鹽脅迫對紫丹參生長及生理特性的影響

崔卓越 徐皓 田愛梅

摘要 分別用0、0.3%、0.5%、0.7%、0.9% NaCl溶液處理紫丹參種子及幼苗，對不同濃度鹽脅迫下紫丹參種子的萌發(fā)率和幼苗生長狀況及生理特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明，隨著鹽濃度的逐漸增加，紫丹參種子的發(fā)芽速度和發(fā)芽率均呈減小趨勢，幼苗期主根及側(cè)根生長減緩，可溶性糖、可溶性蛋白及丙二醛含量逐漸上升。在高鹽脅迫下幼苗出現(xiàn)鹽害癥狀，植株葉片變黃脫落，總丹參酮含量先增加后降低，總酚酸含量呈下降趨勢，葉綠素含量也隨鹽脅迫濃度的增加逐漸降低，甚至導(dǎo)致植株死亡。鹽脅迫下，紫丹參的生長狀況呈下降趨勢，土壤中鹽分含量過高，使植物生理代謝紊亂，出現(xiàn)鹽害現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞 紫丹參;鹽脅迫;抗鹽性;NaCl溶液;葉綠素含量

中圖分類號 S567.5+3? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）24-0070-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.016

Effects of Salt Stress on Growth and Physiological Characteristics of Salvia Miltiorrhiza Bunge

CUI Zhuo-yue1，2，XU Hao1，TIAN Ai-mei2

（1.Shaanxi University of Technology，Hanzhong， Shaanxi? 723001;2.Xi’an University，Xi’an ，Shaanxi 710065）

Abstract The seeds and seedlings of Salvia miltiorrhiza Bunge were treated with 0，0.3%，0.5%，0.7% and 0.9% NaCl （mmol / L）， respectively.The germination rate of seeds， growth status and physiological characteristics of seedlings were studied under different concentrations of salt stress.With the increase of salt concentration， the germination and germination rate of Salvia miltiorrhiza seeds decreased， the growth of main root and lateral root slowed down， and the contents of soluble sugar， soluble protein and malondialdehyde increased gradually.Under high salt stress， the seedlings showed symptoms of salt damage， the leaves turned yellow and fell off， the total tanshinone content increased first and then decreased， the total phenolic acid content showed a downward trend， and the chlorophyll content gradually decreased with the increase of salt stress， even leading to plant death.Under salt stress， the growth of Salvia miltiorrhiza showed a downward trend， and the salt content in soil was too high， which led to the disorder of plant physiological metabolism and salt damage.

Key words Salvia miltiorrhiza Bunge;Salt stress;Salt resistance;NaCl solution;Chlorophyll content

作者簡介 崔卓越（1995—），女，陜西榆林人，碩士研究生，研究方向：植物生殖發(fā)育。*通信作者，教授，博士，從事植物生殖發(fā)育研究。

收稿日期 2021-03-24

土壤鹽漬化是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要問題之一，因土壤底層的鹽分隨水分上升至地表，水分蒸發(fā)致使大量鹽分在地表板結(jié)。土壤中鹽分積累過高使植物生長減緩、代謝受到抑制、光合作用降低等，嚴(yán)重的會導(dǎo)致植物死亡[1]。紫丹參作為一種重要的中藥材，藥用部位主要是根和根莖，土壤環(huán)境對紫丹參根系生長有重要的作用。因而深入探討不同濃度鹽脅迫條件下紫丹參的生長狀況具有重要的理論和實踐意義。紫丹參（Salvia miltiorrhiza Bunge）又名紅根、赤參、丹參等，為唇形科多年生草本植物。紫丹參富含的丹參酮、丹參酚酸，有活血化瘀、清熱解毒、擴(kuò)張血管等功效，對治療冠心病有良好效果。此外應(yīng)用于婦科還有鎮(zhèn)痛調(diào)經(jīng)等作用[2]。趙斌等[3]對3種熱帶植物鳳凰木、洋金鳳和雨樹幼苗的耐鹽性進(jìn)行研究，在低鹽和高鹽處理下，發(fā)現(xiàn)雨樹的耐鹽性最強，鳳凰木的耐鹽性最弱。王景瑞等[4]對干旱荒漠區(qū)4種植物種子萌發(fā)期的耐鹽性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，種子萌發(fā)率隨鹽濃度的增加呈下降趨勢，但4種植物的耐鹽性存在差異。隨著紫丹參在我國中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的廣泛應(yīng)用，紫丹參野生資源日益匱乏。筆者研究鹽脅迫對紫丹參生長的影響以及耐鹽性，旨在為紫丹參栽培管理及規(guī)范化種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試材料為紫丹參種子。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子萌發(fā)試驗。挑選顆粒飽滿、大小均勻的紫丹參種子，用0.1% HgCl2消毒處理3 min，清水沖洗3～5次。將處理的種子分別播于含0、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%NaCl溶液的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿播50粒種子，每個濃度設(shè)3個重復(fù)試驗，置于恒溫培養(yǎng)箱下培養(yǎng)，10 d后測定其萌發(fā)率。

