NaCl脅迫對春小麥苗期葉綠素及保護性酶活性的影響

摘要：為了探究春小麥苗期的耐鹽狀況及其生理特性，為耐鹽品種的篩選提供理論依據(jù)，以6個春小麥品種（系）為材料，研究其在不同濃度NaCl脅迫下的生理特性及耐鹽狀況。結(jié)果表明，NaCl濃度為0.9、1.2 mol/L的高鹽脅迫后第20、30天，所有供試材料均枯萎死亡，說明春小麥對NaCl脅迫的耐受濃度不能高于0.9 mol/L。隨著NaCl脅迫強度增強和時間延長，葉綠素含量逐漸下降，但在NaCl濃度為0.3、0.6 mol/L 的鹽脅迫處理下各供試材料差異不顯著，說明小麥苗期可耐受0.6 mol/L NaCl脅迫。CAT活性均表現(xiàn)為先升后降的趨勢，而MDA和Pro含量呈現(xiàn)上升趨勢，說明NaCl脅迫可誘導(dǎo)小麥苗期保護性酶的活性。綜合分析，甘春28號和品系H-5的耐鹽性較強，可在鹽堿地進一步試驗種植。

關(guān)鍵詞：春小麥；NaCl脅迫；耐鹽性；保護酶活性

中圖分類號：S512.1 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2097-2172（2024）06-0555-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.06.013

Effects of NaCl Stress on Chlorophyll Contents and Protective Enzyme Activities of Spring Wheat at Seedling Stage

WANG Chan 1， HOU Geping 1， ZHU Yanyu 2， MA Junjun 2， WANG Wanpeng 1， LI Yuanhao 2， WU Haiyan 1，

HUI Yongfang 2， LIU Pengwei 2， ZHANG Wenyu 2， MA Xiaole 2

（1. Zhangye Academy of Agricultural Sciences， Zhangye Gansu 734000， China; 2. College of Agronomy， Gansu Agricultural University， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： In order to study the salt tolerance and physiological characteristics of spring wheat at seedling stage， aiming to provide theoretical basis for the screening of salt-tolerant varieties， this experiment took 6 spring wheat varieties as materials to study their physiological characteristics and salt tolerance under different NaCl concentrations. The results showed that under high salt stress of 0.9 mol/L and 1.2 mol/L， all varieties withered and died after 20 days or 30 days of stress treatment， indicating that the tolerance concentration of spring wheat to NaCl stress could not be higher than 0.9 mol/L. With the increase of NaCl stress intensity and the extension of NaCl stress time， chlorophyll content decreased gradually， but the difference between 0.3 mol/L and 0.6 mol/L treatment was not significant， indicating that wheat could tolerate 0.6 mol/L NaCl stress at seedling stage. The activity of CAT increased first and then decreased， while the content of MDA and Pro increased， indicating that NaCl stress could induce the activity of protective enzymes in wheat seedling stage. By analyzing the difference of varieties tested， it was found that Ganchun 28 and strain H-5 had strong salt tolerance and could be planted in saline-alkali soil for further experiment.

Key words： Spring wheat; NaCl stress; Salt tolerance; Protective enzyme activity

小麥?zhǔn)亲钪匾募Z食作物之一，全球40%的人口以其為主要食糧［1 ］。小麥也是我國第三大糧食作物，在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有舉足輕重的重要地位。高溫、低溫、干旱和鹽堿是影響農(nóng)作物生長的主要脅迫因素，其中土壤鹽漬化對農(nóng)作物產(chǎn)量影響巨大［2 ］。據(jù)統(tǒng)計，世界上約有10億 hm2的農(nóng)業(yè)土地發(fā)生了鹽漬化，土壤次生鹽漬化日趨嚴(yán)重。我國鹽堿化耕地約有3 330萬 hm2，約占耕地總面積的1/4［3 ］。高鹽會破壞植物組織和細胞的結(jié)構(gòu)功能，抑制植物生長發(fā)育，干擾植物組織和細胞的離子平衡、降低葉綠素含量、抑制植物光合作用等［4 ］。小麥?zhǔn)艿禁}脅迫時生長發(fā)育緩慢，繁殖能力降低，產(chǎn)量下降，甚至造成絕收，因此，小麥耐鹽機理及篩選耐鹽品種成為學(xué)者們關(guān)注的焦點。裴自友等［4 ］研究發(fā)現(xiàn)，小麥的耐鹽機理主要是滲透調(diào)節(jié)作用來完成，滲透劑主要包括合成脯氨酸、甜菜堿、羥脯氨酸、糖蛋白等有機物在液泡中積累無機鹽等方式；葉梅榮等［5 ］研究表明，在低鹽情況下，發(fā)芽率受到影響不明顯，但發(fā)芽速率顯著低于對照，且芽和根對鹽脅迫有不同的敏感性；王芳等［6 ］的研究結(jié)果顯示，鹽脅迫下種子萌發(fā)及生長均受到不同程度抑制，并且隨鹽分含量的提高抑制作用增強。我們以6個春小麥品種（系）為試驗材料，研究NaCl濃度脅迫對小麥幼苗的葉綠素含量、丙二醛（MDA）、過氧化氫酶（CAT）活性、脯氨酸（Pro）的變化，以期為研究鹽脅迫條件下小麥的生理機理變化提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試春小麥品種（系）共6個，分別為H-14、甘春28號、H-5、H-6、2014鑒-027、甘春26號，均由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)5個NaCl溶液濃度處理，分別為0（CK）、0.3、0.6、0.9、1.2 mol/L。試驗采用盆栽法，于播后第13天，各處理用相同體積的NaCl溶液（對照為相同體積自來水），按試驗設(shè)計每隔3 d澆不同濃度NaCl溶液1次。分別于脅迫后第10、20、30天取長勢一致的葉片， 測定葉綠素含量、丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）的含量以及過氧化酶（CAT）活性。

