NaCl胁迫对向日葵幼苗生长发育的影响

昝亚玲， 尉淑珍

(运城学院生命科学系，山西运城 044000)

NaCl胁迫对向日葵幼苗生长发育的影响

昝亚玲， 尉淑珍

(运城学院生命科学系，山西运城 044000)

摘要[目的]探讨不同浓度NaCl对向日葵幼苗生长和生理活性的影响，为盐碱地向日葵栽培提供理论依据。[方法]以向日葵矮大头567DW为材料，采用水培的方法，研究不同NaCl浓度(0、0.06、0.12、0.18、0.24 mol/L)对向日葵幼苗生长状况及生理活性的影响。[结果]随着NaCl浓度的升高，向日葵幼苗的形态指标均呈下降趋势，叶片丙二醛(MDA)含量呈上升趋势，脯氨酸(Pro)含量和过氧化物酶(POD)活性呈先上升后下降趋势。在NaCl浓度为0.12 mol/L时植株Pro和POD活性最高。[结论]矮大头567DW型向日葵临界耐盐浓度为0.12 mol/L左右。

关键词向日葵；NaCl胁迫；丙二醛；脯氨酸；过氧化物酶

向日葵(HelianthusannusL．)属菊科一年生草本植物，是世界上主要油料经济作物。其营养价值高，籽仁中油酸含量约20%，亚油酸的含量高达65%～73%，而且含有大量蛋白质及维生素E等物质[1]。随着人们生活水平的提高，将会不断增大对葵花油的需求。向日葵在栽培中对土壤的要求并不严格，在瘠薄盐碱地上也能生长，它的耐盐的能力比一般植物强[2]。而且在盐地上种植向日葵以后，有利于减轻土壤中的盐分，说明向日葵是开发盐地和生物治理盐地的首选作物。全世界盐碱土地占地球面积的25%左右。在我国约有10%的耕地属于盐渍化土壤，占我国土地面积相当大的比重[3]。山西运城地区土壤盐渍化程度相当严重，全市盐碱地总面积为2.132万hm2，其中盐碱耕地面积有1.517万hm2，盐碱荒地面积有0.615万hm2。因此，研究该地区的向日葵耐盐机理对改良盐碱地和提高盐碱地生产潜力有重要作用。

不同浓度盐分对向日葵生长影响不同。幼苗阶段是向日葵的关键生育期，该时期对向日葵因外界逆境直接作用引起的死亡更加敏感，并决定其后期的生长及最终产量。鉴于此，笔者研究了NaCl胁迫对矮大头567DW型向日葵苗高、根长、苗鲜重、根鲜重、苗干重、根干重、叶面积形态指标和MDA、POD和Pro等生化指标的影响，旨在为盐碱地向日葵栽培提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料试验采用山西运城地区矮大头567DW型向日葵，该品种由美国胜利公司和中国种子集团有限公司以500A×317R选育成的杂交矮化油葵品种。

1.2方法

1.2.1水培试验。试验于2013年4月1～20日在山西运城学院生命科学系植物实验室进行。挑选大小一致、饱满的矮大头567DW型向日葵种子，先用蒸馏水浸种24 h，然后在培养盘中撒一层基质，放入人工气候培养箱进行暗培养。人工气候培养箱的条件为温度25 ℃，湿度65%。每天根据需要浇适量蒸馏水，开始培养。培养7 d后，取出培养杯所有植株，用自来水洗净根部沙子，再用去离子水冲洗全株3次。将向日葵幼苗移入250 ml塑料杯中，每杯4株苗。共15杯，60株苗。烧杯中先放蒸馏水，杯口用剪开小口的纱布盖上并用皮套套在杯口。

1.2.2NaCl胁迫处理。向日葵植株在塑料杯中培养3 d后进行NaCl胁迫处理，盐浓度为0、0.06、0.12、0.18、0.24 mol/L。以蒸馏水为对照，每杯溶液为250 ml，每个处理3次重复。第1天向烧杯加1/4盐溶液，第3天加1/2盐溶液。第5天加全盐溶液，培养5 d后开始采集样品进行测定其形态指标和生理指标。其中0.24 mol/L的处理组全部死亡，未进行记录。

