20种药用植物的苗期耐盐性及其评价

2017-09-09田淑慧陶翠霞张锋

山东农业科学 2017年8期

田淑慧+陶翠霞+张锋

摘要：为丰富药用植物耐盐性理论，以20种常用药用植物为研究对象，采用盆栽方法进行试验。设置不同盐胁迫浓度，测定盐胁迫下药用植物种子的出苗率、叶片含水量、叶片脯氨酸含量、苗期干物质积累量，并通过计算20种药用植物的耐盐指数隶属函数值对其耐盐性进行综合评价。结果表明：大黄、紫苏、薄荷、决明子耐盐，可在中度以下盐渍地种植；知母、黄芪、黄芩具有一定耐盐性，可在中低度盐渍地种植；苦参、鸡冠花、薏米对盐分低度敏感，可在轻盐地块种植；紫花地丁、益母草、蒲公英、射干、板蓝根、防风、丹参对盐中度敏感，可尝试在轻盐渍地种植；徐长卿、石竹、牛膝对盐最敏感，不适宜在盐渍土上种植。

关键词：药用植物；盐胁迫；耐盐性；隶属函数评价

中图分类号：S567.01 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2017）08-0049-06

Abstract In order to enrich the salt tolerance theories of medicinal plants and guide their production in saline soil， 20 common medicinal plants were exposed to different salt concentrations under pot cultivation to evaluate their salinity tolerance by determing the germination rate， leaf water content and proline content，dry matter accumulation at seedling stage and calculating the membership function value of salt-tolerance index. The results showed that Rheum palmalum L.， Perilla frutescens，Mentha haplocalyx and Cassia obtusifolia L. belonged to salt-tolerant medicinal plants， so they could be grown in or under moderate saline land.Anemarrhena asphodeloides Bge.，Astragalus membranaceus（Fisch.） Beg. and Scutellaria baicalensis Georgi had certain salt tolerance and could be grown in moderate or low-level saline land.Viola philippica Car，Leonurus artemisia （Lour.） S.Y. Hu，Taraxacum momgolicum Hand.-Mazz，Belamcanda chinensis（L.）DC.，Isatis indigotica Fort.，Saposhnikovia divaricata （Turcz.） Schischk. and Salviae miltiorrhizae Bge.had moderate sensitivity to salt stress， so they could be grown in low-level saline land. Sophora flavescens， Celosia cristata and Coix lacryma-jobi L.var. mayuen （Roman） Stapf had lower sensitivity to salt tolerance and could be grown in low-level saline land.Cynanchi paniculati， Dianthus chinensis L. and Achyranthis bidentatae BL. were the most sensitive to salt tolerance， so they were not favorable for cultivation in saline land.The results of this study could provide theoretical references for increasing the use rate of saline lands and alleviating the pressure of farmland resources.

Keywords Medicinal plant； Salinity stress； Salt tolerance； Membership function evaluation

山東省黄河三角洲有100多万公顷盐渍土，其中有66.7万公顷尚未利用。从全国范围看，盐碱化和次生盐碱化也存在加重趋势[1，2]。筛选耐盐植物用以在盐渍化土壤种植是充分利用该类土地经济可行又高效的措施，而植物的耐盐性存在着明显的种间差异[3-5]。

随着青蒿素等一系列天然有效成分利用的增加，药用植物在国内、国际市场的需求不断扩大，而中药材种植规模扩大必将与粮油等农作物种植存在耕地竞争。为缓解药用植物与其它作物争地的矛盾，可从药用植物中筛选出耐盐种类，利用轻度甚至中度以下盐渍化土壤扩大中药材种植面积，发展中药种植产业，这符合我国“不与粮争地、不与人争粮”发展非粮农业的导向[6，7]。药用植物种类很多，但关于其耐盐性评价及耐盐种质资源鉴选方面的研究报道很少，且已有研究选用的药用植物种类较少[8-10]，评价指标也不完善。药用植物耐盐评价体系的建立及耐盐种质资源的鉴选是扩大中药材生产尤其在盐碱地上生产亟待解决的问题之一。endprint

