節(jié)過程，需要各種生理生化過程的協(xié)同作用，而非某種單一的過程就能夠使植物成功地抵御鹽逆境[17]。CAT和SOD是生物演化過程中建立起來的細胞抵御活性氧傷害的生物酶促防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶，在清除超氧自由基、過氧自由基、羥自由基等方面起重要作用[18]。研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫對溝葉結(jié)縷草和中華結(jié)縷草葉片生理上產(chǎn)生了不同的影響。在鹽脅迫過程中，2種結(jié)縷草的CAT活性不斷增加，SOD酶活性出現(xiàn)先增加后降低的趨勢，整個脅迫過程中溝葉結(jié)縷草的CAT和SOD活性始終大于中華結(jié)縷草，說明溝葉結(jié)縷草有更強的清除活性氧能力。這與魯艷[19]，薛秀東[20]等的結(jié)論一致。在遭受逆境脅迫時，細胞會發(fā)生代謝變化，積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可溶性總糖和游離脯氨酸是植物體內(nèi)2種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在提高植物對各種環(huán)境脅迫因子抗性、調(diào)節(jié)植物對環(huán)境脅迫的適應(yīng)性等方面起著非常重要的作用[21-22]。2種結(jié)縷草的可溶性總糖先增加后降低，脯氨酸含量逐漸增加，但是溝葉結(jié)縷草的可溶性總糖和脯氨酸含量始終大于中華結(jié)縷草，表明溝葉結(jié)縷草在鹽脅迫過程中有較強的滲透調(diào)節(jié)能力。這與Zhang和Shi的研究結(jié)果類似[23]。細胞質(zhì)膜的透性是反映膜脂過氧化作用強弱和質(zhì)膜破壞程度的重要指標(biāo)[24]，2種結(jié)縷草的相對電導(dǎo)率逐漸上升，中華結(jié)縷草的相對電導(dǎo)率增加幅度較大，說明鹽脅迫對中華結(jié)縷草的細胞膜影響較大。Cao[25]等在馬鈴薯的耐鹽性的研究中也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。植物生理特征的變化會引起生長特征的變化，造成生長減緩和景觀質(zhì)量下降。相對生長率和坪用質(zhì)量是植物體內(nèi)各種生理指標(biāo)的綜合體現(xiàn)，試驗過程中2種結(jié)縷草相對生長率和坪用質(zhì)量在脅迫初期上升，隨后下降，說明短暫的鹽脅迫可以促進結(jié)縷草的生長，隨著脅迫時間的延長，對結(jié)縷草生長產(chǎn)生了抑制作用。

綜上所述，在鹽脅迫過程中，溝葉結(jié)縷草具有較強的活性氧清除能力，較大的滲透調(diào)節(jié)，在鹽脅迫下能保持較高的葉片含水量，相對生長率、坪用質(zhì)量以及較低的細胞膜透性，這可能是溝葉結(jié)縷草更耐鹽的原因。

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