鹽脅迫對(duì)不同耐鹽性棉花幼苗生長(zhǎng)與生理及無(wú)機(jī)離子器官分布的影響

王汐妍，裘波音，劉玉姣，徐曉建，蘇 文，祝水金，陳進(jìn)紅*

（11.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江省作物種質(zhì)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310058；2.溫州科技職業(yè)學(xué)院，浙江溫州320056）

鹽脅迫對(duì)不同耐鹽性棉花幼苗生長(zhǎng)與生理及無(wú)機(jī)離子器官分布的影響

王汐妍1，裘波音2，劉玉姣1，徐曉建1，蘇 文1，祝水金1，陳進(jìn)紅1*

（11.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江省作物種質(zhì)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310058；2.溫州科技職業(yè)學(xué)院，浙江溫州320056）

為了從多個(gè)角度系統(tǒng)分析棉花耐鹽性的生理機(jī)制，采用水培法，研究氯化鈉（NaCl）脅迫對(duì)耐鹽性不同的2個(gè)陸地棉(Gossypium hirsutum L.)品系（耐鹽品系：早熟長(zhǎng)絨7號(hào)；鹽敏感品系：南丹巴地大花）幼苗生長(zhǎng)、抗氧化酶活性、光合速率、丙二醛（malonaldehyde，MDA）含量及不同器官無(wú)機(jī)離子Na+、K+、Ca2+、Mg2+和Na+/K+分布特點(diǎn)的影響。結(jié)果表明，在適宜鹽濃度下具有較大的根系生長(zhǎng)量是耐鹽品系的一個(gè)重要特征。在150 mmol/L NaCl處理下，早熟長(zhǎng)絨7號(hào)的側(cè)根數(shù)、主根長(zhǎng)與地下部鮮質(zhì)量與對(duì)照相比分別增加了14.3%、10.9%與21.7%。在鹽脅迫下，耐鹽性強(qiáng)的品系能維持較高的凈光合速率和抗氧化酶活性。隨著NaCl脅迫加強(qiáng)，2個(gè)品系的超氧化物歧化酶和過(guò)氧化物酶活性變化趨勢(shì)為早熟長(zhǎng)絨7號(hào)逐漸升高和南丹巴地大花先升高后降低。在同一NaCl濃度處理下，早熟長(zhǎng)絨7號(hào)不同器官中的Na+含量為根＞莖和葉，地上部（莖和葉）能維持相對(duì)較高的K+、Ca2+、Mg2+含量及較低的Na+/K+：表明根系能蓄積一部分Na+，從而減輕Na+對(duì)地上部的毒害。隨著鹽脅迫程度加重，鹽敏感品系的MDA含量上升幅度顯著高于耐鹽品系。在150和300 mmol/L NaCl處理?xiàng)l件下，南丹巴地大花的MDA含量比對(duì)照分別提高了30.3%和83.5%，早熟長(zhǎng)絨7號(hào)的MDA含量比對(duì)照分別提高了21.6%和64.7%。綜上表明，在鹽脅迫下，棉花耐鹽品系通過(guò)調(diào)節(jié)自身根系的生長(zhǎng)、增強(qiáng)抗氧化酶的活性及協(xié)調(diào)不同無(wú)機(jī)離子間的平衡，使葉片保持較高的光合作用，從而減輕鹽脅迫導(dǎo)致的離子毒害和氧化損傷。

棉花；鹽脅迫；耐鹽性；抗氧化；無(wú)機(jī)離子

Summary Saltdamage is one ofsevere abiotic stresses which restricts yield and quality ofcrops allover the world.In China, saline alkalisoilarea is increasing mainly for environmentalpollution and unreasonable fertilization in recentdecades.Although cotton(Gossypium hirsutum L.)is classified as a strong salt-resistant plant,it is sensitive to salinity at seedling and flowering stages.Thus,in order to improve salt tolerance of cottons,systematical study on salt tolerance mechanism becomes more and more necessary.In other words,research on the growth and physiological characteristics can not only explore the mechanism of salttolerance ofplant,butalso lay the foundation forbreeding new salt-tolerantvarieties.

In this experiment,solution cultures with 0(CK),150 and 300 mmol/L NaClwere conducted to study the effectofsaltstress on characteristics ofseedling growth,antioxidantenzyme activity,malonaldehyde(MDA)contentand inorganic ion concentration of two upland cotton cultivars(cv.Zaoshuchangrong7,salt-tolerant and cv.Nandanbadidahua,salt-sensitive).All the samples were collected after one week treatment.Concentrations of Na+,K+,Ca2+,and Mg2+of different organs(root,stem and leaf) were detected by inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy(ICP-AES).