种子萌发期和苗期是植物生活史上抗逆性最为薄弱的时期，对盐胁迫较为敏感[11]。因此本试验以滨海盐渍土含盐量为背景值，设置对照、轻度、中度和重度盐胁迫处理，测定盐胁迫对20种广泛种植药用植物种子萌发和苗期生长的胁迫效应[12]，以明确其耐盐性，筛选在盐渍化土壤上有一定经济产量的药用植物种类，以期为确定耐盐药用植物及其后续材料筛选提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与种植

试验于2015年7月20日—9月10日在山东省农业科学院章丘龙山基地温室大棚内进行。供试20种药用植物（表1）种子来源于山东省临沂市蒙阴县农业科学研究所。播种前将各植物种子浸泡于40℃温水中30 min，之后放入0.02% 赤霉素溶液中浸泡48 h。将处理过的种子种植于直径15 cm、高30 cm的盆中。种植基质为通用性有机基质营养土。每处理一盆，3次重复。

1.2 试验设计

用分析纯NaCl配置不同浓度盐溶液，共5个处理：0（CK）、0.12%（T1）、0.24%（T2）、0.36%（T3）、0.48%（T4），于播种前浇入，使盆中土壤含盐量分别达到预定浓度。依据田间持水量计算每盆的浇水量。对照浇等量去离子水。

1.3 指标测定

1.3.1 出苗率以种子破土为出苗，在播种后第20 d观察不同处理种子出苗情况，计算不同时期相对出苗率。相对出苗率（%）=不同处理出苗数/对照出苗数×100。

1.3.2 脯氨酸含量在生长中期（8月17日），各重复随机取 3 株，采用酸性茚三酮显色法测定叶片脯氨酸含量。

1.3.3 叶片相对含水量用称重法测定。在生长中期（8月17日）取鲜叶1.00 g左右，称重（WF）后用蒸馏水浸泡24 h，再称其饱和鲜重（WT），之后在105℃烘箱中烘12 h，称干重（WD）。叶片相对含水量=（WF-WD）/（WT-WD） [13]。

1.3.4 干物质积累量试验结束时，将植株置于105℃烘箱中烘干至恒重，测定各处理干物质重。

1.4 指标计算

1.5 数据处理

采用 Microsoft Excel 和 SPSS 软件进行做图与数据分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对药用植物种子出苗率的影响

由表2可见，随着 NaCl 胁迫浓度的增大，种子出苗率均下降。同一盐胁迫条件下，不同药用植物种类对 NaCl胁迫的抗性不同，即不同药用植物受盐抑制的程度不同。在T4处理下，徐长卿、牛膝无出苗；紫花地丁、石竹、薄荷、苦参、防风、黄芪、射干、决明子、薏米、紫苏、板蓝根、丹参出苗率≤10%，不能正常出苗；大黄、知母、益母草、蒲公英、鸡冠花出苗较好。

2.2 盐胁迫对药用植物叶片脯氨酸含量的影响

脯氨酸作为植物盐胁迫下的主要渗透调节物质之一，不仅是生物大分子的保护剂和羟基的清除剂，还是植物从胁迫条件恢复正常过程中迅速、有效的氮源、碳源和还原剂，脯氨酸含量的增加是植物对逆境的一种适应性反应，与耐盐性正相关。由图1可知，不同植物体内的脯氨酸含量差别较大，大黄、薄荷、紫苏、薏米的脯氨酸含量明显高于其它植物，含量在10 mg/g以上。盐胁迫（0.12%NaCl）后，植株体内脯氨酸含量增加的有大黄、知母、薄荷、益母草、黄芩、苦参、防风、黄芪、紫苏、决明子，表明其渗透调节能力较强，植株生长受影响程度相对较小。随着盐浓度增加，脯氨酸含量下降迅速的植物有紫花地丁、牛膝、益母草、苦参、防风，表明其在高盐胁迫条件下通过脯氨酸调节渗透压的能力较弱，较不耐盐。

