基于葉片電生理特性的2種?？浦参锟果}能力比較

黎明鴻 吳沿友 邢德科

摘要：對構樹、桑樹2種?？浦参?，分別采用0.1、0.2、0.4 mol/L氯化鈉（NaCl）、硫酸鈉（Na2SO4）及其1 ∶ 1混合鹽這3種鹽溶液進行處理，測定其生理電容、組織水勢，并通過葉片緊張度模型計算相應的葉片緊張度及其比值，以表征其相對抗鹽能力。結果表明，在0.1～0.4 mol/L鹽度水平下，桑樹的抗鹽能力強于構樹;0.1 mol/L鹽脅迫下，構樹對3類鹽的相對抗鹽能力大小表現(xiàn)為混合鹽>Na2SO4>NaCl，而桑樹則表現(xiàn)為混合鹽>NaCl>Na2SO4;0.2 mol/L鹽脅迫下，構樹對3類鹽的相對抗鹽能力大小表現(xiàn)為Na2SO4>NaCl>混合鹽，而桑樹則表現(xiàn)為混合鹽>Na2SO4>NaCl;0.4 mol/L鹽脅迫下，構樹和桑樹對3類鹽的相對抗鹽能力差異較小。

關鍵詞：構樹;桑樹;水勢;生理電容;葉片緊張度;抗鹽性;氯化鈉;硫酸鈉

中圖分類號： S888.2;Q945.78 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）14-0217-05

全世界約有鹽堿地9.54億hm2，廣泛分布于100多個國家和地區(qū)，約占陸地總面積的25%，其中，亞洲約有鹽堿地 3.2億hm2，約占全世界的1/3，而中國鹽漬地約有0.99億hm2[1-4]。另外，由于海水侵蝕沿海土地及人們不合理的耕種，導致鹽堿土地面積以每年10%的速度增加[5]。目前，我國人口基數(shù)大、可耕面積少，隨著我國農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，對鹽堿地進行開發(fā)和利用很有必要，而鹽漬化地塊植被稀少，其生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱，合理開發(fā)利用鹽堿地受到政府和學者們的高度重視。目前，用來評價植物抗鹽性能的指標很多，如種子抗鹽性常用相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及發(fā)芽勢等進行評價，而植株抗鹽性常用水勢、植株高度、地上部干質量、根系生長量、總生物量等指標來評價[6-8];但這些形態(tài)、生理指標的獲得通常工作量大、耗時，且相對滯后，只有等到不可修復的傷害發(fā)生時才能被發(fā)現(xiàn)[9]。而使用電生理參數(shù)評價植物的抗逆性[10-13]具有簡單、快速、無損、準確的特點，可及時、可靠地評價植物的抗逆能力。

當前，采用植物電生理指標評價植物抗鹽性的研究集中在1、2年生草本植物，如Javed等將葉片生理電容、葉片緊張度與培養(yǎng)液中的鹽濃度進行建模，分別研究不同鹽脅迫下諸葛菜、甘藍型油菜、紅秋葵、綠秋葵的抗鹽能力，結果表明，諸葛菜抗鹽能力強于甘藍型油菜，紅秋葵的抗鹽能力強于綠秋葵[10-11]。而由于木本植物對鹽害反應較為緩慢，采用電生理指標來快速評價多年生木本植物的抗鹽性鮮見報道。本試驗通過研究桑樹、構樹這2種典型木本植物葉片電生理參數(shù)對不同鹽溶液短期脅迫的響應，以快速定量判斷不同木本植物對不同鹽類的抗鹽能力，為開發(fā)和快速篩選抗鹽木本植物提供理論依據(jù)，也為木本植物的抗鹽性研究提供一定的實踐經(jīng)驗。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

試驗在江蘇大學農(nóng)業(yè)裝備工程學院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備與技術教育部重點實驗室進行，野外生長、健康的構樹、桑樹，位于江蘇大學校園內。試驗儀器主要有日本日置產(chǎn)HIOKI 3532-50型LCR測試儀;自制的平行板電容器，電容器圓形電極板直徑為1 cm;美國WESCOR公司產(chǎn)露點水勢儀。

