鹽脅迫對不同品種草莓苗期生長和生理特性的影響

張慶華+曾祥國+韓永超+向發(fā)云+過聰+陳豐瀅+顧玉成

摘要：以3個(gè)草莓（Fragaria×ananassa）品種[甜查理、晶瑤及其雜交種晶玉（甜查理×晶瑤）]為材料，研究鹽脅迫對不同草莓品種幼苗生長和生理特性的影響。結(jié)果表明，100 mmol/L NaCl處理15 d后，鹽害指數(shù)甜查理>晶玉>晶瑤；3個(gè)草莓品種相對電導(dǎo)率、MDA含量均較對照極顯著增加（P<0.01）；POD和CAT活性均較對照極顯著降低（P<0.01），但SOD活性晶玉和晶瑤較對照均無顯著差異。其各生理指標(biāo)變化幅度均為甜查理>晶玉>晶瑤。以上結(jié)果表明，晶瑤具有較好的耐鹽性，甜查理耐鹽性較差。

關(guān)鍵詞：草莓（Fragaria×ananassa）；鹽脅迫；鹽害指數(shù)；生理特性

中圖分類號(hào)：S668.4；Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）23-4555-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.035

Abstract： The growth and physiological characteristics were studied in three strawberry varieties[Sweet Charlie，Jing Yao，Jing Yu（Sweet Charlie×Jing Yao）] of seedling stage under salt stress. The results showed that，after 15 d treatment under salt stress with 100 mmol/L NaCl，salt injury index of three strawberry varieties was Sweet Charlie>Jing Yu>Jing Yao. Compared with the control，electrolyte leakages and MDA contents of three strawberry varieties were very significantly increased（P<0.01），and the activities of peroxidase（POD） and catalase（CAT） were very significantly decreased（P<0.01）；nevertheless，there were no significantly difference among the activities of superoxide dismutase（SOD） of Jing Yu，Jing Yao and the control（P<0.05）. The range of physiological indexes variations was Sweet Charlie>Jing Yu>Jing Yao. The results were concluded that Jing Yao showed stronger salt stress and Sweet Charlie showed weaker salt stress.

Key words： strawberry（Fragaria×ananassa）； salt stress； salt injury index； physiological characteristics

草莓是中國栽培的主要經(jīng)濟(jì)作物之一，多采用設(shè)施連作栽培模式。在中國設(shè)施栽培中，農(nóng)民為追求產(chǎn)量，常過量施肥，導(dǎo)致土壤次生鹽漬化日益嚴(yán)重，對草莓生長、發(fā)育、品質(zhì)和產(chǎn)量產(chǎn)生了不良影響[1，2]。目前，土壤次生鹽漬化已成為制約設(shè)施草莓栽培的重要障礙因子之一，因此進(jìn)行草莓抗鹽生理特性研究對草莓耐鹽品種選育和抗鹽栽培生產(chǎn)的理論指導(dǎo)具有重要意義。在逆境條件下，植物細(xì)胞膜內(nèi)自由基代謝平衡被破壞，產(chǎn)生活性氧自由基（H2O2、O2-等），過剩自由基會(huì)引發(fā)或加劇膜質(zhì)氧化作用，破壞細(xì)胞膜系統(tǒng)的完整?？寡趸缚梢郧宄参飪?nèi)源自由基，使植物具有一定的抗性[3，4]。雖然已有研究報(bào)道了鹽脅迫下草莓相關(guān)生理指標(biāo)的變化[1，5]，但鮮見關(guān)于草莓品種親本及其雜交后代耐鹽性機(jī)制方面的報(bào)道。為此，試驗(yàn)以3個(gè)草莓品種[甜查理、晶瑤及其雜交種晶玉（甜查理×晶瑤）]為材料，研究鹽脅迫對其幼苗膜脂過氧化和抗氧化酶活性的影響，以期為進(jìn)一步研究草莓耐鹽性機(jī)制和選育耐鹽品種奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