1.3 測定指標(biāo)與方法

采用80%的丙酮浸提法測定葉綠素含量［7 ］，參照劉萍［8 ］的硫代巴比妥酸法測定MDA含量，參照徐曉峰等［9 ］的茚三酮法測定Pro含量，參照史書德等［10 ］的紫外分光光度法測定CAT活性。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 2022 Pro繪圖，用Excel和SPSS 24.0軟件進行數(shù)據(jù)處理和方差分析，采用Duncan法進行顯著性（P < 0.05）分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對春小麥葉綠素含量的影響

由圖1可以看出，隨著NaCl濃度的增加，參試品種（系）葉片的葉綠素含量整體呈下降趨勢。 脅迫后第10天，NaCl濃度為0.3、0.6 mol/L處理下的各品種（系）葉綠素含量下降不顯著，NaCl濃度為0.9、1.2 mol/L時顯著下降。脅迫后第20天，各品種（系）的葉綠素含量整體呈顯著性下降，NaCl濃度為0.3、0.6 mol/L時H-5下降幅度最小，葉綠素含量分別為0.95、0.75 mg/g，NaCl濃度為0.9 mol/L時葉綠素含量大幅下降。脅迫后第30天，NaCl濃度為1.2 mol/L和0.9 mol/L處理的各品種（系）均枯萎死亡，可見，春小麥的NaCl脅迫極限濃度低于0.9 mol/L。脅迫后第10、20、30天，NaCl濃度0.6 mol/L的處理下，葉綠素含量下降幅度最大，其中H-6較CK分別下降33.4 %、69.5%、59.0%，2014鑒-027較CK分別下降22.0%、45.7%、30.0%。在相同鹽脅迫濃度下，2014鑒-027的葉綠素含量高于H-6，說明2014鑒-027受鹽脅迫傷害程度較輕，耐鹽性較強。

2.2 NaCl脅迫對春小麥MDA含量的影響

由圖2可以看出，春小麥苗期MDA含量隨著NaCl濃度的加大和脅迫時間的延長而呈升高趨勢。脅迫后第10天，NaCl濃度1.2 mol/L處理下的春小麥幼苗MDA含量最高，其中2014鑒-027高達2.88 mmol/g，較CK增加91.0%。脅迫后第20天和第30天，NaCl濃度為1.2 mol/L和0.9 mol/L時所有供試春小麥品種枯萎死亡。2014鑒-027分別在脅迫第20天、濃度為0.9 mol/L時MDA含量最高，為3.84 mmol/g，較CK增長60.9%，表現(xiàn)出較大變化；H-5和甘春28號在同一測定時期不同濃度NaCl脅迫處理下，MDA含量增加幅度不明顯。脅迫后第10、20、30天，NaCl濃度0.6 mol/L處理下，甘春28號MDA含量較CK分別增加25.2%、28.8%、52.6%；2014鑒-027較CK分別增加81.9%、42.1%、66.9%，可見，甘春28號在3個時間段的MAD含量均小于2014鑒-027，表明甘春28號的耐鹽性強于2014鑒-027。

2.3 NaCl脅迫對保護性酶活性的影響

2.3.1 過氧化氫酶（CAT）活性 由圖3可知，在脅迫強度不斷加大與時間不斷延長的情況下，春小麥的CAT總體呈先升后降的趨勢。脅迫后第10天，NaCl濃度為0.6 mol/L時，H-6的CAT活性最大，為7.43 u/g；其他品種（系）均在NaCl濃度為0.3 mol/L時出現(xiàn)最大值。脅迫后第20天，NaCl濃度為0.3 mol/L時各供試材料的CAT值均達到峰值，其中H-6最高，為38.63 u/g，較CK上升54.7%。脅迫后第30天，CAT值上升幅度最大的是甘春26號，最小的是甘春28號，上升幅度分別為52.8%、12.0%。NaCl濃度為1.2、0.9 mol/L時，各品種（系）分別于脅迫后第30天死亡。在脅迫后第10、20、30天，2014鑒-027的CAT較CK的分別上升82.1%、31.7%、49.1%，H-5分別上升57.3%、12.6%、25.3%，H-5的CAT變化幅度小于2014鑒-027?？梢奌-5的耐鹽性高于2014鑒-027。

