陳澤平,史曉敏,王 瑞,吳 軒,王 寧,王振平
(寧夏大學 農學院,銀川 750021)
葡萄(Vitisvinifera)具有重要的營養(yǎng)價值、藥用價值、經濟價值,已成為中國種植最廣泛的果樹樹種之一。中國西北的干旱、半干旱地區(qū)是葡萄發(fā)展的重要產區(qū),是釀酒葡萄生長的黃金地帶。據統(tǒng)計,中國鹽堿化土地面積約為1億 hm2,這嚴重制約著葡萄產業(yè)的發(fā)展[1]。付晴晴等[2]研究表明對于葡萄而言,選擇耐鹽性強的砧木嫁接栽培品種,能夠提高葡萄砧穗組合的耐鹽性。
邵紅雨等[3]報道,高鹽度土壤會影響植物生長,導致滲透脅迫、離子失衡和細胞氧化損傷。鹽脅迫下滲透調節(jié)物質的積累是非鹽生植物對鹽脅迫的一種有效生理響應機制。植物體中主要的滲透調節(jié)物質有脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白等。樊懷福等[4]研究表明在鹽脅迫下植物體內活性氧(ROS)
寧夏賀蘭山東麓葡萄栽培氣候區(qū)年土壤水分蒸發(fā)量大于年降雨量,其鹽漬化問題尤為嚴重[7]。在眾多的生物措施中,種植耐鹽堿植物是改良鹽堿地的最佳措施之一。目前,葡萄砧木嫁接苗的抗旱性、抗寒性等方面已經得到深入研究,但關于鹽脅迫對不同葡萄砧木影響的研究較少,為初步解釋葡萄砧木耐鹽性機理,本試驗研究了鹽脅迫對6種葡萄砧木滲透調節(jié)及抗氧化能力的影響,并利用隸屬函數法綜合評價砧木的耐鹽性,篩選出適宜西北鹽漬化地區(qū)栽培的品種,為葡萄的嫁接栽培提供參考依據。
試驗于2020年5月到9月在寧夏永寧縣玉泉營農場國家葡萄產業(yè)體系水分生理與節(jié)水栽培崗位試驗基地的避雨大棚中進行。試驗材料為13種一年生葡萄砧木:‘貝達’、‘5BB’、‘101-14’、‘110R’、‘188-08’、‘3309C’、‘140R’、‘Valiant’、‘山河2號’、‘B.R.NO.2’、‘Dogridge’、‘香檳尼’、‘5C’。
本試驗為盆栽試驗,于2020年5月9日將供試砧木留兩芽修剪,根系剪留5 cm左右蘸適量生根粉,定植于底徑200 mm、頂徑280 mm、高200 mm的塑料花盆中。生長基質由蛭石、珍珠巖和草木灰混合而成(V蛭石∶V珍珠巖∶V草木灰為1∶1∶1),每盆1株,基質含量為8 L,花盆底下放置托盤以防溶液外滲,污染環(huán)境。定植后灌透水,砧木發(fā)芽后每隔3 d澆灌1/2 Hoagland’s營養(yǎng)液。待砧木長至20片完全展開葉后,選取9株長勢一致的苗木進行鹽脅迫處理,每3株為一個生物學重復。
處理方法參照付晴晴[8],在中度鹽脅迫(100 mmol/L NaCl)處理6 d后表現(xiàn)出鹽害癥狀,因此用含100 mmol/L NaCl的1/2 Hoagland’s營養(yǎng)液進行澆灌處理 (SALT),記為實驗處理的第1天,隨后每3 d澆灌1次,每次每盆澆1 L。對照澆灌相同體積的不含NaCl的1/2 Hoagland’s營養(yǎng)液(CK),持續(xù)處理6次后各砧木品種表現(xiàn)差異明顯。于鹽脅迫開始3 d、9 d、15 d后取各砧木品種7~9節(jié)完全展開葉及根系,用去離子水洗凈、濾紙擦干、液氮速凍,于-80 ℃ 冰箱中保存?zhèn)溆谩T囼炂陂g的平均最低和最高氣溫分別為24.2 ℃ 和37.5 ℃,平均最低和最高相對濕度分別為32.5%和55.2%,平均日照時間為12.6 h。
