盐胁迫对百棉１号与中棉所４４的影响比较

胡根海 李春平 张志勇 王清连 李成奇

摘要：以国审棉花新品种百棉１号和耐盐棉花品种中棉所４４为试材，设置浓度分别为０．０％（对照）、０．４％、０．８％、１．２％的ＮａＣｌ溶液处理３片真叶幼苗，研究其在盐胁迫下叶片中叶绿素含量和ＡＴＰ酶活性的变化情况，以确定耐盐品种中棉所４４与百棉１号的苗期ＡＴＰ酶活性及叶绿素含量变化的差异所在。结果表明：①两品种的ＡＴＰ酶活性有不同的变化特征，百棉１号波动较大，总体呈先上升后下降趋势；而中棉所４４波动较小，盐胁迫１２ ｄ后呈上升趋势。②两品种的叶绿素含量也有不同的变化特征，在０．４％浓度的盐胁迫下，两品种的叶绿素ａ含量变化趋势一致，先下降后升高并恢复到对照水平；在０．８％与１．２％的盐胁迫下，百棉１号的不同组分的叶绿素含量一直呈下降趋势，而中棉所４４先下降然后趋于稳定；同时两品种叶绿素组分比例降解速度也有所不同。因此，可以把ＡＴＰ酶活性与叶绿素含量作为耐盐材料筛选的参考指标。

关键词：棉花；盐胁迫；叶绿素；ＡＴＰ酶

中图分类号：Ｓ５６２文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）15－3173-04

Effects of Salt Stress on Baimian No.1 and CRI 44

ＨＵ Ｇｅｎ－ｈａｉ１，ＬＩ Ｃｈｕｎ－ｐｉｎｇ２，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ－ｙｏｎｇ１，ＷＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｌｉａｎ１，ＬＩ Ｃｈｅｎｇ－ｑｉ１

（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｅｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｘｉｎｘｉａｎｇ ４５３００３，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｃｒｏｐｓ， Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｕｒｕｍｑｉ ８３００９１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｗｉｔｈ ３ ｔｒｕｅ ｌｅａｆ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ Ｂａｉｍｉａｎ Ｎｏ．１ ａｎｄ ＣＲＩ ４４（Ｓａｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔ ｖａｒｉｅｔｙ） ｗｅｒｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ＮａＣｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（０．０％， ０．４％， ０．８％，１．２％） ｆｏｒ １５ ｄ． Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ＡＴＰ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ２ ｖａｒｉｅｔies ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＡＴＰ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｖａｒｉｅｔｙ ｄｉｆｆｅｒｅｄ， ａｓ ｔｈｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｗａｓ ｌａｒｇｅ ｉｎ Ｂａｉｍｉａｎ Ｎｏ．１， ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｆｉｒｓｔｌｙ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ； ｗｈｉｌｅ ｉｎ ＣＲＩ ４４， ｔｈｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｍａｌｌ， ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｆｔｅｒ ｂｅｉｎｇ ｔｒｅａｔｅｄ ｆｏｒ １２ ｄ． Ａ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ－ａ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｕｎｄｅｒ ０．４％ ＮａＣｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｗｈｉｃｈ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ， ｔｈｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｅｖｅｌ． Ｕｎｄｅｒ ０．８％ ａｎｄ １．２％ ＮａＣｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ Ｂａｉｍｉａｎ Ｎｏ．１ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ； ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｒｅｍａｉｎｅｄ ｓｔｅａｄｙ in CRI 44． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｄｉｆｆｅｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ． Ｔｈｕｓ ＡＴＰ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｔｈｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｓａｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｔ ｖａｒｉｅｔｙ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｏｔｔｏｎ； ｓａｌｔ ｓｔｒｅｓｓ； ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ； ＡＴＰ ｅｎｚｙｍｅ

棉花是我国重要的经济作物之一，粮棉争地的矛盾直接制约我国棉花播种面积与产量。在我国人多地少，粮食安全需要保障的前提下，增加棉花良田播种面积困难。棉花是耐盐性比较强的农作物之一，在我国沿海和内陆盐碱地区广泛种植，我国有近３ ０００万ｈｍ２的盐碱地分布在２３个省、市、自治区。目前我国盐碱地植棉平均产量１ ０５０ ｋｇ／ｈｍ２ ［１］，而一般非盐碱地棉花产量黄河流域平均为３ ０５０ ｋｇ／ｈｍ２，因此盐碱地植棉产量亟待提高，改良棉花新品种的耐盐碱性是最主要的途径。目前已有研究主要侧重在盐胁迫后的生理表现及抗氧化保护酶的影响方面［２，３］，但有关盐胁迫后耐盐品种与普通材料的ＡＴＰ酶活性及叶绿素含量的差异未见报道。本研究通过培养箱栽培试验，对耐盐棉花品种与百棉１号新品种的ＡＴＰ酶活性与叶绿素含量进行了比较，探讨了不同盐浓度胁迫下，耐盐品种与百棉１号的差异，期望为棉花新品种的耐盐改良提供依据。

