‘遼胡1號楊’扦插苗耐鹽堿性分析

于雷，王敏，侯庚，姜嘯虹

(1.遼寧省楊樹研究所，遼寧 營口 115213；2.蓋州市自然資源事務(wù)中心，遼寧 營口 115200)

有研究表明,植物耐鹽性主要通過對離子地選擇性吸收、運(yùn)輸和分配,實(shí)現(xiàn)鹽離子區(qū)隔化,積累有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),以及增加各種保護(hù)酶活性來降低離子毒害、滲透脅迫和氧化損傷,與根系、莖、葉的生長指標(biāo)、形態(tài)指標(biāo)、生理生化特性相關(guān)[1]。魏嘉等[2]認(rèn)為植物生長被鹽抑制可以從三個角度進(jìn)行分析：一是一般情況下鹽堿土中的水勢會比較低，植物葉片的水勢因此減小，植物葉片的氣孔導(dǎo)度也會因此降低，從而抑制植物正常生長；二是植物光合作用過程會被鹽分所影響，從而使植物無法獲得足夠的能量，生長被抑制；三是植物體內(nèi)一些酶的活性在鹽脅迫下會受到影響，從而使植物生長被抑制。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)棉花處于鹽與堿脅迫時，棉花葉片顏色變暗、變軟、功能期變短、生長速度明顯下降，開花、現(xiàn)蕾、結(jié)鈴、果枝數(shù)量顯著降低，側(cè)根數(shù)減少；培養(yǎng)馬鈴薯試管苗時，幼苗生物量、高度以及根須長度顯著受鹽影響而降低；小麥在鹽堿脅迫下，隨著鹽濃度增加，其葉片數(shù)量、根長、株高以及生物量都會減少[3-4]。植物的抗鹽性主要依賴膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性,即鹽脅迫下仍能保持膜系統(tǒng)的完整性,以維持對離子的選擇性吸收和其他功能。有研究表明，耐鹽堿植物細(xì)胞內(nèi),膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性較高,再加上區(qū)域化和代謝調(diào)節(jié)使植物得以生存,而不耐鹽堿的植物膜系統(tǒng)鹽穩(wěn)定性較差,鹽離子濃度高時膜系統(tǒng)會被破壞,無法進(jìn)行其它調(diào)節(jié)[5-6]。因此，研究不同楊樹無性系對鹽脅迫響應(yīng)特征與適應(yīng)機(jī)制,利用與耐鹽性有關(guān)的多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合定量評價,具有重要的理論價值和實(shí)踐意義。本試驗(yàn)采用‘遼胡1號楊’(Populussimonii×P.euphratica)當(dāng)年生條材在花盆內(nèi)進(jìn)行扦插，扦插后長至30 cm時對苗木進(jìn)行鹽堿脅迫處理，在不同濃度鹽堿脅迫下考察其株高增長量、幼苗生物量、地徑生長量、葉綠素含量等，以期明確其幼苗耐鹽性，為其推廣種植提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用遼寧省楊樹研究所歷經(jīng)40 a選育的‘遼胡1號楊’作為試驗(yàn)材料?！|胡1號楊’是橋梁樹種小葉楊×胡楊與其他速生楊的復(fù)合雜交方法選育而成的速生耐鹽堿的楊樹新品種。其特性為：高產(chǎn)、抗逆、優(yōu)質(zhì)；樹干通直；樹冠長卵形；樹皮灰綠色小枝灰褐色；葉圓卵形；基部楔形；葉緣鈍鋸齒；葉柄近圓形。此種比常規(guī)耐鹽堿性突出，可以耐pH9.0；耐鹽量可達(dá)4‰；適生范圍廣。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取當(dāng)年生扦插苗，截取直徑1.5 cm、長為20 cm左右的穗材，扦插在定高和直徑均為15 cm的花盆內(nèi)進(jìn)行盆栽，要求花盆內(nèi)裝有洗凈的河沙并適量加入珍珠巖。扦插后每個花盆定期澆灌1/2Hogland營養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)，待苗高長到25 cm時，選取長勢一致的扦插幼苗進(jìn)行鹽堿脅迫試驗(yàn)。

鹽堿溶液配制：本底溶液為1/2Hogland營養(yǎng)液，中性鹽(NaCl和Na2SO4)與堿性鹽(NaHCO3和Na2CO3)按照9∶1的標(biāo)準(zhǔn)比進(jìn)行物質(zhì)量配制，配制時保持Na+的物質(zhì)的量濃度不變，即分別將180 mmol的NaCl和NaHCO3分別加入20 mmol Na2SO4和Na2CO3溶液中進(jìn)行鹽堿溶液配置。

鹽堿脅迫濃度設(shè)置：分別設(shè)置0、50、100、150、200 mmol/L五個濃度處理，以0 mmol/L濃度為對照；用專業(yè)電子筆測定各梯度處理液的pH，每個濃度處理六個重復(fù)，每個處理10盆，每次重復(fù)50盆。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