1.2.3测定项目及方法。用吸水纸吸去植株表面附着的水分。苗长、根长度采用直尺测量，将地上部分与地下部分剪开，采用分析天平称取苗鲜重、根鲜重，然后再于烘箱105 ℃杀青30 min，再在70 ℃下烘至恒重，称其苗干重、根干重。叶面积的测定采用方格纸法，即把叶片按形状画在方格纸上，大于半格的算1格，不足半格的舍去，数得方格数，计算面积。MDA含量的测定参照生硫代巴比妥酸显色法[4]；Pro含量的测定参照茚三酮显色法[5]；POD活性的测定参照张宪政编的《植物生理学实验技术》，采用愈创木酚比色法[6]。

1.2.4数据处理。试验数据采用SAS软件进行统计分析。

2结果与分析

2.1 NaCl胁迫对向日葵植株形态指标的影响与对照比较，随着NaCl浓度的升高，向日葵苗高、根长、苗鲜重、根鲜重、苗干重、根干重、叶面积的形态指标显著下降(表1)。NaCl浓度为0.06 mol/L时，向日葵根长和苗干重没有显著变化，其他指标均显著降低。在NaCl浓度为0.12 mol/L时，根长、苗高、叶面积、苗干重、苗鲜重和根干重下降幅度最大，与对照相比分别下降27%、26%、45%、7%、45%、25%。而根鲜重在NaCl浓度为0.18 mol/L时才达到最低值，比对照下降了80%。可见，低浓度盐胁迫对向日葵根长和苗干重没有明显影响，而向日葵苗高、叶面积、根干重、苗鲜重、根鲜重无论在低浓度盐还是高浓度盐胁迫下均显著降低。

表1　NaCl胁迫对向日葵植株形态指标的影响

注：同列数据后不同字母表示不同处理间在0.05水平差异显著。

2.2 NaCl胁迫对向日葵植株MDA含量的影响盐胁迫对植物造成伤害的关键部位是生物膜系统，生物膜的透性对逆境的反应是比较敏感的，当盐胁迫发生时，脂膜透性加大，内膜系统出现膨胀、收缩或破损。MDA是植物脂质过氧化的产物，是检验植物生物膜伤害的一个重要指标。由图1可知，与对照比较，随着NaCl浓度增加，植株MDA含量显著增加。NaCl浓度为0.06 mol/L 时，MDA含量比对照增加了20%；NaCl浓度为0.12 mol/L时，MDA含量比对照增加了60%；当NaCl浓度为0.18 mol/L时，MDA含量比对照增加了104%。可见，NaCl浓度越高，植株生物膜受伤害越严重。

2.3NaCl胁迫对向日葵植株Pro含量的影响Pro是最重要最有效的有机渗透调节物质，可作为细胞膜稳定剂，防止蛋白质在渗透胁迫条件下脱水变性，对植物渗透调节起着重要作用。由图2可知，与对照比较，随着NaCl浓度的增加，植株Pro含量显著增加。NaCl浓度为0.12 mol/L时，Pro含量达显著水平，较对照增加309%；NaCl浓度为0.18 mol/L时，Pro含量有降低趋势，但差异不显著。可见，盐浓度(0.06 mol/L)较低时，Pro对植物渗透调节作用不明显，而盐浓度较高时，Pro对植物渗透调节作用明显增加。

