NaCl和NaHCO3對猴樟幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響

李瑩瑩 陳樂怡 趙楚楚 邱建云 劉倩 王芳 韓浩章

摘 要：為研究猴樟對NaCl和NaHCO3脅迫的耐受能力，采用1年生猴樟幼苗為材料，以蒸餾水為對照，分別澆施100、200mmol·L-1NaCl溶液和100、200mmol·L-1 NaHCO3溶液，定期檢測猴樟葉片MDA含量和抗氧化酶活性。結(jié)果表明：NaCl和NaHCO3處理在初期顯著提高了猴樟幼苗的MDA含量和抗氧化酶活性。隨著脅迫時間的延長，NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3處理的猴樟葉片MDA含量、SOD活性、POD活性、CAT活性均呈先升高后下降的趨勢，并在第21天達最高值，SOD活性、CAT活性和POD活性在第35天時趨于穩(wěn)定并高于對照，而MDA含量與對照差異不顯著。200mmol·L-1 NaHCO3處理的MDA含量、POD活性、CAT活性均呈先升高后下降趨勢并在第14天時達最高值，SOD活性在第7天達最高值后呈下降趨勢，MDA含量在第35天時趨于穩(wěn)定并顯著高于對照，而POD活性、CAT活性與對照差異不顯著，SOD活性顯著低于對照?？梢姡镎聊苣褪?00mmol·L-1NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3脅迫處理，NaHCO3處理對猴樟抗氧化系統(tǒng)的影響程度高于NaCl處理。

關(guān)鍵詞：鹽堿脅迫;猴樟幼苗;抗氧化系統(tǒng)

中圖分類號 S79文獻標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）（02-03）-0016-04

Effects of NaCl and NaHCO3 Treatment on Antioxidant System of Cinnamomum bodinieri Seedlings

Li Yingying et al.

（The Construction Engineering College of Suqian College，Suqian 223800， China）

Abstract： In order to study the tolerance of Cinnamomum bodinieri to NaCl and NaHCO3 stress， 100 and 200mmol·L-1 NaCl solutions and 100 and 200mmol·L-1NaHCO3 solutions were treated by using annually Cinnamomum bodinieri seedlings as the material and distilled water as the control， respectively. The content of MDA and antioxidant enzyme activity in the leaves of Cinnamomum bodinieri were detected regularly. The results showed that MDA content and antioxidant enzyme activity of Cinnamomum bodinieri seedlings were increased by the treatment with NaCl and NaHCO3. With the extension of the stress time， the content of MDA， proline content， soluble sugar content， soluble protein content， SOD activity， POD activity， and CAT activity in the leaves of Cinnamomum bodinieri treated with NaCl and 100mmol.L-1 NaHCO3 were all increased first and then decreased; MDA content， SOD activity， POD activity， and CAT activity of Cinnamomum bodinieri seedlings reached the highest value in the 21st， and at the 35d， SOD activity， CAT activity， and POD activity were still higher than the control， and the MDA content was not significantly different from the control. The MDA content， POD activity， and CAT activity treated with 200mmol·L-1 NaHCO3 showed a tendency of first increasing and then decreasing， reaching the highest value at 14d， SOD activity reached the highest value on the 7th day and then decreased. And the content of MDA was significantly higher than that of the control，POD activity and CAT activity were not significantly different from that of the control，SOD activity was significantly lower than that of the control at the 35th day. Conclusion： The limit of Cinnamomum bodinieri resisting to the saline-alkali stress were 200mmol·L-1NaCl or 100mmol·L-1 NaHCO3. The effect of NaHCO3 treatment on the antioxidant system of Cinnamomum bodinieri seedlings was higher than that of NaCl treatmen.