脅迫時花盆內(nèi)幼苗澆透鹽水，應(yīng)逐次增加澆灌鹽水濃度，避免鹽沖擊現(xiàn)象，達(dá)到最高濃度后按稱重法定期補(bǔ)充營養(yǎng)液。在達(dá)到最高脅迫濃度14 d后對試驗(yàn)植苗株高增長量、地徑生長量、葉綠素含量、幼苗生物量等指標(biāo)采用柱形分析圖進(jìn)行解析[6]。

株高增長量和地徑生長量測定：待苗高長到50 cm左右6個時間點(diǎn)測量苗高和地徑值，時間間隔為15 d，取六個重復(fù)調(diào)查數(shù)據(jù)的平均值。

葉綠素含量測定：待苗高長至150 cm時用SPAD-502便攜式葉綠素測定儀測定葉片葉綠素含量，每個重復(fù)測定上、中、下各一個功能葉片，每個葉片測三個點(diǎn)，取三次重復(fù)的平均值。

生物量測定：采用的是全重法，待株高增長量、地徑生長量和葉綠素含量測定結(jié)束后分別測量盆栽扦插苗枝、皮、葉干鮮重，每個重復(fù)測量10株。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽堿脅迫對株高凈增長量的影響

由圖1可見，鹽脅迫與試驗(yàn)幼苗凈生長量成反比，隨著鹽濃度的不斷增大，試驗(yàn)幼苗株高的凈生長量不斷減小，當(dāng)鹽濃度在200、150和100 mmol/L脅迫下，株高凈生長量僅為對照(0 mmol/L)的61.7%、69.5%和78.6%，差異顯著(P<0.05)。堿性鹽濃度與苗凈生長量也成反比，當(dāng)堿濃度在200、150 mmol/L時，試驗(yàn)幼苗株高凈生長量最低僅為對照(0 mmol/L)的44.38%、51.46%，差異極顯著(P<0.01)；當(dāng)堿濃度在100、50 mmol/L時，試驗(yàn)幼苗株高凈生長量最低僅為對照(0mmol/L)的65.6%、70.8%，差異顯著(P<0.05)。由此可以得出，堿脅迫相比于鹽脅迫對試驗(yàn)幼苗無性系株高凈生長量的影響更明顯，對試驗(yàn)幼苗的生長限制性更大。當(dāng)濃度為150 mmol/L時二者差異性最大，鹽脅迫為堿性鹽脅迫下的株高凈生長量的1.29倍，差異顯著(P<0.05)。

圖1 鹽堿脅迫下‘遼胡1號楊’株高凈生長量Figure 1 Net plant height growth of ‘Liaohu No.1 poplar’ under saline alkali stress

2.2 鹽堿脅迫對地徑生長量影響

由圖2可見，在鹽與堿脅迫下，隨鹽處理濃度增高試驗(yàn)幼苗地徑生長量都會逐漸減小。鹽濃度從0增長到50 mmol/L時，其地徑生長量急速下降；鹽濃度從50到200 mmol/L間，其地徑生長量緩慢下降。當(dāng)鹽濃度在200 mmol/L時，其地徑減少量最為突出，地徑僅為4 mm，為對照的40.4%；當(dāng)鹽濃度在150 mmol/L時，其地徑為7 mm，為對照的54.1%，均差異顯著(P<0.05)。隨堿脅迫處理濃度升高地徑生長量下降，與鹽脅迫基本相似。但不同的是在堿脅迫過程中，相對于同濃度鹽脅迫，地徑生長量減少更顯著。當(dāng)濃度為100 mmol/L時，堿脅迫差異最大，僅為鹽脅迫作用下的54.3%；當(dāng)濃度為150 mmol/L時，堿脅迫僅為鹽脅迫作用下的60.7%；當(dāng)鹽濃度達(dá)到200 mmol/L時，堿脅迫下試驗(yàn)幼苗的地徑生長量為3 mm，僅為對照的47.6%。由此可以看出，堿脅迫作用下試驗(yàn)幼苗地徑生長量受影響更顯著。

圖2 鹽堿脅迫下‘遼胡1號楊’地徑生長量Figure 2 Ground diameter growth of ‘Liaohu No.1 poplar’ under saline alkali stress