1.2.1 相對電導率葡萄砧木葉片的相對電導率(RC)參照徐新娟等[9]方法進行測定。于鹽脅迫處理的第3、9、15天取各砧木葉片。取樣后用蒸餾水洗凈擦干葉片,然后用打孔器避開主脈取直徑5 mm的葉片,每個品種取20片小圓片,將打好的葉片放入有20 mL蒸餾水的離心管中,浸泡4 h。浸泡結束后用雷磁DDS-307A型電導率儀測定溶液的電導率,記為R1;然后將離心管放入沸水浴中加熱15 min,待溶液冷卻至室溫時測定溶液電導率,記為R2;每樣品測定3個重復。最后計算相對電導率(RC=R1/R2×100%)。
1.2.2 丙二醛含量丙二醛(MDA)含量的測定參照趙世杰等[10]方法。稱取新鮮葉片和根系 0.2 g(FW),用3 mL 0.1%(w/v)三氯乙酸研磨成勻漿,定容至10 mL。提取液用離心機離心,轉速為5 000 g/min,離心10 min。吸取1.5 mL上清液,加入1.5 mL 5%硫代巴比妥酸溶液,混勻后100 ℃水浴反應20 min后迅速冷卻,5 000 g/min 離心10 min后取上清,分別于450、532和600 nm下比色測定吸光度值OD450、OD532和OD600。依據公式計算MDA含量(C)。C (μmol·L-1) = [6.452×(OD532- OD600) - 0.559×OD450]×10/(1.5×FW)。
1.2.3 超氧陰離子產生速率和過氧化氫含量超
1.2.4 滲透調節(jié)物質含量葡萄砧木根系和葉片的可溶性蛋白含量參照高俊鳳《植物生理學實驗指導》[11]進行測定,可溶性糖含量的測定方法參照Rim Mzid[12]蒽酮硫酸法,脯氨酸含量的測定參照M. FOZOUNI[13]方法。
1.2.5 SOD和POD活性根系和葉片的SOD活性測定按南京建成試劑盒說明書進行(試劑盒貨號A001-1),POD活性測定按李成龍等[14]方法進行。
1.3 葡萄砧木耐鹽性綜合評價采用隸屬函數法、選取鹽脅迫第15天各項生理指標進行葡萄砧木耐鹽性綜合評價。隸屬函數值計算公式:Uij=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)(正相關),Uij=1-(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)(負相關),式中:Uij表示i品種j指標的隸屬函數值;Xij表示i品種j指標的測定值;Xjmin和Xjmax分別表示品種中j指標的最小值和最大值;i表示品種,j表示指標。根據上述公式先分別計算出各砧木8項指標的隸屬度。然后取同種砧木8項指標的算術平均數作為平均隸屬度使用。參照夏思哲等[15]的方法,按照平均隸屬度將耐鹽性分為3級:0.6~1.0為高耐鹽(HR),0.4~0.6為中耐鹽(MR),0~0.4為低耐鹽(LR)。
采用 Excel 2019 軟件進行數據整理和作圖,SPSS17.0 軟件進行差異顯著性與相關性分析。
在100 mmol/L NaCl 脅迫過程中,從葉片外觀形態(tài)表現(xiàn)(圖1)可以看出,各葡萄砧木的耐鹽性差異明顯。首先,各砧木品種葉片出現(xiàn)鹽害的時間不同。其中,‘3309C’、‘140R’、‘山河2號’在第9天葉片出現(xiàn)褐斑、葉緣卷枯現(xiàn)象,在第15天葉片全面卷枯,幾乎脫落;‘貝達’、‘5C’在第9~15天葉片出現(xiàn)褐斑,15 d后逐漸卷枯現(xiàn)象;‘101-14’、‘110R’在第15天葉片出現(xiàn)少量褐斑。其次,各砧木品種葉片遭受鹽害程度不同。在鹽脅迫處理15 d時,砧木品種‘188-08’、‘3309C’、‘140R’、‘Valiant’的葉片近乎完全脫落,且砧木生長受到顯著抑制,說明其抗鹽性極弱;砧木品種‘貝達’、‘5BB’、‘B.R.No.2’、‘Dogridge’有少部分葉片脫落,大部分葉片出現(xiàn)褐斑、葉緣卷枯現(xiàn)象,耐鹽性較弱;砧木品種‘香檳尼’、‘5C’有較少的葉片出現(xiàn)葉緣卷枯現(xiàn)象,耐鹽性較好;砧木品種‘101-14’、‘110R’除生長量較CK有所減少外,葉枯現(xiàn)象最少,說明其耐鹽性較強,抗鹽性最好。