NaCl胁迫条件下马铃薯再生苗耐盐性研究

裴怀弟，张敏敏，刘新星，厚毅清，陈玉梁

（甘肃省农业科学院生物技术研究所，甘肃兰州 730070）

NaCl胁迫条件下马铃薯再生苗耐盐性研究

裴怀弟，张敏敏，刘新星，厚毅清，陈玉梁

（甘肃省农业科学院生物技术研究所，甘肃兰州 730070）

将3个品种（系）的马铃薯试管苗在添加不同浓度NaCl的培养基上直接诱导分化成苗，对其耐盐性进行初步鉴定。结果表明，随着盐浓度的增加，3个品种（系）再生苗的根系活力、脯氨酸、可溶性糖含量、SOD酶活性均呈现上升的趋势，其中L03-6品系的根系活力和脯氨酸含量均高于其余两个品种（系）。3个再生品种（系）的POD酶活性比对照下降，且3个马铃薯品种（系）对盐浓度的敏感程度存在差异。

马铃薯试管苗；盐胁迫；生理指标

土壤盐渍化问题受到社会越来越普遍的关注，在世界各地的干旱、半干旱以及半湿润地区出现的盐渍土和土壤次生盐渍化已成为制约人类社会发展和进步的一个世界性的资源与环境问题。受多种因素影响，土壤盐分大量向耕层积聚，高浓度的盐分对植物根系产生巨大危害，农作物生长受到严重的抑制，造成农作物大面积减产。为解决这些问题，就必须先了解植物耐盐的机理。不同植物由于其耐盐方式和耐盐机理的不同，其组织或细胞内的生理代谢和生化变化也不相同［1］，造成植物耐盐能力差异很大，导致目前还没有一个公认的机制能够解释所有植物对盐的适应性［2］。

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是世界上广为种植的粮菜兼用型作物，也是我国干旱和半干旱地区重要的经济作物，属盐敏感型［3］，盐渍化土壤严重制约马铃薯的生长发育［3～4］，盐害不利于其生长，对产量影响极大，因此，培育符合不同育种目标的耐盐马铃薯新品种就显得十分重要。前人的研究结果发现，马铃薯的抗盐能力很差［3］，0.2%的盐逆境就可见胁迫效果，使其出苗迟缓、芽势降低、植株矮小甚至死亡，严重影响其产量和品质。这说明利用常规育种手段无法从资源匮乏的栽培马铃薯群体中选育出高耐盐品种。常规育种改良品种一直进展缓慢，体细胞无性系变异筛选是抗性品种选育的有效途径之一［5］，在许多植物品种改良上已取得成功［6～7］。我们利用马铃薯脱毒试管苗，对不同品种马铃薯种质进行耐盐性研究，为进一步利用马铃薯新型栽培种作为育种材料选育耐盐品种提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

指示马铃薯品种（系）为大西洋、L03-1、L03-6（均由甘肃省农业科学院生物技术研究所提供）。

1.2 方法

根据已有的方法建立马铃薯品种（系）的脱毒试管苗扩繁体系［8～9］。试管苗繁殖采用茎切段法，将试管苗剪成1 cm左右带腋芽的茎段，插入MS固体培养基（pH 5.8）上，每20 d继代繁殖1次，在3 000 Lx连续光照、温度（22±1）℃培养备用。将生长20 d左右的试管苗剪成1 cm左右不带腋芽的茎段，将茎段嵌入固体不定芽诱导培养基A（MS+2.0 mg/L6-BA+0.2 mg/L2，4-D）中，pH 5.8；在该培养基中加入不同浓度的NaCl做盐诱导处理，NaCl浓度分别为1、2、3、4、5、6、8 g/kg。在A培养基中培养10 d左右后，将茎段转接到分化培养基B（MS+2.0 mg/L6-BA+0.2 mg/LNAA）中，pH 5.8；同样在该培养基中加入浓度分别为1、2、3、4、5、6、8 g/kg的NaCl，每隔7 d用B培养基继代转接1次，直到分化成苗。

将分化得到的试管苗接种到含相应NaCl浓度1、2g/kg的MS培养基中（本实验只在NaCl浓度为1、2g/kg浓度下诱导分化成苗，当NaCl浓度大于2 g/kg时，愈伤组织褐化严重，没有得到相应的再生苗）培养，培养25d时进行相关指标的测定。

1.3 测定方法

采用TTC法测定根系活力［10］，超氧化物歧化酶（SOD）酶活性的测定参照Chander［11］。采用茚三酮比色法测定脯氨酸含量，采用蒽酮法测定可溶性糖含量，采用愈创木酚显色法测定过氧化物酶（POD）活性，均参照王韶唐的方法［12］。

