烏桕幼苗耐鹽堿脅迫能力研究

胡甜 葉蘇梅 吳美燕 郝璦瀅 王藝潤(rùn) 韓浩章 李素華

摘 要：為了解鹽堿脅迫對(duì)烏桕幼苗的耐鹽堿能力，以1年生烏桕盆栽幼苗為試驗(yàn)材料，以蒸餾水為對(duì)照，分別施用50mmol·L-1、100mmol·L-1、150mmol·L-1、200mmol·L-1、250mmol·L-1的Na2CO3溶液進(jìn)行處理，21d后檢測(cè)各處理葉片的葉綠素、可溶性糖、脯氨酸、MDA、可溶性蛋白、總抗氧化含量。結(jié)果表明：隨著脅迫程度的增加，葉綠素、可溶性糖含量呈逐漸降低的趨勢(shì);丙二醛含量呈逐漸升高的趨勢(shì);可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，150mmol·L-1處理的可溶性蛋白含量最高;總抗氧化呈先升高后下降的趨勢(shì)，150mmol·L-1處理的總抗氧化含量最高，但與對(duì)照差異不顯著;50mmol·L-1處理的游離脯氨酸含量值最高，顯著高于對(duì)照。根據(jù)隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)：綜合評(píng)價(jià)值50mmol·L-1處理的最高為0.78，在超過(guò)150mmol·L-1處理時(shí)迅速下降。由此可見(jiàn)，烏桕幼苗能耐受150mmol·L-1的Na2CO3溶液鹽堿脅迫。

關(guān)鍵詞：鹽堿脅迫;烏桕幼苗;滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)

中圖分類號(hào) Q948.113文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）08-0017-04

烏桕（Sapium sebiferum）屬大戟科（Euphorbiace-ae）烏桕屬（Sapium）落葉喬木或灌木[1]，高3～12m，樹(shù)冠優(yōu)美，生長(zhǎng)迅速，集觀形、觀葉、觀果于一體，具有很高的觀賞價(jià)值[2]，是重要的園林綠化樹(shù)種之一。烏桕廣泛分布于秦嶺、淮河流域以南各省區(qū)，具有油用、藥用、材用等多種價(jià)值，是非常重要的速生經(jīng)濟(jì)樹(shù)種[3-4]。以往的研究主要集中于繁殖技術(shù)、呈色機(jī)理及彩葉樹(shù)種選育等方面，而關(guān)于烏桕耐鹽堿脅迫方面的研究較少。楊東等[5]對(duì)海岸防護(hù)林樹(shù)種的篩選研究中發(fā)現(xiàn)，烏桕可以作為沿海灘涂或濕地的造林樹(shù)種，其在胸徑、樹(shù)高生長(zhǎng)及生長(zhǎng)勢(shì)均表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性。Conner等[6]研究表明，烏桕在鹽淹脅迫下可以存活42d，在較低鹽濃度的脅迫下，第2年可恢復(fù)生長(zhǎng)。

我國(guó)蘇北地區(qū)土壤多為鹽堿土，土壤有機(jī)質(zhì)含量低，土壤易板結(jié)，容重大，不利于植物的繁殖和培育[7]。本研究以烏桕幼苗為試驗(yàn)材料，測(cè)定鹽堿脅迫下烏桕幼苗葉片質(zhì)膜透性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的變化情況，分析鹽堿脅迫對(duì)烏桕生理生化變化的影響，以期為烏桕在蘇北地區(qū)種苗繁殖和培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料選自宿遷學(xué)院烏桕苗圃基地生長(zhǎng)正常的1年生烏桕幼苗。2020年6月18日，將當(dāng)年實(shí)生苗移入盆中栽培，盆高20cm，上口直徑24cm，每盆3株，分6個(gè)處理，每處理10盆，共60盆。栽培基質(zhì)為田園土∶草碳土∶蛭石=2∶2∶1。2020年9月15日，以蒸餾水（0mmol·L-1）為對(duì)照，分別施用50mmol·L-1、100mmol·L-1、150mmol·L-1、200mmol·L-1、250mmol·L-1的N2CO3溶液各1L。在幼苗培養(yǎng)21d后，植物幼苗的生長(zhǎng)狀況趨勢(shì)穩(wěn)定，此時(shí)檢測(cè)各處理葉片的葉綠素、可溶性糖、游離脯氨酸、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白含量和總抗氧化能力，3次重復(fù)，取平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.2 測(cè)定與計(jì)算方法 采用乙醇法測(cè)定葉綠素總含量[8];采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量;采用茚三酮法測(cè)定葉片脯氨酸含量[8];采用硫代巴比妥酸法測(cè)定葉片丙二醛（malonaldehyde）含量;采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定葉片可溶性蛋白含量[8];采用FRAP法測(cè)定植物總抗氧化能力。