通過形態(tài)觀察獲得各品種砧木的實際耐鹽性差異后,選擇不同耐鹽性水平的代表性品種‘貝達’、‘101-14’、‘110R’、‘3309C’、‘140R’、‘5C’進行后續(xù)研究,考察不同耐鹽性品種相關抗逆性指標變化特征,探討其耐鹽機制。
葉片相對電導率和MDA含量在一定程度上反映了外界環(huán)境條件脅迫下細胞質膜受損傷程度。隨著鹽脅迫處理天數的增加,各葡萄砧木葉片相對電導率呈逐漸增加的變化趨勢(圖2)。其中,在脅迫處理3 d時,對照組和脅迫組各品種葉片相對電導率分別在26.39%~37.49%和27.22%~42.44%之間,而‘貝達’、‘110R’、‘3309C’表現(xiàn)為脅迫組顯著低于對照組,‘140R’則為脅迫組顯著高于對照組39.58%,‘5C’、‘101-14’在兩組之間均無顯著差異。在脅迫處理9 d時,對照組和脅迫組各品種葉片相對電導率分別在25.49%~45.56%和27.62%~48.38%之間,僅‘5C’表現(xiàn)為脅迫組顯著高于對照組,其余品種在兩組間無顯著差異。在脅迫處理15 d時,對照組和脅迫組各品種葉片相對電導率分別在38.56%~54.23%和42.48%~89.19%之間,除‘貝達’在兩組間無顯著差異外,其余品種均表現(xiàn)為脅迫組顯著高于對照組,且‘3309C’、‘140R’的葉片相對電導率高達80%以上,表明其葉片細胞膜已受到損害,細胞液滲透嚴重。在脅迫處理18 d時,脅迫組各品種的相對電導率均顯著高于對照組,其中的‘3309C’、‘140R’的相對電導率已達90%以上,葉片已經枯萎,其耐鹽性極差;而此時‘110R’的電導率較15 d時降低,可能是該品種對鹽脅迫適應后細胞膜有所修復,膜透性降低所致。由此可見,葡萄砧木品種‘貝達’、‘3309C’、‘140R’耐鹽性較差,而‘101-14’、‘110R’耐鹽性較好。
小寫字母表示處理與對照間具有顯著性差異(P<0.05),下同圖2 鹽脅迫下葡萄砧木葉片相對電導率的變化The different normal letters indicate significant difference between treatment and control.(P < 0.05), the same as belowFig.2 The relative electrical conductivity in leaves of grapevine rootstocks under salt stress
同時,鹽脅迫下各品種砧木葉片和根系的MDA含量均隨脅迫處理天數的增加而逐漸升高(圖3)。
圖3 鹽脅迫下砧木葉片和根系丙二醛含量的變化Fig.3 The MDA content in leaves and roots of grapevine rootstocks under salt stress