The resultshowed thatthe salt-tolerantcotton had a larger growth quantity ofrootunder moderate saltstress than the saltsensitive cotton.For instance,under the 150 mmol/L NaCltreatment,the salt-tolerantcv.Zaoshuchangrong7 had 14.3%,10.9% and 21.7%more in primary lateralrootnumber,taprootlength,and rootmass than the control,respectively.Also,the higher net photosynthetic rate and antioxidant enzyme activity could be maintained in the leafofsalt-tolerant cotton under the salt stress. For example,the activities ofsuperoxide dismutase(SOD)and peroxidase(POD)were increased gradually in the salt-tolerantcv. Zaoshuchangrong7 along with the increase ofsaltstress,while the activities ofthese enzymes increased firstly and then reduced in salt-sensitive cv.Nandanbadidahua.Furthermore,there was a regular distribution of inorganic ion concentrations of the salttolerantcv.Zaoshuchangrong7 under the same NaClstress:greatly higher concentration of Na+in the rootthan in the stem and leaf;higher concentrations of K+,Ca2+,and Mg2+,butlower ratio of Na+/K+in the shoot.Itwas indicated thatthe salt-tolerantcv. Zaoshuchangrong7 could store up partof Na+in the root thereby to relieve Na+toxicity in the shoot.However,MDA contentof salt-sensitive cv.Nandanbadidahua increased more dramatically than the salt-tolerant cv.Zaoshuchangrong7 when the NaCl concentration climbed from 150 to 300 mmol/L.Under the 150 and 300 mmol/L NaCl treatments,the MDA contents of saltsensitive cv.Nandanbadidahua increased 30.3%and 83.5%,respectively,when compared with the control,and remained higher levelthan the salt-tolerantcv.Zaoshuchangrong7.

To sum up,this study reveals that protection from ion toxicity and oxidative damage by regulating the root growth, enhancing the activity ofantioxidantenzyme and coordinating the ion homeostasis in differentorgans may be majorphysiological mechanisms ofsalt-tolerantcotton in response to saltdamage.

土壤鹽漬化是限制全球作物產(chǎn)量的最主要的非生物脅迫之一。據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）和糧農(nóng)組織（FAO）不完全統(tǒng)計(jì)，全世界鹽漬化土地面積約為10億hm2[1]。我國(guó)鹽漬土的分布較廣，主要分布在東北、華北、西北內(nèi)陸地區(qū)以及長(zhǎng)江以北沿海地帶，鹽漬土總面積約為0.36億hm2，占全國(guó)可利用土地面積的41.88%[2]。近年來(lái)，由于環(huán)境污染和不合理的化肥施用，我國(guó)土壤鹽漬化有加重趨勢(shì)，同時(shí)，由于多種原因造成耕地面積逐漸減少，所以篩選和培育耐鹽的作物品種是開(kāi)發(fā)利用鹽堿地的有效途徑之一。

探究鹽分脅迫下植物生長(zhǎng)及生理代謝反應(yīng)，是培育耐鹽作物品種的重要基礎(chǔ)。鹽分脅迫對(duì)植物的傷害主要有離子毒害、滲透脅迫、營(yíng)養(yǎng)失衡、激素失調(diào)和產(chǎn)生活性氧[3]。大量研究表明，活性氧代謝失調(diào)是鹽脅迫導(dǎo)致植物細(xì)胞氧化損傷與細(xì)胞凋亡的重要原因之一[4-5]。植物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化形成了有效清除體內(nèi)活性氧的保護(hù)系統(tǒng)（酶系統(tǒng)和非酶系統(tǒng)），該系統(tǒng)主要有：超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、過(guò)氧化物酶（peroxidase,POD）、過(guò)氧化氫酶（catalase,CAT）等抗氧化酶，以及一些非酶促物質(zhì)，如維生素E、維生素A、維生素C、谷胱甘肽、類(lèi)胡蘿卜素等[6]。這些物質(zhì)通過(guò)植物體內(nèi)普遍存在的抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)直接或逐步分解活性氧自由基并實(shí)現(xiàn)自我再生[7]。

棉花（Gossypium hirsutum L.）被認(rèn)為是比較耐鹽的非鹽生作物之一，也是鹽堿地的先鋒作物。研究表明：棉花在苗期和開(kāi)花期對(duì)鹽分比較敏感[8]；棉花耐鹽能力在不同品種之間、不同生育時(shí)期以及器官組織之間存在明顯的差異[9]。棉花的耐鹽機(jī)制是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，雖然前人對(duì)不同耐鹽性棉花品系間的農(nóng)藝性狀、抗氧化酶、離子運(yùn)輸?shù)确謩e進(jìn)行了研究[10-12]，但從多個(gè)角度系統(tǒng)分析棉花耐鹽性的生理機(jī)制相對(duì)較少。本研究通過(guò)對(duì)氯化鈉（NaCl）脅迫下不同耐鹽性棉花品系生長(zhǎng)、生理生化特性的變化及主要無(wú)機(jī)離子的吸收分布特點(diǎn)進(jìn)行研究與系統(tǒng)性分析，以進(jìn)一步了解棉花的耐鹽機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