1.2.2 幼苗生長試驗。

紫丹參種子播于穴盤中置于溫室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，待長至2片真葉時，將幼苗移栽。分別用0、0.3%、0.5%、0.7%、0.9% NaCl溶液處理，每個濃度設(shè)置15次重復(fù)試驗，每次用50 mL不同濃度的NaCl溶液處理，每2 d 1次處理，觀察紫丹參生長狀況。

1.3 測定項目與方法

（1）種子萌發(fā)率的測定。每天同一時間觀察種子發(fā)芽情況并統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)。在恒溫培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)紫丹參種子10 d，統(tǒng)計種子的萌發(fā)率。萌發(fā)率GP=GN/SN×100%，相對鹽害率Rd=（對照發(fā)芽率-鹽溶液處理發(fā)芽率）/對照發(fā)芽率×100%，式中，GN為種子萌發(fā)總數(shù)，SN為供試種子總數(shù)。

（2）紫丹參外部形態(tài)觀察。觀察根系生長狀況，測量株高、葉面積在不同鹽脅迫下的變化。

（3）紫丹參葉綠素含量測定。用葉綠素儀（CM-1000）測定其葉綠素含量。

（4）紫丹參可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛含量的測定。

（5）紫丹參丹參酮和丹酚酸含量的測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度鹽脅迫下紫丹參的萌發(fā)率

對不同濃度NaCl溶液處理下的紫丹參種子進(jìn)行萌發(fā)試驗，10 d后統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)隨著鹽濃度的增加，種子萌發(fā)時間延遲，萌發(fā)率顯著下降。由表1可知，未經(jīng)處理的紫丹參種子的萌發(fā)率為71.4%，而在0.9% NaCl處理下，種子萌發(fā)率只有2.7%，與對照組相比，萌發(fā)率降低了68.6百分點。表明鹽脅迫對種子萌發(fā)的抑制程度隨鹽濃度的提高而顯著增加。在0.3%、0.5%、0.7%、0.9%的NaCl處理下相對鹽害率分別為28.9%、69.1%、87.0%、96.2%，隨著鹽濃度的逐漸增加，紫丹參的鹽害率也逐漸增加（圖1）。

2.2 不同濃度鹽脅迫下紫丹參的幼苗生長情況 由圖2可知，在鹽脅迫作用下，紫丹參幼苗和根系的生長顯著受到抑制。與對照組幼苗相比，用NaCl溶液處理的幼苗長勢較差，隨著鹽濃度增大，幼苗開始表現(xiàn)鹽害現(xiàn)象。在0.3%NaCl溶液處理下，幼苗少量葉片開始變黃，生長減緩;在0.5%NaCl溶液處理下，部分葉片變黃變小，出現(xiàn)脫落現(xiàn)象;隨著鹽濃度的持續(xù)增加，在0.7%和0.9%NaCl溶液處理下，植株變

得孱弱，葉片上出現(xiàn)鹽害病斑，甚至葉片全部脫落至枯死。

在0.3%NaCl溶液處理下，紫丹參根系的生長狀況和對照組相差不大，從0.5%NaCl溶液處理開始，紫丹參的主根變細(xì)變短，側(cè)根逐漸減少。處理濃度從0.7%開始，主根和側(cè)根的生長狀況極差，植株出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。

