NaCl胁迫对不同倍性西瓜幼苗叶片叶绿素含量的影响

朱红菊　刘文革　赵胜杰　路绪强　阎志红　何楠　豆峻岭　高磊

摘 要： 为探讨NaCl胁迫对不同倍性西瓜幼苗叶绿素含量的影响，用浓度为0、100、200、300、400 mmol·L-1的NaCl处理西瓜幼苗，95%（φ）乙醇提取叶片中的叶绿素，比较NaCl胁迫下不同倍性西瓜幼苗叶绿素含量的变化。结果表明，在低盐浓度下，西瓜幼苗叶片中的叶绿素含量随胁迫时间增加的变化较小。在NaCl浓度为100 mmol·L-1时，随着NaCl胁迫时间的增加，2x、3x、4x叶片中的叶绿素含量分别由33.4、33.5、32.3 mg·g-1降为30.2、32.8、29.8 mg·g-1。随着NaCl浓度的增加，西瓜幼苗叶片中的叶绿素含量逐渐减少。在NaCl浓度为400 mmol·L-1时，2x、3x、4x叶片中的叶绿素含量分别由33.0、33.6、33.4 mg·g-1减少到9.2、4.6、5.5 mg·g-1。叶绿素含量受低盐浓度影响较小，高盐浓度条件下，叶绿素含量随着NaCl胁迫时间的增加而逐渐减少，2x、3x、4x西瓜叶片叶绿素含量受NaCl胁迫后变化趋势一致，并且在各倍性之间叶绿素含量变化没有明显差异。

关键词： 西瓜倍性； NaCl胁迫； 叶绿素含量

Abstract： The chlorophyll contents were investigated by comparing their tolerances to 0，100，200，100 and 400 mmol·L-1 NaCl concentrations in diploid，triploid，and tetraploid watermelon seedlings. The contents of chlorophyll were measured by 95% ethanol. The results showed that the decreasing amplitude of chlorophyll contents changed less with the increasing of salt stress days under low salt concentration. The chlorophyll contents of leaves in 2x，3x and 4x changed from 33.4，33.5，32.3 mg·g-1 to 30.2，32.8，29.8 mg·g-1 by prolonging stress time under 100 mmol·L-1 NaCl concentration，while at 400 mmol·L-1 NaCl concentration，they changed from 33.0，33.6，33.4 mg·g-1 to 9.2，4.6，5.5 mg·g-1. Chlorophyll contents in watermelon seedlings were less affected by low salt concentration，but the chlorophyll contents in 2x，3x and 4x watermelon seedlings decreased with the increasing of salt stress days，the chlorophyll contents in the three plants showed the same trend with no obvious difference.

Key words： Watermelon Ploidy； NaCl stress； Chlorophyll contents

多倍化是高等植物进化的最重要的动力之一[1]，据统计70%以上的被子植物在进化过程中都至少经历一次多倍化[2]。多倍体在高等植物中广泛存在，因其独有的特性，近年来对多倍体的研究日益增多。西瓜（Citrullus lanatus）是全球广泛种植的园艺作物，三倍体无籽西瓜是目前在生产上多倍体种植面积最大的园艺作物之一，与二倍体西瓜相比具有抗逆性强、含糖量高、无籽、耐贮运、产量高等优点[3]。有研究发现，同源四倍体和同源三倍体西瓜对枯萎病的抗性高于同源二倍体[4]，多倍体西瓜较二倍体有较强的耐低温胁迫能力[5]。多倍体西瓜因其独特的优势，在西瓜的育种及栽培中受到广泛重视。

土壤盐渍化是农作物生产中常遇到的自然逆境之一，目前已成为限制我国农业生产的一个主要因素，我国约有盐渍土3 400万hm2[6]。土壤盐渍化不仅直接危害到作物正常生长，影响作物的产量和品质，也易引发其他相关生产问题，因此在耕地有限、人口不断增长的今天，研究植物盐胁迫具有重要的现实意义[7]。

