Na2CO3胁迫对蚕豆幼苗生长及叶绿素含量的影响

刘霞

Na2CO3胁迫对蚕豆幼苗生长及叶绿素含量的影响

刘霞

（枣庄学院生命科学系，山东枣庄，277160）

研究不同浓度（5，10，15，25 mmol/L）Na2CO3胁迫对蚕豆幼苗生长及叶绿素含量等指标的影响及作用机理。结果表明，低浓度的Na2CO3处理促进了蚕豆幼苗鲜、干质量增加，Na2CO3浓度超过25 mmol/L时将抑制蚕豆幼苗生长。随Na2CO3浓度的升高，蚕豆幼苗叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b的含量先升高后降低。25 mmol/L Na2CO3较严重地抑制了叶绿素的合成。随着Na2CO3浓度的升高，叶绿素a/b先升高后下降，最高点出现在5 mmol/L Na2CO3处理时，15 mmol/L Na2CO3处理叶绿素a/b与对照无明显差别，25 mmol/L Na2CO3处理叶绿素a/b比对照有所下降。

Na2CO3胁迫；蚕豆；幼苗生长；叶绿素含量

土壤盐渍化是世界农业所面临的越来越严重的问题。根据联合国教科文组织（UNESCO）和粮农组织（FAO）不完全统计，全世界共有约9.5亿hm2盐碱地。我国盐渍土壤总面积为9 918.3万hm2，其中现代盐渍土壤约3 693.3万hm2，残余盐渍土壤为4 486.7万hm2，潜在盐渍化土壤为1 733.3万hm2[1]。

目前我国内陆盐碱地苏打盐碱土的比重越来越大[2]。我国碱土和碱化土壤的形成，大部分与土壤中碳酸盐的积累有关，因而碱化度普遍较高，对植物耐NaCl研究较多，而对Na2CO3胁迫研究较少，对于蚕豆的Na2CO3胁迫效应报道较少。蚕豆（Vicia fabaL.）为豆科蝶形花亚科蚕豆属一年生或越年生草本植物，株高30～180 cm。茎直立，四棱，中空，四角上的维管束较大，羽状复叶，总状花序，花蝶形，荚果，种子扁平，略呈矩圆形或近于球形，为长日照作物，花果期4～5月。蚕豆有较强的抗盐碱能力，在盐碱地种植蚕豆均能获得较好的收成。种子供食用，籽粒含粗蛋白27.9%，淀粉40.7%，赖氨酸1.7%，还含有维生素B2、钙、磷、铁和人体所必需的多种氨基酸。茎、叶富含氮素，其根部具根瘤菌，为良好的冬季绿肥；花、果荚、种壳、种子及叶均可入药，有止血、利尿、解毒、消肿的功用。本试验从蚕豆幼苗生长及叶绿素含量方面探讨Na2CO3对其的胁迫效应，以探讨蚕豆对Na2CO3胁迫的适应机制，并揭示蚕豆耐碱的可能机理，以期为进一步利用盐碱地种植蚕豆提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

挑选籽粒饱满的蚕豆种子（采自枣庄学院生物园地），先用3%次氯酸钠溶液消毒20 min，然后用自来水冲洗3次，25℃浸种4 h，催芽5 d，发芽后将其移栽于直径20 cm，装有蛭石具孔的塑料盆钵中，每盆定苗2株，用1/4 Hoaglang培养液每日浇灌，采用自然光照，昼夜温为（30±2）/（23±2）℃，每天光照10～12 h，光强约800 μmol·m-2·s-1，有防雨设备。

1.2 试验处理

蚕豆幼苗生长至20 d后进行碱胁迫处理，即用含0，5，10，15，25 mmol/L Na2CO3的1/4 Hoagland培养液处理。对照用1/4 Hoagland营养液浇灌。每个处理设3次重复。胁迫处理在傍晚5：00～7：00进行，碱浓度每天递增5 mmol/L，达到终浓度为同一天，每天浇灌1次，浇灌量为蛭石持水量的2倍，以保证Na2CO3浓度的恒定。培养液及盐溶液每2 d更新1次，处理6 d后（以达到终浓度算起），采样测定相关指标。每个指标测定3次重复，结果取平均值。