1.2 葉片采集與試驗處理

2017年5月，在相同時間段內，剪取帶有新鮮葉片的構樹、桑樹枝條，用濕毛巾包住枝條基部，快速帶回實驗室;選取長勢較為一致的上部3張葉片，清理葉片表面灰塵，放入水中浸泡以得到飽水葉片;將飽水葉片分別在濃度為0.1、0.2、0.4 mol/L 的氯化鈉（NaCl）、硫酸鈉（Na2SO4）及其1 ∶ 1混合鹽鹽溶液中浸泡2、4、6 h，以清水處理為對照（CK）。

1.3 植物葉片水勢和生理電容的測定

隨機取出1張經(jīng)鹽溶液或清水處理的葉片，置于自制的平行板電容器中，每張葉片避開葉脈取5個不同的點，每個點計數(shù)10次，測量葉片的生理電容C;隨后，將葉片快速放入露點水勢儀探頭樣本室，平衡5 min，測量相應的葉片組織水勢W。

1.4 抗鹽能力評價

1.4.1 緊張度 依據(jù)葉片組織水勢W和生理電容C，參照植物葉片緊張度模型[14-15]，計算經(jīng)鹽水浸泡不同時間后植物葉片的緊張度LT，公式為：

LT=Ad=Cε01 000iRT81 000iRT+（81-a）MW。

式中：W為植物組織水勢，MPa;i為解離系數(shù)，值為1;R為氣體常數(shù)，為0.008 3 L·MPa/（mol·K）;T為熱力學溫度，K，T=273+t ℃，t為試驗時測定的溫度，為20 ℃;C為生理電容，F(xiàn);ε0為真空介電常數(shù)，為8.854×10-22 F/m;A為電容器極板接觸的相應葉片有效面積，m2;d為相應葉片的有效厚度，m;a為細胞液溶質的相對介電常數(shù)，F(xiàn)/m，本試驗設葉片細胞液溶質為蔗糖C12H22O11，則a為3.3 F/m;M為細胞液溶質的相對分子質量，為342。得到緊張度LT簡化計算公式為：

LT=C/[8.854×（81+10.927W）]。

1.4.2 植物的抗鹽能力及相對抗鹽能力 將鹽溶液浸泡0 h的植物葉片緊張度定義為飽水葉片緊張度LT0，鹽水浸泡j h的葉片緊張度定義為LTj（j=2、4、6），根據(jù)葉片的緊張度計算吸鹽葉片相對緊張度，公式為：

RLTj=LT0/LTj。

由吸鹽葉片相對緊張度來評價植物的抗鹽能力TSCs和相對抗鹽能力RTSCt，計算公式分別為：

TSCs=（RLT2+RLT4+RLT6）/3;

RTSCt=TSCt/TSCRF。

式中，TSCRF、TSCt分別為植物葉片對清水（無鹽溶液）、待測鹽溶液的抗鹽能力。

1.5 統(tǒng)計分析

采用Excel 2007、Origin 8軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理，采用SPSS 17.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同鹽脅迫處理不同時間的構樹、桑樹葉片生理電容

2.1.1 NaCl處理 由圖1可見，NaCl脅迫處理的構樹、桑樹，其葉片生理電容均高于清水處理（對照）;NaCl濃度為 0.1 mol/L 時，構樹葉片電容隨處理時間的增加而較對照有明顯增加，4 h后電容趨于平穩(wěn)，桑樹葉片在處理2 h時電容變化不明顯，而4 h后葉片電容有明顯增加;NaCl濃度為 0.2 mol/L 時，構樹葉片在處理2 h時電容明顯大于對照，后趨于平穩(wěn)，而桑樹葉片電容隨處理時間的增加呈先增加后下降趨勢;NaCl濃度為0.4 mol/L時，構樹與桑樹葉片電容均隨處理時間增加而增大，處理6 h時達到最大值。

