鹽堿脅迫下外源抗壞血酸對海濱錦葵的調節(jié)效應

代月蒙　周建

摘要? ? 為研究外源抗壞血酸對鹽堿脅迫下海濱錦葵生長與離子富集的調節(jié)效應，利用NaCl、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4配制成4種濃度為30 mmol/kg的鹽堿土壤栽培海濱錦葵，對幼苗噴施0.5、1.5 mmol/L濃度的抗壞血酸，測定了植株的生長指標、組織Na+濃度與離子轉運系數等。結果表明，外源抗壞血酸對鹽堿脅迫下海濱錦葵的生長抑制具有一定緩解作用，其中1.5 mmol/L抗壞血酸對地徑、干重的緩解更顯著;外源抗壞血酸對不同鹽堿土中海濱錦葵的Na+富集與Na+轉運的影響存在差異，但1.5 mmol/L抗壞血酸的調控效應相對較明顯。

關鍵詞? ? 海濱錦葵;鹽堿脅迫;抗壞血酸;生長;離子富集

中圖分類號? ? S156.4? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）03-0171-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Regulating? Effect? of? Exogenous? Ascoribic? Acid? on? Kosteletzkya? virginica? Under? Salina-alkali? Stress

DAI Yue-meng 1，2? ? ZHOU Jian 1，2 *

（1 School of Horticulture and Landscape Architecture，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang Henan 453003;

2 Henan Province Engineering Center of Horticultural Plant Resource Utilization and Germplasm Enhancement）

Abstract? ? In order to study the regulating effect of exogenous ascorbic acid on growth and sodium ion accumulation of Kosteletyzkya virginica in saline-alkali soil，NaCl，Na2CO3，NaHCO3 and Na2SO4 were used to prepare salina-alkali soil（concentration of 30 mmol/kg） for cultivation of Kosteletyzkya virginica.The ascorbic acid at 0.5 mmol/L and 1.5 mmol/L concentrations was sprayed respectively on leaves of K. virginica plants in this research，then the growth index，Na+ concentration and ion transport coefficient of these treated plants were determined.The results showed that exogenous ascorbic acid could alleviate the growth inhibition of K. virginica under the saline-alkali stress，while the alleviations on stem diameter and dry weight from 1.5 mmol/L treatment were more significant than those from 0.5 mmol/L treatment.There were differences of Na+ enrichment and Na+ transport in K. virginica plants among four kinds of saline-alkali soil，but the regulations from 1.5 mmol/L ascorbic acid were basically more effective than that from 0.5 mmol/L treatment.

Key words? ? Kosteletyzkya virginica;saline-alkali stress;ascorbic acid;growth;ion accumulation

當前，土壤鹽堿化是世界性的環(huán)境問題，分布范圍廣，嚴重影響了植物生長和農作物的產量[1-2]。我國是鹽堿地大國，廣泛分布于西北地區(qū)、東北地區(qū)以及沿海地區(qū)，各類鹽堿土總面積達到9 913.3 hm2，成為威脅農業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的重大非生物脅迫因素之一[3]。土壤鹽分對植物形成有直接影響，如抑制種子萌發(fā)及干擾植物代謝、光合作用等，進而影響植物生長發(fā)育，甚至造成植物萎蔫死亡或產量下降。因此，選用耐鹽堿能力強的植物或利用外源手段調節(jié)植物耐鹽性，以此來改善鹽堿地生態(tài)功能與提高鹽堿地經濟產出已成為重要的農業(yè)發(fā)展方向[4]。星星草是一種優(yōu)良的牧草，耐鹽性極強，能耐1.0%的NaCl溶液澆灌，成為鹽生草甸的建群種[5]。白穎苔草耐鹽閾值達到263 mmol/L，鹽脅迫抗性強，在鹽堿地生長具有明顯的優(yōu)勢，具有較強的環(huán)境改善能力[6]。作為一種鹽生經濟植物，低鹽堿地可促進堿地膚的生長;高鹽堿條件下，堿地膚生長受到一定程度抑制[7]。

海濱錦葵（Kosteletyzkya virginica），原產于美國東部沿海地區(qū)的含鹽沼澤地帶，是多年生宿根草本植物，具極強的抗鹽能力，在2.5%鹽水澆灌下，種子產量可達到0.8～1.5 t/hm2 [8]。海濱錦葵種子含有豐富的油脂和蛋白質，有“生物柴油”的美稱;地下塊根膨大，富含糖類、總黃酮、皂苷等，可以作為飼料、保健品和其他工業(yè)用途的原料;花期長，花大而艷麗，具有很好的優(yōu)化海濱地區(qū)景觀作用[9-10]。1993年，南京大學將海濱錦葵引入我國，用于海濱鹽土開發(fā)利用[11]。目前，對海濱錦葵的抗鹽性機制的系統(tǒng)研究比較深入[12-13]。在引種發(fā)展過程中，海濱錦葵在海濱鹽土表現出較高的生態(tài)適應性與經濟效益。

