甘薯愈伤组织对盐胁迫的生理反应研究

阮先乐，王俊生，陈 龙，武安泉

（周口师范学院 生命科学与农学学院，河南 周口466001）

甘薯是一种产量高、风味好、营养价值高的粮食作物［1].它的原产地是南美洲，中国的甘薯总产量占世界甘薯总产量的80%以上［2].影响甘薯种植的重要环境因子是盐碱胁迫和干旱，全球6%的陆地面积有不同程度的土壤盐渍化侵蚀，20%的灌溉农业受到不同程度的盐害威胁.中国长江以北和沿海许多地区土壤中盐碱含量比较高.据统计，中国盐渍土面积为3470万hm2［3].因此，选育耐盐抗盐、丰产的品种是提高盐害地区甘薯产量及品质的一项重要的、经济有效的措施.

盐碱胁迫属于渗透胁迫，它可以导致植物细胞失水，严重的使细胞死亡［4].同时，还对植物产生离子胁迫.研究表明，盐渍下大豆幼苗呈现出的叶片枯萎和生物量显著降低就是由于氯离子过量诱导的毒害［5].在研究植物抵御盐碱胁迫生理方 面，一 般 是 以 种 子［6，7]、幼 苗［8，9]和 试 管 苗［10，11]为实验材料，利用模拟盐害的方式进行实验的.但是由于植物组织的高度分化，给在盐碱胁迫下其生理生化的变化与耐盐性的关系阐明带来了困难.

本研究以徐薯18为实验材料，用不同浓度的NaCl溶液处理其愈伤组织，从可溶性蛋白含量等生理生化指标的变化方面，研究甘薯愈伤组织对盐胁迫的反应，为甘薯的耐盐育种及以后的栽培奠定良好的基础.

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为徐薯18.

1.2 方法

1.2.1 甘薯愈伤组织的诱导

取徐薯18的无菌苗，在无菌条件下将茎段（不带腋芽）剪成约5mm长的切段，接种于诱导愈伤组织的培养基中，每个三角瓶接种4～5段切段.在培养温度26℃，光照2000lx，每日光照14h条件下培养40d.诱导愈伤组织的培养基为：MS＋1.0mg／L 2，4-D＋1.0mg／L6-BA.

1.2.2 盐胁迫培养基的制备

基本培养基为MS，然后分别加入浓度为0.0，0.1，0.2，0.3和0.4mol／L的NaCl溶液，再将诱导的愈伤组织转接到上述培养基中.每瓶转接3～4块愈伤组织，各个生理生化指标测定的时间分别是0，12，24，36和48h.

1.2.3 各个指标的测定方法

利用考马斯亮蓝G-250染色法测可溶性蛋白的含量［12]；利用蒽酮法测可溶性糖的含量［12]；利用茚三酮提取法测脯氨酸的含量［12]；利用电导仪法测细胞膜透性的大小［12]；利用NBT光化学还原反应法测超氧化物歧化酶活性［13]；利用硫代巴比妥酸比色法测丙二醛含量［12].

1.2.4 数据处理

每测定重复三次，结果以平均值计算.

2 结果与分析

2.1 不同浓度盐胁迫对甘薯愈伤组织可溶性蛋白含量的影响

图1 盐胁迫下甘薯愈伤组织可溶性蛋白含量的变化图

由图1可知，在0～24h内，各个处理随着盐浓度的增加甘薯愈伤组织的可溶性蛋白含量呈增加的趋势.在24～48h内，各个处理随着盐浓度的增加甘薯愈伤组织的可溶性蛋白含量呈减少的趋势.0.0mol／L NaCl处理在各个时间段可溶性蛋白的变化比较缓和，低浓度的0.1，0.2mol／L NaCl处理大于高浓度的0.3，0.4mol／L NaCl处理.总的来说，甘薯愈伤组织的可溶性蛋白含量随着盐胁迫处理浓度的增加呈先上升后下降的趋势.

2.2 不同浓度盐胁迫对甘薯愈伤组织可溶性糖含量的影响

图2 盐胁迫下甘薯愈伤组织可溶性糖含量的变化图

由图2可知，在0～36h内，各个处理随着盐浓度的增加甘薯可溶性糖含量呈增加的趋势.在36～48h内，各个处理随着盐浓度的增加甘薯可溶性糖含量呈减少的趋势.0.0mol／L NaCl处理在各个时间段可溶性糖的变化比较缓和，低浓度的0.1，0.2mol／L NaCl处理大于高浓度的0.3，0.4mol／L NaCl处理.总的来说，甘薯愈伤组织可溶性糖含量随着盐胁迫处理浓度的增加呈先上升后下降的趋势.