陸地棉（Gossypium hirsutum L.）耐鹽品系早熟長(zhǎng)絨7號(hào)（中期庫(kù)編號(hào)：M111066）和鹽敏感品系南丹巴地大花（中期庫(kù)編號(hào)：M130293）均由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所國(guó)家棉花種質(zhì)資源中期庫(kù)提供。

1.2 試驗(yàn)處理

選擇籽粒飽滿且均勻一致的種子若干，用15%的過(guò)氧化氫消毒4 h，無(wú)菌水沖洗4次，再用無(wú)菌水室溫下浸泡24 h。將浸泡過(guò)的種子置于含蛭石的育苗盆里，澆灌適量的清水，放置在28℃的人工氣候室中3 d，待種子子葉剛剛伸展開(kāi)時(shí)，將幼苗轉(zhuǎn)移至體積為5 L的塑料黑桶中，每桶種植7株，用改良的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)，每2 d更換1次營(yíng)養(yǎng)液，24 h通氣1次。人工氣候室參數(shù)設(shè)置：光照強(qiáng)度為450μmol/(m2·s)；晝夜溫度為28℃/22℃；光照時(shí)間（晝/夜）為14 h/10 h；CO2濃度＞720 mg/m3；空氣濕度為60%～80%。待幼苗長(zhǎng)至第三真葉出現(xiàn)時(shí)，進(jìn)行鹽處理，每隔24 h營(yíng)養(yǎng)液中NaCl濃度分別增加25 mmol/L和50 mmol/L，直至營(yíng)養(yǎng)液中NaCl濃度分別達(dá)到150 mmol/L和300 mmol/L；并以在不加鹽營(yíng)養(yǎng)液中生長(zhǎng)的植株為對(duì)照。每個(gè)處理3次重復(fù)。幼苗在最終鹽濃度下培養(yǎng)7 d后，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定與取樣分析。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 光合速率與農(nóng)藝性狀測(cè)定

光合氣體交換參數(shù)測(cè)定：在晴天上午10:00—12:00最強(qiáng)光照下，用Li-6400光合儀（Li-COR公司,美國(guó)）測(cè)定幼苗主莖倒4葉的光合速率。

測(cè)定每株棉花幼苗的苗高、根長(zhǎng)，統(tǒng)計(jì)主根上的一級(jí)側(cè)根數(shù)，并用電子天平（BSA124S-CW, Sartorius公司,德國(guó)）對(duì)植株地上部（包括根、莖、葉和子葉）和地下部（根）鮮質(zhì)量進(jìn)行稱量。

1.3.2 生理指標(biāo)測(cè)定

稱取棉花葉片0.5 g，加液氮研磨成粉末，轉(zhuǎn)入10 mL離心管中，加入5 mL 50 mmol/L磷酸鹽緩沖液（pH 7.8），振蕩搖勻，4℃、1萬(wàn)r/min離心20 min，取上清液即粗酶液，用于酶活性和丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量測(cè)定。

參照李合生等[13]的方法：SOD活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（nitro-blue tetrazolium,NBT）光還原法，以抑制NBT光還原50%的酶量為1個(gè)酶活力單位；POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，以1 min內(nèi)D（470 nm）變化0.01的酶量為1個(gè)酶活力單位，U；MDA含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸顯色法。

1.3.3 Na+、K+、Ca2+、Mg2+含量的測(cè)定

分別取新鮮的根、莖和葉，在105℃條件下殺青30 min，于70℃下烘至恒量。將烘干后的樣品粉碎過(guò)篩（0.3 mm），分別稱取0.2 g樣品，加入6 mL濃硝酸（HNO3）和200μL 30%過(guò)氧化氫（H2O2）進(jìn)行微波消解。將消解后的樣品用去離子水定容至50 mL，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）（Optima 2100DV,PerkinElmer公司,美國(guó)）測(cè)定無(wú)機(jī)離子Na+、K+、Ca2+和Mg2+含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析，結(jié)果用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤表示；以最小顯著性差異法進(jìn)行多重比較和差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗生長(zhǎng)的影響

