NaCl對冰菜生長發(fā)育及重要品質(zhì)的影響

劉慧穎 韓玉燕 蔣潤枝 周志疆 張楨 程立寶

摘要：冰菜對鹽脅迫具有較強的適應能力，為了探究NaCl對其生長發(fā)育及重要品質(zhì)的影響，用0.1%、0.3%、0.5%、0.7% NaCl分別處理冰菜種子和4葉期幼苗，分析并總結(jié)種子萌發(fā)率、株高、株幅、葉綠素含量、過氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性膳食纖維含量和黃酮含量等生理生化指標的變化。結(jié)果表明，不同濃度的NaCl均能抑制冰菜種子萌發(fā)和植株的高度，且濃度越大，抑制效果越顯著。在處理10～20 d內(nèi)，除了0.7% NaCl處理外，其他濃度處理后冰菜株幅與對照相比無明顯差異，在處理30～50 d內(nèi)，0.5%、0.7% NaCl處理顯著高于對照和其他處理。植株生長前期，高濃度的NaCl（0.7%）顯著抑制了植株葉綠素含量，而30～50 d內(nèi)，NaCl濃度越高，葉綠素含量也越大。對照和處理植株的POD、SOD活性總體上呈先升高后降低的趨勢，0.1%、0.3% NaCl處理的植株中POD和SOD活性顯著高于對照和其他處理，而0.5%、0.7% NaCl處理的2種酶活性總體小于對照。處理前期，0.1%、0.3%、0.5% NaCl處理顯著提高了植株可溶性膳食纖維含量，40 d后，各處理的可溶性膳食纖維含量顯著低于對照植株。同時NaCl處理（除第10天外）顯著地降低了植株體內(nèi)黃銅含量，各個處理在20～50 d內(nèi)黃酮含量均顯著低于對照。綜合以上研究結(jié)果，低濃度的NaCl（0.1%、0.3%）處理有利于植株生長發(fā)育，這為擴大冰菜種植范圍和利用冰菜改良鹽堿土地具有重要的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：冰菜;鹽脅迫;生長發(fā)育;葉綠素;品質(zhì)

中圖分類號： S636.901

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）15-0184-04

鹽是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子之一，隨著全球環(huán)境不斷惡化，土壤鹽堿化已成為全球共同面臨的環(huán)境問題。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界鹽漬土面積約9.5億hm2，我國約占據(jù)了10%[1]。這些天然固有的鹽堿土地、沿海灘涂和設施次生鹽漬化土壤均已嚴重制約了農(nóng)作物分布、產(chǎn)量和品質(zhì)[2-3]。鹽脅迫是目前自然界中主要的非生物脅迫之一，對植物種子萌發(fā)、形態(tài)發(fā)育、光合特征、生理生化特性和離子穩(wěn)態(tài)等均有一定的影響。王鵬山等研究表明，隨著NaCl濃度增加，狼尾草種子發(fā)芽相關指標均顯著下降[4]。而光果甘草種子的發(fā)芽率隨著NaCl濃度增加呈先增加后降低的趨勢[5]。郭艷超等發(fā)現(xiàn)，低鹽脅迫促進了甜菜單株葉面積的增加，而高鹽脅迫導致甜菜葉片生長受阻[6]。近年來，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們對利用鹽堿地或沿灘地有了充分的認識。通過引進或培育耐鹽植物品種，因地制宜地開展耐鹽堿農(nóng)作物栽培，既充分利用了土地，同時提高了經(jīng)濟效益[7]。

冰菜（Mesembryanthemum crystallinum Linn.）為番杏科（Aizoaceae）日中花屬（Mesembryanthemum L.）一二年生草本耐鹽植物，其產(chǎn)品富含多種有機營養(yǎng)物質(zhì)（黃酮、芒柄醇、肌醇和松醇）和礦質(zhì)元素（鈣、鈉和鉀），同時也具有一定的醫(yī)療價值[7]。冰菜起源于非洲，近期先后引進到我國，在黃河流域及其以南地區(qū)均有種植。冰菜對鹽堿脅迫具有一定的適應性，植株可在低濃度鹽堿土壤中維持正常生長。冰菜屬于泌鹽植物，能夠把鹽運輸?shù)饺~表面的冰晶狀液泡中。根據(jù)發(fā)育特點，冰菜生長分為5個時期，即萌發(fā)期、幼苗期、營養(yǎng)生長期、生殖生長期和凋亡期。研究發(fā)現(xiàn)，冰菜萌發(fā)期和幼苗期，適宜的鹽濃度有利于植株營養(yǎng)生長，同時抑制了生殖生長，鹽濃度過高，植株生長也會受到抑制[8]。

