幾種衛(wèi)矛屬植物的耐鹽性研究

賈雪晴，姜自紅

(1．滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 滁州 239000； 2．南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，江蘇 南京 210095)

隨著全球環(huán)境的不斷惡化，土壤鹽漬化現(xiàn)象越來越突出．目前，全球超過7%的土壤處于鹽漬化狀態(tài)[1]．有關(guān)數(shù)據(jù)[2]顯示，我國各種類型的鹽漬化土壤已超過0.36億hm2，占可耕作土壤總面積的4.88%．土壤鹽漬化，嚴(yán)重影響了植物的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致在該土壤上生長(zhǎng)的植物需要具備一定的耐鹽性．而耐鹽植物按照其能正常生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)土壤最大含鹽量的多少可以分為特耐鹽、強(qiáng)耐鹽、中度耐鹽和輕度耐鹽植物．我國耐鹽植物資源豐富，約600種左右[3]．目前，國內(nèi)對(duì)耐鹽植物的研究多以大田作物和草本植物為主，而對(duì)園林觀賞木本植物研究相對(duì)較少．因此，本文以白杜(EuonymusmaackiiRupr.)、金葉絲綿木(Euonymusmaackii‘Jinye’)、衛(wèi)矛(Euonymusalatus(Thunb.) Sieb.)、火焰衛(wèi)矛(Euonymusalatus‘Compacta’)和栓翅衛(wèi)矛(EuonymusphellomanusLoes.)為材料，對(duì)其耐鹽性進(jìn)行探討，以期為部分衛(wèi)矛屬植物在園林中的應(yīng)用提供參考．

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2019年8—9月在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鎖石基地進(jìn)行，供試材料為白杜、金葉絲綿木、衛(wèi)矛、栓翅衛(wèi)矛和火焰衛(wèi)矛．選用兩年生，健壯、無病蟲危害的扦插苗，且同一植物規(guī)格、長(zhǎng)勢(shì)基本相同．將供試材料從花盆中取出，輕輕洗干凈根部基質(zhì)，定植于盛有Hogland營(yíng)養(yǎng)液的塑料周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，周轉(zhuǎn)箱的體積為40 L．21 d植株恢復(fù)正常生長(zhǎng)后，進(jìn)行鹽脅迫試驗(yàn)．整個(gè)試驗(yàn)期間營(yíng)養(yǎng)液用空氣泵通氣增氧，以利于根系生長(zhǎng)．營(yíng)養(yǎng)液7 d更新1次，以保證溶液中各種成分的含量．

1.2 試驗(yàn)方法

對(duì)照組(CK)采用Hogland溶液培養(yǎng)，脅迫組的培養(yǎng)液為Hogland溶液加入NaCl，使其最終質(zhì)量濃度分別為60，90，120，150 mg/L．采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，每個(gè)處理每種試驗(yàn)材料為10株，試驗(yàn)重復(fù)3次．

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 外觀形態(tài)指標(biāo)觀測(cè)

鹽脅迫處理的第22 d，統(tǒng)計(jì)各供試材料的死亡株數(shù)，計(jì)算存活率．觀察葉子受傷害程度，評(píng)價(jià)每1株供試材料的鹽害等級(jí)，并按照下面公式計(jì)算每1種供試材料的鹽害指數(shù)：

鹽害指數(shù)=∑(鹽害級(jí)值×相應(yīng)鹽害級(jí)植株數(shù))/(總株數(shù)×鹽害最高級(jí)值)×100%[4]．

鹽害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[5]見表1．

1.3.2 耐鹽生理指標(biāo)測(cè)定

脅迫處理21 d后，對(duì)照組和脅迫組同時(shí)取樣，測(cè)定各項(xiàng)生理指標(biāo)．樣品用鋁箔紙包裹，經(jīng)液氮冷凍后保存于-80 ℃冰箱．葉綠素含量用酒精浸提法測(cè)定．丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、過氧化物酶(POD)含量和可溶性糖含量測(cè)定均使用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的試劑盒檢測(cè)完成．