從表1可以看出，隨NaCl濃度的升高，2種不同耐鹽性棉花幼苗的生長(zhǎng)差異顯著。在NaCl脅迫下，耐鹽品系早熟長(zhǎng)絨7號(hào)與鹽敏感品系南丹巴地大花的苗高都呈顯著降低的趨勢(shì)。在150 mmol/L NaCl條件下，早熟長(zhǎng)絨7號(hào)的一級(jí)側(cè)根數(shù)、主根長(zhǎng)和地下部鮮質(zhì)量與對(duì)照相比分別增長(zhǎng)14.3%、10.9%、21.7%：說(shuō)明在一定鹽濃度條件下，NaCl能促進(jìn)耐鹽植株根系的生長(zhǎng)。鹽脅迫會(huì)導(dǎo)致根內(nèi)細(xì)胞失水，產(chǎn)生生理性干旱，耐鹽植株通過(guò)增加側(cè)根數(shù)量和促進(jìn)主根生長(zhǎng)來(lái)擴(kuò)大根系表面積，從而減緩鹽脅迫導(dǎo)致的生理性干旱。NaCl處理后，南丹巴地大花地上部和地下部生長(zhǎng)的受抑制程度明顯高于早熟長(zhǎng)絨7號(hào)：說(shuō)明早熟長(zhǎng)絨7號(hào)的耐鹽性強(qiáng)于南丹巴地大花。

2.2 NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗葉片凈光合速率的影響

從圖1可以看出，與對(duì)照相比，NaCl脅迫導(dǎo)致棉花幼苗葉片的凈光合速率顯著降低。在150和300 mmol/L NaCl脅迫條件下，南丹巴地大花的光合速率分別比對(duì)照降低22.5%和46.2%，早熟長(zhǎng)絨7號(hào)分別比對(duì)照降低20.1%和33.2%。相較而言，南丹巴地大花光合速率的下降幅度高于早熟長(zhǎng)絨7號(hào)，說(shuō)明鹽脅迫下耐鹽品系早熟長(zhǎng)絨7號(hào)依然能保持相對(duì)較高的光合速率。光合作用是植物生長(zhǎng)的必要條件，因此，耐鹽植株在鹽脅迫下維持相對(duì)較高的光合作用水平，是保證植株正常生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，也是耐鹽特征之一。

表1 NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗生長(zhǎng)的影響Table1 Effects ofNaClstress on growth ofcotton seedlings

圖1 NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗葉片凈光合速率的影響Fig.1 Effects of NaClstress on netphotosynthetic rate in the leaves of cotton seedlings

2.3 NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗葉片POD和SOD活性的影響

隨NaCl濃度的升高，早熟長(zhǎng)絨7號(hào)的POD和SOD活性呈逐漸升高的趨勢(shì)，而南丹巴地大花的POD和SOD活性呈先升高然后降低的趨勢(shì)（圖2，3）。說(shuō)明在一定的鹽脅迫條件下，通過(guò)提高植株體內(nèi)的抗氧化酶活性，是棉花響應(yīng)鹽脅迫的基本調(diào)節(jié)機(jī)制。在150和300 mmol/L NaCl處理下，早熟長(zhǎng)絨7號(hào)的SOD活性比對(duì)照分別提高了8.3%和14%，POD活性比對(duì)照分別提高了22.0%和34.6%。在高鹽濃度條件下，只有耐鹽植株依然能維持相對(duì)較高的抗氧化酶活性：說(shuō)明耐鹽植株具有較強(qiáng)的抗氧化酶系統(tǒng)。

圖2 NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗葉片POD活性的影響Fig.2 Effects of NaClstress on the activity ofperoxidase(POD)in the leaves ofcotton seedlings

2.4 NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗葉片MDA含量的影響

從圖4可以看出，早熟長(zhǎng)絨7號(hào)和南丹巴地大花的MDA含量隨NaCl濃度的升高而顯著升高。在150和300 mmol/L NaCl處理?xiàng)l件下，早熟長(zhǎng)絨7號(hào)的MDA含量比對(duì)照分別提高了21.6%和64.7%，南丹巴地大花的MDA含量比對(duì)照分別提高了30.3%和83.5%。隨NaCl濃度的升高，南丹巴地大花的MDA含量上升幅度顯著高于早熟長(zhǎng)絨7號(hào)（品種間F值為40 044.50，P＜0.01）。鹽脅迫可以致使細(xì)胞膜氧化損傷，從而積累MDA代謝產(chǎn)物。在鹽脅迫下，耐鹽能力弱的植株體內(nèi)更易積累相對(duì)較高的MDA。

2.5 NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗體內(nèi)Na+、K+、Ca2+、Mg2+NaCl含量及Na+/K+的影響

在NaCl脅迫條件下，2個(gè)品系不同器官（根、莖、葉）中的Na+含量隨NaCl濃度的升高均大幅上升（表2）。在同一NaCl濃度條件下，不同器官Na+含量為根＞莖和葉：表明根系能蓄積部分Na+。耐鹽性不同的2個(gè)棉花品系在器官水平上Na+含量差異均不顯著。