在脅迫處理3 d時,脅迫組葉片MDA含量在‘貝達’、‘5C’中分別顯著高于對照組32.67%、41.03%,其余品種與對照組均無顯著差異;在脅迫處理9 d時,脅迫組MDA含量在‘140R’、‘貝達’中分別顯著高于對照組68.75%、37.51%,在‘101-14’和‘3309C’中與對照組均無顯著差異,在其余品種中顯著低于對照組;在脅迫處理15 d時,脅迫組葉片MDA含量除‘3309C’與對照組無顯著差異外,其余品種均比對照顯著增加,在‘貝達’、‘110R’、‘5C’中增幅分別達到39.29%、52.99%、65.15%。同時,在脅迫處理3 d時,脅迫組根系MDA含量在‘貝達’、‘110R’、‘140R’中均較對照組顯著增加,前兩者增幅分別達到73.64%、61.10%,在‘5C’和‘3309C’中均顯著低于對照組,而在‘101-14’中無顯著差異;在脅迫處理9 d時,各品種脅迫組根系MDA含量均不同程度高于對照組,但僅‘5C’的增幅(83.27%)達到顯著水平;在脅迫處理15 d時,各品種脅迫組根系MDA含量均較對照組顯著增加,其中‘110R’和‘140R’增幅較大,分別達到67.70%、125.72%,而‘101-14’和‘3309C’增加較少,分別僅為15.42%和15.31%。
2.3.1 脯氨酸含量在各鹽脅迫處理階段,各葡萄砧木間葉片和根系脯氨酸含量差異顯著(表1)。其中,在鹽脅迫處理3 d時,脅迫組砧木葉片脯氨酸含量僅‘貝達’和‘101-14’比對照組顯著升高,升幅分別為34.58%和28.21%,其余變化均不顯著;在脅迫處理9 d時,脅迫組脯氨酸含量在‘101-14’、‘貝達’、‘140R’中分別比對照組顯著升高49.10%、39.00%和31.41%,在‘110R’和‘5C’中則比對照組顯著降低;在脅迫處理15 d時,各品種脅迫組葉片脯氨酸含量均不同程度高于對照組,且除‘貝達’和‘101-14’外升幅均達到顯著水平,并以‘5C’升幅最大(83.50%),其次是‘140R’(74.88%)。同時,在脅迫處理3 d時,脅迫組根系脯氨酸含量除‘貝達’和‘101-14’分別較對照組顯著增加28.25%、40.96%外,其余品種均不同程度降低,但降幅均不顯著;在脅迫處理9 d時,脅迫組脯氨酸含量除‘140R’和‘110R’分別比對照組顯著升高219.42%、91.20%外,其余均不同程度降低,且‘5C’顯著降低了52.17%;在脅迫處理15 d時,各品種脅迫組根系脯氨酸含量均高于對照組,且除‘110R’外均達到顯著水平,其中的‘140R’、‘3309C’分別顯著升高了106.70%、69.61%。
表1 鹽脅迫下不同葡萄砧木葉片和根系滲透調節(jié)物質含量的變化
2.3.2 可溶性蛋白含量在各鹽脅迫處理階段,各葡萄砧木間葉片和根系可溶性蛋白含量表現(xiàn)出不同的增加趨勢(表1)。各品種脅迫組砧木葉片可溶性蛋白含量均不同程度高于對照組,在脅迫處理3 d時,除‘101-14’和‘5C’外升幅均達到顯著水平,并以‘3309C’升幅最大(516.05%),其次是‘140R’(218.98%);在脅迫處理9 d時,除‘110R’和‘140R’外升幅均達到顯著水平,并以‘3309C’升幅最大(121.93%),其次是‘5C’(114.03%);在脅迫處理15d時,除‘5C’增加不顯著,僅為3.04%外,其余品種均達到顯著水平,以‘貝達’升幅最大(172.42%),其次是‘110R’(130.18%)。各砧木根系可溶性蛋白含量與葉片變化趨勢不同,在脅迫處理3 d時,脅迫組根系可溶性蛋白含量顯著增加的品種有‘101-14’、‘貝達’,增幅分別為91.55%、88.79%,而‘110R’增幅為5.74%,其余品種均不同程度降低;在脅迫處理9 d時,脅迫組根系可溶性蛋白含量僅‘140R’小幅升高22.02%外,其余品種均不同程度降低,且‘5C’顯著降低了63.74%;在脅迫處理15 d時,脅迫組根系可溶性蛋白含量均有所增加,除‘貝達’和‘5C’外升幅均達到顯著水平,以‘140R’升幅最大(104.99%)。其中葉片可溶性蛋白含量較高的品種,根系含量較少,說明各品種對鹽脅迫存在時空特異性。
