不同濃度海水脅迫下冰菜表皮鹽囊泡數(shù)量、形態(tài)和含鹽量的變化

徐微風(fēng) 段瑞軍 呂瑞

摘要：以濃度為0%（對(duì)照）、20%、40%、60%、80%、100%的海水分別處理盆栽冰菜（Mesembryanthemum crystallinum L.）90 d，測(cè)定不同海水脅迫下冰菜表皮鹽囊泡的數(shù)量、長(zhǎng)軸長(zhǎng)、間距長(zhǎng)及相對(duì)Na+、Cl-含量變化。結(jié)果表明，海水濃度≤40%時(shí)，冰菜表皮鹽囊泡的數(shù)量和形態(tài)與對(duì)照相比差異多不顯著;海水濃度為80%時(shí)，冰菜表皮鹽囊泡較對(duì)照顯著變大（P<0.05），鹽囊泡排列較對(duì)照稀疏;海水濃度為100%時(shí)，冰菜表皮鹽囊泡顯著變大，鹽囊泡排列較對(duì)照緊密，間距長(zhǎng)為0 mm;隨處理海水濃度的增加，冰菜植株和表皮鹽囊泡含鹽量呈遞增趨勢(shì)，表皮鹽囊泡最高可吸附植株31.059%的Na+、35.527%的Cl-。

關(guān)鍵詞：冰菜;表皮鹽囊泡;海水;形態(tài);數(shù)量;Na+;Cl-

中圖分類號(hào)： Q945.78 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）02-0115-03

海南省管轄海南島、西沙、中沙、南沙群島及南海海域，擁有廣闊的島礁資源[1]。海南島受季風(fēng)影響明顯，臺(tái)風(fēng)和熱帶風(fēng)暴頻繁發(fā)生，而較強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)會(huì)使大量分布于海岸線地帶的農(nóng)田被海水倒灌，導(dǎo)致農(nóng)田大面積受害，高鹽量土壤恢復(fù)耕性周期相對(duì)較長(zhǎng)，在5～10年時(shí)間內(nèi)不能進(jìn)行正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)帶來(lái)十分嚴(yán)重的影響[2-3]。因此，發(fā)展島礁農(nóng)業(yè)和恢復(fù)海水倒灌田耕性對(duì)海南省農(nóng)業(yè)發(fā)展有著重大的意義。

冰菜（Mesembryanthemum crystallinum L.）別稱冰葉日中花，番杏科日中花屬1年生草本植物，生長(zhǎng)周期為3—6個(gè)月，產(chǎn)量近45 t/hm2，100 g冰菜中含有葉酸31 μg、視黃醇77 μg、β-胡蘿卜素926 μg、蛋白質(zhì)0.7 g等多種微量元素和營(yíng)養(yǎng)元素，種植效益較高[4]。冰菜具有極強(qiáng)的抗旱性和耐鹽性，可在與海水同鹽濃度的水溶液中生長(zhǎng)，并吸收土壤里的鹽分，在島礁區(qū)域及海水倒灌田可推廣種植。目前，中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所已針對(duì)冰菜耐海水性做了相關(guān)生理生化研究，明確冰菜可適應(yīng)全海水灌溉栽培，且最適生長(zhǎng)海水處理濃度為20%，但有關(guān)冰菜適應(yīng)海水脅迫的機(jī)制尚未研究。Agarie等認(rèn)為，表皮鹽囊泡作為儲(chǔ)存水和外圍鹽的器官，可提高植物在高鹽度或缺水條件下的生存率[5]。冰菜表皮鹽囊泡為空或結(jié)晶的囊泡，被特異的毛狀體覆蓋。本試驗(yàn)?zāi)M島礁和海水倒灌田環(huán)境，研究冰菜在不同濃度海水脅迫下表面鹽囊泡的數(shù)量、形態(tài)和含鹽量變化，以明確冰菜表皮鹽囊泡在海水脅迫中的作用，為冰菜適應(yīng)機(jī)制研究奠定良好基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

冰菜種子，收集自中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所試驗(yàn)地;海水取自海南省文昌市鋪前鎮(zhèn)，鈉、氯、鎂、鈣、鉀、硫酸根、碳酸氫根、溴、鍶、硼、氟離子的含量分別為 0.90%、1.60%、0.10%、0.03%、0.03%、0.22%、0.01%、0.006%、0.000 7%、0.000 4%、0.000 1%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)材料處理 試驗(yàn)在中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所進(jìn)行。2017年3月，將冰菜種子播種于育苗盤(pán)，待幼苗長(zhǎng)至4片真葉時(shí)移入直徑為8 cm的花盆，每盆種植3株。移栽后澆足定根水，定植7 d后用濃度分別為0%、20%、40%、60%、80%、100%的海水處理，每隔5 d用相同海水濃度處理1次，以0%海水濃度處理為對(duì)照。重復(fù)3次。

