NaCl胁迫对文冠果幼苗生理特性及生长的影响

马新+董鹏+姜继元+朱耀军+李铭

摘要：以2年生文冠果幼苗为试材料，研究3个NaCl盐分梯度0%（SCK）、0.5%（S1）、1%（S2）处理下文冠果幼苗生理指标及生长指标的差异。结果表明，随着胁迫时间的延长，在S1及S2处理下文冠果叶片丙二醛（MDA）含量及细胞膜相对透性（RCM）明显提高，但处理30 d，S2处理有所下降；盐处理可显著提高文冠果叶片内可溶性糖（SS）、脯氨酸（Pro）及可溶性蛋白（SP）含量，且S2>S1；盐处理下文冠果叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性有整体增强的趋势，但S2处理在取样后期POD及CAT酶活性下降；随着盐胁迫浓度的提高，文冠果幼苗各部分器官（根、茎、叶）的鲜质量、干质量和株高呈现先升高后降低的趋势，主根长度增加，叶片数减少。研究表明，在低盐胁迫下，文冠果幼苗通过提高保护酶活性，增加渗透调节物质缓解盐胁迫伤害，表现出一定的耐盐潜力，而在较高浓度的盐胁迫下幼苗受到伤害，自我调节保护能力下降。

关键词：文冠果；NaCl胁迫；生理指标；生长指标；抗氧化系统

中图分类号： S565.901文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）17-0123-03

通信作者：李铭，研究员，主要从事经济林研究。E-mail：lm0993@163.com。文冠果（Xanthoceras sorbifolia）别称木瓜、文登阁、文官果等，属无患子科文冠果属，该属仅1种，是我国特有的珍稀木本油料植物[1]。文冠果在我国北方分布广泛，其根系发达、保水力强，耐干旱、严寒、贫瘠，具有在荒山、荒地、沙化等不良条件下生长的能力，是山区绿化、退耕还林、防风固沙的首选生态经济树种[2]，具有巨大的开发和利用潜力[3]。

目前对于文冠果的研究多集中在文冠果果实的药理成分分析[4-5]、开花结实机制[6-7]、提取生物柴油工艺[8-9]和繁殖技术[10-11]等方面，而有关文冠果耐盐性的研究还少有报道。本研究通过对文冠果幼苗进行盆栽试验，设置NaCl盐分梯度，比较文冠果幼苗在不同盐分条件下的生理和生长指标的变化，为文冠果抗逆栽培提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2015年在新疆农垦科学院林园所试验田进行，位于新疆石河子市，地处天山北麓中段、古尔班通古特大沙漠南缘，属典型的干旱半干旱气候区。年平均气温6.5 ℃，年平均最高气温13 ℃，年平均最低气温0 ℃，无霜期为168～171 d，年日照2 300～2 700 h，年平均降水量125～207.7 mm，年蒸发量1 000～1 500 mm，蒸发量是降水量的5倍以上。

1.2材料

试验材料为内蒙古赤峰市林业科学研究院提供的文冠果种子，种子收集后在地下室覆湿沙储藏，2014年培育试验用的文冠果幼苗，2015年5月份选择大小一致的幼苗移栽至上口径40 cm、下口径25 cm、高40 cm的塑料盆内，苗木移栽后进行正常的水分管理，使土壤含水量维持在27.8%左右。

1.3方法

7月1日开始进行NaCl胁迫处理，试验共设置3个处理：SCK、S1、S2，其土壤相对含盐量分别为0%、0.5%、1%。根据土壤干质量计算NaCl质量，间隔2 d分3次（每次1/3）添加（表1），6 d后使各处理同时达到预设浓度。每天08：00用称重法（奥豪斯仪器厂生产的EX35001ZH天平，最大称量为 35 kg，最小精度为0.1 kg）控制土壤相对恒定含水量（变化幅度0.1 g），加水补充其消耗水分，持续30 d。胁迫期间，晴天盆栽苗正常照光，雨天及时用防雨布遮挡。

1.3测试指标及方法

1.3.1生理指标测定胁迫处理后0、10、20、30 d分别取植株新鲜叶片，用铝箔纸包装后用液氮速冻，带回实验室待测。丙二醛（MDA）和可溶性糖（SS）含量测定采用硫代巴比妥酸法[12]；细胞膜相对透性（RCM）测定采用相对电导法；可溶性蛋白（SP）含量测定采用考马斯亮蓝法[13]；脯氨酸（Pro）含量的测定采用茚三酮比色法[13]；超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用氮蓝四唑染色法[13]；过氧化物酶（POD）活性测定用愈创木酚染色法[14]；过氧化氢酶（CAT）活性测定用紫外吸收法[15]。测定时，每个样品重复3次。

1.3.2生长指标测定用钢卷尺测量株高，电子游标卡尺测量地径。用流水冲松盆土，用蒸餾水将植株洗净，滤纸吸干，在天平上分别称量根、茎、叶鲜质量，同时测量主根长，并统计叶片数，最后按根、茎、叶不同器官采集样本，装进牛皮纸袋，标号，带回实验室，在烘箱中105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒质量，用奥豪斯仪器厂生产的EX224ZH天平（最大称量为220 g，最小精度为0.000 1 g）测定文冠果各器官干物质质量。