2.4NaCl胁迫对向日葵植株POD活性的影响植物细胞内产生的活性氧经超氧化物歧化酶催化反应形成过氧化氢，过氧化氢可使卡尔文循环中的酶失活，若过氧化氢不及时清除，则叶绿体的光合能力很快丧失。高等植物叶绿体内没有过氧化氢酶，过氧化氢的清除是由具有较高活性的抗坏血酸过氧化物酶(Asb-POD)经抗坏血酸循环分解来完成的。一般认为，POD的活性越高，植物的抗逆能力越强。由图3可知，与对照比较，随着NaCl的增加，植株POD活性显著增加。NaCl浓度为0.06 mol/L时，植株POD比对照增加43%；NaCl为0.12 mol/L时，POD活性达到最高值，比对照组增加了77%；继续增加NaCl浓度，植株中POD活性没有显著变化。可见，低浓度的盐(小于0.12 mol/L)对植株POD活性有增加作用，但高浓度盐(大于0.12 mol/L)对其有抑制作用。

3结论与讨论

该研究表明，低浓度盐胁迫对向日葵根长和苗干重没有明显影响，而向日葵苗高、叶面积、根干重、苗鲜重、根鲜重无论在低浓度盐还是高浓度盐均显著降低；随着NaCl浓度增加，植株MDA、Pro、POD含量显著增加，MDA在0.12 mol/L处理达最高值(0.038 4 mol/g)；Pro在0.12 mol/L达最大值(37.6 μg/ml)；POD在 0.12 mol/L处理达最高值[9.45 μ/g(FW·min)]。可见，矮大头567DW型向日葵临界耐盐浓度为0.12 mol/L左右。

3.1NaCl胁迫对向日葵植株形态指标的影响植物遭受盐逆境常常出现生长缓慢、叶色变淡、脱落甚至死亡等可见表现和形态指标的改变，如苗高、根长、苗鲜重、根鲜重等形态指标普遍下降等[7-8]。由于植物生理和组织结构的不同，植物种类不同，其耐盐逆境能力也不同[9]。向日葵是较耐盐的植物之一。Bernstein等[10]观测到盐胁迫缩短了植株叶片的生长区，同时降低了该区细胞的最大生长速率。王伟新等[11]发现盐胁迫致使植株生长受阻。丁顺华等[12]认为盐胁迫降低了植株的鲜重。Munns等[13]发现盐胁迫下植株叶片面积缩小。该研究发现在低盐浓度(0.06 mol/L)时，向日葵苗干重与对照差异不大(P>0.05)。这是因为向日葵是比较耐盐的植物，所以细胞膜结构在低盐胁迫下较稳定且不宜发生损伤[14]。而盐浓度为0.12 mol/L时，大部分形态指标显著降低，如苗长、苗干重、根干重、叶面积。继续增加盐浓度，大部分形态指标降低，但差异不显著。这主要是因为盐浓度的升高降低了植株的吸水速度和吸水量，致使细胞自由水含量较低，导致代谢缓慢，向日葵的各项形态指标均下降。另外，在盐胁迫下，向日葵植株细胞脱水，膜系统破坏，位于膜上的酶功能紊乱，各种代谢无序进行，所以就造成了水盐双重胁迫。随着盐浓度的增加和胁迫时间的延长，盐胁迫的危害性就表现得越明显，最终影响到幼苗的存活[15]。

该试验所选的向日葵品种的临界耐盐点在0.12 mol/L左右，并且得出的向日葵耐盐临界点较其他资料低，原因可能是没有用盐水浸种，有研究表明经过盐水浸种的向日葵在种子萌发出苗阶段表现较强的耐盐性[15]，因为低盐浸种可以诱导种子萌发开始阶段的一些生理生化进程(如打破休眠、抑制剂的降解、吸胀作用、酶的激活等)，提高种子的活力。一旦条件适合，种子便可以迅速吸水，恢复种子的代谢过程，促进种子萌动发芽，使幼苗生长良好。

3.2NaCl胁迫下向日葵植株丙二醛含量的影响龚明等[16]发现高盐分浓度能增加细胞膜透性，加快脂质过氧化作用，最终导致膜系统的破碎。该研究表明，随着盐胁迫浓度的增加，植株丙二醛含量显著增加，盐浓度越高，丙二醛含量增加幅度越大。这是因为盐胁迫下细胞膜一直受到损伤，不能及时修复，直到质膜伤害严重。在盐胁迫条件下，细胞质膜首先受到盐离子胁迫影响而产生胁变，导致质膜受伤[16]。而丙二醛则是生物膜的氧化产物，其含量高低与胁迫伤害存在直接相关。丙二醛从膜上产生的位置释放出来后，可与蛋白质、核酸反应，从而丧失功能，还可使纤维素分子间的桥键松弛，或抑制蛋白质的合成。不同植物体内各个反应进行的程度不同，因而最终的丙二醛含量会有所不同；这与植物的耐受程度也是有关系的。