抗壞血酸（Ascorbic Acid，簡稱AsA），又稱維生素C，是在植物體內普遍存在的非酶促抗氧化物質，可有效去除植物體內O2-、-OH、H2O2等活性氧（ROS），緩解氧化毒害[14]，提高植物的抗逆性。近年來，抗壞血酸在提高植物抗性方面有廣泛的應用。在鋁脅迫下，對水稻葉片噴施2 mmol/L的抗壞血酸，可降低葉片內H2O2的含量，提高葉綠素含量，促進水稻受脅迫植株的生長[15]。與水稻相似，對鋁毒害的大麥幼苗噴施0.25 mmol/L AsA，可顯著提高植株體內抗氧化酶活性，有效緩解鋁毒害對大麥的生長抑制[16]。馬彥霞等[17]研究發(fā)現，外源抗壞血酸能有效緩解番茄幼苗的自毒作用，促進幼苗主根和上胚軸的生長，維持植株正常的生理功能。此外，在正常生長條件下，外源抗壞血酸能促進煙草細胞分裂，減輕細胞膜脂過氧化，明顯延緩細胞衰老[18]，成為有效的煙草生長調節(jié)劑。

因此，本試驗通過在鹽堿脅迫下對海濱錦葵幼苗噴施抗壞血酸，初步探索抗壞血酸對海濱錦葵鹽堿脅迫損傷的緩解效應，為海濱錦葵在鹽堿地的推廣應用提供參考。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗材料

供試海濱錦葵種子由南京大學鹽生植物實驗室提供。

1.2? ? 試驗設計

試驗設4個鹽堿土處理，即稱取普通園土，與NaCl、Na2SO4、Na2CO3、NaHCO3混合配置成4種30 mmol/kg的鹽堿土，即NaCl（A1）;NaCl∶Na2SO4∶Na2CO3∶NaHCO3=4∶8∶1∶1（A2）;NaCl∶Na2SO4∶Na2CO3∶NaHCO3=8∶4∶1∶1（A3）;Na2CO3∶NaHCO3=1∶1（A4），以空白處理為正對照（CK）。設2個抗壞血酸噴施處理，分別為0.5 mmol/L（B1）、1.5 mmol/L（B2），以不噴施抗壞血酸為負對照（CK0）。

1.3? ? 試驗方法

將配置好的土壤分別裝入口徑12 cm、高11 cm的栽培缽中，每個處理6缽，一并放入長54 cm、寬26 cm、高12 cm的塑料白盆中，并做好標記。選擇飽滿的海濱錦葵種子，用濃硫酸處理30 min;隨后用清水快速沖洗，并用溫水浸泡24 h;最后用濕沙催芽。待露白種子達到1/3時進行播種。每個栽培缽播種5粒，播后澆透水1次。幼苗出土30 d后，對幼苗分別噴施0.5、1.5 mmol/L抗壞血酸，每周噴1次，連續(xù)噴施9次。

1.4? ? 指標測定

1.4.1? ? 植株生長指標的測定。待處理完成以后，從每個處理中選出具有代表性的植株，用游標卡尺（精確到千分位）和直尺（cm）分別測量植株的地徑和株高。隨后，將樣株從栽培缽中移出，在水中緩慢清洗植株根部，盡量減少對根系的損傷。用吸水紙吸干清洗干凈的植株的表面水分。隨即用剪刀將植株根、莖、葉剪切分離，置入烘箱中，于80 ℃條件下烘干至恒重。最后，使用1/1 000電子天平測定植物干組織質量。重復5次。

1.4.2? ? 鈉離子濃度測定。取烘干植物組織0.1～0.2 g，放入研缽中充分研磨。將研磨組織置入消解罐中，并加入7 mL濃硝酸、2 mL雙氧水、2 mL高氯酸，放入微波消解儀于165 ℃、5 W下消解30 min;消解完成后，將消解液轉移至聚四氯乙酸燒杯，在170 ℃電熱板上趕酸，除去氯氣;待消解液趕酸至黃豆大小，用0.2%的稀硝酸溶液定容至25 mL，于50 mL離心管內保存。最后用Optima 2100DV電感耦合等離子發(fā)射光譜儀測定樣品Na+含量。重復3次。