2.1.2 Na2SO4 由圖2可見，Na2SO4脅迫處理的構樹、桑樹，其葉片生理電容均高于清水處理（對照）;Na2SO4濃度為0.1 mol/L時，構樹葉片電容隨處理時間的增加而逐漸增加，處理6 h時電容有所減小，桑樹葉片處理2 h時電容較對照增加明顯，后趨于平穩(wěn);Na2SO4濃度為 0.2 mol/L 時，構樹葉片電容隨處理時間呈波浪形變化，桑樹葉片電容隨處理時間增加呈直線上升趨勢，處理6 h時達到最大值;Na2SO4濃度為0.4 mol/L時， 構樹葉片電容在處理2 h有跳躍式增加， 后稍

有降低，而桑樹葉片電容隨處理時間的增加有明顯上升。

2.1.3 混合鹽處理 由圖3可見，混合鹽溶液脅迫處理的構樹、桑樹，其葉片生理電容均高于清水處理（對照）?；旌消}濃度為0.1 mol/L時，構樹葉片電容隨時間的增加有明顯增大，處理4 h時的構樹葉片電容比CK增加了274.98%，而桑樹葉片電容增加不明顯;混合鹽濃度為0.2 mol/L時，構樹葉片電容隨處理時間增加呈先上升后下降趨勢，而桑樹葉片電容呈明顯上升趨勢，處理6 h時的桑樹葉片電容比CK增加了214.20%;混合鹽濃度為0.4 mol/L時，構樹葉片電容隨處理時間的增加呈上升趨勢，而桑樹葉片電容呈先上升后下降趨勢，處理6 h時的構樹葉片、處理4 h時的桑樹葉片其電容分別比對照增加666.65%、454.88%。

2.2 不同鹽處理的構樹、桑樹葉片水勢、緊張度及抗鹽能力評價

2.2.1 水勢 由表1可見，CK處理的構樹與桑樹葉片水勢相差較小;NaCl處理濃度為0.1 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹與桑樹的水勢下降，構樹水勢的下降快于桑樹;NaCl處理濃度為0.2 mol/L時，構樹與桑樹葉片水勢呈明顯的下降趨勢，處理6 h時分別比CK下降85.71%、57.58%;NaCl處理濃度為0.4 mol/L時，構樹和桑樹葉片水勢較CK降低更為明顯，隨處理時間的增加，構樹水勢呈先降后升再降的趨勢，而桑樹呈先降后升的趨勢，構樹處理2 h、桑樹處理4 h時其葉片水勢相應最低，分別為-2.26、-1.72 MPa，比CK分別下降115.23%、73.74%。Na2SO4處理濃度為0.1 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹葉片水勢呈先降后升再降的趨勢，桑樹呈先降后升的趨勢，但相互間差異不明顯;Na2SO4處理濃度為0.2 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹、桑樹葉片水勢呈先降后升的趨勢，且后者較CK相差較小;Na2SO4處理濃度為0.4 mol/L時，構樹葉片水勢較CK下降最為明顯，處理6 h時葉片水勢相對最小，為 -2.75 MPa，而桑樹在處理4 h時葉片水勢相對最小，為 -1.88 MPa?；旌消}處理濃度為0.1 mol/L時，構樹葉片水勢較CK有明顯降低，而桑樹葉片水勢較CK差異較小;混合鹽處理濃度為0.2 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹葉片水勢呈先降后升再降的趨勢，而桑樹先降后升的趨勢，構樹處理2 h、桑樹處理4 h時其葉片水勢相對最小，分別比CK低103.81%、40.40%;混合鹽處理濃度為0.4 mol/L時，構樹與桑樹葉片水勢較CK下降更為明顯，構樹處理4 h、桑樹處理2 h時其葉片水勢相對最小，分別為-2.59、-1.87 MPa，比CK分別下降146.67%、88.89%。

2.2.2 緊張度 由表2可見，清水處理（CK）條件下，隨處理時間的增加，構樹與桑樹葉片緊張度總體呈增加趨勢;NaCl處理濃度為0.1 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹葉片緊張度呈增加趨勢，而桑樹葉片緊張度呈先增后減趨勢;NaCl處理濃度為0.2 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹與桑樹葉片緊張度均呈先增后減趨勢;NaCl處理濃度為0.4 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹、桑樹葉片緊張度呈明顯的增加趨勢，處理6 h時達到最大。Na2SO4處理濃度為0.1 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹葉片緊張度呈先增后減趨勢，而桑樹則呈逐漸增加趨勢;Na2SO4處理濃度為0.2、0.4 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹葉片緊張度呈先增后減再增的趨勢，而桑樹葉片呈增加趨勢。混合鹽處理濃度為0.1 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹與桑樹葉片緊張度呈增加趨勢，桑樹在處理4 h后趨于相對平穩(wěn);混合鹽處理濃度為0.2 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹葉片緊張度呈先增后減的趨勢，而桑樹葉片緊張度呈增加趨勢;混合鹽處理濃度為0.4 mol/L時，隨處理時間的增加，構樹、桑樹葉片緊張度總體呈增加趨勢。