１材料与方法

１．１材料

试验在河南科技学院棉花研究基地进行。以河南科技学院棉花研究所培育的国审棉花新品种百棉１号以及生产上正在推广的耐盐棉花品种中棉所４４作供试材料。棉花材料于２０１０年４月２５日播种于培养箱内，培养箱埋于土壤中，上沿与地面齐平，按照常规大田管理方式进行管理，在棉花的三叶期使用ＮａＣｌ溶液处理，使培养箱中ＮａＣｌ浓度达到０．０％（对照）、０．４％、０．８％和１．２％，取样时期分别为２０１０年７月７、１０、１３、１６、１９与２２日。样品取自同期棉花相同部位的全展功能叶片，剪碎混匀，每份称取０．３ ｇ，液氮速冻后置于－８０ ℃冰箱中保存备用。

１．２测定方法

ＡＴＰ酶活性测定，以６６０ ｎｍ下定磷法测定其无机磷含量，在６６０ ｎｍ波长下测定吸光度，酶活性高低用ＡＴＰ酶酶解产生的无机磷多少计算，酶活单位用每分钟每毫克酶水解ＡＴＰ所释放的无机磷（Ｐｉ）含量（ｎｍｏｌ）［ｎｍｏｌ（Ｐｉ）／（ｍｇ·ｍｉｎ）］表示。叶绿素含量测定方法采用可见分光光度计法［４］。

２结果与分析

２．１盐胁迫对棉花苗期ＡＴＰ酶活性的影响

ＡＴＰ酶广泛存在于各类植物细胞质膜、液泡膜、光合膜和线粒体内膜等部位，它对维持细胞的正常生理功能起着极为重要的作用［５］。从图１可以看出，随盐浓度的增加，百棉１号和中棉所４４的叶片中ＡＴＰ酶活性表现出不同的变化规律。百棉１号盐胁迫下ＡＴＰ酶活性总体呈现先升高后下降的趋势，在０．４％、０．８％、１．２％的盐胁迫处理后，不同盐浓度下的酶活性变化曲线有差异；０．４％的盐胁迫处理，在处理后３ ｄ内ＡＴＰ酶活性迅速升高并达到峰值然后下降，在１２ ｄ后又缓慢上升；０．８％、１．２％的盐胁迫处理，处理后３ ｄ内略下降，之后开始上升并在处理后６ ｄ达到峰值，然后下降；１．２％的盐胁迫处理在１２ ｄ以后叶片干枯。中棉所４４在０．４％、０．８％、１．２％ ３种浓度的盐胁迫下，ＡＴＰ酶活性均出现了波动，在处理前期，波动相对较小，在处理１２ ｄ以后开始上升，０．４％、０．８％盐胁迫处理的ＡＴＰ酶活性升高幅度明显高于１．２％盐胁迫处理。耐盐材料中棉所４４的ＡＴＰ酶活性总体高于百棉１号，在胁迫１２ ｄ内波动较小，１２ ｄ后ＡＴＰ酶活性显著增加；而百棉１号盐胁迫后ＡＴＰ酶活性的波动较大，先上升后下降，可见耐盐品种与百棉１号具有不同的盐胁迫反应特征。

２．２盐胁迫对棉花苗期叶绿素ａ含量的影响

由图２可知，中棉所４４在不同浓度盐胁迫下叶绿素ａ含量表现不同的变化趋势。中棉所４４在３种不同浓度盐胁迫后初期叶绿素ａ含量均表现急剧下降趋势；其中０．４％的盐浓度影响较小，胁迫６ ｄ后叶绿素ａ开始上升并恢复到对照水平；在０．８％与１．２％的盐胁迫３ ｄ内下降较多，之后基本处于平稳走势。百棉１号在０．４％的盐胁迫下叶绿素ａ含量变化与中棉所４４表现相同趋势；在０．８％与１．２％的盐胁迫后叶绿素ａ含量一直处于下降趋势；在１．２％的盐胁迫１２ ｄ后（即７月１９号以后）叶片干枯没有数据。对比中棉所４４与百棉１号，可见中棉所４４的叶绿素ａ的绝对含量高于百棉１号，在高浓度盐胁迫３ ｄ后其叶绿素ａ含量趋于稳定，而百棉１号一直处于下降趋势，可能耐盐材料与普通材料的叶绿素ａ有不同的盐胁迫适应机制。