江蘇省海岸線較長，是全國沿海灘涂面積最大的省，灘涂已成為開發(fā)潛力最大的土地后備資源。灘涂土壤鹽堿含量高，常規(guī)農(nóng)作物難以維持正常生長，因此選擇種植耐鹽冰菜植物，既充分利用鹽堿土壤，提供具有特殊營養(yǎng)和保健價值的功能性食品，同時對改善土壤環(huán)境具有一定的作用。由于冰菜在國內(nèi)種植時間較短，相關研究比較滯后，所以本試驗主要研究了冰菜在不同濃度NaCl溶液處理下，種子萌發(fā)率、植株株高、株幅、葉綠素含量、POD活性、SOD活性、可溶性膳食纖維含量和黃酮含量等指標的變化，為今后開展鹽堿土地種植冰菜提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料：J0810-2冰草品種，由江蘇豐收大地種業(yè)發(fā)展有限公司提供。于2017年11月4日種植于揚州大學園藝與植物保護學院蔬菜生理生化實驗室，栽培措施參照常規(guī)的大田管理，試驗結(jié)束于2018年10月30日。

1.2 試驗設計

將冰菜種子分為2份，1份用0.1%、0.3%、0.5%、0.7% NaCl溶液進行浸種，清水澆灌作對照，3次重復，每個重復50粒。另外1份用清水浸種，種子催芽3 d后，單株播種于育苗盤，待幼苗長至4張真葉時移入直徑為200 mm的花盆。緩苗后，用0.1%、0.3%、0.5%、0.7% NaCl溶液澆灌1次，清水澆灌作對照。白天生長溫度為26 ℃，夜晚20 ℃，光周期為白天16 h/晚上8 h，每隔10 d取1次樣，共取樣5次測定相關指標。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 種子萌發(fā)率測定 種子開始萌發(fā)后，每天統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)量，共統(tǒng)計6 d。萌芽率=萌芽株數(shù)/播種粒數(shù)×100%。

1.3.2 株高和株幅的測定 用直尺測量冰菜的株高（莖基部到最高點的距離）和株幅（植株最寬處的寬度），每隔10 d統(tǒng)計1次，每次結(jié)果取3個重復處理的平均值，共統(tǒng)計5次。

1.3.3 葉綠素含量的測定 0.1%、0.3%、0.5%、0.7% NaCl溶液處理4張葉的冰菜植株后，利用SPAD葉綠素儀（SPAD-502，Konica Minolta，日本）每隔10 d測定幼嫩冰菜葉片SPAD的含量，具體方法詳見文獻[9]。

1.3.4 過氧化物酶（POD）活性的測定 采用過氧化物酶試劑盒測定樣品中過氧化物酶的活性。0.1%、0.3%、0.5%、0.7% NaCl溶液處理4張葉的冰菜植株后，每隔10 d分別選取幼嫩葉片進行測定。不同植株鮮樣混合后在液氮中研磨，然后將0.1 g混合樣進行測定，具體方法詳見文獻[10]。

1.3.5 超氧化物歧化酶（SOD）活性的測定

1.3.5.1 樣品處理 利用0.1%、0.3%、0.5%、0.7% NaCl溶液處理4張葉的冰菜植株后，每隔10 d分別選取幼嫩葉片進行測定。按照組織質(zhì)量 ∶ 提取液體積為1 g ∶ 10 mL的比例，稱取0.3 g混樣，加入3 mL提取液，進行冰浴勻漿，4 ℃、8 000 r/min 離心10 min，去上清，置冰上待測。測定步驟如下：首先分光光度計或酶標儀預熱30 min以上，調(diào)節(jié)波長至560 nm，蒸餾水調(diào)零。測定前將試劑一、試劑二和試劑四室溫放置5 min以上，并按照表1所示進行樣品處理。樣品處理后，在微量石英比色皿或96孔板中按順序加入上述試劑，充分混勻，室溫靜置30 min后，560 nm處測定各管吸光值D。