数据通过Microsoft Excel和SPSS（13.0）软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对马铃薯再生试管苗根系活力的影响

从图1可以看出，随着盐浓度的增加，再生试管苗的根系活力都呈现一个先升后降的趋势，且各品种（系）之间差异显著。其中大西洋、L03-1两个品种（系）之间根系活力变化不是很明显，但是L03-6无论是对照还是盐浓度下其根系活力都较其它品种（系）高。在盐浓度为2 g/kg时，大西洋根系活力与对照相比增加最少，为36.7%；在盐浓度为1 g/kg时，L03-6根系活力与其它品种（系）相比是最大的，但是与对照相比只增加了4.9%。

图1 Nacl胁迫对马铃薯试管苗根系活力的影响

2.2 盐胁迫对马铃薯再生试管苗可溶性糖含量的影响

从图2可以看出，随着盐浓度的增加，大西洋、L03-1再生试管苗的可溶性糖含量与对照相比，都呈现上升的趋势，并且品种（系）间差异不显著。大西洋在盐浓度2 g/kg下可溶性糖含量与对照相比增加趋势不明显，仅为对照的1.5%；L03-1在盐浓度为1 g/kg时，可溶性糖含量最高，为对照的64.1%。L03-6随着盐浓度的升高，可溶性糖含量呈不规律变化，盐浓度为1 g/kg时较对照降低，盐浓度为2 g/kg时较对照升高。

图2 Nacl胁迫对马铃薯试管苗可溶性糖含量的影响

2.3 盐胁迫对马铃薯再生试管苗脯氨酸含量的影响

图3 Nacl胁迫对马铃薯试管苗脯氨酸含量的影响

脯氨酸是植物重要的渗透调节物质和抗氧化物质，NaCl胁迫能使脯氨酸含量积累。从图3可以看出，随着盐浓度的增加，各品种（系）再生试管苗的脯氨酸含量与对照相比都有所增加。盐浓度为1 g/kg时，L03-6脯氨酸含量比对照增加了66.5%，大西洋与对照增加了11.5%；L03-1是3个品种（系）盐浓度下脯氨酸含量增加最大的，比对照增加了183.5%。同时可以看出，各品种（系）之间有明显差异。

2.4 盐胁迫对马铃薯再生试管苗SOD、POD酶活性的影响

从图4可以看出，随着盐浓度的增加，3个品种（系）的SOD酶活性差异不显著，与对照相比都有所增加。盐浓度为1 g/kg时，L03-1的SOD酶活性增加最少，但是与对照相比仍升高12.7%；L03-6的SOD酶活性与对照相比增加了96.4%。从图5可以看出，POD酶活性在各品种（系）间差异不显著，且POD酶活性呈不规律变化。3个品种（系）在盐处理下，POD酶活性均低于对照，POD酶活性呈现下降趋势，但是下降趋势不明显。

图4 Nacl胁迫对马铃薯再生试管苗SOD酶活性的影响

图5 Nacl胁迫对马铃薯再生试管苗POD酶活性的影响

3 结论与讨论

1）不同品种（系）对盐胁迫的反应不尽相同，受盐害程度不同，即不同马铃薯品种对盐分胁迫的敏感程度不同。本试验结果表明，3个供试马铃薯再生苗品种（系）的根系活力、脯氨酸、可溶性糖含量、SOD酶活性都随着盐浓度的增高呈现上升的趋势，其中L03-6的根系活力和脯氨酸含量与其它2个品种（系）相比都最高。随着盐浓度的增加，大西洋、L03-1、L03-6 POD酶活性与对照相比是下降的。从试验中可以看出，马铃薯在遭受到盐胁迫逆境条件后，具有很强的自我恢复能力，其抗氧化功能较强。

2）植物在正常条件下，游离脯氨酸含量很低，但是遇到干旱、低温、盐碱等逆境时，游离脯氨酸、可溶性糖便会大量积累，并且积累指数与植物的抗逆性有关。尽管逆境下植物细胞中脯氨酸的积累具有普遍性，但其积累的生理意义至今仍然存在着截然相反的结论，有些研究认为逆境下脯氨酸积累的多少可以作为植物抗逆性筛选的指标［13～14］，有些则认为脯氨酸的积累是伤害的结果，不能作为抗性筛选的指标，更适宜作为一个胁迫伤害指标［15～16］。活性氧在植物体内的清除则需SOD、POD、CAT等膜保护酶系统［17］，而超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）都属于植物体内的一类保护酶，它们对逆境的反应非常敏感。前者能催化超氧化物离子自由基发生歧化反应，从而消除有毒离子；后者可以清除过氧化物，这两种酶在植物的抗性中起着重要的作用。从本研究总体结果来看，受盐害程度为大西洋较轻，L03-1次之、L03-6受害严重，3个品种（系）的再生苗对盐浓度敏感程度存在差异。另外，由于试管苗的培养条件与大田有较大差别，因此，对马铃薯耐盐性的研究还有大量工作要做，其耐盐性有待于在田间进一步验证。

［1］肖雯，贾恢先，蒲陆梅.几种盐生植物抗盐生理指标的研究［J］.西北植物学报，2000，20（5）：818-825.