2.3 盐胁迫对药用植物叶片相对含水量的影响

叶片含水量是反映植物体内水分状况的一项重要生理指标。由表3看出，供试20个药用植物的叶片相对含水量受不同盐浓度处理的影响存在差异。总体来说，随着盐浓度的增加，各植物相对含水量均呈下降趋势。盐胁迫下，与对照相比，大黄、紫苏、薏米叶片相对含水量下降幅度较小，在0.20以下，耐盐性较强；徐长卿、紫花地丁、石竹、益母草、防风、蒲公英下降明显，大于0.30，说明细胞耐盐调节能力较差；其余药用植物居于两者中间，具有一定盐胁迫下细胞调节能力。

2.4 盐胁迫对药用植物苗期干物质积累的影响

本试验盐胁迫处理后，各种药用植物生长均受到抑制，且盐浓度越高，抑制作用越明显，这种抑制在不同药用植物之间存在差异。由图2看出，丹参、徐长卿、紫花地丁、牛膝、防风、黄芪、射干、黄芩在T4处理下幼苗整株死亡，其中紫花地丁、牛膝、防风在T3处理时就开始出现整株死亡现象；大黄、薄荷、决明子、薏米、紫苏在T3开始轻度萎蔫，新生叶片变薄，老叶开始发黄，然而仍能积累一定量的干物质，说明这些植物具有较强的耐盐胁迫能力。

2.5 不同药用植物耐盐性隶属函数值法评价

抗盐性评价就是按植物品种的抗盐能力进行筛选和归类的过程，如何评价是一个较复杂的问题，很难用单一指标进行评价。本研究通过模糊数学隶属函数求得20种药用植物出苗率、叶片相对含水量、脯氨酸含量、干物质量的隶属函数值，进而求得总平均值进行综合评价。20个材料的耐盐性为决明子﹥薄荷﹥大黄、紫苏﹥黄芩﹥黄芪﹥知母、薏米﹥鸡冠花、苦参﹥板蓝根﹥射干、防风﹥益母草、紫花地丁、蒲公英﹥丹参﹥牛膝、徐长卿、石竹。

根据耐盐指数平均隶属函数值对20种药用植物进行聚类分组（图3），可分为耐盐型（大黄、紫苏、薄荷、决明子、知母、黄芪、黄芩）和盐敏感型（徐长卿、石竹、牛膝、苦参、鸡冠花、薏米、紫花地丁、益母草、蒲公英、射干、板蓝根、防风、丹参）两大类群。其中耐盐型又可分为高度耐盐和一般耐盐两类，高度耐盐的植物有大黄、紫苏、薄荷、决明子；一般耐盐的植物有知母、黄芪、黄芩。盐敏感型又可分为高度敏感、中度敏感和低度敏感三類，高度敏感植物有徐长卿、石竹、牛膝；中度敏感植物有紫花地丁、益母草、蒲公英、射干、板蓝根、防风、丹参；低度敏感植物有苦参、鸡冠花、薏米。endprint

3 讨论与结论

植物在生长发育的不同阶段耐盐性不同。有研究表明小麦[16]、水稻[17]等作物发芽期的耐盐性与植株生长后期的耐盐性没有必然联系，但谷子、甜菊等作物苗期的耐盐性与成株期一致[18，19]。苗期是植物对盐胁迫最敏感的时期，随生长发育进程的推进，植物的耐盐性会有所提高[20-22]，因此，于萌发至幼苗期进行种质的耐盐鉴定筛选具有一定的科学性和代表性。我国中草药种质资源丰富，栽培历史悠久，但对其耐盐性了解甚少。因此，在苗期进行耐盐性筛选与评价可在较短时间内对大量药用植物种类进行鉴定。

本研究针对药用植物在盐渍土壤中能否出苗、成株这一生产中的重要问题，采用土培方法模拟自然盐渍地条件，克服了田间鉴定盐分分布不均的问题。本研究选用出苗率、叶片含水量、叶片脯氨酸含量、干物质积累4个指标，对20种药用植物苗期的耐盐性进行鉴定与评价，并采用隶属函数法进行综合评价，有效评价了各种药用植物的耐盐性，提供了一条在多指标测定基础上对材料耐盐性进行快速综合评价的途径，具有可操作性强、周期短、效率高的优点，丰富了药用植物耐盐性研究方法。但药用植株成苗后的耐盐性以及不同植物抵御盐胁迫的生理代谢、渗透调节等机制需进一步进行研究。