2.3.3 可溶性糖含量在各鹽脅迫處理階段,各葡萄砧木間葉片和根系可溶性糖含量差異顯著(表1),且葉片和根系表現(xiàn)出不同的變化趨勢。在脅迫處理3 d時,脅迫組砧木葉片可溶性糖含量除‘3309C’比對照組降低外,其余品種均比對照組不同程度升高,‘101-14’比對照組顯著升高,升幅為15.18%;在脅迫處理9 d時,‘貝達’、‘110R’、‘5C’比對照組顯著升高,升幅分別為31.00%、14.17%、20.24%,僅‘101-14’可溶性糖含量比對照組顯著降低了25.49%,其余變化不顯著;在脅迫處理15 d,脅迫組葉片可溶性糖含量均有所增加,顯著增加的品種有‘101-14’,升幅最大(72.43%),其次是‘110R’(25.56%)。同時,脅迫組各砧木品種根系可溶性糖含量差異顯著,在脅迫處理3 d時,除‘3309C’、‘5C’比對照組降低外,其余品種均比對照組顯著升高,并以‘貝達’升幅最大(80.12%),其次是‘110R’(59.26%);在脅迫處理9 d時,脅迫組根系可溶性糖含量除‘101-14’比對照組增加不顯著外,其余均顯著增加,以‘140R’升幅最大(91.71%),其次是‘5C’(72.76%);在脅迫處理15 d時,除‘貝達’和‘3309C’比對照組降低外,其余品種均比對照組顯著增加,并以‘140R’升幅最大(45.10%),其次是‘5C’(42.39%)。6個品種中只有‘110R’、‘101-14’葉片與根系表現(xiàn)出相對一致的增加趨勢,其余品種地上部和地下部均有較大的差異性。
圖4 鹽脅迫下砧木葉片和根系產生速率的變化Fig.4 The production rate in leaves and roots of grapevine rootstock under salt stress
2.4.2 H2O2含量圖5顯示,鹽脅迫下各品種砧木葉片和根系的H2O2含量均大于相應對照,增幅大多達到顯著水平,且葉片H2O2含量大于根系。其中,在脅迫處理3 d時,脅迫組葉片H2O2含量以‘5C’、‘101-14’增幅較大,分別較對照升高了122.76%、80.95%,而‘110R’增幅較小(14.71%);脅迫組根系H2O2含量以‘3309C’增幅最大(146.91%);在脅迫處理9 d和15 d時,各品種脅迫組葉片H2O2含量分別較對照組增加10.86%~66.58%和21.83%~60.45%,以‘5C’增幅較大,‘101-14’和‘140R’增幅較??;在脅迫處理15 d時,脅迫組‘101-14’、‘5C’和‘3309C’根系H2O2含量均顯著高于對照組,前兩者增幅分別為88.32%、74.51%,而脅迫組‘110R’和‘140R’則與對照組無顯著性差異??梢?,鹽脅迫后H2O2含量變化在品種間表現(xiàn)出明顯差異,大部分品種在鹽脅迫后顯著增加且H2O2含量處于相似的水平,個別品種具有特異性。
圖5 鹽脅迫下砧木葉片和根系H2O2含量的變化Fig.5 The H2O2 content in leaves and roots of grapevine rootstocks under salt stress
2.4 3 SOD活性SOD能夠催化超氧陰離子自由基歧化生成氧和過氧化氫。圖6顯示,隨著鹽脅迫處理天數的增加,各品種砧木葉片的SOD活性總體表現(xiàn)為脅迫組高于對照組且大多達到顯著水平,并整體呈先升高后降低的趨勢,同期各個品種之間差異較小。其中,在脅迫處理3 d時,砧木葉片SOD活性較高的是‘貝達’、‘5C’,脅迫組較對照組分別顯著增加了10.37%、22.82%;在脅迫處理9 d時,脅迫組砧木葉片SOD活性較大的是‘5C’,較對照組顯著升高了23.66%,酶活性較低的仍然是‘3309C’和‘140R’,分別較對照組升高了6.76%和9.40%。