草莓（Fragaria×ananassa）供試品種為甜查理、晶瑤、晶玉。試驗(yàn)在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫室大棚進(jìn)行，選取不同品種草莓4～5葉1心，健壯的一年生匍匐莖苗，栽于直徑20 cm的塑料缽中培養(yǎng)，每缽1株，培養(yǎng)基質(zhì)為草莓育苗用土，培養(yǎng)期間每5 d澆1次水，植株培養(yǎng)30 d后進(jìn)行鹽脅迫處理。用含有100 mmol/L的NaCl澆灌，每3 d澆灌1次，處理15 d，以去離子水處理的為對照，取其葉片用于各項(xiàng)指標(biāo)的測定。加鹽處理前5 d控制澆水，以利鹽水在干燥培養(yǎng)土中迅速擴(kuò)散均勻。每盆每次加入2 L，以保證滲出液與處理液鹽濃度的電導(dǎo)率一致。

1.2 方法

1.2.1 鹽害指數(shù)的統(tǒng)計(jì) 鹽脅迫處理15 d后，統(tǒng)計(jì)鹽害指數(shù)。鹽害指數(shù)=∑[（級(jí)數(shù)×株數(shù)）/（5×總株數(shù)）]。鹽害分級(jí)：0級(jí)為無鹽害癥狀；1級(jí)為輕度鹽害，約1/3葉尖及葉緣呈失水萎蔫狀；2級(jí)為中度鹽害，1/2以上葉尖及葉緣呈失水萎蔫并焦枯；3級(jí)為重度鹽害，2/3以上葉尖及葉緣呈失水萎蔫并焦枯，單葉焦枯面積達(dá)到1/3；4級(jí)為極度鹽害，所有葉尖及葉緣呈失水萎蔫并焦枯，單葉焦枯面積達(dá)到1/2；5級(jí)全株葉片枯死。

1.2.2 電導(dǎo)率的測定 用電導(dǎo)儀DDS-307測定其電導(dǎo)率，參照王文舉等[6]的方法。每個(gè)材料進(jìn)行3次重復(fù)測定。

1.2.3 丙二醛（MDA）含量的測定 采用丙二醛測試盒（南京建成生物工程研究所，中國），按照其說明書進(jìn)行操作測定。每個(gè)材料進(jìn)行3次重復(fù)測定。

1.2.4 抗氧化酶活性的測定 采用超氧化物歧化酶（SOD）測試盒、過氧化物酶（POD）測試盒、過氧化氫酶（CAT）測試盒（南京建成生物工程研究所，中國）進(jìn)行抗氧化酶SOD、POD及CAT活力的檢測，按照其說明書進(jìn)行操作。每個(gè)材料的各項(xiàng)生理指標(biāo)都進(jìn)行3次重復(fù)測定。

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 利用Excel 2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、差異性分析，并繪制作圖。圖中大寫字母（A、B、C、D）表示0.01水平的差異分析，小寫字母（a、b、c、d）表示0.05水平的差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對草莓生長的影響

鹽脅迫下，3個(gè)草莓品種的鹽害程度存在明顯差異。研究結(jié)果（圖1）顯示，甜查理、晶瑤和晶玉的鹽害指數(shù)分別為51.07%、37.33%和47.27%。方差分析結(jié)果表明，甜查理與晶瑤鹽害程度差異達(dá)極顯著水平（P<0.01），晶玉與晶瑤間差異顯著（P<0.05），甜查理與晶玉間差異不顯著。表明晶瑤耐鹽性最強(qiáng)，晶玉次之，甜查理耐鹽性最弱。