1.3 试验方法

①幼苗鲜、干质量，有机、无机干质量及肉质化程度的测定 取出蚕豆幼苗，用吸水纸吸干多余水分，从根茎结合部将其分开，分别称鲜质量，然后于105℃烘箱中杀青10 min，80℃烘至恒重后再分别称根和地上部干质量，称取一定量干材料于马福炉中500℃灰化，使材料变为白色为止，称量灰分（无机物干质量）[3]。有机干质量=干质量-无机物干质量。肉质化程度（%）=鲜质量/干质量×100%[4]。

②叶绿素含量的测定 参考张志良等[4]的方法，取待测叶片，用蒸馏水洗干净，再用吸水纸吸干后，用直径约5.5 mm的打孔器打下5～10片叶放入试管中，加入5 mL 80%的丙酮，5 mL二甲基亚砜，盖好塞子，摇匀，于65℃保温提取直至叶片变白为止，冷却后，用80%的丙酮将提取液定容至25 mL，分别测663 nm和645 nm处的吸光度，用下列公式分别计算叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素的量[5～6]：Chla＝12.7A663-2.69A645；Chlb＝22.9A645-4.68A663；Chl（a+b）＝8.02A663+20.21A645。

2 结果与分析

2.1 Na2CO3胁迫对蚕豆幼苗鲜质量的影响

如图1所示，不同Na2CO3处理6 d后，5 mmol/L Na2CO3处理蚕豆幼苗生长最好，鲜质量最大，显著高于对照 （P＜0.05），为对照的172.5%；10，25 mmol/L Na2CO3处理时，鲜质量均高于对照，分别为对照的140.7%和137.9%；25 mmol/L Na2CO3处理时，鲜质量虽下降但与对照相比无显著差异（P＞0.05），由此可见，蚕豆可以耐受一定范围内的碱度，低浓度的Na2CO3处理促进了蚕豆幼苗生长，Na2CO3浓度超过25 mmol/L时将抑制蚕豆幼苗生长。

2.2 Na2CO3胁迫对蚕豆幼苗干质量、有机干质量和无机干质量的影响

与鲜质量相似，在5 mmol/L Na2CO3处理下，蚕豆的干质量、有机干质量和无机干质量达最大值，明显高于对照（P＜0.05），分别为对照的176.2%，175.7%和178.3%。10，15 mmol/L Na2CO3处理时，干质量为对照的142.1%和134.9%，有机干质量和无机干质量均比对照有一定程度的增加，但差异不显著；25 mmol/L Na2CO3处理时，干质量、有机干质量、无机干质量仍稍有增加（图2），但无显著差异（P＞0.05）。

2.3 Na2CO3胁迫对蚕豆幼苗地上部分肉质化程度的影响

如图3所示，15 mmol/L Na2CO3处理促进蚕豆幼苗肉质化，植物体没有缺水伤害发生，说明蚕豆有一定的稀盐能力。25 mmol/L Na2CO3处理使蚕豆幼苗肉质化程度明显下降。这说明Na2CO3浓度高到一定程度时，蚕豆就会出现生理失水现象。

2.4 Na2CO3胁迫对蚕豆幼苗叶绿素含量的影响

叶绿素是光合作用得以进行的重要物质之一，其含量的变化是光合速率以及植株受环境因素影响的重要反映。由图4可见，Na2CO3胁迫处理6 d后，在Na2CO3浓度为5和10 mmol/L时，蚕豆叶片颜色浓绿，叶绿素总量增加 ，分别为对照的127.27%和138.18%，Na2CO3浓度为15 mmol/L时，蚕豆叶片颜色与对照相比变化不明显，均呈现绿色。而当Na2CO3浓度为25 mmol/L时，少部分底部叶片呈现轻微的萎蔫发黄，叶绿素含量为对照的81.82%，且差异显著（P＜0.05）。这表明25 mmol/L Na2CO3较严重地抑制了叶绿素的合成或促进了叶绿素的分解。

由图4可见，叶绿素a含量在5 mmol/L Na2CO3处理时比对照略有升高但差异不显著（P＞0.05）。10 mmol/L Na2CO3处理时比对照含量高且差异显著（P＜0.05）。15 mmol/L Na2CO3处理与对照相比差别不明显（P＞0.05），而25 mmol/L Na2CO3处理时比对照略有下降，差异不显著（P＞0.05）。