3.3NaCl胁迫下向日葵植株脯氨酸含量的影响脯氨酸是植物逆境下重要渗透调节有机小分子，可以被盐诱导大量合成，以维持细胞渗透势，保护细胞酶活性[17]。NaCl中性盐胁迫会造成脯氨酸含量的积累。该研究中，随着NaCl浓度的增加，脯氨酸含量增加，但在NaCl浓度超过0.12 mol/L时，脯氨酸含量反而下降。低浓度(小于0.12 mol/L)盐胁迫提高植物脯氨酸含量，可能是因为植物为了适应这种逆境刺激，通过盐应答基因的表达产生了维持细胞膨压、稳定细胞质酶活性的有机小分子，保护植株不受盐离子的直接伤害。而高浓度(大于0.12 mol/L)盐胁迫使植物脯氨酸含量反而下降，这是因为盐胁迫超过耐受极限后，造成脯氨酸合成受到影响，植株受到严重伤害，细胞和代谢功能被破坏，生理代谢出现反常[18]。由此可见，盐胁迫下脯氨酸值的高低反映了植株受伤害程度的高低，也说明该研究中向日葵的耐盐临界点在0.12 mol/L左右。

3.4NaCl胁迫下向日葵植株过氧化物酶活性的影响POD是活性氧清除重要的酶之一， 正常情况下，细胞内自由基的产生与清除处于动态平衡之中，而当植物一旦处于盐逆境时，该平衡就遭到破坏，由于盐胁迫，向日葵体内受到一定伤害，引起膜的过氧化，从而对细胞构成氧化胁迫。过氧化物酶清除系统也会发生变化，所以向日葵体内POD活性增强，使自由基的氧化能力减弱，以清除盐胁迫产生的氧化伤害。POD作为植物体内的一种保护酶，能控制细胞中的活性氧浓度来保护细胞。该研究表明，随着盐浓度的增加，POD活性显著升高，在盐浓度为0.12 mol/L时达到最高，原因是为了适应逆境，提高自身拒盐胁迫的能力，清除由于盐胁迫而在植株体内积累的活性氧，降低其伤害，保证其在盐胁迫下的生长，所以植株体内产生大量POD。但在盐浓度为0.18 mol/L时，POD活性下降也说明生物体的抗性是有限度的。如果超过了该限度，细胞将受到严重伤害。

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中图分类号S565.5

文献标识码A

文章编号0517-6611(2015)30-026-03

基金项目国家自然科学基金项目(31301851)。

作者简介昝亚玲(1976- )，女，陕西扶风人，讲师，从事植物营养调控研究。

收稿日期2015-09-23

Effect of Salt Stress on Seedling Growth of Sunflower

ZAN Ya-ling, WEI Shu-zhen (Department of Life Science, Yuncheng University, Yuncheng, Shanxi 044000)

Abstract[Objective] Sunflower was stressed by different salt treatments to study the effect of salt stress on growth and physiological activity of it. [Method] With sunflower 567DW as material, effects of different concentration of salt (0, 0.06, 0.12, 0.18, 0.24 mol/L) on sunflower growth and physiological activity were studied. [Result] With the concentration of NaCl increasing the morphological indexes of sunflower significantly decreased, MDA content also increased, PrO and POD content first increased and then decreased. Under the treatment of 0.12 mol/L, Pro and POD content had the highest value. [Conclusion] The critical concentration of salt tolerance in sunflower was about 0.12 mol/L.

Key wordsSunflower; NaCl stress; Malondialdehyde; Proline; Peroxidase