2.2.1 不同NaCl濃度下紫丹參幼苗株高。

用0、0.3%、0.5%、0.7%、0.9% NaCl溶液處理紫丹參幼苗，每一濃度設(shè)置15個處理，對株高進(jìn)行多重比較分析，發(fā)現(xiàn)鹽脅迫對紫丹參株高有極顯著的抑制作用（表2）。由圖3可知，株高隨著鹽脅迫濃度的增加呈下降趨勢。NaCl濃度達(dá)0.7%時，株高顯著下降，平均株高為1.3 cm，約為正常幼苗高度的1/4。

2.2.2 不同NaCl濃度下紫丹參幼苗葉面積。

用S-120便攜式葉面積掃描儀對不同鹽濃度處理下的紫丹參葉面積進(jìn)行測定，結(jié)果表明，鹽脅迫對紫丹參幼苗葉面積的生長有顯著的抑制作用（表3）。由圖4可知，葉面積隨著鹽脅迫濃度的增加呈下降趨勢，葉片逐漸變黃變小。在0.5%NaCl溶液處理后，葉片出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，隨著鹽脅迫的加重，葉片出現(xiàn)鹽害病斑。

2.3 不同濃度鹽脅迫下紫丹參的葉綠素含量

葉綠素是植物合成有機(jī)物的關(guān)鍵基礎(chǔ)，是反映植物光合作用能力的重要指標(biāo)之一，由于葉片SPAD值與葉綠素含量具有顯著相關(guān)性，因而SPAD值常被用來表征植物葉片葉綠素含量。不同葉綠素含量及比值對植物光合作用有很大的影響[5-6]。通過測定模擬鹽脅迫后紫丹參葉片的葉綠素含量變化，在一定程度上可以表現(xiàn)出鹽脅迫對紫丹參生長的影響和紫丹參的抗鹽性。由圖5可知，隨著鹽脅迫程度的增加，紫丹參葉綠素含量呈逐漸下降趨勢，NaCl濃度為0.5%～0.7%時，葉綠素含量顯著降低。與CK相比，不同NaCl濃度處理下的葉綠素含量分別下降了4.8%、7.3%、30.8%、44.4%。

2.4 不同濃度鹽脅迫下紫丹參的滲透調(diào)節(jié)

在鹽脅迫下，植物生長受到抑制，作物產(chǎn)量下降的主要原因是鹽脅迫下形成的滲透脅迫。可溶性糖和可溶性蛋白在滲透脅迫中起著一定的作用，可溶性糖能夠增加細(xì)胞質(zhì)濃度，降低細(xì)胞水勢，有助于細(xì)胞吸水;可溶性蛋白是植物在脅迫環(huán)境下，合成產(chǎn)生的一種用于維持細(xì)胞滲透壓平衡的物質(zhì)。由圖6～7可知，隨著NaCl濃度的增加，可溶性糖和可溶性蛋白含量均增加。

細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化過程中會產(chǎn)生MDA，其含量可作為細(xì)胞膜過氧化程度的指標(biāo)，同時也可以反映植物抵抗逆境條件能力和植株受鹽害程度。由圖8可知，紫丹參幼苗在不同鹽濃度處理下，MDA含量也呈上升趨勢。

2.5 不同濃度鹽脅迫下紫丹參的次生代謝 丹參作為傳統(tǒng)的藥食兩用天然植物， 具有極高的藥用價值和保健作用。丹參的有效成分眾多，其中丹參酮類和丹酚酸B較為常見，其含量可作為反映丹參質(zhì)量的重要參考指標(biāo)之一。圖9表明，不同濃度鹽脅迫處理下，紫丹參中總丹參酮含量呈先升高后降低的趨勢，在0.7%NaCl濃度下總丹參酮含量達(dá)到最高（為6.42 mg/g），約為對照的2.6倍;而丹參酮ⅡA含量隨鹽脅迫濃度的增加呈下降趨勢，0.9%NaCl濃度下丹參酮ⅡA含量比CK下降了37.5%。由圖10可知，總酚酸及丹酚酸B含量均隨鹽脅迫濃度的增加逐漸降低，對照組總酚酸含量為25.63 mg/g，丹酚酸B含量為23.21 mg/g，0.9%NaCl濃度下總酚酸及丹酚酸B的含量與CK相比分別降低了32.4%和56.5%。