1.4数据分析

利用Excel 2003进行数据整理和作图，SPSS 21.0统计软件进行方差分析。

2结果与分析

2.1NaCl胁迫对文冠果叶片细胞膜透性及丙二醛含量的影响

植物处于逆境胁迫时，细胞内会累积大量自由基，自由基累积的活性氧可直接攻击膜系统中的不饱和脂肪酸，使膜脂发生过氧化，MDA增加，膜脂组分发生变化，生物膜的结构和功能遭到损伤或破坏[16]。由图1-A可知，随着时间的延长，S1处理下的文冠果叶片细胞膜相对透性逐渐升高，且在 30 d 时达到最大值，较对照增加了48.6%，而S2处理膜透性最大值出现在20 d，为68.3%，随后呈现下降的趋势。由图1-B可知，S1处理下叶片MDA含量呈缓慢上升的趋势，最大值出现在30 d，为0.051 μmol/g，较对照提高了 64.5%，S2处理下MDA含量的最大值出现在20 d，随后下降。表明S2处理下的文冠果叶片膜系统受到了一定程度的盐胁迫伤害。endprint

2.2NaCl胁迫对文冠果叶片内有机渗透调节物质的影响

可溶性糖是很多植物主要的渗透调节剂，对细胞膜和原生质胶体起稳定作用，脯氨酸是渗透胁迫下易于积累的一种氨基酸，是植物调节渗透压的一种溶质[17]，可溶性蛋白也是植物的渗透调节剂之一[18]。由图2-A可知，随着胁迫时间的延长，S1处理下文冠果叶片可溶性糖含量呈缓慢上升的趋势，在30 d达最大值，为0.332 mmol/g，较对照增加 29.7%。S2处理在0～20 d时逐渐上升，而后趋于平缓，可能是试验后期重度盐胁迫破坏了其细胞结构所致。由图2-B可知，S1处理下文冠果叶片可溶性蛋白含量增加较迅速，而S2处理下叶片可溶性蛋白含量缓慢增加，二者均在30 d时达最大值，分别为3.64、3.38 mg/g。由图2-C可知，随着时间的延长，S1和S2处理下文冠果叶片脯氨酸含量整体呈上升的趋势，在30 d时达最大值，分别达202.1、284.3 μg/g，较对照处理分别提高了77.3%和149.5%，且S2在各个时期均大于S1。

2.3NaCl胁迫对文冠果叶片内保护酶活性的影响

SOD是保护植物细胞结构免受自由基伤害的“第一道防线”，是清除活性氧的关键保护酶[19]。POD和CAT也是植物体内的重要保护酶，对提高植物的抗逆能力有重要作用[20]。由图3-A可知，随着胁迫时间的延长，S1处理的SOD活性在10 d时达到最大值，为857.1 U/g，随后在30 d时下降至841.8 U/g。S2的SOD活性整体呈现先升高后降低再升高的趋势，在NaCl处理10 d时有1个峰值，较对照增加了 4.3%，说明胁迫激活了SOD的活性，其清除自由基的能力加强；到20 d又有所下降，说明随着时间的延长，自由基大量增加，消耗了大量的SOD，致使SOD活性下降；此后，在可承受的范围内，植物进行有效的调节，SOD合成能力增加，SOD活性在 30 d 时又大幅上升。由图3-B可知，随着时间的延长，S1处理下文冠果叶片POD活性在20 d时达最大值，为 3 284 U/g，较对照处理提高了52.6%，而后趋于平缓。S2处理POD活性在10 d时达最大值，为3 741 U/g，而后呈下降趋势。由图3-C可知，随着时间的延长，S1处理下文冠果叶片CAT活性在0～20 d缓慢上升，而后趋于平缓。S2处理CAT活性在10 d时达最大值，为283 U/g，随后逐渐下降，30 d时达最低值，为149 U/g，较对照降低了25.1%。

2.4NaCl胁迫对文冠果幼苗生长的影响

从表2可以看出，盐胁迫下文冠果幼苗各部分器官（根、茎、叶）的鲜质量、干质量和株高均呈现低盐胁迫（S1）升高后高盐胁迫（S2）降低的趋势。NaCl胁迫可促进文冠果幼苗基径和主根长的生长，其中S1表现优于S2处理，与SCK相比，S1和S2处理下文冠果幼苗的基径分别提高了16.2%和 6.8%，主根长分别提高了33.0%和21.6%，叶片数则随着NaCl浓度的提高而不断减少，且处理间差异显著（P<005）。以上结果表明，低浓度盐胁迫下，可以刺激文冠果生物量的积累，而高浓度盐胁迫在一定范围内能抑制文冠果地上部分促进地下部分生长，通过降低叶片数量增加根系生长来适应逆境环境。

影3讨论与结论

文冠果幼苗在生长过程中对于生物量分配和形态适应上的策略是对现有生境资源利用效率最大化的体现[21]。本研究结果表明不同浓度NaCl对文冠果幼苗的生长影响较大，随着土壤盐分浓度的增加，文冠果幼苗主根长度增加形成发达的根系，叶片数则随着NaCl浓度的提高而不断减少，表明低浓度盐胁迫下可以刺激文冠果生物量的积累，而高浓度盐胁迫抑制文冠果地上部分促进地下部分生长，通过降低叶片数量增加根系生长来适应逆境环境。

植物的抗逆性与其体内保护酶系统对活性氧的清除能力直接相关[22]，随着胁迫时间的延长，S1及S2处理文冠果叶片细胞内SOD、POD及CAT酶的活性整体有增强的趋势，说明植物叶片在受到盐胁迫后可以有效诱导保护酶清除自由基，使细胞免于伤害[23]。其中S2处理，在取样后期POD及CAT酶活性下降，可能是因为长期的盐胁迫环境，超出了叶片细胞忍耐活性氧自由基的阈值，植株细胞膜系统遭到破坏所致。

可见，文冠果幼苗能通过调整自身生长和保护酶活性、可溶性物质含量等提高其抗盐性，从而有效地防止了膜脂过氧化对植株的伤害。

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