1.3.5.2 SOD活性的計算 按照下列公式計算抑制百分率：抑制百分率=（D對照管-D測定管）÷D對照管×100%，然后計算SOD活性，SOD活性（U/g鮮質(zhì)量）=[抑制百分率÷（1-抑制百分率）×V反總]÷（m×V樣÷V樣總）×樣品稀釋倍數(shù)=11.11×抑制百分率÷（1-抑制百分率）÷m× 樣品稀釋倍數(shù)。式中：V反總表示反應體系總體積，mL;V樣表示加入樣本體積，mL;V樣總表示加入提取液體積，mL;m表示樣本質(zhì)量，g。

1.3.6 可溶性膳食纖維含量的測定 0.1%、0.3%、0.5%、0.7% NaCl溶液處理4張葉的冰菜植株后，每隔10 d分別選取幼嫩葉片進行測定，具體方法詳見文獻[11]。

1.3.7 黃酮含量的測定 0.1%、0.3%、0.5%、0.7% NaCl溶液處理4張葉的冰菜植株后，每隔10 d分別選取幼嫩葉片進行測定，具體方法詳見文獻[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0軟件中One-Way ANOVA、Excel 2010分析Duncans法（P<0.05）進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaCl溶液處理對冰菜種子萌芽率的影響

從圖1可以看出，不同濃度NaCl溶液處理種子的萌發(fā)率在6 d內(nèi)均隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加而增大，但與對照相比，NaCl溶液處理顯著地抑制了種子的萌發(fā)，并且隨著處理濃度的增大，抑制效果越顯著。第6天時，對照種子萌發(fā)率已超過70%，而0.7% NaCl溶液處理的種子萌發(fā)率不足20%，暗示雖然冰菜植株對鹽具有一定的耐性，但種子萌發(fā)過程對鹽敏感，即使低濃度的鹽也會對其萌發(fā)產(chǎn)生影響。

2.2 不同濃度NaCl溶液處理對冰菜株高的影響

冰菜株高反映了植株生長發(fā)育狀態(tài)，所以本研究利用不同濃度NaCl溶液處理冰菜植株后，研究株高的變化。由圖2可知，不同處理的植株株高在10～50 d內(nèi)均隨著發(fā)育時間的延長而增加。在10～30 d內(nèi)，各個濃度NaCl溶液處理的植株株高增加幅度顯著低于對照，并且隨著濃度的增加，抑制增高效果越顯著。在40～50 d內(nèi)，0.1%、0.3% NaCl溶液處理的植株株高增加幅度和對照相比不顯著，而0.7% NaCl溶液處理的植株株高顯著低于其他處理，說明高濃度的NaCl對植株高度生長具有顯著的抑制作用。

2.3 不同濃度NaCl溶液處理對冰菜株幅的影響

由圖3可以看出，隨著調(diào)查時間的推移，不同濃度NaCl溶液處理的冰菜植株株幅逐漸增大。在10～20 d內(nèi)，0.1%、0.3%、0.5% NaCl溶液處理的植株株幅和對照相比差異不顯著，0.7% NaCl溶液處理顯著低于對照。在植株生長到40 d時，0.5%、0.7% NaCl溶液處理株幅顯著大于對照和其他鹽處理，0.1%、0.3% NaCl溶液處理和對照相比差異不顯著。在50 d時，各種鹽濃度處理株幅均高于對照，并且濃度越高，幅度增加越大。

2.4 不同濃度NaCl溶液處理對冰菜葉綠素含量的影響

葉綠素含量在某種程度上能夠反映植株光合速率的大小。由圖4可以看出，NaCl溶液處理后能夠影響植物葉片中葉綠素含量的變化。在10、20 d時，0.1%、0.3% NaCl溶液處理的植株葉綠素含量和對照相比差異不顯著，0.5%、0.7% NaCl溶液處理的植株顯著低于對照。30 d以后，0.3%、05%、0.7% NaCl溶液處理的植株葉綠素含量顯著高于對照，而0.1% NaCl溶液處理與對照相比無明顯差異。