與對(duì)照相比，經(jīng)NaCl脅迫處理后2個(gè)品系不同組織中的K+含量均呈降低趨勢(shì)（表2），鹽脅迫處理能抑制棉花幼苗對(duì)K+的吸收。在150和300 mmol/L NaCl條件下，早熟長(zhǎng)絨7號(hào)不同器官中的K+含量均高于南丹巴地大花。對(duì)Na+/K+的計(jì)算表明，南丹巴地大花的Na+/K+顯著高于早熟長(zhǎng)絨7號(hào)：說(shuō)明在鹽脅迫下耐鹽品系幼苗比鹽敏感品系能保持相對(duì)較高的K+含量。在高鹽條件下，耐鹽植株能使體內(nèi)K+含量維持在較高水平，減緩由細(xì)胞內(nèi)Na+迅速增加所導(dǎo)致的細(xì)胞滲透壓失衡。

與對(duì)照相比，經(jīng)NaCl脅迫處理后，棉花幼苗中的Ca2+含量呈逐漸降低的趨勢(shì)（表2）：表明鹽脅迫顯著抑制了棉花幼苗對(duì)Ca2+的吸收。鹽脅迫對(duì)棉花幼苗根和莖中Mg2+含量影響不大，而葉片中的變化較為顯著（表2）。在150和300 mmol/L NaCl條件下，耐鹽品系早熟長(zhǎng)絨7號(hào)葉片中的Mg2+含量分別比對(duì)照升高了32.6%和49.7%。隨NaCl濃度的升高，鹽敏感品系南丹巴地大花葉片中的Mg2+含量先上升后降低。

圖3 NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗葉片SOD酶活性的影響Fig.3 Effects of NaCl stress on the activity of superoxide dismutase (SOD)in the leaves ofcotton seedlings

圖4 NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗葉片MDA含量的影響Fig.4 Effects of NaCl stress on the content of malondialdehyde (MDA)in the leaves ofcotton seedlings

3 討論

鹽堿、低溫、病害等逆境條件會(huì)阻礙植物根系從土壤中吸收水分，從而引起體內(nèi)水分虧缺，造成植物生理性干旱。為適應(yīng)鹽分脅迫導(dǎo)致的生理性干旱，具有強(qiáng)大的根系系統(tǒng)，已成為耐鹽植物的普遍特征。本研究表明，在150 mmol/L NaCl條件下，早熟長(zhǎng)絨7號(hào)的一級(jí)側(cè)根數(shù)、主根長(zhǎng)和地下部鮮質(zhì)量與對(duì)照相比呈顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì)：說(shuō)明在一定的鹽脅迫條件下，耐鹽品系的棉花幼苗通過(guò)促使主根和側(cè)根的生長(zhǎng)，擴(kuò)大根系面積，增加根系生長(zhǎng)量，以提高根系對(duì)水分和礦物質(zhì)的吸收能力，從而緩解鹽脅迫導(dǎo)致的生理性干旱。這可能是耐鹽棉花幼苗響應(yīng)鹽脅迫的機(jī)制之一。

鹽脅迫對(duì)棉花幼苗葉片的光合速率有明顯的抑制作用。在鹽脅迫處理下，耐鹽品系早熟長(zhǎng)絨7號(hào)和鹽敏感品系南丹巴地大花的光合速率均呈顯著降低的趨勢(shì)。BRUGNOLI等[14]認(rèn)為，棉花葉片光合速率的降低主要是由于氣孔導(dǎo)度降低；但劉金定等[15]研究認(rèn)為，鹽脅迫抑制氮的吸收，導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量降低，從而影響光合作用所需的酶活性，致使光合速率下降。

相關(guān)研究[16-17]表明，棉花的抗氧化能力與耐鹽性呈正相關(guān)，在鹽脅迫下棉花通過(guò)上調(diào)抗氧化酶活性緩解鹽誘導(dǎo)的氧化脅迫，使棉花表現(xiàn)出耐鹽性。耐鹽品系早熟長(zhǎng)絨7號(hào)在鹽脅迫下葉片的SOD、 POD活性與對(duì)照相比表現(xiàn)出顯著增長(zhǎng)的趨勢(shì)。而在同一鹽濃度處理?xiàng)l件下，鹽敏感品系南丹巴地大花的SOD、POD活性均顯著低于早熟長(zhǎng)絨7號(hào)，這與GOSSETT等[18]和彭振等[19]的研究結(jié)果一致。表明在鹽脅迫條件下，耐鹽品系比鹽敏感品系具有較高的抗氧化酶活性，能幫助其清除體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧自由基。