Key words： Saline-alkali stress;Cinnamomum bodinieri;Antioxidant system

猴樟（Cinnamomun bodinieri Levl.）為樟科樟屬常綠植物，主要分布于中國長江以南地區(qū)，是我國重要的林用樹種、經(jīng)濟樹種和城區(qū)綠化樹種。樟屬植物一般適宜在溫暖、濕潤氣候和中性至微酸性的土壤環(huán)境中生長，在鹽堿土中栽培易出現(xiàn)明顯的葉片黃化現(xiàn)象[1]。鹽堿土壤環(huán)境的特征是Na+離子含量過高和植物根際環(huán)境中的pH值過高，除滲透脅迫和氧化脅迫外，還會引起植物根際土壤K+、Ca2+、Mg2+等養(yǎng)分離子虧缺，導(dǎo)致營養(yǎng)脅迫，從而影響植物對養(yǎng)分的吸收[1-3]。樟屬植物中，以香樟[Cinnamomum camphora （L.） presl.]耐鹽堿性的研究較多，NaCl脅迫處理可導(dǎo)致香樟葉片的電導(dǎo)率、丙二醛（MDA）含量以及脯氨酸含量迅速增加[4]，抗氧化酶活性提高[2]，光合速率下降[1]，而高濃度或長時間的鹽堿脅迫會導(dǎo)致香樟幼苗地上部生長量明顯降低[5]，抗氧化酶活性明顯下降[6]，對營養(yǎng)元素的吸收和運輸受到抑制，生理黃化現(xiàn)象明顯[7-9]，土壤中高濃度的HCO3-被認(rèn)為是造成植物鹽堿傷害的主要因素[5，10]。猴樟在我國南方地區(qū)最早作為精油資源和林用樹種進行研究和應(yīng)用[11]，其抗性和生長速度均優(yōu)于香樟[12-14]。江西[15]、河南[16]、江蘇[17]等地相繼將研究了猴樟作為園林綠化樹種進行引種栽培和種苗培育的技術(shù)，發(fā)現(xiàn)猴樟幼苗的生長速度、抗寒性和抗鹽堿性優(yōu)于香樟，猴樟有可能作為綠化樹種在我國長江以北地區(qū)進行栽培和應(yīng)用。

目前，我國北方部分地區(qū)城區(qū)綠地土壤的pH值為堿性，Na+含量高，微量元素缺乏，有機質(zhì)含量低[18]，對猴樟的引種栽培不利。鑒于國內(nèi)外關(guān)于猴樟耐鹽堿能力的研究報道仍相對較少，本試驗采用單一盆栽模式，從抗氧化系統(tǒng)的角度研究猴樟對NaCl和NaHCO3脅迫的耐受能力，以期為猴樟在我國長江以北地區(qū)的引種推廣、品種選育以及耐鹽堿機理研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗材料選自宿遷學(xué)院樟屬植物資源圃生長正常的1年生盆栽猴樟幼苗，盆高20cm，上口直徑18cm，苗高（25±2）cm。栽培基質(zhì)為基地田園土，土壤pH7.44、電導(dǎo)率819μs·cm-1、有機質(zhì)含量12.73g·kg-1、有效鉀含量13.49μg·g-1、有效鐵含量11.37μg·g-1，NH4+-N含量36.58μg·g-1、NO3--N含量249.77μg·g-1、有效磷含量27.96μg·g-1。2018年10月6日將幼苗移入盆中，在玻璃溫室中進行培養(yǎng)，正常管理。

1.2 處理方法 試驗材料共75盆，分5個處理，每處理15盆，每盆3株。2019年3月8日上午9：00以蒸餾水為對照，分別澆施100、200mmol·L-1的NaCl和100、200mmol·L-1的NaHCO3溶液各1000mL，之后正常管理，每7d檢測1次猴樟幼苗的MDA含量、過氧化物酶（POD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性，3次重復(fù)，取平均值進行統(tǒng)計分析。