1.4.3? ? 鈉離子轉運系數的計算。植物組織鈉離子轉運系數由以下公式計算：

鈉離子轉運系數=上部位置Na+含量/下部位置Na+含量

1.5? ? 數據統(tǒng)計與分析

用Excel 2010數據分析軟件進行數據分析與制圖;用SPSS 21.0進行方差分析，在α=0.05水平下進行Duncan多重比較。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 外源抗壞血酸對鹽堿脅迫下海濱錦葵生長特性的影響

在試驗中，對株高而言，噴施抗壞血酸對處理A1、A2、A3、A4等4種鹽堿土植株有不同程度的影響，見圖1（a）。在0.5 mmol/L處理中，噴施措施對處理A2、A3鹽堿土植株株高起促進作用，其中處理A3鹽堿土植株增幅最大，分別較CK、CK0高11.58%、24.12%;噴施措施抑制處理A1、A4鹽堿土植株株高生長，處理A4鹽堿土植株的抑制最顯著，低于CK0 12.57%。在濃度為1.5 mmol/L時，噴施措施對處理A1、A2、A3等鹽堿土植株株高大致起促進作用，其中處理A1鹽堿土植株促進最明顯，分別較CK、CK0高7.61%、7.53%。

對地徑而言，外源抗壞血酸對處理A1、A2、A3、A4等4種鹽堿土植株影響不顯著，見圖1（b）。0.5 mmol/L抗壞血酸對處理A3鹽堿土植株地徑促進最明顯，分別較CK、CK0高18.86%、17.41%;噴施1.5 mmol/L抗壞血酸，處理A2鹽堿土植株地徑的促進作用最大，分別較CK、CK0增加19.37%、23.79%。2種處理濃度對處理A4鹽堿土植株的地徑生長均有抑制作用，0.5 mmol/L處理植株低于CK0 13.57%;1.5 mmol/L處理植株分別較CK、CK0低6.34%、14.38%。

外源抗壞血酸對鹽堿土植株干重大致起促進作用，見圖1（c）。在0.5 mmol/L處理中，處理A1鹽堿土植株干重增加幅度最大，分別較CK、CK0高13.48%、27.00%;對處理A2鹽堿土植株的抑制最顯著，低于CK0 37.31%?？箟难釢舛葹?.5 mmol/L時，對脅迫植株干重的促進程度高于0.5 mmol/L處理，其中處理A1鹽堿土植株干重的增幅最大，分別較CK、CK0增加74.21%、94.97%;而處理A4鹽堿土植株干重略呈抑制趨勢，分別較CK、CK0低28.95%、14.77%。

2.2? ? 外源抗壞血酸對鹽堿脅迫下植株組織Na+濃度的影響

在試驗中，0.5、1.5 mmol/L抗壞血酸處理對海濱錦葵根部Na+富集影響存在差異，見圖2（a）。0.5 mmol/L抗壞血酸促進處理A3、A4鹽堿土植株根部Na+富集，其中處理A4鹽堿土植株促進作用最顯著，分別較CK、CK0高108.60%、14.07%;抑制處理A1、A2鹽堿土植株根部鈉離子富集，且對處理A2鹽堿土植株的抑制較顯著，分別較CK、CK0低75.13、85.61%。在1.5 mmol/L處理中，噴施措施對海濱錦葵根系Na+富集大致呈現促進趨勢，其中對處理A4鹽堿土植株的促進作用最顯著，高于CK0 81.05%;對處理A2鹽堿土植株根系離子富集的抑制最強，低于CK0 59.83%。

在抗壞血酸噴施處理下，植株莖部Na+富集存在一定差異，見圖2（b）。在0.5 mmol/L抗壞血酸處理中，處理A1鹽堿土植株莖部離子富集促進效果最顯著，其離子濃度高于CK0 33.65%;處理A2鹽堿土植株莖Na+富集抑制最明顯，低于CK0值23.57%。在1.5 mmol/L時，噴施措施促進處理A1、A4鹽堿土植株莖離子富集，處理A1鹽堿土植株的促進幅度最大，離子濃度高于CK0 68.06%;處理A2鹽堿土植株莖Na+富集呈抑制趨勢，離子濃度低于CK0 16.64%。

在鹽堿脅迫土壤中海濱錦葵葉的Na+濃度均高于正常處理植株。在0.5 mmol/L處理中，抗壞血酸對海濱錦葵植株葉中Na+富集的影響存在一定差異，見圖2（c）。其中，對處理A2鹽堿土植株的促進作用最明顯，分別較CK、CK0高468.64%、64.59%;對處理A3、A4鹽堿土植株葉片中鈉離子富集形成抑制，其中處理A4抑制最大，低于CK0值53.55%。在1.5 mmol/L處理中，抗壞血酸抑制了植株葉部鈉離子富集，其中對處理A1鹽堿土植株的影響最小，低于CK0 19.11%;處理A3鹽堿土對植株的影響最大，低于CK0 42.51%。