表2 NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗K+、Na+、Ca2+、Mg2+含量及Na+/K+的影響Table2 Effects ofNaClstress on the contents of K+，Na+，Ca2+，Mg2+and Na+/K+in cotton seedlings

丙二醛含量的多少可以反映細(xì)胞膜損傷程度的高低，因此可用丙二醛含量高低作為耐鹽性高低的生理指標(biāo)之一[20]。據(jù)研究報(bào)道，NaCl脅迫使細(xì)胞產(chǎn)生超氧自由基，誘導(dǎo)膜脂過(guò)氧化，產(chǎn)生丙二醛[21]。在鹽脅迫下，耐鹽性不同的2個(gè)棉花品系中的丙二醛含量隨著鹽脅迫濃度的升高均呈顯著上升的趨勢(shì)。這與馬麗等[22]和辛承松等[23]的研究結(jié)果不太一致，可能是由于試驗(yàn)材料的品種差異所致。但在同一鹽濃度下，耐鹽品系的丙二醛含量與鹽敏感品系相比明顯較低，這可能是因?yàn)槟望}品系具有較強(qiáng)的抗氧化酶系統(tǒng)，能減少細(xì)胞內(nèi)超氧自由基，緩解膜脂過(guò)氧化，從而降低了丙二醛含量。

鹽脅迫使棉花體內(nèi)的無(wú)機(jī)離子含量發(fā)生顯著變化。Na+是NaCl脅迫的主要毒害因子之一[24]。在同一鹽濃度下，對(duì)于耐鹽性不同的2個(gè)棉花品系，在器官水平上，Na+含量為根＞莖和葉：表明根系能蓄積部分Na+。這與KONG等[25]和裘麗珍等[26]的研究結(jié)果一致。K+對(duì)維持細(xì)胞滲透壓和保持正常的生化反應(yīng)至關(guān)重要。在鹽脅迫下，耐鹽品系與鹽敏感品系相比，其根、莖、葉中能保持相對(duì)較低的Na+/K+：說(shuō)明耐鹽品系能維持相對(duì)較高的K+含量，這也是植物鹽適應(yīng)的決定因素之一[27]。Ca2+在鹽脅迫下可保護(hù)細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)，保障細(xì)胞信號(hào)通路暢通[28]。在同一鹽濃度處理下，耐鹽品系地上部（莖和葉）中的Ca2+含量高于鹽敏感品系；因此，耐鹽植株的根系可以選擇性向上運(yùn)輸Ca2+。Mg2+是蛋白質(zhì)合成過(guò)程中必不可少的元素。隨著鹽濃度的升高，耐鹽品系早熟長(zhǎng)絨7號(hào)葉片中的Mg2+含量顯著升高，這與SOD和POD酶活性變化趨勢(shì)一致。蛋白質(zhì)的合成啟動(dòng)需要Mg2+參與，在鹽脅迫下耐鹽性強(qiáng)的棉花品系可能通過(guò)提高M(jìn)g2+的吸收，加強(qiáng)體內(nèi)SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性，從而有效清除細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基，減輕鹽脅迫所致的氧化損傷。

綜上所述，棉花耐鹽品系通過(guò)調(diào)節(jié)自身根系的生長(zhǎng)、增強(qiáng)抗氧化酶系統(tǒng)及協(xié)調(diào)不同離子間的平衡，以減輕鹽脅迫導(dǎo)致的離子毒害和氧化損傷；地上部維持相對(duì)較高的K+、Ca2+、Mg2+含量，減小Na+毒害作用，使葉片保持較高的光合作用，從而減小鹽脅迫對(duì)棉花幼苗生長(zhǎng)的影響。

[1]王遵親,祝壽泉,俞仁培,等.中國(guó)鹽漬土.北京：科學(xué)出版社, 1993:325-344.

WANG Z Q,ZHU S Q,YU R P,et al.Saline Soil in China. Beijing:Science Press,1993:325-344.(in Chinese)

[2]楊勁松.中國(guó)鹽漬土研究的發(fā)展歷程與展望.土壤學(xué)報(bào),2008, 45(5):837-845.

YANG J S.Development and prospect of the research on salt affected soils in China.Acta Pedologica Sinica,2008,45(5):837-845.(in Chinese with English abstract)

[3]ASHRAF M,FOOLAD M R.Roles ofglycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance.Environmental and Experimental Botany,2007,59(2):206-216.

[4]LIU T,STADEN J V,CRESS W A.Salinity induced nuclear and DNA degradation in meristematic cells of soybean(Glycine max L.)roots.Plant Growth Regulation,2000,30(1):49-54.