我国是西瓜生产与消费大国，2011年，种植面积114万hm2，占世界西瓜生产面积的58%，总产量的72%[8]。近年来随着设施园艺的飞速发展，西瓜设施栽培面积逐年扩大，但由于复种指数高、施肥不合理等，设施内土壤盐渍化现象日趋严重，西瓜产量和品质逐年下降，已成为制约设施西瓜健康持续发展的重要因素[9]。关于西瓜耐盐性的研究有很多，主要集中在嫁接、耐盐性砧木、耐盐性种质资源、光合性能和种子萌发等方面，但是对不同倍性西瓜的耐盐性研究比较少，刘文革等[10]对不同倍性西瓜发芽种子成苗过程中的耐盐性进行了研究，朱红菊等[11]对不同倍性西瓜幼苗受NaCl胁迫后Na+、K+、Ca2+质量分数进行了研究，发现多倍体较二倍体耐盐，但是不同倍性西瓜受盐胁迫后叶绿素含量差异的研究尚未见报道。本试验以3种不同倍性的‘黄枚西瓜为试材，研究不同NaCl浓度胁迫下西瓜幼苗叶片中叶绿素含量的变化，为多倍体西瓜育种及植物多倍体抗逆性研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为‘黄枚二倍体西瓜（2x）及其人工诱导同源四倍体（4x）和同源三倍體（3x=4x×2x），其性状见表1。

1.2 方法

1.2.1 西瓜幼苗NaCl胁迫试验方法 试验在中国农业科学院郑州果树研究所智能型温室中进行，西瓜种子于55 ℃ 温水浸种8 h，33 ℃ 恒温催芽24 h。种子发芽1 cm时，挑选发芽一致的种子播于装有珍珠岩与蛭石体积比1 ∶ 1塑料营养钵（16 cm × 16 cm）中。当子叶展平时，用Hongland营养液浇灌，待试验材料长至3叶1心后，选取生长一致的健壮幼苗进行NaCl不同浓度胁迫处理。不同处理为用Hongland营养液配制成含NaCl浓度为0、100、200、300、400 mmol·L-1的溶液浇灌。分别于处理后0、2、4、6、8 d取幼苗相同位置的真叶，每个处理每次取3个重复，每个重复0.3 g左右，用塑料袋封好，置于-20 ℃ 的冰箱中保存待测。

1.2.2 叶绿素含量的测定方法 取西瓜幼苗同一部位的叶片，棉球擦净叶表面，剪碎。称取0.2 g，放入含有10 mL 95%（φ，后同）乙醇的试管中浸提。浸提在黑暗中进行，期间不时地摇动，浸提14 h之后用UVP100紫外可见分光光度计测定吸光值。以95% 乙醇为空白对照，在波长663、645 nm下测定吸光值[12]，并用下列公式计算叶绿素含量。

2 结果与分析

叶绿素含量的变化影响植物的光合作用，从而影响植物的正常生长。叶绿素含量受环境影响很敏感，在胁迫条件下叶绿素含量变化明显。由图1可以看出，在100 mmol·L-1和200 mmol·L-1低NaCl浓度条件下，随着胁迫时间的增加，3个倍性材料的叶绿素含量变化都不明显，不同倍性材料之间差异不大。在300 mmol·L-1和400 mmol·L-1高NaCl浓度条件下，叶绿素含量随着NaCl胁迫时间的增加而逐渐减少，叶绿素含量变化量较大，但是3个倍性之间差异不大，并且变化趋势一致。

3 讨论与结论

叶绿素含量直接影响植物光合作用的质量，胁迫条件下，叶绿体最先受到影响，因为叶绿体是光合作用的场所，内部会含有比别的细胞器更多的O2，更容易受到超氧阴离子和自由基的破坏，盐胁迫时叶绿素含量的变化也最明显[13]。柯玉琴等[14]分析认为可能是NaCl胁迫改变了叶绿体中酶的活性，使叶绿体结构受到破坏，加快叶绿素的分解，降低叶绿素含量，叶片发黄变褐。过晓明等[15]研究也发现，随NaCl浓度增大5种甘薯幼苗的叶绿素总量均呈下降趋势，与本研究的结果一致。