2.5 不同濃度NaCl溶液處理對冰菜POD活性的影響

POD活性反映了植株對外界環(huán)境脅迫的適應性。由圖5可知，不同處理的植株在調(diào)查的50 d內(nèi)，POD活性總體呈先上升后下降的變化趨勢，各處理在20 d時達到最大值。在 10 d 時，各處理之間POD活性總體差異不顯著，而在20 d時，所有濃度的NaCl溶液處理植株體內(nèi)POD活性顯著高于對照。30 d以后，各個處理之間POD活性總體差異不顯著。

2.6 不同濃度NaCl溶液處理對冰菜SOD活性的影響

由圖6可知，用不同濃度NaCl溶液處理對冰菜后，除對照外，各處理的SOD活性均呈先上升后下降再上升的趨勢。對照在40 d時，POD活性最大，而其他鹽處理植株的SOD活性在20 d時達到最大值。10～30 d內(nèi)，與對照相比，0.1% NaCl溶液處理的植株SOD活性顯著高于對照，而 0.3% NaCl溶液處理只有20 d時顯著高于對照，10、30 d時與對照相比差異不顯著，40 d以后，SOD活性顯著低于對照。0.5%、07% NaCl溶液處理冰菜后，除20 d外，SOD活性在調(diào)查天數(shù)內(nèi)的其他時間均顯著低于對照及 0.1%、0.3% NaCl溶液處理。

2.7 不同濃度NaCl溶液處理對冰菜可溶性膳食纖維含量的影響

由圖7可知，在10～30 d內(nèi)，0.1%、0.3% NaCl溶液處理植株的可溶性膳食纖維含量均顯著高于對照和其他鹽濃度處理，0.7% NaCl溶液處理的植株總體上低于對照。在40～50 d內(nèi)，除了0.1% NaCl溶液處理的可溶性膳食纖維含量與對照無明顯差異外，其他處理均低于對照，暗示NaCl處理能夠影響植株的食用品質(zhì)。

2.8 不同濃度NaCl溶液處理對冰菜黃酮含量的影響

由圖8可知，在10～50 d內(nèi)，所有 NaCl溶液處理后冰菜的黃酮含量均逐漸升高。在10 d時，0.3% NaCl溶液處理后植株黃酮含量顯著高于對照，其他鹽濃度處理和對照相比差異不顯著。20～50 d內(nèi)，對照的黃酮含量均高于所有濃度NaCl溶液處理的植株，并且NaCl溶液濃度越高，冰菜黃酮含量越低，說明NaCl抑制了冰菜植株體內(nèi)黃酮的合成。

3 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，不同濃度NaCl溶液處理后冰菜種子萌芽率均顯著低于對照，同時也顯著抑制了前期冰菜株高的增加，并隨著處理濃度的增大，抑制作用越來越明顯。鹽濃度對冰菜株幅的影響主要在植株生長后期，且濃度越大，株幅增加越快。對葉綠素含量而言，低濃度的鹽（0.1% NaCl溶液處理）對植株葉綠素含量影響不顯著，而0.3%、0.5%、0.7% NaCl溶液處理顯著提高了植株后期的葉綠素含量。0.3% NaCl溶液處理顯著地提高了植株前期（10、20 d）的POD和SOD活性。NaCl對冰菜品質(zhì)具有一定的影響，0.3% NaCl溶液處理能夠顯著提高冰菜發(fā)育前期的可溶性膳食纖維含量和加速黃酮的合成，但后期黃酮含量降低，NaCl濃度越大，降低趨勢越明顯。