[5]BETHKE P C,JONES R L.Cell death of barley aleurone protoplasts is mediated by reactive oxygen species.Plant Journal,2001,25(1):19-29.

[6]杜秀敏,殷文璇,趙彥修,等.植物中活性氧的產(chǎn)生及清除機(jī)制.生物工程學(xué)報(bào),2001,17(2):121-125.

DU X M,YIN W X,ZHAO Y X,et al.The production and scavenging of reactive oxygen species in plants.Chinese Journal of Biotechnology,2001,17(2):121-125.(in Chinese with English abstract)

[7]李向前,王艷,張富春.棉花耐鹽性及抗氧化性研究進(jìn)展.生物技術(shù)通報(bào),2009(6):20-24.

LI X Q,WANG Y,ZHANG F C.Research progress of salt tolerance and antioxidation of cotton.Biotechnology Bulletin, 2009(6):20-24.(in Chinese with English abstract)

[8]孫小芳,劉友良,陳沁.棉花耐鹽性研究進(jìn)展.棉花學(xué)報(bào),1998,10 (3):118-124.

SUN X F,LIU Y L,CHEN Q.Recentprogress in studies on salinity tolerancein cotton.Cotton Science,1998,10(3):118-124.(in Chinese with Englishabstract)

[9]蔣玉蓉,呂有軍,祝水金.棉花耐鹽機(jī)理與鹽害控制研究進(jìn)展.棉花學(xué)報(bào),2006,18(4):248-254.

JIANG Y R,LüY J,ZHU S J.Advance in studies of the mechanism of salt tolerance and controlling of salt damage in upland cotton.Cotton Science,2006,18(4):248-254.(in Chinese with English abstract)

[10]GOSSETT D R,MILLHOLLON E P,LUCAS M C,et al.The effects of NaClon antioxidantenzyme activities in callus tissue of salt-tolerantand salt-sensitivecotton cultivars(Gossypium hirsutum L.).Plant Cell Reports,1994,13(9):498-503.

[11]ASHRAF M,AHMAD S.Influence of sodium chloride on ion accumulation,yield components and fibre characteristics in salt tolerantand salt-sensitive lines ofcotton(Gossypium hirsutum L.). Field Crops Research,2000,66(2):115-127.

[12]李向前,鮑乾,王艷,等.棉花兩品種耐鹽性與抗氧化能力的相關(guān)性.植物生理學(xué)通訊,2010,46(11):1129-1134.

LI X Q,BAO Q,WANG Y,et al.The relationship between salt tolerance and antioxidation of two cotton cultivars.Plant Physiology Communications,2010,46(11):1129-1134.(in Chinese with English abstract)

[13]李合生,孫群,趙世杰,等.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù).北京:高等教育出版社,2000:164-261.

LI H S,SUN Q,ZHAO S J,et al.The Experiment Principle and Technique on Plant Physiology and Biochemistry.Beijing:Higher Education Press,2000:164-261.(in Chinese)

[14]BRUGNOLI E,LAUTERI M.Effects of salinity on stomatal conductance,photosynthetic capacity,and carbon isotope discrimination of salt-tolerant(Gossypium hirsutum L.)and saltsensitive(Phaseolus vulgaris L.)C3non-halophytes.Plant Physiology,1991,95(2):628-635.

[15]劉金定,朱召勇,樊寶香.棉花品種在不同濃度鹽脅迫下的生理表現(xiàn).中國(guó)棉花,1995,22(9):16-17.

LIU J D,ZHU Z Y,FAN B X.The physiologicalperformance of cotton cultivars underdifferentconcentrations ofsaltstress.China Cotton,1995,22(9):16-17.(in Chinese)

[16]GARRATT L C,JANAGOUDAR B S,LOWE K C,et al.Salinity tolerance and antioxidant status in cotton cultures.Free Radical Biology and Medicine,2002,33(4):502-511.

[17]MELONI D A,OLIVA M A,MARTINEZ C A,et al. Photosynthesis and activity of superoxide dismutase,peroxidase and glutathione reductase in cotton under salt stress. Environmentaland Experimental Botany,2003,49(1):69-76.

[18]GOSSETT D R,MILLHOLLON E P,LUCAS M C.Antioxidant response to NaClstress in salt tolerantand saltsensitive cultivars ofcotton.Crop Science,1994,34(3):706-714.

[19]彭振,何守樸,孫君靈,等.陸地棉苗期耐鹽性的高效鑒定方法.作物學(xué)報(bào),2014,40(3):476-486.