2.3 不同浓度盐胁迫对甘薯愈伤组织游离脯氨酸含量的影响

由图3可知，在前12h内，甘薯愈伤组织的游离脯氨酸含量呈缓慢上升的趋势，随着培养时间的增加，其游离脯氨酸含量也快速地增加.在24h后，盐胁迫浓度越低，胁迫时间越长，游离脯氨酸的含量也越多.

图3 盐胁迫下甘薯愈伤组织游离脯氨酸含量的变化图

2.4 不同浓度盐胁迫对甘薯愈伤组织细胞膜透性的影响

图4 盐胁迫下甘薯愈伤组织细胞膜透性的变化图

由图4可知，在48h内，各个处理随着盐浓度的增加甘薯愈伤组织的相对电导率也不断增加.在0.4mol／L NaCl盐胁迫下其相对电导率都大于其他几个处理，说明盐胁迫浓度越大，其所受到的伤害也越大.

2.5 不同浓度盐胁迫对甘薯愈伤组织SOD活性的影响

图5 盐胁迫下甘薯愈伤组织SOD活性的变化图

由图5可知，各个处理随着盐浓度的增加，甘薯愈伤组织SOD活性呈下降的趋势，并且盐浓度越大下降趋势也越是明显.这说明越是高浓度的盐胁迫，对甘薯的酶保护系统造成的影响也越大.

2.6 不同浓度盐胁迫对甘薯愈伤组织丙二醛含量影响

由图6可知，除对照外，在0～24h内，各个处理随着盐浓度的增加甘薯愈伤组织的MDA含量也在不断增加，在24～48h内，各个处理随着盐浓度的增加有减少的趋势.通过分析说明，在低浓度的盐胁迫下，徐薯18具有一定的耐盐性，而在高浓度盐胁迫下，MDA过多，对细胞膜系统造成了一定的伤害，从而造成细胞的死亡.

图6 盐胁迫下甘薯愈伤组织MDA含量的变化图

3 讨论

盐碱环境对生物造成的胁迫主要有渗透胁迫和离子胁迫两种形式［14].植物为了能在盐碱胁迫的环境中生存下来，就会在形态、生理生化等方面发生一系列的变化.

植物在盐碱、干旱等逆境胁迫下通过增加可溶性蛋白的合成，直接参与其适应逆境胁迫的过程［15].植物体内的一些可溶性糖具有稳定酶活性的作用，同时能保护膜结构，对植物起保护作用［16].本实验中，随着盐胁迫时间的增加，各处理的可溶性蛋白、可溶性糖的含量也不断增加，然后呈下降趋势.盐胁迫浓度越大可溶性蛋白、可溶性糖的含量增加量越少.原因可能是在逆境条件下，植物本身会产生抗逆机制，增加体内可溶性蛋白、可溶性糖的含量以抵制不良环境的危害.但高浓度的盐胁迫抑制了可溶性蛋白和可溶性糖的合成.

植物在受到盐胁迫时，体内游离脯氨酸的积累对提高植物的耐盐性具有积极作用.它主要起到了胞质渗透压调节剂的作用，保护膜与酶的结构，缓解胁迫压力［17].本实验研究表明：在低浓度盐胁迫下游离脯氨酸的含量随时间的延长而增加.由此可以推断将来的再生植株的耐盐性可能比较高，这与陈托兄［18]、吕芝香［19]等的研究结果一致.

细胞质膜对保护细胞的内环境具有重要的作用，盐胁迫不仅影响细胞膜的透性，而且还会进一步地影响细胞的各种代谢活动［1].细胞膜透性的大小反应质膜受伤害的程度.本实验表明：随着盐胁迫浓度的增加和处理时间的延长，细胞膜透性也越来越大.说明细胞膜受到的伤害也越来越大，这与肖雯等［20]的研究结果一致.

SOD是植物抗氧化防御系统中重要的酶.在植物体内活性氧的产生和清除是一个动态的平衡过程，如果在盐胁迫下，这种动态的平衡就会打破，从而导致植物受到危害.本实验研究表明：低浓度的盐胁迫下，甘薯愈伤组织中的SOD含量要大于高浓度的盐胁迫，并且时间越长SOD的活性越低.说明高浓度的盐胁迫对甘薯的酶保护系统造成了很大的伤害.

丙二醛是膜脂过氧化的主要产物，它的量的多少能够反映逆境胁迫对植物造成氧化损害的程度［21].本实验表明：随着盐浓度的增加和处理时间的延长，甘薯愈伤组织中丙二醛含量呈现先升高后降低的趋势，盐胁迫浓度越大丙二醛含量也越大.说明随着盐胁迫程度的加大，细胞膜的膜质过氧化程度也在加大，从而加速了丙二醛的生成.

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