1.2.2 測(cè)定內(nèi)容與試驗(yàn)方法 海水處理90 d，測(cè)定冰菜植株內(nèi)Na+、Cl-含量及表皮鹽囊泡的數(shù)量、形態(tài)等。表皮鹽囊泡的大小、單位面積數(shù)量采用體視顯微鏡測(cè)定[6]，冰菜植株及表皮鹽囊泡內(nèi)Na+、Cl-含量分別采用火焰原子吸收分光光度計(jì)法、硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)滴定法[7-8]測(cè)定，冰菜植株相對(duì)含水量采用干、鮮質(zhì)量比方法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理、繪制圖表，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水脅迫對(duì)冰菜表皮鹽囊泡數(shù)量和形態(tài)的影響

2.1.1 海水脅迫對(duì)冰菜葉正面表皮鹽囊泡數(shù)量和形態(tài)的影響 由圖1、表1可見(jiàn)，隨海水濃度的增加，冰菜葉正面表皮鹽囊泡的長(zhǎng)軸長(zhǎng)基本呈遞增趨勢(shì);處理海水濃度為20%～40%時(shí)，冰菜葉正面表皮鹽囊泡單位面積數(shù)量呈遞增趨勢(shì)，間距長(zhǎng)呈遞減趨勢(shì)，且與對(duì)照相比差異不顯著（P>0.05）;處理海水濃度為60%～80%時(shí)，冰菜葉正面表皮鹽囊泡單位面積數(shù)量呈遞減趨勢(shì)，且均顯著小于對(duì)照，間距長(zhǎng)呈遞增趨勢(shì)，且均顯著大于對(duì)照（P<0.05），其中，處理海水濃度分別為80%時(shí)，冰菜葉正面的表皮鹽囊泡長(zhǎng)軸長(zhǎng)、間距長(zhǎng)分別為對(duì)照的1.46、1.86倍;處理海水濃度為100%時(shí)，冰菜葉正面表皮鹽囊泡單位面積數(shù)量與對(duì)照相比差異不顯著，冰菜葉正面的表皮鹽囊泡長(zhǎng)軸長(zhǎng)為對(duì)照的1.49倍，間距長(zhǎng)為0 mm，顯著小于對(duì)照（P<0.05）。

2.1.2 海水脅迫對(duì)冰菜葉背面表皮鹽囊泡數(shù)量和形態(tài)的影響 由圖2、表2可見(jiàn)，處理海水濃度≤60%時(shí)，冰菜葉背面表皮鹽囊泡長(zhǎng)軸長(zhǎng)與對(duì)照相比差異不顯著，處理海水濃度>60%時(shí)，冰菜葉背面表皮鹽囊泡長(zhǎng)軸長(zhǎng)呈遞減趨勢(shì)，且均顯著大于對(duì)照（P<0.05）;處理海水濃度為40%時(shí)，冰菜葉背面表皮鹽囊泡單位面積數(shù)量顯著大于對(duì)照，處理海水濃度為80%時(shí)，冰菜葉背面表皮鹽囊泡單位面積數(shù)量顯著小于對(duì)照;處理海水濃度為60%～80%時(shí)，冰菜葉背面表皮鹽囊泡間距長(zhǎng)顯著大于對(duì)照，其中，處理海水濃度為80%時(shí)的葉背表皮鹽囊泡長(zhǎng)軸長(zhǎng)、間距長(zhǎng)分別為對(duì)照的1.44、3.33倍;處理海水濃度為100%時(shí)，冰菜葉背面表皮鹽囊泡間距長(zhǎng)為0 mm，顯著小于對(duì)照，長(zhǎng)軸長(zhǎng)為對(duì)照的1.29倍，顯著大于對(duì)照。

2.1.3 海水脅迫對(duì)冰菜莖表皮鹽囊泡數(shù)量和形態(tài)的影響 由圖3、表3可見(jiàn)，處理海水濃度為20%～60%時(shí)，冰菜莖表皮鹽囊泡長(zhǎng)軸長(zhǎng)呈遞增趨勢(shì)，且均小于對(duì)照，其中，海水濃度為20%處理的顯著小于對(duì)照，而處理海水濃度為80%～100%時(shí)，冰菜莖表皮鹽囊泡長(zhǎng)軸長(zhǎng)呈遞減趨勢(shì)，且均顯著大于對(duì)照; 處理海水濃度為20%～100%時(shí)，冰菜莖表皮鹽囊泡單位面積數(shù)量相互間無(wú)顯著性變化，但均顯著大于對(duì)照;不同濃度海水處理的莖表皮鹽囊泡間距長(zhǎng)均為0 mm。