2.3 鹽堿脅迫對葉綠素含量的影響

由圖3可見，隨鹽處理濃度升高，葉片葉綠素含量逐漸減少。當(dāng)鹽濃度在150和100 mmol/L時，葉片葉綠素含量分別是對照的68.5%與72.8%，差異顯著(P<0.05)；當(dāng)鹽處理濃度在200 mmol/L時，其葉片葉綠素含量僅為對照的46.74%，差異極顯著(P<0.01)。與鹽脅迫相比，堿鹽脅迫對‘遼胡1號楊’無性系葉片的葉綠素含量影響更顯著。在50 mmol/L濃度時，葉片葉綠素含量減少更多，僅為對照的51.9%，差異極顯著(P<0.01)；在相同濃度下，堿脅迫葉綠素含量為鹽脅迫下的63.48%，差異顯著(P<0.05)。當(dāng)堿脅迫濃度為200和150 mmol/L時葉綠素含量分別為對照的41.25%和45.65%，差異極顯著(P<0.01)。其中，當(dāng)堿性鹽濃度為200 mmol/L時，葉片中葉綠素含量最少。由此可見，堿脅迫比鹽脅迫對葉片葉綠素流失影響更顯著。葉綠素是‘遼胡1號楊’幼苗光合作用必不可缺的，如果葉片葉綠素?fù)p失過多，不利于其光合作用，最后會導(dǎo)致植物生長緩慢，因此堿鹽脅迫對‘遼胡1號楊’生長的限制性更大。

圖3 鹽堿脅迫下‘遼胡1號楊’葉綠素含量Figure 3 Chlorophyll content of ‘Liaohu No.1 poplar’ under saline alkali stress

2.4 鹽堿脅迫對幼苗生物量影響

由圖4可見，鹽脅迫和堿脅迫與試驗(yàn)幼苗生物量成反比；隨著鹽濃度增大，試驗(yàn)幼苗生物量不斷降低，當(dāng)鹽堿濃度在50和100 mmol/L脅迫下生物量急速下降。當(dāng)鹽濃度大于50 mmol/L時，生物量明顯降低，鹽濃度處理在100和150 mmol/L時，其生物量分別是對照的68%與58.8%，差異顯著(P<0.05)，當(dāng)鹽濃度處理在200 mmol/L時，其為對照的50.2%，差異極顯著(P<0.01)。與鹽脅迫相比，堿脅迫下楊樹無性系幼苗的生物量降低顯著，當(dāng)堿性鹽濃度為200、150和100 mmol/L時，楊樹無性系的生物量僅為對照的39.5%、47.3%和54.3%，差異極顯著(P<0.01)。當(dāng)鹽處理濃度在200 mmol/時，鹽脅迫和堿性鹽脅迫下‘遼胡1號楊’無性系的生物量差異性最大，生物量在鹽脅迫為堿性鹽脅迫的1.37倍，差異顯著(P<0.05)。由此得出，堿性鹽相比鹽脅迫對‘遼胡1號楊’無性系的生物量影響更大。

圖4 鹽堿脅迫下‘遼胡1號楊’苗生物量Figure 4 Biomass of ‘Liaohu No.1 poplar’ under saline alkali stress

3 討論與結(jié)論

我國是楊樹的起源中心，楊樹家族龐大，目前生長在我國的天然純種楊樹有50多種。楊樹是速生豐產(chǎn)的傳統(tǒng)樹種，根系廣，是防風(fēng)、保持水土、造紙的優(yōu)良樹種。如何選育出耐鹽堿的楊樹對于治理鹽堿地、改善生態(tài)環(huán)境具有極其重要意義。有關(guān)學(xué)者對楊樹耐鹽堿性的研究有很多，林業(yè)工作者通過觀察、試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了幾種耐鹽堿性較強(qiáng)的楊樹樹種。谷瑞升等[7]利用電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡中相差和微分干涉等技術(shù)對胡楊懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞和試管苗的組織和細(xì)胞結(jié)構(gòu)鹽堿脅迫研究發(fā)現(xiàn)：與毛白楊相比，胡楊存在與耐鹽相關(guān)的結(jié)構(gòu)，如胡楊根尖具有較發(fā)達(dá)的表皮和外皮層。20世紀(jì)60年代，遼寧省楊樹研究所開展了小葉楊與胡楊的遠(yuǎn)緣雜交研究，獲得了父本型和母本型2種類型的F1雜種，然后在母本型的林內(nèi)采集自然授粉的種子，通過種子繁殖、苗期選擇、無性系造林試驗(yàn)和表型測定，選育出速生耐鹽堿楊樹新品種‘遼胡1號楊’。

本研究通過對‘遼胡1號楊’扦插苗鹽堿脅迫過程中株高生長量、地徑生長量、生物量以及葉片葉綠素含量等變化的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)鹽脅迫與堿脅迫對于楊樹無性系幼苗生長量有顯著影響。隨著鹽濃度的增大，楊樹無性系幼苗的株高凈生長量越?。畸}脅迫與堿脅迫都能夠明顯抑制楊樹無性系幼苗的地徑生長，且隨鹽濃度增加，限制更加明顯；相對于鹽脅迫，堿性鹽脅迫對楊樹地徑生長的限制性作用更明顯；隨著鹽濃度升高，楊樹無性系幼苗生物量和葉片葉綠素含量都會逐步減少。