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫下衛(wèi)矛屬幾種供試植物的外觀形態(tài)表現(xiàn)

2.1.1 鹽脅迫對(duì)供試植物存活率的影響

存活率是植物耐鹽能力最直觀的指標(biāo)[6]．由表2可知，60，90 mg/L鹽脅迫時(shí)，各植物的存活率都為100%，隨著鹽質(zhì)量濃度的增加，金葉絲綿木最先出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，在本試驗(yàn)設(shè)置的最高質(zhì)量濃度水平(150 mg/L)時(shí)，其存活率為60%，比其他植物都低，說明其最不耐鹽．當(dāng)鹽質(zhì)量濃度為150 mg/L時(shí)，白杜的存活率仍為100%，比其他供試材料都高，表明其最耐鹽．從存活率上來看，5種植物的耐鹽能力依次為：白杜>栓翅衛(wèi)矛>衛(wèi)矛>火焰衛(wèi)矛>金葉絲綿木．

表2 不同質(zhì)量濃度NaCl處理下供試植物存活率

2.1.2 鹽脅迫對(duì)供試植物鹽害指數(shù)的影響

在鹽脅迫下，植株的各器官都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，其中葉子顏色和形態(tài)的變化最明顯．當(dāng)植物受到鹽害時(shí)，葉子最先出現(xiàn)迫害癥狀．隨著鹽迫害程度的加強(qiáng)，其他器官也會(huì)出現(xiàn)鹽害癥狀，直至整株死亡．從表3可以看出，在60 mg/L質(zhì)量濃度水平各供試材料均生長(zhǎng)正常，沒有表現(xiàn)出明顯的鹽害癥狀；在90 mg/L質(zhì)量濃度水平，除金葉絲綿木部分植株出現(xiàn)葉子尖端、邊緣發(fā)黃的癥狀外，其余4種植物均正常；在120 mg/L質(zhì)量濃度水平，5種植物均表現(xiàn)出不同的鹽害癥狀，其中，金葉絲綿木危害癥狀最重，白杜和栓翅衛(wèi)矛較輕；在150 mg/L質(zhì)量濃度時(shí)，除了白杜外，其余4種植物均表現(xiàn)出較嚴(yán)重的危害癥狀，也都出現(xiàn)植株死亡的現(xiàn)象，其中金葉絲綿木鹽害癥狀最嚴(yán)重，死亡12株．

要定量描述鹽脅迫癥狀，可以采用鹽害指數(shù)[7]．從表4可知，隨著鹽質(zhì)量濃度的上升，各供試植物的鹽害指數(shù)都逐漸變大．當(dāng)鹽質(zhì)量濃度達(dá)150 mg/L時(shí)，各植物的鹽害指數(shù)以白杜最小，金葉絲綿木最大，說明白杜最耐鹽，金葉絲綿木最不耐鹽．

表3 不同質(zhì)量濃度NaCl處理下供試植物的鹽害癥狀

表4 不同質(zhì)量濃度NaCl處理下供試植物的鹽害指數(shù)

2.2 不同質(zhì)量濃度NaCl處理對(duì)衛(wèi)矛屬幾種供試植物生理指標(biāo)的影響

2.2.1 不同質(zhì)量濃度NaCl處理對(duì)供試植物葉綠素含量的影響

由圖1可知，隨著鹽質(zhì)量濃度的上升，各供試植物的葉綠素含量均下降，但下降程度不同．與CK相比較：白杜的葉綠素含量在120，150 mg/L時(shí)下降顯著，但總量下降不多，在150 mg/L時(shí)，其綠素含量為CK的0.83倍，說明當(dāng)鹽質(zhì)量濃度為150 mg/L時(shí)，白杜仍能進(jìn)行較好的光合作用；金葉絲綿木的葉綠素含量則隨著鹽質(zhì)量濃度的升高而顯著下降，說明鹽脅迫對(duì)其光合作用產(chǎn)生了明顯的抑制作用；衛(wèi)矛的葉綠素含量低質(zhì)量濃度下降不顯著，直到鹽質(zhì)量濃度達(dá)150 mg/L時(shí)才顯著下降；火焰衛(wèi)矛的葉綠素含量在60，150 mg/L時(shí)顯著下降；栓翅衛(wèi)矛的葉綠素含量在鹽質(zhì)量濃度為60～90 mg/L和120～150 mg/L顯著下降．