抗鹽堿脅迫能力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬函數(shù)公式：

U（Xab）=（Xab-Xamin）/（Xamax-Xamin）

式中：U（Xab）為測(cè)定指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，Xab為各個(gè)品種的指標(biāo)測(cè)定值，Xamin為各個(gè)品種指標(biāo)測(cè)定的最小值，Xamax為各個(gè)品種指標(biāo)測(cè)定的最大值。

在所有測(cè)定指標(biāo)中，脯氨酸含量、葉綠素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、總抗氧化能力與抗鹽堿性成正相關(guān)，故用該隸屬函數(shù)。而MDA含量與抗熱性呈負(fù)相關(guān)，用反隸屬函數(shù)計(jì)算其隸屬函數(shù)值，計(jì)算公式如下：

U（Xab）=1-（Xab-Xamin）/（Xamax-Xamin）

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 采用Microsoft Excel 2010制表，用SPSS21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用最小顯著差法（LSD）分析數(shù)據(jù)之間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫對(duì)烏桕幼苗葉片葉綠素含量的影響 從圖1可以看出，鹽堿脅迫對(duì)烏桕幼苗葉綠素含量的影響很大，隨著鹽堿脅迫程度的提高，烏桕幼苗的葉綠素含量呈下降的趨勢(shì)。其中，以250mmol·L-1和200mmol·L-1處理的葉綠素含量值最低，低于對(duì)照54.74%、54.01%，差異顯著（P<0.05）;50mmol·L-1處理、100mmol·L-1處理和150mmol·L-1處理分別顯著低于對(duì)照26.28%、30.66%、40.15%（P<0.05），說(shuō)明烏桕葉片對(duì)鹽堿環(huán)境敏感。

2.2 鹽堿脅迫對(duì)烏桕幼苗葉片可溶性糖含量的影響 從圖2可以看出，鹽堿脅迫對(duì)烏桕幼苗可溶性糖含量的影響很大，隨著鹽堿脅迫程度的提高，烏桕幼苗可溶性糖含量呈逐漸降低的趨勢(shì)。其中，250mmol·L-1處理的可溶性糖含量值最低，低于對(duì)照66.03%，差異顯著（P<0.05）;其余4個(gè)處理之間差異不顯著，分別比對(duì)照低26.65%、19.76%、30.7%、37.32%，差異顯著（P<0.05）。

2.3 鹽堿脅迫對(duì)烏桕幼苗葉片MDA含量的影響 從圖3可以看出，鹽堿脅迫對(duì)烏桕幼苗的MDA含量的影響很大，隨著鹽堿脅迫程度的提高，烏桕幼苗MDA含量呈逐漸升高的趨勢(shì)。其中，250mmol·L-1處理的丙二醛含量最高，高于對(duì)照8404%，50mmol·L-1、100mmol·L-1和150mmol·L-1處理的丙二醛含量分別高于對(duì)照221%、235%、283%（P<0.05），差異均顯著，說(shuō)明烏桕幼苗對(duì)鹽堿脅迫敏感。

