鹽脅迫對(duì)馬鈴薯試管幼苗的影響

劉麗珍，劉文英 ，楊俊霞

（1.山西大同大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西大同037009；2.山西大同大學(xué)應(yīng)用生物技術(shù)研究所，山西大同037009）

馬鈴薯（Potato）原產(chǎn)于南美洲的安第斯山脈，在世界分布廣泛。適應(yīng)能力強(qiáng)、增產(chǎn)潛力大。作為重要的糧食、蔬菜及食品原材料，約有150多個(gè)國家和地區(qū)可種植馬鈴薯，而且在許多國家作為主糧[1-2]。目前，由于食品加工產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，馬鈴薯的產(chǎn)品出口已日益突出，所以在我國發(fā)展馬鈴薯產(chǎn)業(yè)相當(dāng)重要[3]。我國的鹽堿地占全國耕地面積的7%左右，有些地區(qū)土壤鹽堿化特別嚴(yán)重，農(nóng)作物產(chǎn)量很低，甚至土壤已經(jīng)不能被使用[4]。而馬鈴薯抗逆性強(qiáng),被作為干旱和鹽堿地種植的理想作物。但目前推廣應(yīng)用的品種大多耐鹽性差，不適應(yīng)市場需求，使鹽堿化土地的利用受到極大的限制[5-6]。為了充分利用鹽堿地資源，選育綜合性狀佳、抗鹽、適應(yīng)不同生態(tài)區(qū)種植的馬鈴薯新品種成為當(dāng)前迫切的問題。本試驗(yàn)通過對(duì)馬鈴薯試管苗的耐鹽性鑒定，為篩選抗鹽性的馬鈴薯品種提供了重要的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試材料為馬鈴薯紫花白、晉薯7號(hào)、克新1號(hào)，由山西大同大學(xué)實(shí)驗(yàn)室保存。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)處理

在MS培養(yǎng)基中添加不同濃度的NaCl構(gòu)成脅迫培養(yǎng)基,設(shè)置0、0.2%、0.4%和0.6%4個(gè)濃度,以無鹽加入的MS培養(yǎng)基為對(duì)照。

1.2.2 材料處理

將馬鈴薯試管苗帶芽莖段接種入上述各種培養(yǎng)基上,每瓶接種5株,每個(gè)處理5瓶,重復(fù)3次。培養(yǎng)溫度為(20±1）℃,24 h連續(xù)光照,培養(yǎng)25 d。

1.3 測定方法

1.3.1 株高的測量

誘導(dǎo)25 d后，取出馬鈴薯的試管苗作固定處理，測量試管苗的株高。

1.3.2 可溶性蛋白質(zhì)的測定

取試管1支，SOD酶液提取液0.1 mL，并加入考馬斯亮藍(lán)5 mL、蒸餾水0.9 mL，塞緊并上下?lián)u勻，靜置5 min。然后在595 nm的波長下測定吸光度。根據(jù)所測吸光度查出其對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)的含量。

蛋白質(zhì)含量=所得蛋白質(zhì)的含量（μg）×提取液的總體積（mL）/（樣品質(zhì)量（g）×測定時(shí)所用提取液體積（mL））

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對(duì)馬鈴薯幼苗株高生長的影響

由圖1可以得出，鹽脅迫對(duì)于馬鈴薯幼苗株高的生長有一定的影響。在NaCl的脅迫下，3種不同類型的馬鈴薯株高變化類似，主要表現(xiàn)為隨著NaCl濃度的升高株高逐漸下降，在0.4%和0.6%NaCl濃度下均顯著低于對(duì)照，說明鹽對(duì)馬鈴薯的生長發(fā)育有抑制作用。但各品種間對(duì)鹽的敏感度不同，0.2%和0.4%的NaCl濃度與對(duì)照比較，紫花白品種下降了5.37%和18.80%，晉薯下降了8.47%和41.10%，克新1號(hào)下降了5.07%和14.87%。由此得出，克新1號(hào)耐鹽性比較強(qiáng)，而晉薯7號(hào)比較弱。各種鹽濃度條件下，馬鈴薯的株高均為克新1號(hào)＞紫花白＞晉薯7號(hào)。