圖6 鹽脅迫下葡萄砧木葉片和根系SOD活性的變化Fig.6 The SOD activity in leaves and roots of grapevine rootstocks under salt stress
在脅迫處理15 d時,脅迫組葉片SOD活性僅有‘5C’保持了較高水平,較對照組顯著增加38.02%,而‘貝達’、‘110R’、‘140R’葉片SOD活性均與對照組無顯著差異。同時,各砧木品種根系的SOD活性與葉片表現(xiàn)出不同的變化趨勢,均隨脅迫時間呈逐漸降低,但是脅迫組大多仍比對照組顯著增加。其中,在脅迫處理15 d時,‘110R’、‘3309C’、‘貝達’的根系SOD活性顯著高于對照組,增幅分別增加到79.69%、65.90%、44.00%,而‘101-14’的酶活性則相對較弱,為15.72%。根系SOD活性在脅迫處理15 d時下降原因可能是鹽脅迫時間過長,導致抗氧化酶系統(tǒng)受到了嚴重傷害。
2.4.4 POD活性POD是清除H2O2的重要保護酶。與SOD活性變化趨勢不同,鹽脅迫下各砧木葉片POD活性隨脅迫天數的增加呈先增加后降低的變化趨勢,且個別品種表現(xiàn)出較高的酶活性水平,其中品種‘101-14’的POD活性較高,但隨脅迫時間的增加逐漸降低(圖7)。在脅迫處理3 d時,除‘101-14’顯著升高43.75%外,其余各砧木葉片POD活性與對照組差異不顯著;在脅迫處理9 d時,各品種POD活性均比3 d時有所增加,且脅迫組大多顯著高于對照組;在脅迫處理15 d時,脅迫組‘貝達’、‘110R’葉片酶活性較對照組分別顯著降低63.64%、51.02%,其余品種無顯著變化。同時,與葉片相比,根系POD活性在品種間相近,隨著脅迫時間基本呈先升高后降低的變化趨勢。在脅迫處理3 d和9 d時,除‘3309C’外,其余各砧木品種根系POD活性大多比對照組顯著增加;在脅迫處理15 d時,各品種砧木根系POD活性除‘110R’、‘5C’比9 d時增加外,其余品種酶活性下降,且脅迫處理過程中,脅迫組‘101-14’、‘110R’、‘5C’根系的POD活性均顯著高于對照組。結果表明不同品種砧木對鹽脅迫的耐受性與響應程度存在較大差異,耐鹽性較強品種的酶活性較高且維持時間較長。
圖7 鹽脅迫下葡萄砧木葉片和根系POD活性的變化Fig.7 The POD activity in leaves and roots of grapevine rootstocks under salt stress
依據鹽脅迫第 15 天時各葡萄砧木葉片丙二醛含量、超氧陰離子產生速率、過氧化氫含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、SOD活性和POD活性等 8 項生理指標,采用隸屬函數法對6個葡萄砧木進行耐鹽性綜合評價(表2),依據各砧木的平均隸屬度大小得出它們耐鹽性排序為‘110R’>‘101-14’>‘貝達’>‘5C’>‘3309C’>‘140R’。與實際形態(tài)觀察結果相比,高耐鹽、中耐鹽和低耐鹽性品種的綜合評價結果與其相符。
表2 鹽脅迫第15天不同葡萄砧木耐鹽性的隸屬函數值