2.2.2 不同質(zhì)量濃度NaCl處理對(duì)供試植物MDA含量的影響

從圖2可以看出，隨著鹽質(zhì)量濃度的上升，各供試植物的丙二醛(MDA)含量均明顯上升．其中：白杜的MDA含量增加緩慢，直到鹽質(zhì)量濃度達(dá)150 mg/L時(shí)才顯著增加，說明120 mg/L以下鹽脅迫對(duì)白杜生長(zhǎng)沒有造成很大傷害；金葉絲綿木對(duì)于每個(gè)鹽質(zhì)量濃度其MDA含量都顯著升高，當(dāng)鹽質(zhì)量濃度達(dá)150 mg/L時(shí)，其MDA含量是CK值的4.64倍，在所有供試植物中最高，說明鹽質(zhì)量濃度上升，對(duì)金葉衛(wèi)矛的生長(zhǎng)最不利；衛(wèi)矛和栓翅衛(wèi)矛的MDA含量變化規(guī)律相似，當(dāng)鹽質(zhì)量濃度為120 mg/L時(shí)，其MDA含量相對(duì)于CK 顯著升高，鹽質(zhì)量濃度150 mg/L相對(duì)于120 mg/L其MDA含量也顯著升高，說明120 mg/L以上的鹽脅迫對(duì)其生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生影響；火焰衛(wèi)矛的MDA含量在60 mg/L升高顯著，然后緩慢升高(90，120 mg/L)，當(dāng)鹽質(zhì)量濃度達(dá)150 mg/L又顯著升高，說明其對(duì)鹽質(zhì)量濃度反應(yīng)敏感，低質(zhì)量濃度(60 mg/L)就開始對(duì)其生長(zhǎng)造成影響，但其對(duì)鹽質(zhì)量濃度又具有一定的適應(yīng)性．

圖中相同植物不同字母表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05 )，以下圖同．圖1 不同質(zhì)量濃度NaCl處理對(duì)供試植物葉綠素含量的影響

圖2 不同質(zhì)量濃度NaCl處理對(duì)供試植物MDA含量的影響

2.2.3 不同質(zhì)量濃度NaCl處理對(duì)供試植物POD含量的影響

如圖3所示，在試驗(yàn)設(shè)置的不同NaCl質(zhì)量濃度處理下，各供試植物的過氧化物酶活性(POD)的變化存在差異，白杜和栓翅衛(wèi)矛的POD活性持續(xù)升高，金葉絲綿木、衛(wèi)矛和火焰衛(wèi)矛的POD活性先升后降．白杜體內(nèi)的POD活性在60～120 mg/L顯著增強(qiáng)，120～150 mg/L雖然增強(qiáng)但不顯著，而其總體呈增強(qiáng)趨勢(shì)，說明其抗氧化能力尚未遭到嚴(yán)重破壞；金葉絲綿木體內(nèi)的POD活性在60～90 mg/L顯著增強(qiáng)，90 mg/L達(dá)到最強(qiáng)，120～150 mg/L顯著減弱；衛(wèi)矛體內(nèi)的POD活性120 mg/L最強(qiáng)，150 mg/L減弱，但減弱不顯著；火焰衛(wèi)矛體內(nèi)的POD活性120 mg/L最強(qiáng)，150 mg/L顯著減弱；栓翅衛(wèi)矛體內(nèi)的POD活性60～120 mg/L顯著增強(qiáng)，150 mg/L增強(qiáng)不顯著．