本试验表明，在低NaCl浓度条件下，随着胁迫时间的增加，叶绿素含量变化都不明显，不同倍性材料之间差异不大；高NaCl浓度条件下，叶绿素含量随着NaCl胁迫时间的增加而逐渐减少，在3组材料的3个倍性之间差异不大，变化趋势一致。但是刘文革等[10]、朱红菊等[11]的研究结果均认为不同倍性西瓜之间盐胁迫后受伤害程度存在差异，本试验结果产生的原因可能是正常生长的2x、3x、4x西瓜叶片叶绿素含量几乎是一致的，NaCl胁迫后，虽然2x、3x、4x西瓜受伤害程度不一致，但由于胁迫时间较短，NaCl对2x、3x、4x西瓜幼苗叶绿体结构的伤害速率远大于叶绿素降解速率，导致胁迫后各材料间叶绿素含量差异不明，但具体原因还有待进一步验证。

参考文献

[1] Masterson J. Stomatal size in fossil plants：evidence for polyploidy in majority of angiosperms [J]. Science，1994，264： 421-424.

[2] Soltis D E，Soltis P S，Tate J A. Advances in the study of polyploidy since plant speciation[J]. New Phytologist，2003，161（1）： 173-191.

[3] 刘文革. 我国无籽西瓜科研和生产的现状与展望[J]. 中国瓜菜，2007，20（6）：57-59.

[4] 刘文革，阎志红，赵胜杰，等. 不同染色体倍性西瓜对枯萎病的抗性研究[J]. 长江蔬菜，2009，（18）： 19-20.

[5] 刘文革，王 鸣，阎志红，等. 冷锻炼对不同倍性西瓜幼苗SOD、POD活性及MDA含量的影响[J]. 西北植物学报，2004，24（4）：56-60.

[6] 张建锋. 盐碱地生态修复原理与技术[M]. 北京：中国林业出版社，2008： 14-15.

[7] 张振兴，孙 锦，郭世荣，等. 增施钙素对盐胁迫下西瓜幼苗生长和可溶性蛋白含量及组分的影响[J]. 南京农业大学学报，2011，34（5）： 20-24.

[8] 国家西甜瓜产业技术体系，《中国蔬菜》编辑部. 全国西瓜主要优势产区生产现状（一）[J]. 中国蔬菜，2011（13）： 5-9.

[9] Guiseppe C，Youssef R，Mariateresa C. Effect of salinity on yield，fruit quality，leaf gas exchange，and mineral composition of grafted watermelon plants[J]. HortScience，2006，41（3）： 622-627.

[10] 刘文革，阎志红，张红梅，等. 不同倍性西瓜发芽种子成苗过程中的耐盐性研究[J]. 中国西瓜甜瓜，2002（3）： 1-2.

[11] 朱红菊，刘文革，赵胜杰，等. NaCl胁迫对不同倍性西瓜幼苗Na+、K+和Ca2+离子质量分数的影响[J]. 西北农业学报，2014，23（3）： 151-158.

[12] 徐芬芬，叶利民，徐卫红. 小白菜叶绿素含量的测定方法比较[J]. 北方园艺，2010（23）： 32-34.

[13] 杨凤军，李天来，宿 越，等. NaCl、单Na+、Cl-胁迫对不同番茄幼苗光合特性的影响[J]. 华北农学报，2009，24（4）： 163-168.

[14] 柯玉琴，潘廷国. NaCl胁迫对甘薯叶片叶绿体超微结构及一些酶活性的影响[J]. 植物生理学报，1999，25（3）： 229-233.

[15] 过晓明，张 楠，马代夫，等. 盐胁迫对5种甘薯幼苗叶片叶绿素含量和细胞膜透性的影响[J]. 江蘇农业科学，2010（3）： 93-94.