4 討論

鹽脅迫危害植物生長發(fā)育的途徑有3種，即滲透脅迫、離子毒害和營養(yǎng)元素虧缺[13]。一般來說，在逆境脅迫下，植物要維持正常的生命活動，其體內(nèi)會發(fā)生一系列適應性反應，其中通過提高體內(nèi)抗氧化物質(zhì)含量來消除或減輕由脅迫引發(fā)的活性氧傷害為多數(shù)植物抵抗逆境的有效方式之一。榮海燕研究發(fā)現(xiàn)，鹽能夠抑制植株的生長，且濃度越高，抑制作用越明顯[14]，本試驗結(jié)果與之基本一致。郭坤元等的研究發(fā)現(xiàn)，NaCl處理的野葛種苗葉綠素含量均呈現(xiàn)出下降的趨勢，處理濃度越高、時間越長，下降的趨勢越明顯[15]。上述結(jié)果與朱秀紅等的研究泡桐1201幼苗葉綠素含量隨著鹽脅迫濃度的增加而減小[16]的結(jié)果相似，說明NaCl可能通過抑制葉綠素的合成，進而影響光合作用，最后導致植株生長發(fā)育受到阻礙。本試驗發(fā)現(xiàn)，冰草在0.3%、0.5%、0.7% NaCl溶液處理下，雖然植株高度受到影響，但株幅增加較大，這可能與提高葉片中葉綠素含量有關。POD和SOD是一種廣泛存在于植物體內(nèi)的氧化還原酶，通過清除因脅迫或逆境條件下細胞內(nèi)產(chǎn)生的活性氧自由基、抑制膜內(nèi)不飽和脂肪酸的過氧化、維持細胞膜的穩(wěn)定性和完整性等途徑提高植物抗逆性。研究表明，低濃度鹽短時間脅迫下能誘導保護酶活性升高，而處理濃度和時間增加則使抗氧化酶活性顯著下降[17]。POD與植物生理生化代謝過程密切相關，目前POD可作為植物對鹽脅迫適應性反應的重要生理指標[18]。韓晴等在對槐種子發(fā)育過程的研究中發(fā)現(xiàn)，在花后60～90 d，種子葉細胞過氧化物酶活性從低到高，然后又呈現(xiàn)降低的變化趨勢[19]，本試驗結(jié)果與之相似。超氧化物歧化酶能夠響應多種脅迫，專一地清除超氧陰離子自由基（ O-2 ·

），是一種保護性抗氧化酶[20]。吳月燕等研究發(fā)現(xiàn)，低鹽濃度處理下，植株體內(nèi)SOD活性顯著升高，植株表現(xiàn)輕微的鹽傷害，但隨著鹽濃度的增加，SOD活性呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，說明低濃度下植株能夠通過增加SOD含量提高植株的抗性，但當鹽濃度超過一定范圍時，SOD活性可能受到影響，進而導致植株死亡[21]。馬劍等研究發(fā)現(xiàn)，隨著NaCl脅迫濃度的升高，文冠果葉片SOD活性先上升后下降[22]，本研究結(jié)果與之非常相似，進一步說明SOD活性在冰菜鹽脅迫適應反應時起到重要作用。膳食纖維與人體健康具有重要關系，也是衡量食物品質(zhì)的標準之一。解春艷用茶薪菇發(fā)酵麥麩制備可溶性膳食纖維進行腸道微生物試驗，結(jié)果顯示膳食纖維不僅能夠促進乳酸菌的生長，還能夠抑制大腸桿菌的繁殖，有效改善腸道中有益菌群和有害菌群的比例[23]。相對不可溶性膳食纖維而言，可溶性膳食纖維在降低血清膽固醇含量和餐后血糖含量的作用更為明顯。石榴中的可溶性膳食纖維在人體腸胃中不會被酶分解，通過吸收腸胃中的水分而發(fā)生體積增大，從而擴大了腸道中糞便的體積，可有效預防便秘，同時還可以緩解腹瀉等癥狀[24]。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，前期0.1%、0.3% NaCl溶液處理能夠提高冰菜生長前期可溶性膳食纖維含量，說明鹽對提高冰菜品質(zhì)方面具有一定的作用。黃酮是一種強的抗氧化劑，可有效清除體內(nèi)的氧自由基，具有保護心血管、增強機體免疫力、抗腫瘤等功效。萬世杰等研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的NaCl脅迫可以提高脹果甘草子葉愈傷組織的甘草黃酮含量[25]。草珊瑚在50、100 mmol/L鹽處理下黃酮含量與對照組相比較分別提高了34.7%和 9.3%，總黃酮合成周期明顯縮短[26]。而本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，0.3% NaCl溶液處理能夠在10 d時顯著增加植株體內(nèi)的黃酮含量，而當濃度高于0.3%時，在整個生育期黃酮含量顯著下降，說明0.3% NaCl溶液處理能夠加速黃酮的合成。綜上所述，本研究表明，除了種子萌發(fā)外，NaCl濃度在0.1%～03%的范圍內(nèi)，能夠增加冰菜的生長速度，提高植株生育前期的品質(zhì)。

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