3 討論

3.1 鹽脅迫對紫丹參種子萌發(fā)的影響

種子萌發(fā)期是感受鹽脅迫最為敏感的發(fā)育時期，該時期的耐鹽能力在一定程度上反映了植物整體的耐鹽性[7]。在高鹽濃度下，種子萌發(fā)主要受到滲透脅迫和離子毒害現(xiàn)象，種子萌發(fā)過程需要大量的水分，高鹽濃度會減緩種子對水分的吸收或抑制種子吸水，種子發(fā)芽率降低。同時大量有害鹽離子隨水進(jìn)入植物細(xì)胞內(nèi)積累，引發(fā)離子毒害，從而毒害胚的發(fā)育、改變核酸代謝酶的活性、干擾種子內(nèi)部各種生理生化過程[8]。李天永等[9]對不同濃度NaCl脅迫下腺獨行菜（Lepidium apetalum Willd）和寬葉獨行菜（Lepidium latifolium L.var.affine C.A.mey）種子萌發(fā)進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)隨NaCl濃度增大，腺獨行菜種子發(fā)芽率呈先增大后減小的特征，寬葉獨行菜種子的發(fā)芽率則呈顯著下降特征。黃勇等[10]用不同鹽濃度處理石竹種子，發(fā)現(xiàn)低鹽濃度對石竹種子萌發(fā)無顯著影響，高鹽濃度下石竹種子萌發(fā)受到抑制，呈下降趨勢。關(guān)于鹽脅迫對種子萌發(fā)的影響，目前在白菜[11]、玉米[12]、枸杞[13]等中均有研究。該研究以紫丹參為材料，用不同濃度的NaCl溶液進(jìn)行鹽脅迫試驗，鹽濃度增加，阻礙種子對水分的吸收，紫丹參種子發(fā)芽率顯著下降。

3.2 鹽脅迫對紫丹參幼苗生長的影響

在土壤鹽漬等非生物逆境條件下，植物根系是最先感受環(huán)境脅迫信號的器官[14]，根系的長度、數(shù)量、總體積以及生物量等指標(biāo)是根系對水分和營養(yǎng)成分吸收的強度和廣度的綜合反映，鹽害可引起植物生理干旱， 抑制根的生長， 導(dǎo)致植物葉片生長不良， 出現(xiàn)葉尖枯黃、葉面斑黃等癥狀[15]。該試驗結(jié)果表明，對照組的丹參主根生長粗壯，側(cè)根多而粗，而隨著NaCl溶液濃度的增大，主根逐漸變細(xì)，側(cè)根數(shù)量減少，呈細(xì)長狀態(tài)，這與黃瓜幼苗根系在鹽脅迫下受到的危害相似[16]。由于丹參可入藥的部分為其根部，所以鹽脅迫對丹參的生長有極嚴(yán)重的危害。

土壤中過量鹽分會造成植物破壞營養(yǎng)離子的平衡并引起滲透脅迫[17-18]，影響植物的新陳代謝過程，如光合作用、呼吸作用、植物激素代謝等 [19]。該試驗結(jié)果表明，丹參幼苗隨著鹽濃度的增大，株高降低、葉面積減小，葉片弱小發(fā)黃，生長狀況變差，甚至脫落枯亡。

3.3 鹽脅迫對紫丹參葉綠素含量的影響

植物通過光合作用積累有機(jī)物質(zhì)，維持自身的生長，光合色素是進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量的變化會直接影響植株的光合作用。光合色素含量的變化可以衡量植物的光合能力， 會影響植株的光合作用，光合色素一般包括葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素。李遠(yuǎn)航等[20]對鹽脅迫下黑枸杞研究發(fā)現(xiàn)隨著鹽濃度的增高， 葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量均呈先增加后降低的趨勢。王濤等[21]在紫穗槐幼苗中得到相似的結(jié)論。在低鹽濃度下出現(xiàn)小幅度的上升可能是低濃度的鹽脅迫可以加速葉綠素的合成，而高濃度的鹽脅迫則會抑制酶的活性，降低光合色素的合成速率，從而加快葉綠素分解，使葉綠素含量下降。文章等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在甜菜幼苗葉片中葉綠素含量顯著降低，說明隨著鹽度的增加，甜菜受到鹽害的程度明顯加重。該研究通過分析在不同鹽濃度脅迫下紫丹參幼苗的生長狀況，發(fā)現(xiàn)隨著鹽濃度的增加，葉綠素含量呈下降趨勢，說明高鹽濃度對葉綠素的合成起抑制作用。