本试验研究表明，徐长卿、石竹、牛膝对盐最敏感，不适宜在盐渍土壤环境种植；苦参、鸡冠花、薏米属对盐分低度敏感类型，可在轻盐地块种植；紫花地丁、益母草、蒲公英、射干、板蓝根、防风、丹参对盐中度敏感，可尝试在轻盐渍土地种植；知母、黄芪、黄芩具有一定耐盐性，可在中低度盐渍土地种植；大黄、紫苏、薄荷、决明子耐盐性最强，属于耐盐品种，可在中度以下盐渍地种植。但在开展盐渍地药用植物大田露天栽培时，会受土壤理化性质、墒情和大气温湿度等一系列小气候影响，应以本试验结论为基础，根据当地实际情况及种质的生长习性实施。

参考文献：

[1]杨劲松. 中国盐渍土研究的发展历程与展望[J]. 土壤学报，2008，45（5）：837-845.

[2]李彬，王志春，孙志高，等. 中国盐碱地资源与可持续利用研究[J]. 干旱地区农业研究，2005，23（2）：154-158.

[3]Ferri L A，Alves-Do-Prado W，Yamada S S，et al. Investigation of the antihypertensive effect of oral crude stevioside in patients with mild essential hypertension[J]. Phytotherapy Research，2006，20（9）：732-736.

[4]曾洪学，王俊. 盐害生理与植物抗盐性[J]. 生物学通报，2005，40（9）：4-6.

[5]Goyal S K，Samsher，Goyal R K. Stevia（Stevia rebaudiana） a bio-sweetener： a review[J]. International Journal of Food Sciences and Nutrition，2010，61（1）：1-10.

[6]张维瑞，韩远记，薛愧玲，等. 河南益母草野生居群遗传多样性的SCoT分析[J]. 中草药，2013，44（8）：1022-1025.

[7]姚荣江，杨劲松. 黄河三角洲地区土壤盐渍化特征及其剖面类型分析[J]. 干旱区资源与环境，2007，21（11）：106-112.

[8]杨升，张华新，张丽. 植物耐盐生理生化指标及耐盐植物筛选综述[J]. 西北林学院学报，2010，25（3）：59-65.

[9]韦玮，李胜男，朱耀军，等. 湿地植物在盐胁迫下的生理代谢响应研究[J]. 林业资源管理，2015（2）：126-128.

[10]王琪，袁燕波，于晓南. 盐碱胁迫下2个芍药品种生理特性及耐盐碱性研究[J]. 河北农业大学学报，2013，36（6）：52-60.

[11]张春平，何平，韦品祥，等. 外源5-氨基乙酰丙酸对盐胁迫下紫苏种子萌发及幼苗抗氧化酶活性的影响[J]. 中草药，2011，42（6）：1194-1200.

[12]袁小环，孙男，滕文军，等. 9种观赏草苗期耐盐性评价及NaCl胁迫对芨芨草生长的影响[J]. 植物资源与环境学报，2011，20（3）：69-75.

[13]张智猛，慈敦伟，丁红，等. 花生品种耐盐性指标筛选与综合评价[J]. 应用生态学报，2013，24（12）：3487-3494.

[14]魏永胜，梁宗锁，山仑，等. 利用隶属函数值法评价苜蓿抗旱性[J]. 草业科学，2005，22（6）：33-36.

[15]陈德明，俞仁培，杨劲松. 盐渍条件下小麦抗盐性的隶属函数值法評价[J]. 土壤学报，2002，39（3）：368-373.

[16]马雅琴，翁跃进. 引进春小麦种质耐盐性的鉴定评价[J]. 作物学报，2005，31（1）：58-64.

[17]潘晓飚，黄善军，陈凯，等. 大田全生育期盐水灌溉胁迫筛选水稻耐盐恢复系[J]. 中国水稻科学，2012，26 （1）：49-54.