2.3.2 脯氨酸（Pro）含量 由圖4可知，在鹽脅迫濃度不斷增加和時間不斷延長的情況下，各品種（系）的Pro含量總體呈顯著上升趨勢。脅迫后第10天，NaCl濃度為0.6 mol/L，H-6和2014鑒-027 的Pro含量較CK上升幅度較明顯，之后則表現(xiàn)不明顯。NaCl濃度為0.9 mol/L時，H-5和甘春26號的Pro含量上升幅度平緩；濃度達到1.2 mol/L時，Pro含量上升幅度較明顯。脅迫后第20天，NaCl濃度1.2 mol/L 處理下的各品種（系）均已枯萎，NaCl濃度0.9 mol/L處理下的各品種（系）Pro含量均達到最大值，此時，甘春28號的Pro含量為192.3 ug/g。脅迫后第30天，H-6在NaCl濃度0.3、0.6 mol/L 處理下Pro含量較CK分別提高66.0%、33.55%。NaCl濃度0.6 mol/L時，H-5在脅迫后的第10、20、30天Pro含量較CK的增長幅度分別為73.7%、56.6%、70.8%，高于品種甘春28號，其耐鹽性較好。

3 討論與結(jié)論

小麥耐鹽性是由多基因控制的數(shù)量遺傳性狀，涉及諸多基因和多種耐鹽機制的協(xié)調(diào)作用［11 - 12 ］，并且不同品種間存在耐鹽性差異。葉綠素是植物進行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量的多少直接影響植物干物質(zhì)的積累［9 ］。鹽分能增加細胞膜透性，加強脂質(zhì)過氧化作用，最終導(dǎo)致膜系統(tǒng)的破壞。CAT是在生物進化過程中建立起來的生物防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶，也是一種抗氧化劑，催化細胞內(nèi)過氧化氫發(fā)生歧化反應(yīng)，是生物體酶保護系統(tǒng)的一個重要因素［10 ］。Pro作為胞質(zhì)滲壓劑、酶和細胞結(jié)構(gòu)的保護劑及自由基清除劑而起保護作用，植物細胞內(nèi)Pro的積累能夠提高植物的抗鹽性［13 - 14 ］，并且Pro的積累量與其抗鹽能力成正比。

本試驗顯示，在NaCl濃度提高和脅迫時間延長時，供試春小麥品種的葉綠素含量呈現(xiàn)下降趨勢，MDA含量上升，CAT含量表現(xiàn)先升后降，Pro含量增加。葉綠素含量在鹽脅迫下降低，有可能與植物吸收不到足夠的水分和礦質(zhì)營養(yǎng)有關(guān)，也有可能是由于受鹽脅迫致使植株體內(nèi)的葉綠素降解酶活性增強，促進了葉綠素的降解［15 - 16 ］。植物器官衰老時或在逆境條件下，往往發(fā)生膜脂過氧化作用，其產(chǎn)物 MDA 會嚴(yán)重損傷生物膜。供試材料的MDA含量隨著鹽脅迫的增加而變大，間接地反映了春小麥品種受鹽脅迫傷害的程度［17 - 19 ］。CAT活性隨著NaCl濃度和時間增加均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，說明春小麥所含CAT作為保護酶在遇到鹽脅迫時有抵御脅迫的作用。正常狀態(tài)下小麥的Pro含量較低，當(dāng)受到0.3 mol/L和0.6 mol/L NaCl溶液鹽脅迫后，Pro含量有很大幅度的升高，說明Pro可以作為衡量小麥抗鹽能力的一項重要生理生化指標(biāo)［20 - 21 ］。供試的6個春小麥品種（系），在NaCl濃度0.9 mol/L和1.2 mol/L的高鹽條件分別脅迫第20、30天后小麥苗枯萎死亡，可見其正常生長的NaCl濃度應(yīng)在0.9 mol/L以下。隨著NaCl脅迫強度增強和時間延長，葉綠素含量逐漸下降，但NaCl濃度為0.3、0.6 mol/L處理的鹽脅迫處理間差異不顯著，說明小麥苗期可耐受0.6 mol/L NaCl脅迫；CAT活性均表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，而MDA和Pro含量呈現(xiàn)上升趨勢，說明NaCl脅迫可誘導(dǎo)小麥苗期保護性酶的活性。綜合分析，品種H-5和甘春28號的耐鹽性較強，可進一步在鹽堿地試驗種植。

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