2.2.4 不同質(zhì)量濃度NaCl處理對(duì)供試植物脯氨酸含量的影響

如圖4所示，隨著鹽質(zhì)量濃度上升，除金葉絲綿木、火焰衛(wèi)矛外，各供試植物的脯氨酸(Pro)含量均升高．白杜從90 mg/L開始其脯氨酸含量均增加顯著；金葉絲綿木在90～120 mg/L其Pro含量增加顯著，120 mg/L達(dá)到最大，150 mg/L則顯著下降，說明在120 mg/L質(zhì)量濃度時(shí)受到鹽分的傷害，導(dǎo)致Pro積累能力的下降；衛(wèi)矛在90～120 mg/L 其Pro含量升高顯著，150 mg/L升高不顯著；火焰衛(wèi)矛在120 mg/L其Pro含量達(dá)到最大，150 mg/L顯著減少；栓翅衛(wèi)矛在60～120 mg/L其Pro含量顯著增加，150 mg/L增加不顯著．

圖3 不同質(zhì)量濃度NaCl處理對(duì)供試植物POD含量的影響

圖4 不同質(zhì)量濃度NaCl處理對(duì)供試植物脯氨酸含量的影響

2.2.5 不同質(zhì)量濃度NaCl處理對(duì)供試植物可溶性糖含量的影響

如圖5所示，各植物可溶性糖含量變化趨勢(shì)是白杜、衛(wèi)矛和栓翅衛(wèi)矛上升，金葉絲綿木和火焰衛(wèi)矛先上升后下降．白杜在60～120 mg/L其可溶性糖升高不顯著，鹽質(zhì)量濃度達(dá)150 mg/L時(shí)則顯著升高；金葉絲綿木在60～90 mg/L其可溶性糖顯著升高，120 mg/L則顯著下降，150 mg/L繼續(xù)下降，說明鹽質(zhì)量濃度大于90 mg/L時(shí)，其體內(nèi)積累可溶性糖的能力減弱；衛(wèi)矛在60～90 mg/L其可溶性糖顯著升高，120～150 mg/L升高不顯著；火焰衛(wèi)矛在90～120 mg/L其可溶性糖升高顯著，150 mg/L則下降，但下降不顯著；栓翅衛(wèi)矛的可溶性糖含量則隨著鹽質(zhì)量濃度的升高而顯著上升．

圖5 不同NaCl質(zhì)量濃度處理對(duì)供試植物可溶性糖含量的影響

3 結(jié)論與討論

鹽脅迫下，植物會(huì)表現(xiàn)出外觀形態(tài)和生理生化方面的變化．而形態(tài)變化是植物受到逆境脅迫最直接、最顯而易見的反映．葉片是植物重要的功能器官，也是在不良環(huán)境下受影響最顯著的器官之一．鹽處理下葉片的受損害程度可以在一定程度上評(píng)價(jià)鹽迫害程度[8]．存活率被認(rèn)為是檢測(cè)植物耐鹽能力的最重要指標(biāo)，已被廣泛應(yīng)用于植物的耐鹽性研究中[9-10]．鹽分脅迫下植物群體的受損害程度可以用鹽害指數(shù)來衡量[11]．在本研究中，鹽害癥狀最嚴(yán)重的是金葉絲綿木，鹽害癥狀最輕的是白杜．在本試驗(yàn)設(shè)置的最高鹽質(zhì)量濃度水平時(shí)，存活率最低的為金葉絲綿木，其次為火焰衛(wèi)矛、衛(wèi)矛、栓翅衛(wèi)矛，存活率最高的為白杜．在鹽質(zhì)量濃度為90 mg/L和120 mg/L NaCl脅迫下，金葉絲綿木鹽害指數(shù)都最大，白杜最小．從外觀形態(tài)上來看，幾種植物的耐鹽能力順序依次為：白杜>栓翅衛(wèi)矛>衛(wèi)矛>火焰衛(wèi)矛>金葉絲綿木．

