NaCl胁迫对赖草幼苗生理特性的影响

杜利霞　董宽虎　乔志宏　韩汝旦　娄世杰

摘要：以赖草为材料，用不同浓度NaCl（100、200、300、400、500、600、700 mmol/L）对赖草进行处理，通过测定叶片含水量、根冠比（R/T）、丙二醛（MDA）、可溶性糖、超氧化物歧化酶（SOD）活性，研究赖草的耐盐能力。结果表明，NaCl浓度低于400 mmol/L时赖草叶片含水量、根冠比（R/T）与对照相比变化不显著（P>0.05）；随NaCl浓度增加，SOD活性和可溶性糖含量呈先上升后下降的趋势；MDA含量呈上升的趋势。赖草在400 mmol/L NaCl胁迫下能正常生长，当浓度达到500 mmol/L时生长受到影响。

关键词：NaCl胁迫；赖草；生理特性

中图分类号：Q 945 文献标识码：A 文章编号：10095500（2013）01000105

盐碱地是一种广泛分布的低产土壤，随着全球环境的不断恶化，土壤的盐碱化问题已日益威胁着人类赖以生存的有限土壤资源。根据联合国教科文组织（UNESCO）和粮农组织（FAO）的不完全统计，世界盐渍土面积约为9.54亿hm2，占世界陆地面积的7.6%＼[1＼]。我国盐渍土壤面积约为3.5×107 hm2，相当耕地的1/3，其中，盐土1.6×107 hm2，碱土8.7×105hm2，各类盐碱化土壤达1.8×107hm2＼[2＼]。在高盐分盐渍土地区，植物的生长受到限制，通过合理灌溉、淡水洗涤、施化学药剂等方法改良盐碱地，耗资巨大成效小，所以改良盐碱地最根本有效的方法是培育耐盐品种＼[3，4＼]。

赖草（Leymus secalinus）属禾本科小麦族赖草属，为中旱生根茎型牧草，具有品质优良、营养丰富、耐盐碱、耐践踏、抗旱、抗寒，适应性强等优良特性。对于赖草的研究从形态组织结构＼[5-7＼]、生理特性＼[8，9＼]、抗旱性＼[10-12＼]、种子抗盐性＼[13，14＼]、分子＼[15，16＼]等方面都有报道，赖草属植物中优良的基因是牧草和麦类作物育种的重要基因资源，所以，赖草属植物的研究具有重要意义。通过盆栽胁迫，研究了赖草幼苗的抗盐碱能力，同时筛选抗盐碱指标，为赖草的选育奠定一定基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料野生赖草种子采集于山西省右玉县，地理位置E 112°19′19.8″，N 39°59′26.2″，海拔1 329 m。试验在山西农业大学草业科学系日光能温室进行。赖草种子在温水中浸泡24 h后播种于蛭石与珍珠岩体积比为2∶1的直径25 cm、高20 cm塑料盆中，插入PVC管以便浇水及营养液，置于昼夜温度25 ℃/17 ℃，相对湿度为65%～80%的温室条件下进行培养。出苗后，每星期用Hongland营养液浇灌，其余时间用称重法确定失水量，用蒸馏水补充，于17∶00～20∶00进行。当苗龄达2～3周时每盆定苗60株。出苗2个月后用浓度100、200、300、400、500、600、700 mmol/L的NaCl 溶液进行胁迫，每天按50 mmol/L梯度进行递增，直至达到指定浓度，对照只浇灌营养液，3次重复。胁迫10 d后，取样进行各项指标的测定。

1.2 测定指标及方法

1.2.1 叶片含水量的测定 随机剪取20株赖草的地上部分，称重鲜重（W1）后，放入烘箱，在105 ℃下杀青0.5 h，然后，80 ℃下烘至恒重，称量干重（W2）＼[17＼]，计算含水量。

叶片含水量（占鲜重部分%）=（W1—W2）/ W1×100%

1.2.2 根冠比（R/T）的测定 随机选取 20株赖草，地上部与地下部分开后，分别称其鲜重。

根冠比（R/T）= 赖草地下部分的鲜重（R）与地上部分的鲜重（T）的比值＼[18＼]。

1.2.3 丙二醛（MDA）含量测定 采用硫代巴比妥酸法＼[19＼]

1.2.4 可溶性糖含量测定 采用苯酚法＼[20＼]。

1.2.5 超氧化物歧化酶（SOD）活性测定 氮兰四唑（NBT）法，以抑制光还原50%为一个酶活性单位＼[19＼]。

1.3 数据统计

采用Excel和SPSS 11.5对数据进行处理和统计分析，并用Duncan进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 NaCl胁迫对叶片含水量、R/T的影响

植物叶片含水量影响植物的生长、气孔状况、光合功能，在胁迫条件下，含水量的多少是植物抗逆能力的重要指标。NaCl浓度在400 mmol/L以下时，叶片含水量与对照差异不显著（P>0.05）。浓度为500 mmol/L时叶片含水量下降且与对照差异显著，但与600、700 mmol/L时的含水量差异不显著（表1）。在NaCl浓度在400 mmol/L时R/T与对照相比无明显变化，浓度≥400 mmol/L时R/T开始上升，至600 mmol/L时达到最大，与ck相比增加了20.95%。说明低浓度盐分对赖草地上地下部分的生长没有影响。