［2］许祥明，叶和春，李国凤.植物抗盐机理的研究进展［J］.应用与环境生物学报，2000，6（4）：379-387.

［3］龚家栋.马铃薯不同品种耐盐性差异初步研究［J］.中国沙漠，1996，16（1）：61-66.

［4］王伟新，徐龙臣，田中艳，等.马铃薯高淀粉资源田间抗盐鉴定［J］.中国蔬菜，1999（1）：25-28.

［5］徐乃瑜.培养抗性植物的细胞与组织培养途径［J］.武汉植物研究，1987，5（3）：34-36.

［6］韦小敏，季良越，胡彦民，等.玉米耐盐愈伤组织变异体的筛选初报［J］.河南农业大学学报，2000，34（4）：324-328.

［7］王长泉，宋恒.杜鹃抗盐突变体的筛选［J］.核农学报，2003，17（3）：179-183.

［8］裴荣信.马铃薯茎尖脱毒种薯技术的改进［J］.马铃薯杂志，1988（2）：223-227.

［9］厚毅清，张艳萍.紫色马铃薯陇薯03-01试管薯诱导体系的优化研究［J］.甘肃农业科技，2010（7）：10-11.

［10］张宪政，陈凤玉，王荣富，等.植物生理学实验技术［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，1994：198-200.

［11］CHANDER M S.Enzymic associations with resistance to rust and powdey mildew in pea［J］.Indian Journal of Horticulture，1990，47（3）：341-345.

［12］王韶唐.植物生理学实验指导［M］.西安：陕西科学技术出版社，1987.

［13］汤章城.逆境条件下植物脯氨酸的积累及其可能的意义［J］.植物生理学通讯，1984（1）：15-21.

［14］汤章城，王育启，吴亚华，等.不同抗旱品种高粱苗中脯氨酸积累的差异［J］.植物生理学报，2002，12（2）：154-162.

［15］MOFTAH A E，MICHEL B E.The effect of sodium choloride on solute potential and proline accumulation in soybean leaves［J］.Physiol Plant，1987，83：238-240.

［16］刘娥娥，宗会，郭振飞，等.干旱、盐和低温胁迫对水稻幼苗脯氨酸含量的影响［J］.热带亚热带植物学报，2000，8（3）：235-238.

［17］孙黎，刘士辉，师向东，等.10种藜科盐生植物的抗盐生理生化特性［J］.干旱区研究，2006，23（2）：309-312.

（本文责编：杨杰）

Research of NaCl Tolerance on Potato Regeneration Seedlings

PEI Huai-di，ZHANH Min-min，LIUXin-xing，HOUYi-qing，CHENYu-liang
（Institute of Biotechnology，Gansu Academy of Agriculture Sciences，Lanzhou Gansu 730070，China）

In this experiment，A production of potato varieties and plantlets of the three strains were selected，directly induce to differentiate into seedlings on medium containing different NaCl concentrations，Preliminary identification of its salt tolerance.The results shows as follows with the increase of salt concentration，the activities of root，SOD，Procontent，souble sugar content of potato appeared a rising trend.Which the root activity and proline content of L03-6 were the highest compared with the other tree varieties.Compare with CK，the POD activity of Atlantic，L03-1，L03-6 were reduced.In this experiment four potato varieties on the salt sensitivity presenced difference.

Potato tube plantlets；Salt stress；Physiological index

S532

A

1001-1463（2014）11-0039-04

10.3969/j.issn.1001-1463.2014.11.015

2014-07-01

甘肃省农业生物技术研究与应用开发项目（GNSW-2010）；甘肃省农科院农业科技创新专项（2012GAAS12-1）；甘肃省农业科学院中青年基金项目（2014GAAS31）部分内容

裴怀弟（1979—），女，甘肃天水人，硕士，助理研究员，主要从事生物技术及栽培技术研究。E-mail：phdfeixiang@163.com

陈玉梁（1973—），男，甘肃靖远人，副研究员，主要从事生物技术应用研究。E-mail：ChenYL925@163.com