圖1 NaCI脅迫下馬鈴薯株高變化

2.2 鹽脅迫對(duì)植物形態(tài)發(fā)育的影響

鹽分顯著影響植物個(gè)體的發(fā)育，表現(xiàn)在鹽脅迫可以抑制組織器官的生長。高鹽條件脅迫下，馬鈴薯植株的高度及產(chǎn)量明顯下降，中低鹽條件則因品種的不同而有差異[7]。馬鈴薯試管苗的株高、干物質(zhì)量及生物產(chǎn)量的變化是隨著鹽濃度的升高，其影響程度逐漸加深。鹽脅迫下前幾周老葉子逐漸死亡，之后一段時(shí)間內(nèi)，新生的嫩葉慢慢死亡，而且在種子成熟前植株也可能死亡[8]。鹽脅迫對(duì)植物葉片和根的生長也有影響，長期受鹽脅迫的植物葉片面積縮小，根的生長速度變慢，可能是鹽分影響了細(xì)胞的分裂和其延伸速率的結(jié)果[9]。隨鹽濃度的增加，綠豆胚根的生長速度也減慢，且生長受到明顯的抑制[10]。

2.3 NaCl脅迫對(duì)馬鈴薯試管苗可溶性蛋白含量的影響

圖2 可以看出，不同NaCl脅迫濃度下，3種馬鈴薯葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量沒有明顯變化，隨著鹽濃度的不斷增加而逐漸下降。只是下降的幅度不同而已，紫花白的下降幅度比較小。晉薯7號(hào)和克新1號(hào)下降的幅度較大，在0.4%和0.6%NaCl濃度下均顯著的低于對(duì)照。不同品種的葉片間可溶性蛋白質(zhì)含量差異明顯，為晉薯7號(hào)＞紫花白＞克新1號(hào)。

圖2 NaCI脅迫下馬鈴薯試管苗可溶性蛋白的含量

2.4 鹽脅迫對(duì)蛋白質(zhì)代謝的影響

鹽脅迫對(duì)馬鈴薯可溶性蛋白含量有一定的影響，隨著鹽濃度的升高，其可溶性蛋白含量有所下降。當(dāng)植物受到鹽脅迫時(shí),其體內(nèi)會(huì)發(fā)生一系列的生理生化變化,誘導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)而關(guān)閉某些基因,導(dǎo)致植物組織中的蛋白質(zhì)發(fā)生變化。張建秋等[11]研究表明：與對(duì)照比較,白刺在鹽堿脅迫時(shí),蛋白總量無明顯變化,但其特異蛋白表達(dá)有明顯改變。其中66、60、42、33、28、23、20 kD表達(dá)顯著增加,22,16 kD表達(dá)顯著降低。孫偉等[12-13]研究表明，擬南芥的SOS途徑的發(fā)現(xiàn)回答了植物細(xì)胞是如何感受Na+的問題。鹽脅迫激活了細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的第二信使信號(hào)分子—鈣，SOS3與鈣結(jié)合形成二聚體，增強(qiáng)了SOS2的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活性。

3 討論

隨著人口不斷增長和環(huán)境的惡化，植物破壞急劇嚴(yán)重，土壤水分流失，是造成土壤鹽堿化的根本原因。但是隨著科技的發(fā)展，土壤鹽堿化不能只看作不利的方面，更應(yīng)該作為珍貴的研究資源，因?yàn)樵S多的植物和微生物可以適應(yīng)這種生長環(huán)境[14]。我國是世界鹽堿地大國之一，迫切需要耐鹽性的馬鈴薯品種。選育具有抗鹽性狀的馬鈴薯就要從鹽的脅迫作用出發(fā)。

鹽脅迫的具體表現(xiàn)是土壤中的鹽分過多累積，降低了溶液滲透壓，導(dǎo)致馬鈴薯吸水能力下降、幼苗生長延遲，而且馬鈴薯幼苗形成生理干旱。其原因是離子毒害的結(jié)果，Na+大量累積使質(zhì)膜的通透性增加，同時(shí)抑制Ca2+、K+吸收，使平衡失調(diào)，抑制根系質(zhì)膜H+-ATP酶活性。輕度脅迫無明顯的吸收影響，甚至有促進(jìn)作用，但高濃度脅迫會(huì)嚴(yán)重影響到離子的吸收積累。馬鈴薯幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量降低，可能是脅迫條件抑制了蛋白質(zhì)的合成作用[15]。馬鈴薯作為耐鹽作物中對(duì)鹽中度敏感的作物之一,尤其對(duì)生育早期更敏感一些。

本試驗(yàn)以紫花白、晉薯7號(hào)和克新1號(hào)為試驗(yàn)材料，研究在鹽脅迫下馬鈴薯試管苗的株高和可溶性蛋白含量的變化，為馬鈴薯耐鹽品種的篩選和耐鹽表現(xiàn)特征研究提供理論依據(jù)。