2.3? ? 外源抗壞血酸對植株Na+轉運系數的影響

在試驗中，噴施抗壞血酸對海濱錦葵葉/莖離子轉運系數的影響存在差異，見圖3（a）。0.5 mmol/L抗壞血酸促進處理A1、A2鹽堿土植株Na+葉/莖轉運，其轉運系數分別較CK0高61.34%、109.20%;而處理A3、A4鹽堿土植株離子轉運受到抑制，分別較CK0低57.89%、42.34%。在1.5 mmol/L處理中，抗壞血酸對處理A1、A3、A4鹽堿土植株離子轉運形成抑制，其中處理A1鹽堿土對植株的影響最大，低于CK0 51.87%。

對于莖/根Na+轉運而言，外源抗壞血酸對處理A1、A2、A3鹽堿土植株起促進作用，對處理A4鹽堿土對植株形成抑制，見圖3（b）。在0.5、1.5 mmol/L處理中，噴施措施對處理A2鹽堿土植株的促進效果最顯著，分別較CK0高380.97%、107.53%;而處理A4鹽堿土植株的鈉離子轉運系數呈下降趨勢，分別較CK0低20.56%、34.54%。

在試驗中，噴施抗壞血酸對海濱錦葵植株根/土壤Na+轉運系數的影響存在差異，見圖3（c）。在0.5 mmol/L處理中，抗壞血酸促進處理A2、A3鹽堿土植株離子轉運，其中對處理A2鹽堿土植株的影響最大，其轉運系數高于CK0 43.91%;處理A1、A4鹽堿土植株離子轉運受到抑制，其中處理A2植株受影響最明顯，其Na+轉運系數低于CK0 59.94%。在1.5 mmol/L處理中，噴施措施促進處理A1、A2鹽堿土植株Na+轉運，其中處理A2鹽堿土植株影響最大，其轉運系數高于CK0 301.72%;處理A3、A4鹽堿土植株Na+轉運受到抑制，其中處理A4植株抑制作用最強，其離子轉運系數低于CK0 34.54%。

3? ? 結論與討論

3.1? ? 外源抗壞血酸對鹽堿脅迫下海濱錦葵生長特性的影響

在試驗中，噴施抗壞血酸對鹽堿脅迫下海濱錦葵生長抑制，尤其是對地徑、干重的抑制具有緩解作用，這與抗壞血酸對燕麥[19]、黃芩[20]、番茄幼苗[21]的調節(jié)效應相似。外源抗壞血酸調控鹽堿脅迫下海濱錦葵幼苗生長的作用：一是提高植株體內可溶性糖和脯氨酸等滲透調節(jié)物質，并以此來緩解鹽堿對植株形成的水分滲透脅迫[20-22];二是增強酶促或非酶促抗氧化途徑的效率，從而有效清除產生的活性氧，減輕鹽堿脅迫形成的氧化毒害[23]。研究發(fā)現，0.5 mmol/L抗壞血酸是提高鹽脅迫下黃芩幼苗抗鹽性的最適濃度[20]，20 mg/L抗壞血酸對海水脅迫下油菜生長抑制的緩解效果最好[22];本試驗中，高濃度抗壞血酸（1.5 mmol/L）對鹽堿脅迫下海濱錦葵生長抑制的緩解效果較低濃度（0.5 mmol/L）更好，可能是因為植物種間差異與生理特性不同所導致，具體作用機理有待進一步研究。

3.2? ? 外源抗壞血酸對鹽堿脅迫下海濱錦葵植株離子富集與轉移的影響

在鹽脅迫下，細胞內積累的活性氧能直接改變膜脂和膜蛋白的結構[24]，進而影響膜的透性及對離子的吸收、轉運。噴施外源抗壞血酸可提高植株體內抗氧化酶活性，可有效清除活性氧，降低膜質過氧化傷害，保持細胞膜結構和功能的完整性[21，25]，在一定程度保持植株對離子的吸收與轉運，提高其鹽堿耐受性。本試驗中，外源抗壞血酸對不同鹽堿土中海濱錦葵根、莖、葉Na+富集與Na+轉運的影響存在差異，有的表現為促進，部分存在抑制。這應該與鹽堿土類型有關，其鹽分種類及鹽分配比存在差異，導致鹽堿土間化學性質不同，從而對海濱錦葵形成的脅迫危害存在差異;同時，不同濃度的外源抗壞血酸清除海濱錦葵體內活性氧、保護細胞膜完整的能力不同，從而導致外源抗壞血酸對海濱錦葵鹽堿脅迫植株的Na+富集與Na+轉運的調控效應存在差異性。

4? ? 參考文獻

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