叶绿素b含量的变化趋势基本与叶绿素a相似，在10 mmol/L Na2CO3处理与对照相比升高明显，差异显著（P＜0.05）。但15，25 mmol/L Na2CO3处理与对照差异不明显（P＞0.05)。

图1 Na2CO3处理6 d后蚕豆幼苗整株鲜质量变化

图2 Na2CO3处理6 d后蚕豆幼苗整株干质量、有机干质量和无机干质量的变化

图3 Na2CO3处理6 d后蚕豆植株肉质化程度变化

Na2CO3胁迫下蚕豆幼苗叶绿素a/b随着Na2CO3浓度的升高先升高后下降（图5），5 mmol/L Na2CO3处理时，叶绿素a/b比对照略有升高，但差异不显著（P＞0.05）。在10、15 mmol/L Na2CO3处理时，叶绿素a/b与对照相比虽有所下降，但差异不显著 （P＞0.05）。25 mmol/L Na2CO3处理时叶绿素a/b低于对照，且与对照差异显著（P＜0.05）。

图4 Na2CO3处理6 d后蚕豆植株叶绿素含量变化

图5 Na2CO3处理6 d后蚕豆植株叶绿素a/b的变化

3 小结与讨论

用15 mmol/L Na2CO3处理6 d后，蚕豆幼苗不但没有受到伤害，反而还促进了鲜干质量、有机无机质量、肉质化程度、叶绿素含量等基本生理指标，说明蚕豆具有较强的耐碱能力。但是，在高浓度25 mmol/L Na2CO3的处理下，蚕豆幼苗生长受到了抑制。

Na2CO3胁迫下蚕豆叶片发生黄化，且随碱浓度递增更加明显，Chla、Chlb、Chl（a+b）的含量先升高后降低。说明低浓度Na2CO3可能促进蚕豆幼苗中叶绿素的合成，也可能与Na2CO3胁迫限制了蚕豆幼苗叶面积的增大有关[7]。Na2CO3浓度为15 mmol/L时，蚕豆叶片颜色与对照相比变化不明显。25 mmol/L Na2CO3严重抑制了叶绿素的合成。

研究认为Chla/Chlb的变化能反映叶片光合能力大小，Chla/Chlb比值越大光合能力越强，随着Na2CO3浓度的升高，Chla/Chlb先升高后下降，最高点出现在5 mmol/L Na2CO3处理时，15 mmol/L Na2CO3处理叶绿素a/b与对照无明显差别，25 mmol/L Na2CO3处理叶绿素a/b比对照有所下降，说明高浓度Na2CO3使蚕豆光合能力降低。

[1]王宝山.逆境植物学[M].济南：山东师范大学出版社，2004.

[2]吴成龙，尹金来，徐阳春，等.碱胁迫对菊芋幼苗生长及其光合作用和抗氧化作用的影响[J].西北植物学报，2006，26（3）：447-454.

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[4]张志良.植物生理学实验手册[M].上海：上海科学技术出版社，1985.

[5]李合生.植物生理生化实验原理和技术（1版）[M].北京：高等教育出版社，2000：260-261.

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[7]惠红霞，许兴，李守明.盐胁迫抑制枸杞光合作用的可能机理[J].生态学杂志，2004，23（1）：5-9.

Effects of Na2CO3Stress on Growth and Chlorophyll Content of Vicia faba L.

LIU Xia
(Department of Life Science,Zaozhuang Colloge,Zaozhaung,Shandong 277160)

Four groups of young seedlings ofVicia fabaL.were treated with 5,10,15 and 25 mmol/L Na2CO3for 6 days, respectively.The fresh weight and dry weight,chlorophyll content and other physiological indices were measured.The main results showed that low concentration of Na2CO3promotes the fresh weight and dry weight ofVicia fabaL.,and high concentration of Na2CO3(25 mmol/L)inhibits its growth.Content of chlorophyll a,b,and a+b increased with the increase of Na2CO3concentration.And then decreased under the treatment with 25 mmol/L Na2CO3.Chlorophyll a/b increased significantly,it reached the peak value at 15 mmol/L Na2CO3concent and then decreased at 25 mmol/L Na2CO3concent.

Na2CO3stress;Vicia fabaL.;Growth of seedlings;Content of chlorophyll

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.12.009

刘霞（1974-），女，实验师，硕士，主要从事植物抗性生理研究，电话：0632-6065196，E-mail：liuxia@uzz.edu.cn

2010-01-06