2.4 鹽堿脅迫對(duì)烏桕幼苗葉片游離脯氨酸含量的影響 從圖4可以看出，鹽堿脅迫對(duì)烏桕幼苗游離脯氨酸含量的影響很大，隨著鹽堿脅迫程度的提高，烏桕幼苗游離脯氨酸含量呈先升高后下降的趨勢(shì)。其中，以50mmol·L-1和100mmol·L-1處理的游離脯氨酸含量值最高，顯著高于對(duì)照的46.32%和36.88%（P<0.05）;150mmol·L-1處理其次，顯著高于對(duì)照24.16%（P<0.05）;而200mmol·L-1處理和250mmol·L-1處理低于對(duì)照47.72%、20.82%（P<0.05）。說(shuō)明脯氨酸在烏桕耐鹽堿脅迫過(guò)程中起重要作用。

2.5 鹽堿脅迫對(duì)烏桕幼苗葉片可溶性蛋白含量的影響 從圖5可以看出，鹽堿脅迫對(duì)櫸樹(shù)幼苗的可溶性蛋白含量的影響較大，隨著鹽堿脅迫程度的提高，烏桕幼苗可溶性蛋白含量總體呈先上升后下降的趨勢(shì)。其中，50mmol·L-1和150mmol·L-1處理的可溶性蛋白含量分別顯著高于對(duì)照16.8%、17.3%（P<0.05），而100mmol·L-1、200mmol·L-1250mmol·L-1處理高于對(duì)照5.2%、3.47%、1.73%但差異均不顯著（P<0.05）。

2.6 鹽堿脅迫對(duì)烏桕幼苗葉片總抗氧化能力的影響 從圖6可以看出，隨著鹽堿脅迫程度的提高，烏桕幼苗總抗氧化能力呈先升高后下降的趨勢(shì)。其中，150mmol·L-1處理的總抗氧化能力最高，高于對(duì)照2.43%，差異顯著（P<0.05）。其次100mmol·L-1處理的高于對(duì)照0.32%（P<0.05），而50mmol·L-1和250mmol·L-1處理的與對(duì)照差異不顯著，250mmol·L-1處理的顯著低于對(duì)照0.63%（P<0.05）。

2.7 烏桕幼苗抗鹽堿能力綜合評(píng)價(jià) 綜合評(píng)價(jià)值D越接近1，表示抗鹽堿性越強(qiáng)，反之則抗鹽堿性越弱。從圖7可以看出，不同處理濃度的烏桕幼苗抗鹽堿能力綜合得分表現(xiàn)不一，50mmol·L-1處理的綜合評(píng)價(jià)值D最高為0.78。100mmol·L-1和150mmol·L-1處理的綜合評(píng)價(jià)值D略低于對(duì)照，分別為0.66和0.65，超過(guò)150mmol·L-1后迅速下降，200mmol·L-1和250mmol·L-1處理的較低為0.19、0.16。說(shuō)明烏桕能耐受150mmol·L-1的鹽堿脅迫。