2.2 鹽脅迫對不同品種草莓相對電導(dǎo)率的影響

由圖2可知，與對照相比，鹽脅迫下3個(gè)草莓品種的相對電導(dǎo)率均明顯升高，但不同的品種上升幅度不同。100 mmol/L NaCl處理15 d后，甜查理、晶瑤、晶玉相對電導(dǎo)率分別是對照的2.40、2.07、2.23倍。方差分析結(jié)果表明，3個(gè)草莓品種在正常條件下，其相對電導(dǎo)率差異不顯著；100 mmol/L NaCl處理15 d后，其相對電導(dǎo)率均較對照極顯著增加（P<0.01）。

2.3 鹽脅迫對不同品種草莓MDA含量的影響

由于鹽脅迫下草莓的相對電導(dǎo)率增加，說明細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性受到了破壞。MDA能反映細(xì)胞膜脂受氧化傷害的程度。因此，測定了鹽脅迫下草莓葉片中的MDA含量。研究結(jié)果（圖3）顯示，鹽脅迫下，3個(gè)草莓品種的MDA含量均較對照增加，與3個(gè)草莓品種相對電導(dǎo)率變化趨勢相似。100 mmol/L NaCl處理15 d后，甜查理、晶瑤、晶玉的MDA含量分別是對照的2.47、2.08、2.38倍。方差分析結(jié)果表明，3個(gè)草莓品種在正常條件下，其MDA含量差異不顯著；100 mmol/L NaCl處理15 d后，其MDA含量較對照均極顯著增加（P<0.01）。

2.4 鹽脅迫對不同品種草莓抗氧化酶活性的影響

由于鹽脅迫，草莓葉片細(xì)胞的MDA含量增加，其細(xì)胞膜必定受到膜脂氧化的傷害，那么其氧化系統(tǒng)也很可能受到破壞。因此，測定了鹽脅迫下草莓葉片中3種抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性。由圖4、圖5、圖6可知，鹽脅迫下，3個(gè)草莓品種葉片中的SOD、POD和CAT活性均呈降低趨勢。對照中不同品種草莓之間SOD、POD和CAT活性差異均不明顯。100 mmol/L NaCl處理15 d后，甜查理SOD、POD和CAT活性降低最多，晶玉次之，晶瑤降低最少。與對照相比，甜查理、晶瑤、晶玉的SOD活性分別降低了20.85%、10.86%、16.86%（圖4），POD活性分別降低了24.81%、17.73%、21.78%（圖5），CAT活性分別降低了27.06%、18.20%、23.26%（圖6）。方差分析結(jié)果表明，甜查理、晶瑤、晶玉的POD和CAT活性均較對照極顯著降低（P<0.01），甜查理的SOD活性與對照相比差異顯著（P<0.05），晶瑤和晶玉的SOD活性與對照相比無顯著差異（P>0.05）。說明鹽脅迫下，草莓細(xì)胞保護(hù)酶系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力受到破壞，尤其是POD和CAT降解嚴(yán)重。

3 小結(jié)與討論

不同作物具有不同的耐鹽性，同一作物不同品種間耐鹽性也存在差異。鹽脅迫會(huì)影響植物整個(gè)生長發(fā)育周期。大量研究表明，作物苗期對鹽脅迫敏感性最高，是進(jìn)行耐鹽性鑒定及其機(jī)理研究的最佳時(shí)期[7，8]，因此本試驗(yàn)選擇處于幼苗期的不同品種草莓進(jìn)行鹽脅迫研究。

鹽分對植物的危害主要是通過離子毒害、滲透脅迫和引起養(yǎng)分虧缺。鹽害指數(shù)可反映鹽脅迫對幼苗的傷害程度，常作為植物耐鹽性鑒定指標(biāo)[7-9]。已有研究表明，小麥苗期耐鹽性鑒定采用鹽害指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，取得較好效果[10]。鹽脅迫實(shí)踐中多以葉片鹽害指數(shù)作為耐鹽能力的指標(biāo)[11]。本研究中，100 mmol/L NaCl處理15 d后，3個(gè)草莓品種鹽害指數(shù)甜查理>晶玉>晶瑤。試驗(yàn)結(jié)果表明，晶瑤鹽害指數(shù)極顯著低于甜查理，顯著低于晶玉；晶玉與甜查理之間沒有顯著差異。由此可以推測晶玉耐鹽性位于甜查理（母本）和晶瑤（父本）之間，但偏向于甜查理（母本）。