PENG Z,HE S P,SUN J L,et al.An efficient approach to identify salt tolerance of upland cotton at seedling stage.Acta Agronomica Sinica,2014,40(3):476-486.(in Chinese with English abstract)

[20]張亞冰,劉崇懷,潘興,等.鹽脅迫下不同耐鹽性葡萄砧木丙二醛和脯氨酸含量的變化.河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,35(4):84-86.

ZHANG Y B,LIU C H,PAN X,et al.Changes of MDA and proline contents in grape rootstocks under NaClstress.Journal of Henan Agricultural Sciences,2006,35(4):84-86.(in Chinese with English abstract)

[21]王秀玲,程序,謝光輝,等.NaCl脅迫對(duì)甜高粱發(fā)芽期生理生化特性的影響.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2010,19(10):2285-2290.

WANG X L,CHENG X,XIE G H,et al.Effect of NaCl stress on physiological characteristics of sweet sorghum in sprout stages. Ecology and Environmental Sciences,2010,19(10):2285-2290.(in Chinese with English abstract)

[22]馬麗,侯振安,梁永超,等.NaCl脅迫對(duì)棉花幼苗生理特性的影響.石河子大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,26(2):180-184.

MA L,HOU Z A,LIANG Y C,et al.Effects of NaCl stress on physiological characteristics of different cotton cultivars in seedling stage.Journal of Shihezi University(Natural Science), 2008,26(2):180-184.(in Chinese with English abstract)

[23]辛承松,董合忠,唐薇,等.棉花鹽害與耐鹽性的生理和分子機(jī)理研究進(jìn)展.棉花學(xué)報(bào),2005,17(5):309-313.

XIN C S,DONG H Z,TANG W,et al.Physiological and molecular mechanisms of salt injury and salt tolerance in cotton. Cotton Science,2005,17(5):309-313.(in Chinese with English abstract)

[24]朱小梅,洪立洲,王茂文,等.NaCl脅迫下作物對(duì)離子的吸收及分配.中國(guó)土壤與肥料,2010(4):1-4.

ZHU X M,HONG L Z,WANG M W,et al.Absorption and transportation of ions in crops under NaCl stress.Soil and Fertilizer Sciences in China,2010(4):1-4.(in Chinese with English abstract)

[25]KONG X,LUO I,DONG H,et al.Effects of non-uniform root zone salinity on water use,Na+recirculation,and Na+and H+flux in cotton.Journal of ExperimentalBotany,2012,63(5):2105-2116.

[26]裘麗珍,黃有軍,黃堅(jiān)欽,等.不同耐鹽性植物在鹽脅迫下的生長(zhǎng)與生理特性比較研究.浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版), 2006,32(4):420-427.

QIU L Z,HUANG Y J,HUANG J Q,et al.Comparative study on vegetal and physiological characteristics of different salt-tolerant plants under salt stress.Journal of Zhejiang University (Agriculture and Life Sciences),2006,32(4):420-427.(in Chinese with English abstract)

[27]WU H,SHABALA L,BARRY K,et al.Ability of leaf mesophyll to retain potassium correlates with salinity tolerance in wheatand barley.Physiologia Plantarum,2013,149(4):515-527.

[28]王芳,萬(wàn)書(shū)波,孟慶偉,等.Ca2+在植物鹽脅迫響應(yīng)機(jī)制中的調(diào)控作用.生命科學(xué)研究,2012,16(4):362-367.

WANG F,WAN S B,MENG Q W,et al.Regulation of Ca2+in plant response mechanisms under salt stress.Life Science Research,2012,16(4):362-367.(in Chinese with English abstract)

Characteristics of seedling growth,physiology and inorganic ion distribution of different salt-tolerant cottons under saltstress.Journal of Zhejiang University(Agric.&Life Sci.),2017,43(3):273-280

WANG Xiyan1,QIU Boyin2,LIU Yujiao1,XU Xiaojian1,SU Wen1,ZHU Shuijin1,CHEN Jinhong1*
(1.Zhejiang Provincial Key Laboratory ofCrop Germplasm,College ofAgriculture and Biotechnology,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China;2.Wenzhou VocationalCollegeofScienceand Technology,Wenzhou 320056,Zhejiang,China)

cotton;saltstress;salt-tolerance;antioxidation;inorganic ion

）：王汐妍（http://orcid.org/0000-0002-8169-837X），E-mail：wangxiyan@zju.edu.cn

2016-11-08；接受日期(Accepted)：2016-12-12

S 311

A

10.3785/j.issn.1008-9209.2016.11.081

國(guó)家自然科學(xué)基金（31571715）。

*通信作者(Corresponding author)：陳進(jìn)紅（http://orcid.org/0000-0003-2496-0578），E-mail：jinhongchen@zju.edu.cn

（