1.3 測定方法 MDA含量測定采用硫代巴比妥酸（TBA）法 [19]，POD酶活性采用愈創(chuàng)木酚法[19]，SOD酶活性采用氮藍四唑（NBT）法[19]，CAT酶活性采用紫外分光光度計法[19]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 采用Microsoft Excel制表，用SPSS21.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，用最小顯著差數(shù)法（LSD）分析數(shù)據(jù)之間的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl和NaHCO3處理對猴樟幼苗MDA含量的影響 由表1可知，NaCl和NaHCO3處理在脅迫初期提高了猴樟幼苗的MDA含量，濃度越高越明顯，其中100mmol·L-1 NaCl脅迫處理與對照差異不顯著，而其他3個處理與對照差異顯著（P<0.05）;隨著脅迫時間的延長，NaCl和NaHCO3脅迫處理的MDA含量呈先升后降趨勢，100mmol·L-1 NaCl、200mmol·L-1NaCl、100mmol·L-1NaHCO3處理的在第21d達最高值并高于對照，分別比對照提高了7.64%、32.13%和25.46%，僅100mmol·L-1NaCl處理與對照差異不顯著;200mmol·L-1NaHCO3處理的在第14天達最高值且顯著高于對照，比對照提高48.72%;到第35天時MDA含量趨于穩(wěn)定，此時100mmol·L-1NaCl脅迫處理和100mmol·L-1 NaHCO3脅迫處理的與對照差異不明顯，而200mmol·L-1 NaCl脅迫處理和200mmol·L-1NaHCO3脅迫處理的顯著高于對照（P<0.05），同一濃度條件下，NaHCO3脅迫處理的顯著高于NaCl脅迫處理（P<0.05）。

2.2 NaCl和NaHCO3處理對猴樟幼苗SOD活性的影響 由表2可知，NaCl和NaHCO3處理在脅迫初期顯著提了高猴樟幼苗SOD活性（P<0.05），濃度越高越明顯;隨著脅迫時間的延長，NaCl脅迫處理和100mmol·L-1NaHCO3脅迫處理的SOD活性在處理的第21天達最高值且顯著高于對照，此時100mmol·L-1NaCl、200mmol·L-1NaCl、100mmol·L-1 NaHCO3處理分別比對照提高了27.64%、70.80%、37.02%，在處理的第35天時趨于穩(wěn)定并顯著高于對照（P<0.05）;而200mmol·L-1NaHCO3脅迫處理的SOD活性的最高值出現(xiàn)在第7天且顯著高于對照，比對照提高102.01%，第35天時趨于穩(wěn)定并顯著低于對照（P<0.05）;同一濃度條件下，NaHCO3脅迫處理的顯著低于NaCl脅迫處理（P<0.05）。

2.3 NaCl和NaHCO3處理對猴樟幼苗POD活性的影響 由表3可知，NaCl和NaHCO3處理在脅迫初期顯著提高了猴樟幼苗POD活性（P<0.05），濃度越高越明顯;隨著脅迫時間的延長，NaCl和NaHCO3脅迫處理的POD活性均呈先升后降趨勢，其中100mmol·L-1 NaCl、200mmol·L-1 NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3脅迫處理的在第21天達最高值且顯著高于對照，分別比對照提高了171.77%、78.09%和140.07%，在處理的第35天時趨于穩(wěn)定并高于對照，但100mmol·L-1NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3處理的與對照差異不顯著;200mmol·L-1 NaHCO3脅迫處理的POD活性在處理的在第14天達最高值且顯著高于對照，比對照提高了154.14%，在處理的第35天時趨于穩(wěn)定并顯著低于對照（P<0.05）;在處理的第35天，同一濃度條件下，NaHCO3脅迫處理的均低于NaCl脅迫處理，其中200mmol·L-1 NaHCO3脅迫處理的與200mmol·L-1NaCl脅迫處理差異顯著（P<0.05）。

2.4 NaCl和NaHCO3處理對猴樟幼苗CAT活性的影響 由表4可知，NaCl和NaHCO3處理在脅迫初期提高了猴樟幼苗的CAT活性，濃度越高越明顯，其中100mmol·L-1 NaCl脅迫處理與對照差異不顯著;隨著脅迫時間的延長，NaCl和NaHCO3脅迫處理的CAT活性均呈先升后降趨勢，其中100mmol·L-1 NaCl、200mmol·L-1NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3脅迫處理的在第21天達最高值且顯著高于對照，分別比對照提高了70.56%、138.85%和349.02%，在處理的第35天時趨于穩(wěn)定并顯著高于對照（P<0.05）;200mmol·L-1 NaHCO3脅迫處理的CAT活性在處理的第14天達最高值且顯著高于對照，比對照提高了337.93%，在處理的第35天時趨于穩(wěn)定并顯著低于對照（P<0.05）;在處理的第35天，同一濃度條件下，NaHCO3脅迫處理的低于NaCl脅迫處理，其中200mmol·L-1 NaHCO3脅迫處理的與200mmol·L-1 NaCl脅迫處理差異顯著（P<0.05）。