鹽脅迫下植物膜系統(tǒng)首先受到破壞，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)膜的通透性增加，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，使植物受到不同程度的傷害[12]。相對電導(dǎo)率是直接反映逆境脅迫下植物葉片質(zhì)膜透性的指標(biāo)，其高低直接反映植物細(xì)胞對細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定能力和對外界環(huán)境變化的適應(yīng)與抵御的能力。因此，耐鹽性差的品種電導(dǎo)率上升幅度比耐鹽性強(qiáng)的品種大，且其相對電導(dǎo)率始終處于較高水平[13-15]。植物細(xì)胞膜系統(tǒng)遭受破壞與膜質(zhì)過氧化作用有關(guān)，而MDA是膜脂過氧化水平的指標(biāo)，脂質(zhì)過氧化作用愈強(qiáng)，MDA含量愈高[16-18]。本研究結(jié)果也表明，耐鹽性較強(qiáng)的晶瑤在100 mmol/L NaCl處理15 d后，其相對電導(dǎo)率和MDA含量均增加最少，耐鹽性較弱的甜查理相對電導(dǎo)率和MDA含量均增加最多，晶玉位于兩者之間，此結(jié)果與文中測定耐鹽指數(shù)結(jié)果相一致。說明鹽脅迫下3個(gè)草莓品種MDA含量升高、脂質(zhì)過氧化作用加劇， 導(dǎo)致膜透性增加。在相同脅迫強(qiáng)度下，相對電導(dǎo)率和MDA含量的上升幅度因品種而異，相對電導(dǎo)率增加和MDA積累越多，受到的傷害會(huì)越大，其耐鹽性就越弱。因此，甜查理鹽脅迫下受到的傷害最大，晶瑤最小，晶玉位于兩者之間。

SOD、POD和CAT 3種抗氧化酶都是生物體內(nèi)重要的活性氧清除保護(hù)酶。SOD可以清除細(xì)胞中多余的O2-，使O2-發(fā)生歧化反應(yīng)，生成O2和H2O2，而H2O2又可被POD和CAT轉(zhuǎn)化為O2，進(jìn)而消除或減輕O2-對植物的傷害[19]。在逆境中活性增強(qiáng)或維持較高的水平， 才能清除活性氧自由基使之保持較低的水平， 維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性[20]。本研究中，正常生長條件下3個(gè)草莓品種幼苗葉片中3種抗氧化酶活性無顯著差異；100 mmol/L NaCl處理15 d后，其3種抗氧化酶活性減少量甜查理>晶玉>晶瑤，POD和CAT活性均較對照極顯著降低（P<0.01），甜查理SOD活性較對照顯著降低（P<0.05），而晶瑤和晶玉與對照無顯著差異（P>0.05）。說明鹽脅迫下，3個(gè)草莓品種幼苗葉片中抗氧化酶均受到嚴(yán)重破壞；甜查理抗氧化酶系統(tǒng)受到的破壞最嚴(yán)重，3種抗氧化酶均明顯降解，因此其耐鹽性較差；晶瑤和晶玉中SOD仍能在氧化脅迫中發(fā)揮部分保護(hù)功能，因此其耐鹽性較強(qiáng)。

綜上所述，本試驗(yàn)以草莓不同品種及其雜交種為材料，進(jìn)行耐鹽性研究，發(fā)現(xiàn)耐鹽性晶瑤>晶玉>甜查理。但目前僅從草莓幼苗膜脂過氧化和抗氧化酶活性方面進(jìn)行了探討，而植物耐鹽性一般為多基因控制，且不同植物的耐鹽機(jī)理也不盡相同，因此要解析其耐鹽機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

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