2.2 NaCl胁迫对丙二醛含量的影响

MDA是膜脂过氧化的产物，其含量的高低能指示植物受伤害的严重程度。NaCl浓度低于400 mmol/L时MDA含量变化不明显，高于400 mmol/L时，MDA含量与ck差异显著（P<0.05），在700 mmol/L时达到最大值14.08 mmol/g（图1）。说明NaCl浓度大于400 mmol/L时，赖草已受到伤害，其原因是高浓度NaCl 胁迫下，SOD活性的功能减弱，调节能力下降，因而体内积累了过剩的活性氧，从而引起膜的过氧化，使MDA含量上升。

2.3 NaCl胁迫对可溶性糖含量的影响

可溶性糖是渗透调节物质，且是合成其他有机溶质的碳架和能量来源，对细胞膜和原生质胶体亦有稳定作用，还可在细胞内无机离子浓度高时起保护酶类的作用＼[21＼]。研究表明，随着NaCl浓度的增加可溶性糖含量在增加，浓度在200 mmol/L以上时，可溶性糖含量和对照差异显著（P<0.05）。NaCl浓度在500 mmol/L时含量达到最大值，为10.33 mmol/L，之后开始下降（图2）。说明NaCl浓度在500 mmol/L以下时，可以通过可溶性糖的积累缓减盐对其造成的伤害。

2.4 NaCl胁迫对超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响

随着NaCl浓度的增加SOD活性呈先增加后降低的趋势，NaCl浓度为400 mmol/L时，SOD活性达到最大，比ck增加了41.2%，且差异显著（P<0.05），随后开始下降，700 mmol/L时SOD活性显著低于对照。说明NaCl浓度在400 mmol/L以上，赖草通过自身调节来抵抗盐胁迫的能力降低。

3 讨论与结论

盐胁迫对植物造成的伤害是生理伤害，造成其吸水困难，使植物组织含水量降低而产生伤害＼[22＼]。赖草有发达的根系，通过根细胞选择性的吸收及运输盐分的功能，既拒绝吸收过量的有害离子，又限制将其运送到叶片等重要部位。试验中赖草地上组织含水量在400 mmol/L以下没有显著变化，500 mmol/L以上时开始下降。R/T反映了植物地下部分与地上部分的相关性。在生长前期，为了给幼苗创造良好的营养生长条件，促进根系生长，增大根冠比。试验中，R/T当NaCl浓度为400 mmol/L时开始上升，600 mmol/L时达到最大，较对照比较增加了20.95%。说明此时赖草地上光合产物积累量减少，高浓度的盐胁迫赖草幼苗的地上部比地下部受胁迫影响更大，这和颜霞等＼[23＼]人研究的孜然的结果一致。

MDA是膜脂过氧化的重要产物，可与蛋白质、核酸、氨基酸等活性物质交联，形成不溶性的化合物（脂褐素）沉积干扰细胞的正常生命活动，其含量的高低反映膜脂过氧化程度，与植株受胁迫程度密切相关；同时MDA还能使叶绿素降解，从而降低光合作用＼[24-26＼]。研究表明，MDA含量在NaCl浓度400 mmol/L时没有变化；500 mmol/L时MDA含量显著增加，此时赖草膜受到伤害，同时产生大量的自由基，而高盐浓度下SOD活性的功能减弱，调节能力下降，因而体内积累了过剩的活性氧，从而引起膜的进一步过氧化，使MDA含量上升，这也在田晓艳等＼[27＼]人的研究中得到证实。

为了保护细胞免受伤害，植物体内形成一套完整的防御系统，SOD是酶保护系统中的重要组成成分，可清除过剩的自由基，使体内自由基维持一个正常的水平。因此，SOD活性高低能较好地反映植物抗逆能力的强弱＼[28＼]。试验结果表明，SOD活性的变化是随NaCl浓度增加呈现先增加后降低的趋势，SOD活性在NaCl浓度为400 mmol/L时到达最大，此后开始下降。说明NaCl浓度在400 mmol/L以上，赖草通过自身调节来抵抗盐胁迫的能力降低。

可溶性糖是一种渗透调节物质，植物为了适应逆境条件，会主动积累一些可溶性糖，以降低渗透势和冰点，适应外界环境条件的变化。赖草受到盐胁迫后，幼苗的可溶性糖含量随着盐浓度的增加而增加，表现出较强的渗透调节能力，缓解了盐胁迫对植株造成的伤害。相同盐浓度比较，赖草幼苗的抗盐能力比种子强＼[13＼]；相同幼苗比较赖草的抗盐能力比星星草和红豆草的强＼[29，30＼]。

从各项指标综合反映出，低浓度NaCl对赖草的生长和生理生化特性没有明显的影响，但随着NaCl浓度的升高，MDA含量显著上升，但SOD活性和可溶性糖含量也随之增加来消除自由基，降低膜脂过氧化程度。综合分析，赖草可在NaCl为400 mmol/L浓度下正常生长，浓度过高赖草则生长受到影响。

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