3.4 鹽脅迫對紫丹參滲透調(diào)節(jié)的影響

滲透脅迫是鹽漬土壤中含有的離子較多，導(dǎo)致土壤和植物根系之間形成滲透勢，植物為了響應(yīng)滲透脅迫帶來的鹽害，在植物體內(nèi)會積累可溶性糖、可溶性蛋白等滲透性溶質(zhì)，調(diào)節(jié)水勢平衡，促進(jìn)溶液的運輸，避免細(xì)胞脫水死亡，起到一定的保護(hù)作用[23-25]。王中玉等[26]在NaCl脅迫對西瓜幼苗的研究中，發(fā)現(xiàn)低鹽濃度下西瓜幼苗可溶性糖含量與對照相比差異不顯著，高鹽濃度下差異極顯著，表明低鹽脅迫下細(xì)胞內(nèi)水分調(diào)節(jié)未被破壞。馮梅等[27]研究鹽脅迫處理紅花幼苗，發(fā)現(xiàn)可溶性糖和可溶性蛋白含量與鹽脅迫呈極顯著正相關(guān)，說明隨著NaCl濃度的增加，紅花通過增加可溶性糖和可溶性蛋白含量來調(diào)節(jié)細(xì)胞汁液濃度、細(xì)胞水勢，以提高其從外界獲取水分的能力，從而降低對自身的傷害。

細(xì)胞膜在維持植物細(xì)胞的微環(huán)境和正常代謝中起著重要作用。在鹽脅迫條件下， 活性氧在植物細(xì)胞中積累， 加劇膜脂過氧化， 破壞細(xì)胞膜系統(tǒng)。膜脂過氧化可產(chǎn)生大量的MDA， 能參與細(xì)胞各種反應(yīng)， MDA含量高低能夠反映植株受損程度的大小[28]。在該研究中，隨著鹽濃度的增加，紫丹參幼苗中MDA含量顯著增加，可溶性糖和可溶性蛋白含量也逐漸增加。說明紫丹參通過增加可溶性糖和可溶性蛋白來調(diào)節(jié)細(xì)胞水勢平衡，減少鹽脅迫帶來的傷害，丙二醛含量的增加是由于高鹽脅迫下，保護(hù)酶防御系統(tǒng)遭到破壞，使得細(xì)胞膜質(zhì)過氧化程度加深。

3.5 鹽脅迫對紫丹參次生代謝產(chǎn)物的影響 總丹參酮和總酚酸是紫丹參重要的2種有效成分。丹參酮作為脂溶性成分，隨著鹽脅迫的增加，總丹參酮呈先上升后下降的趨勢，在高于0.7%NaCl濃度脅迫下，總丹參酮含量降低，表明一定的鹽脅迫能夠促進(jìn)總丹參酮的產(chǎn)生，鹽濃度過高時，可能對紫丹參產(chǎn)生嚴(yán)重的鹽害現(xiàn)象，導(dǎo)致總丹參酮含量開始降低。丹參酮ⅡA、總酚酸、丹酚酸B的含量降低，可能是由于次生代謝過程中酶活性受到影響，使得有效成分的積累受到抑制[29]。

4 結(jié)論

紫丹參是一種重要的臨床用藥，其含有的丹參酮類物質(zhì)和丹酚酸類物質(zhì)具有廣泛的藥理活性和臨床應(yīng)用前景。該試驗通過不同濃度鹽脅迫對丹參生長進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)隨著NaCl濃度的增加，阻礙種子對水分的吸收，紫丹參種子的萌發(fā)率顯著下降;在幼苗期，隨鹽濃度增加，紫丹參株高、葉面積均降低，高鹽濃度下紫丹參葉片出現(xiàn)鹽害病斑，甚至死亡。高鹽濃度抑制了葉綠素合成相關(guān)酶活性，降低了葉綠素的合成速率，從而使光合效率降低，光合產(chǎn)物積累下降，有效成分的積累也受到抑制。綜上所述，該試驗可為以后丹參的栽培種植方面提供參考。

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