２．３盐胁迫对棉花苗期叶绿素ｂ含量的影响

由图３可知，中棉所４４在不同浓度盐胁迫下叶绿素ｂ在前期缓慢下降，在０．４％与０．８％的盐胁迫９ ｄ后开始缓慢上升，在１．２％的盐胁迫６ ｄ后基本趋于稳定。百棉１号在盐胁迫下３～９ ｄ表现为叶绿素ｂ含量迅速下降，在 ０．４％与０．８％的盐胁迫９ ｄ后稍有升高后再下降，在１．２％的盐胁迫３ ｄ后一直处于下降趋势。比较两个棉花品种在盐胁迫下叶绿素ｂ的含量变化可知，中棉所４４受胁迫后影响较小，缓慢下降后再升高得到部分恢复，而百棉１号的反应为所有的处理都是下降趋势，表明中棉所４４可能具有更好的叶绿素ｂ合成或维持稳定的机制。

２．４盐胁迫对棉花苗期叶绿素（ａ＋ｂ）含量的影响

由图４可知，中棉所４４在不同浓度盐胁迫下叶绿素（ａ＋ｂ）表现不同的变化趋势。３种浓度盐胁迫下，中棉所４４在盐胁迫后叶绿素（ａ＋ｂ） ３ ｄ内均表现急剧下降趋势；其中０．４％的盐胁迫影响较小，胁迫处理６ ｄ后开始缓慢上升最后接近对照水平；在０．８％与１．２％的盐胁迫３ ｄ后基本处于稳定。百棉１号在不同浓度盐胁迫后叶绿素（ａ＋ｂ）含量一直处于下降趋势。

２．５盐胁迫对棉花苗期叶绿素含量ａ／ｂ值的影响

由图５可知，中棉所４４未处理样品的叶绿素含量ａ／ｂ值和在低浓度（０．４％）的盐胁迫下变化趋势相似；在０．８％与１．２％的盐胁迫后急剧下降，３ ｄ后趋于稳定。百棉１号在３种浓度盐胁迫下，叶绿素ａ／ｂ值都表现下降趋势，在０．４％的盐胁迫９ ｄ后叶绿素含量ａ／ｂ值趋于稳定；在０．８％与１．２％的盐胁迫处理后迅速下降，３ ｄ后下降趋势变缓。两个棉花品种在盐胁迫下叶绿素ａ／ｂ值有差异，中棉所４４叶绿素ａ／ｂ值在０．４％的盐浓度下受胁迫的影响较小，而百棉１号的反应均为叶绿素ａ／ｂ值在盐胁迫后下降。推测中棉所４４具有更高维持叶绿素ａ和叶绿素ｂ比例稳定的机制或两者同比例受损伤，而百棉１号盐胁迫后叶绿素ａ／ｂ值下降反映出材料的叶绿素ａ对盐胁迫更敏感。

３小结与讨论

ＡＴＰ酶在细胞中的多少可反映出细胞当时的生活状态，这一技术已被广泛应用于植物逆境生理及发育调控研究。ＡＴＰ酶可以为细胞吸收Ｋ＋和通过Ｎａ＋／Ｈ＋反向运输为Ｎａ＋提供动力，因此ＡＴＰ酶活性对植物耐盐性均可产生重要影响［6］。试验测定结果显示，耐盐品种ＡＴＰ酶活性总体高于普通品种；两品种ＡＴＰ酶活性均表现随不同盐浓度胁迫而有所变化，耐盐品种中棉所４４的ＡＴＰ酶活性在不同盐浓度胁迫下波动较小，１３ ｄ后在较高盐浓度下（≥０．８％）有所升高；普通品种盐胁迫后迅速升高后下降。比较耐盐与普通品种可见，耐盐材料的ＡＴＰ酶稳定性更高，而且还具有盐胁迫后诱导增加活性的能力，以保证在盐胁迫条件下细胞的稳定性，普通材料随盐胁迫时间的延长引起了ＡＴＰ酶失活或活性降低。耐盐品种与普通材料在盐胁迫下ＡＴＰ酶活性变化各具特征，建议可以把ＡＴＰ酶活性作为耐盐新材料选择的参考指标。