3 結(jié)論與討論

正常生長條件下，植物新陳代謝產(chǎn)生的活性氧與其清除系統(tǒng)之間保持平衡狀態(tài)，而鹽堿脅迫能夠破壞這種平衡，使植物細(xì)胞內(nèi)O2-和H2O2等活性氧含量大幅度提高[20]，導(dǎo)致膜脂氧化產(chǎn)物MDA積累，質(zhì)膜透性增大[21]，MDA通常被認(rèn)為是植物抵抗逆境脅迫的指標(biāo)。從本試驗結(jié)果來看，NaCl和NaHCO3處理在脅迫初期均提高了猴樟葉片的MDA含量，且濃度越高越明顯，鹽堿脅迫對猴樟的生長發(fā)育產(chǎn)生了一定的影響，膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性被破壞[2]。SOD、CAT和POD作為保護酶系，能夠還原和清除損傷膜系統(tǒng)和酶蛋白分子結(jié)構(gòu)的自由基，抵抗活性氧的毒害[22-23]，將耐鹽堿基因Lc-CDPK轉(zhuǎn)入水稻后，較對照也有更高的SOD活性、POD活性和CAT活性[24]。猴樟葉片SOD活性、POD活性和CAT活性在NaCl和NaHCO3脅迫初期顯著高于對照，濃度越高越明顯，猴樟葉片抗氧化系統(tǒng)與耐鹽堿能力密切相關(guān)，與前人的研究結(jié)果一致[22-25]。

隨著脅迫時間的延長，NaCl和NaHCO3處理從脅迫初期的滲透脅迫發(fā)展到后期的離子毒害和氧化脅迫 [26-27]。在本實驗中，NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3處理的猴樟葉片SOD活性、POD活性、CAT活性隨著脅迫時間的延長均呈先升高后下降的趨勢，在第21d達最高值且顯著高于對照;200mmol·L-1 NaHCO3處理的POD活性和CAT活性呈先升后降的趨勢，在第14天時達最高值且顯著高于對照，SOD活性在第7天達最高值且顯著高于對照，之后一直下降，說明猴樟對高濃度NaHCO3溶液處理反應(yīng)更敏感，而SOD可能在猴樟耐鹽堿脅迫初期起主要作用。研究認(rèn)為，NaCl處理對植物的影響主要是滲透脅迫、離子毒害和氧化脅迫，而NaHCO3處理在此基礎(chǔ)上增加了由HCO3-離子引起的高pH脅迫[2，28]。在本試驗中，鹽堿脅迫35d后，NaCl和100mmol·L-1的NaHCO3處理的猴樟MDA含量趨于穩(wěn)定并與對照差異不顯著，SOD、POD和CAT活性明顯高于對照或與對照差異不顯著，說明猴樟能耐受200mmol·L-1NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3脅迫處理;而200mmol·L-1 NaHCO3處理的抗氧化酶活性明顯低于對照和其他處理，MDA含量明顯高于對照和其他處理，并有部分葉片出現(xiàn)失綠現(xiàn)象，說明200mmol·L-1 NaHCO3處理對猴樟生長發(fā)育具有抑制作用，堿脅迫對植物的作用在根系生長、有機酸代謝、養(yǎng)分離子吸收、滲透調(diào)節(jié)、抗氧化系統(tǒng)、光合酶活性等諸多方面可能與NaCl不同[29，30]，對植物的損害程度高于NaCl處理，這與前人的研究[31，32]結(jié)果一致，但堿脅迫對猴樟生長發(fā)育的影響機理尚需進一步研究。

綜上所述，猴樟幼苗能耐受200mmol·L-1的NaCl和100mmol·L-1 NaHCO3脅迫處理;NaHCO3處理對猴樟滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化系統(tǒng)的影響高于同濃度的NaCl處理;SOD可能在猴樟耐鹽堿脅迫初期起著主要作用。

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（責(zé)編：張宏民）