3 結(jié)論與討論

土壤鹽堿化是制約植物生長(zhǎng)和生產(chǎn)的重要因素，幾乎影響植物的所有生命活動(dòng)[9]。鹽堿脅迫使植物根系受到損傷，不利于營(yíng)養(yǎng)吸收，降低葉綠素的合成，光合作用減弱，細(xì)胞內(nèi)超氧自由基含量增加，細(xì)胞功能受損，植物體通過(guò)增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來(lái)平衡滲透勢(shì)，保護(hù)細(xì)胞膜不受傷害[10]。從本研究結(jié)果來(lái)看，隨著鹽堿濃度的增強(qiáng)，烏桕幼苗的葉綠素、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白、總抗氧化含量均出現(xiàn)了不同程度的變化。葉綠素含量呈明顯下降的趨勢(shì)，在200mmol·L-1和250mmol·L-1處理時(shí)達(dá)最低值，可溶性糖含量呈逐漸降低的趨勢(shì)，說(shuō)明烏桕葉片對(duì)鹽堿脅迫敏感，鹽堿脅迫引起葉綠素降解，光合速率下降，進(jìn)一步影響可溶性糖含量，鹽堿脅迫程度越大則越明顯，250mmol·L-1處理的可溶性糖含量值最低，與對(duì)照差異顯著;丙二醛含量呈逐漸升高的趨勢(shì)，其中，250mmol·L-1處理的丙二醛含量最高，顯著高于對(duì)照;游離脯氨酸含量呈先升高后下降的趨勢(shì)，50mmol·L-1處理的游離脯氨酸含量值最高，顯著高于對(duì)照;可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，150mmol·L-1處理的可溶性蛋白含量最高，與對(duì)照差異不顯著，說(shuō)明脯氨酸和可溶性蛋白在烏桕幼苗耐鹽堿脅迫過(guò)程中起重要作用，其中以脯氨酸最明顯。50mmol·L-1、100mmol·L-1、150mmol·L-1處理顯著高于對(duì)照，脯氨酸可以作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，還能增加細(xì)胞膜的穩(wěn)定性。另外，脯氨酸和可溶性蛋白含有大量氮素，氮素代謝與烏桕耐鹽堿脅迫密切相關(guān);植物通過(guò)抗氧化酶和非酶系統(tǒng)清除體內(nèi)的超氧自由基，在本試驗(yàn)中，總抗氧化含量呈先升高后下降的趨勢(shì)，150mmol·L-1處理的總抗氧化含量最高。說(shuō)明烏桕在低濃度鹽堿脅迫下，主要依賴滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)而在高程度鹽堿脅迫下主要依賴滲透調(diào)節(jié)和抗氧化系統(tǒng)的協(xié)同作用。結(jié)合烏桕幼苗耐鹽堿脅迫綜合評(píng)價(jià)值（D）值來(lái)看，D值在50mmol·L-1處理時(shí)達(dá)到最高值，在150mmol·L-1處理時(shí)與對(duì)照差異不大，但超過(guò)150mmol·L-1后迅速下降，說(shuō)明烏桕幼苗能耐受150mmol·L-1鹽堿脅迫。

綜上所述，隨著鹽堿脅迫程度的增加，烏桕幼苗葉片的葉綠素、可溶性糖含量不斷下降，MDA含量不斷上升，脯氨酸、可溶性蛋白含量呈先升后降趨勢(shì)，總抗氧化能力在150mmol·L-1處理時(shí)迅速提高。可見(jiàn)，烏桕幼苗對(duì)鹽堿脅迫敏感，脯氨酸和可溶性蛋白滲透調(diào)節(jié)在低濃度鹽堿脅迫下起作用，而在高濃度鹽堿脅迫下依賴滲透調(diào)節(jié)和抗氧化系統(tǒng)協(xié)同作用;烏桕幼苗耐受鹽堿脅迫的閾值為150mmol·L-1。

參考文獻(xiàn)

[1]崔月，陳杰.山烏桕對(duì)鹽脅迫的生理指標(biāo)響應(yīng)與景觀應(yīng)用[J].耕作與栽培，2019，39（06）：6-9.

[2]蔡文艷.烏桕的用途及繁栽技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（20）：144.

[3]劉鵬，龔偉，陳鑫，等.烏桕經(jīng)霜滿樹(shù)紅——烏桕園林觀賞價(jià)值及應(yīng)用[J].現(xiàn)代園藝，2020，43（14）：90-92.

[4]宋鶴富.烏桕的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及栽培技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（23）：163，165.

[5]楊東，萬(wàn)福緒，顧湯華，等.上海海岸防護(hù)林造林樹(shù)種的選擇[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，36（2）：95-100.

[6]Conner W H，Mcleod K W，McCarron J K.Flooding and salinity effects on growth and survival of four common forest wetland spe-cies[J].Wetlands Ecology and Management，1997，5（2）：99-109.

[7]趙卓雅，袁琳芳，汪文瀟，等.鹽堿脅迫對(duì)櫸樹(shù)幼苗滲透調(diào)節(jié)的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2020，26（01）：16-18，49.

[8]張韞.土壤·水·植物理化分析教程[D].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2011.

[9]金雅琴.烏桕實(shí)生苗培育及耐鹽抗旱生理研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2012.

[10]蘇少文，劉瑩，黃志遠(yuǎn)，等.不同荷花對(duì)鹽堿脅迫的響應(yīng)[J].北方園藝，2020（23）：52-59. （責(zé)編：張宏民）