2.3 不同鹽處理的構樹、桑樹葉片抗鹽能力評價

由表3可見，在0.1～0.4 mol/L NaCl、Na2SO4、混合鹽溶液作用下，桑樹抗鹽能力和相對抗鹽能力值均相應高于構樹，說明桑樹的抗鹽能力強于構樹;隨鹽溶液濃度的增加，構樹與桑樹葉片相對緊張度整體呈下降趨勢，抗鹽能力和相對抗鹽能力值減小，說明構樹與桑樹的抗鹽能力在逐漸減小;0.1 mol/L 鹽脅迫下，構樹對3類鹽的相對抗鹽能力大小表現(xiàn)為混合鹽>Na2SO4>NaCl，而桑樹則表現(xiàn)為混合鹽>NaCl>Na2SO4;0.2 mol/L鹽脅迫下，構樹對3類鹽的相對抗鹽能力大小表現(xiàn)為Na2SO4>NaCl>混合鹽，而桑樹則表現(xiàn)為混合 鹽> Na2SO4>NaCl;0.4 mol/L鹽脅迫下，構樹和桑樹對3類鹽的相對抗鹽能力差異較小。

3 結論與討論

在逆境條件下，葉片電生理參數(shù)和葉片緊張度變化能快速表征植物的抗逆能力，是鑒定植物抗逆性的2種重要指標[15-16]。植物葉片內由于含水量和離子濃度的變化，會導致葉片介電常數(shù)增大，生理電容上升，從而導致植物葉片緊張度增加。有研究發(fā)現(xiàn)，不同種類的鹽脅迫對同一植物的生理生化特征及形態(tài)特征表現(xiàn)不同，這在高冰草、鹽蒿、刺槐、無芒雀麥、扁桃等植物中有相應報道[17-21]。植物在受到鹽脅迫時，電導率和細胞膜透性變化會越明顯，其受傷害程度也往往較重[22-27]。本研究發(fā)現(xiàn)，構樹、桑樹對不同鹽脅迫表現(xiàn)出不同的抗性，構樹受NaCl脅迫較為嚴重，這與黃立華等的研究結論[17-18]吻合，而桑樹受Na2SO4脅迫更為明顯，這與孟凡娟等的研究結論[19，21]類似;桑樹對NaCl、Na2SO4及混合鹽的抗鹽能力強于構樹，這可能與鹽脅迫下構樹葉片的細胞膜透性、失水率高于桑樹有關;0.1 mol/L鹽脅迫下，構樹對3類鹽的相對抗鹽能力大小表現(xiàn)為混合鹽>Na2SO4>NaCl，而桑樹則表現(xiàn)為混合鹽>NaCl>Na2SO4;0.2 mol/L鹽脅迫下，構樹對3類鹽的相對抗鹽能力大小表現(xiàn)為Na2SO4>NaCl>混合鹽，而桑樹則表現(xiàn)為混合鹽>Na2SO4>NaCl;0.4 mol/L鹽脅迫下，構樹和桑樹對3類鹽的相對抗鹽能力差異較小。

同一種植物對不同鹽類的抗性能力有明顯不同，其抗鹽能力大小不僅具有物種的特異性，而且也有鹽類的特異性。利用葉片緊張度的變化反映植物的抗鹽情況，不僅可以簡便、快捷、省時地測定植物對特定鹽害的抗鹽能力，而且可以初步定量反映植物的抗鹽能力，本研究結論可為耐鹽品種的快速選擇及鹽堿地區(qū)的開發(fā)利用提供一定的科學依據(jù)。

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