盐胁迫对棉花叶片的叶绿素含量以及组分存在显著的影响，而叶绿素含量的下降可能是引起盐胁迫下叶片光合作用受到抑制的重要原因之一。在盐胁迫环境下，耐盐品种与一般品种的叶绿素总量及叶绿素ａ、叶绿素ｂ的含量与各自对照相比均有不同程度的下降，通过对耐盐与一般材料的叶绿素ａ含量、叶绿素ｂ含量、叶绿素（ａ＋ｂ）含量和叶绿素ａ／ｂ值分析比较，试验结果显示盐胁迫不仅引起了叶绿素ａ、ｂ含量下降，而且也导致组分比例变化，这与之前研究的结论土壤盐胁迫可能破坏植物叶绿体结构，使体内叶绿素含量下降，引起植株光合能力减弱相一致［7，8］。由叶绿素ａ／ｂ值变化可见盐胁迫导致叶绿素ａ降解较叶绿素ｂ迅速。有学者认为，低钠盐可以增加植物体内叶绿素含量［9，10］，试验未发现低盐浓度对叶绿素含量有增加现象，可能是不同作物反应不同。从耐盐品种与普通品种的盐胁迫反应可以看出，在相同胁迫条件下，耐盐品种叶绿素含量下降到一定程度后维持稳定，而普通品种是持续下降。这可能暗示耐盐品种有维持叶绿素稳定的机制，其机制有待深入探讨。从总体比较可以看到耐盐品种中棉所４４的叶绿素各项指标均高于普通材料，这说明不同材料叶绿素合成机制存在差异，可能耐盐材料本身就有更高的叶绿素合成能力，叶绿素的含量可以作为参考指标用于耐盐材料选择。

参考文献：

［１］ 张国霞，胡玉娇，华珞，等．海冰水灌溉对盐碱地棉花产量和品质的影响［Ｊ］．中国土壤与肥料，２０１０（５）：２５-３０．

［２］ 李付广，李凤莲，李秀兰． 盐胁迫对棉花幼苗保护酶系统活性的影响［Ｊ］． 河北农业大学学报，１９９４，１７（３）：５２-５６．

［３］ 刘金定，朱召勇，樊宝香． 棉花品种在不同浓度盐胁迫下的生理表现［Ｊ］． 中国棉花，１９９５，２２（９）：１６-１７．

［４］ 张志良，瞿伟菁．植物生理学实验指导［Ｍ］．第三版．北京：高等教育出版社，２００３．

［５］ 陶明煊，吴国荣，顾龚平，等． Ｃｄ对荇菜光合、呼吸速率和ＡＴＰase活性的毒害影响［Ｊ］．南京师大学报（自然科学版），２００２，２５（３）：９４-９７．

［6］ ＷＡＮＧ Ｙ Ｑ，ＫＡＬＩＭＡ-ＮＫＯＭＡ Ｍ， Ｃｕｉ Ｋ Ｍ． Ｕｌｔｒａｃｙｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＴＰase ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｘｙｌｅｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ｉｎ Ｅｕｃｏｍｍｉａｕｌｍｏｉｄｅｓ ｔｒｕｎｋ［Ｊ］． Ａｃｔａ Ｂｏｔａｎｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ， ２０００，４２（５）：４５５－４６０．

［7］ 汪贵斌， 曹福亮． 盐分和水分胁迫对落羽杉幼苗的生长量及营养元素含量的影响［Ｊ］．林业科学，２００４，４０（６）：５６-６２．

［8］ 吴永波， 薛建辉． 盐胁迫对３种白蜡树幼苗生长与光合作用的影响［Ｊ］．南京林业大学学报（自然科学版），２００２，２６（３）：１９-２２．

［9］ ＭＵＮＮＳ Ｒ，ＴＥＭＭＡＴ Ａ． Ｗｈｏｌｅ ｐｌａｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ ｓａｌｉｎｉｔｙ ［Ｊ］． Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，１９８６，１３：１４３-１６０．

［10］ ＭＡＴＯＨ Ｔ， ＭＵＲＡＴＡ Ｓ． Ｓｏｄｉｕｍ ｓｔｉｍｕｌａｔｅｓ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｐａｎｉｃｕｍ ｃｏｌｏｒａｔｌｚｍ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｐｈｏｔｏ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ［Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，１９９０，９２：１１６９-１１７３．