2.2 海水脅迫對(duì)冰菜植株相對(duì)含水量的影響

由圖4可知，處理海水濃度為20%～100%時(shí)，隨處理海水濃度的增加，冰菜植株相對(duì)含水量呈遞減趨勢(shì)，其中，處理海水濃度>40%時(shí)，冰菜植株相對(duì)含水量均顯著小于對(duì)照（P<0.05）。

2.3 海水脅迫對(duì)冰菜植株及表皮鹽囊泡含鹽量的影響

由圖5、圖6可見(jiàn)，隨處理海水濃度的增加，冰菜植株、表皮鹽囊泡Na+含量及表皮鹽囊泡相對(duì)Na+含量呈遞增趨勢(shì);處理海水濃度100%時(shí)，冰菜植株、表皮鹽囊泡Na+含量及表皮鹽囊泡相對(duì)Na+含量分別為18.028%、5.526%、31.059%，分別為對(duì)照的11.09、169.17、15.59倍，顯著高于對(duì)照（P<0.05）。

由圖7、圖8可見(jiàn)，隨處理海水濃度的增加，冰菜植株、表皮鹽囊泡Cl-含量及表皮鹽囊泡相對(duì)Cl-含量也呈遞增趨勢(shì);處理海水濃度100%時(shí)，冰菜植株、表皮鹽囊泡Cl-含量及表皮鹽囊泡相對(duì)Cl-含量分別為19.866%、6.953%、35.527%，分別為對(duì)照的16.01、89.52、5.68倍，顯著高于對(duì)照（P<0.05）。

3 結(jié)論與討論

韓文軍等研究12種鹽生植物發(fā)現(xiàn)，除沙棗外，其他11種植物均是利用葉片液泡吸收儲(chǔ)存鹽[9]，這種方式有利于緩和滲透脅迫，但容易引起離子毒害和必需元素的缺乏[10-11]。表皮鹽囊泡是冰菜的耐鹽特異化結(jié)構(gòu)[6]，其長(zhǎng)軸長(zhǎng)、單位面積數(shù)量及間距長(zhǎng)是冰菜表皮鹽囊泡形態(tài)的基本指標(biāo)。相對(duì)含水量是植物在脅迫下持水能力和受脅迫程度的重要指標(biāo)[12]，而植物單株Na+、Cl-含量高低代表植物的吸鹽能力大小[13]。本試驗(yàn)著重研究冰菜在不同海水濃度脅迫下表皮鹽囊泡的數(shù)量、形態(tài)及吸鹽能力等的變化，初探冰菜表皮鹽囊泡在冰菜適應(yīng)海水脅迫機(jī)制中的作用，結(jié)果表明，處理海水濃度為0%～40%時(shí)，冰菜葉正、背面的表皮鹽囊泡大小、密度差異基本不明顯;處理海水濃度為80%時(shí)，冰菜葉正、背面的表皮鹽囊泡顯著變大且排列稀疏，其長(zhǎng)軸長(zhǎng)分別為對(duì)照的1.46、1.44倍，其間距長(zhǎng)分別為對(duì)照的1.86、3.33倍;處理海水濃度100%時(shí)，冰菜葉正、背面的表皮鹽囊泡顯著變大且排列較為緊密，其長(zhǎng)軸長(zhǎng)分別為對(duì)照的1.49、1.29倍，其間距長(zhǎng)均為0 mm;冰菜植株吸鹽量和表皮鹽囊泡吸鹽量隨處理海水濃度的增加呈遞增趨勢(shì)，處理海水濃度為100%時(shí)，冰菜表皮鹽囊泡相對(duì)Na+、Cl-含量分別為31.059%、35.527%，即冰菜表皮鹽囊泡儲(chǔ)存了植株吸收近1/3的Na+、Cl-。須強(qiáng)調(diào)的是，植物耐鹽性是受多基因控制的遺傳性狀[14]，冰菜表皮鹽囊泡作為一種耐鹽的特異型器官，對(duì)鹽分的吸收、運(yùn)輸、分配和調(diào)節(jié)具體途徑還有待深入研究。

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