葡萄作為寧夏地區(qū)重要的經濟果樹之一,生長過程中受到各種脅迫的影響,鹽脅迫是限制其正常生長的非生物脅迫因子之一。丙二醛(MDA)是衡量氧化脅迫程度的常用指標之一,能反映植物膜脂過氧化的程度[16],因此,丙二醛含量也可以指示植物在鹽脅迫下的耐鹽性。本研究發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫處理下各葡萄砧木葉片丙二醛和相對電導率都顯著增加,這與Liang[17]、Mahmoud[18]等研究結果一致。本研究中各砧木葉片相對電導率差異顯著,耐鹽性弱的砧木品種‘3309C’、‘140R’在脅迫初表現(xiàn)出較高的相對電導率,說明兩者葉片細胞在鹽脅迫開始就遭受破壞,且隨著鹽脅迫天數增加,相對電導率值逐漸升高,鹽脅迫后期耐鹽性弱的品種相對電導率值接近90%。植物在遭受鹽脅迫后產生的這些膜脂過氧化產物通過對蛋白質、植物細胞膜系、植物細胞光合作用、植物呼吸作用等的傷害[19],進而影響植物的正常生長發(fā)育。
同時,鹽脅迫引起的滲透脅迫會限制植物生長,植物遭受脅迫后其脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白等可以通過保持細胞內外滲透勢防止脫水,緩解脅迫過程中植物的衰老程度。田曉艷等[20]發(fā)現(xiàn),牧草幼苗葉片可溶性糖、可溶性蛋白含量隨著鹽脅迫時間的增加而顯著增加,從而平衡植株細胞滲透勢,保持植株在脅迫條件下與外界交換水分,本研究結果與之一致。本試驗中砧木根系脯氨酸含量在脅迫處理后期顯著增加,這可能是由于鹽脅迫造成了膜蛋白水解,從而使可溶性蛋白含量增加,說明脅迫后期細胞膜嚴重受損。本試驗中葡萄砧木品種‘3309C’、‘140R’可溶性蛋白含量在脅迫開始時較高,出現(xiàn)鹽害的時間最早,也是最早枯死的品種,說明其耐鹽性較弱。另外,試驗鹽脅迫下各品種砧木脯氨酸含量較對照均有顯著增加,這與Fozouni等[13]和羅巧玉等[21]研究結果一致。
另外,細胞膜具有重要的生理功能,它既維持穩(wěn)定代謝的胞內環(huán)境,又能調節(jié)和選擇物質進出細胞。細胞膜能接收外界信號的刺激使細胞做出反應,同時滿足植物生理活動的需要[22]。氧氣是植物生長發(fā)育過程中不可缺少的物質之一,它參與新陳代謝、線粒體呼吸和氧化磷酸化等代謝過程并產生能量。然而,氧在代謝過程中可能被激活成活性氧(ROS),ROS具有很強的氧化能力,可導致細胞質膜損傷、不可逆代謝功能障礙和細胞死亡[23],因此ROS含量的變化可以一定程度上反映植物傷害情況。本試驗發(fā)現(xiàn),耐鹽能力差的葡萄砧木品種葉片ROS含量積累較多,而耐鹽性強的品種則產生較少,其有害的超氧陰離子含量也較少。抗氧化酶可有效清除葉片中的ROS,從而緩解超氧陰離子過量帶來的傷害[24]??寡趸富钚缘奶岣哂欣谥参镞m應鹽漬環(huán)境,SOD是ROS
耐鹽性是評價砧木抗逆性的一個重要指標,它與鹽脅迫下葡萄砧木葉片和根系中活性氧代謝、滲透調節(jié)物質和抗氧化酶活性密切相關,但采用單一指標很難做出準確判斷。本試驗依據鹽脅迫下各葡萄砧木各項抗逆生理指標,利用隸屬函數法綜合評價砧木的耐鹽性,結果表明砧木品種‘110R’、‘101-14’耐鹽性強,這與袁軍偉等[30]的研究結果一致,而與吳夢曉等[31]的砧木抗逆性鑒定結果不同,猜測可能是取樣時間、部位不同所致,也可能是鹽處理、栽培方式等因素引起的,今后需進一步研究證實。
綜上所述,在中度鹽脅迫條件下,葡萄砧木葉片細胞液外滲,細胞膜透性增加。‘110R’、‘101-14’等耐鹽性較強的品種能產生較多的可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等滲透調節(jié)物質和提高自身SOD、POD等抗氧化酶活性,維持細胞內穩(wěn)態(tài)和細胞膜的穩(wěn)定性,從而表現(xiàn)出一定的耐鹽脅迫能力。在本研究含100 mmol/L NaCl的1/2 Hoagland’s營養(yǎng)液脅迫條件下,‘110R’和‘101-14’砧木品種耐鹽性較強,可作為高鹽土壤葡萄砧木使用,適合在西北地區(qū)的推廣與應用。