植物受鹽害后體內(nèi)會(huì)發(fā)生一系列的生理生化變化，如葉綠素、丙二醛(MDA)、過氧化物酶(POD)、 脯氨酸(Pro)等含量的變化．植物耐鹽性不是單一生理指標(biāo)反應(yīng)，而是多個(gè)指標(biāo)的綜合呈現(xiàn)．

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，其含量的變化最終會(huì)影響生物量積累．有研究[12-14]顯示，植物受到鹽害時(shí)，體內(nèi)的葉綠素含量會(huì)隨著鹽質(zhì)量濃度的上升而減少．在本試驗(yàn)中，幾種植物的葉綠素都呈下降趨勢(shì)，白杜葉綠素含量下降量最少，低質(zhì)量濃度時(shí)下降不顯著，說明其較耐鹽．金葉絲綿木的綠素含量則著鹽質(zhì)量濃度的升高而顯著下降，在所有供試材料中，最不耐鹽．

丙二醛(MDA)是膜脂過氧化作用的產(chǎn)物之一，其含量越高，質(zhì)膜過氧化程度越高，植物受到的鹽害越嚴(yán)重[15]．植物在逆境環(huán)境中，活性氧離子產(chǎn)生和抗氧化劑淬滅平衡被打破，這會(huì)對(duì)植物造成氧化性破壞[16]．植物在受到鹽害時(shí)，過氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶的活性會(huì)升高，且這些酶的活性與鹽害的質(zhì)量濃度呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性[17]．在本試驗(yàn)中，金葉絲綿木的丙二醛的含量增加最為顯著，增加量也最大，而其POD含量從質(zhì)量濃度90 mg/L開始顯著下降，說明其耐鹽能力最差．白杜的丙二醛含量雖然上升，但上升值最小，而其POD活性持續(xù)上升，且上升值最大，說明其最耐鹽．火焰衛(wèi)矛的MDA含量的上升速度快于衛(wèi)矛，而兩者的POD活性都在120 mg/L達(dá)到最大，之后火焰衛(wèi)矛顯著下降，而衛(wèi)矛下降不顯著，說明衛(wèi)矛的耐鹽能力強(qiáng)于火焰衛(wèi)矛．栓翅衛(wèi)矛的POD活性持續(xù)上升，但其丙二醛含量增加量較白杜大，表明其耐鹽能力弱于白杜．

植物可以通過體內(nèi)的脯氨酸(Pro)和可溶性糖等有機(jī)物來調(diào)節(jié)滲透勢(shì)．有研究[18-19]表明，隨著鹽害的加強(qiáng)，植物體內(nèi)Pro含量逐漸上升．可溶性糖是大多數(shù)非鹽生植物的主要調(diào)透劑，植物受到鹽害后，會(huì)通過積累可溶性糖來提高細(xì)胞液濃度，降低細(xì)胞滲透勢(shì)，保護(hù)細(xì)胞膜的完整[20]．在本研究中，金葉絲綿木和火焰衛(wèi)矛的Pro和可溶性糖含量先升后降.試驗(yàn)結(jié)果表明，超過120 mg/L，植株受到傷害，調(diào)節(jié)滲透勢(shì)的能力減弱，耐鹽性較差．白杜從90 mg/L開始，各質(zhì)量濃度下 Pro含量都顯著增加；可溶性糖含量在前3個(gè)質(zhì)量濃度增加不顯著，但在150 mg/L增加顯著，說明低鹽質(zhì)量濃度對(duì)其生長(zhǎng)不會(huì)造成影響，不需要大量積累可溶性糖來調(diào)節(jié)滲透壓，這也說明其耐鹽性較強(qiáng)．在所有供試材料中，栓翅衛(wèi)矛和衛(wèi)矛積累 Pro和可溶性糖能力居中，耐鹽能力也居中．綜合各項(xiàng)生理生化指標(biāo)，衛(wèi)矛屬幾種植物的耐鹽能力依次表現(xiàn)為：白杜>栓翅衛(wèi)矛>衛(wèi)矛>火焰衛(wèi)矛>金葉絲綿木，所得結(jié)論與形態(tài)觀測(cè)的結(jié)果一致．