盐胁迫对3种四照花属植物生理特性的影响

2018-05-16刘国华周兴元杨士虎

西部林业科学 2018年2期

刘国华，周兴元，杨士虎

(江苏农林职业技术学院,江苏句容 212400)

我国盐碱地面积有3 400×104hm2。为了更好地开发沿海滩涂，需选择合适的耐盐树种。土壤中过多的盐分会引起土壤理化性质的改变，导致植物生长受到抑制甚至死亡。选育耐盐植物种类是抑制土壤盐碱化，改良盐碱地资源最有效、最经济的方法之一。植物在盐胁迫条件下，会采取一定的策略去达到阻止或减轻危害、重新建立动态平衡，保持植物的持续生长。山茱萸科(Cornaceae)四照花属(Dendrobenthamia)植物包括东亚四照花和北美四照花两大类群[1]，是优良的城市园林观赏绿化树种。目前我国四照花种质资源的收集和相关工作还处于起步阶段，观赏型资源种类选育以及抗性研究完全是空白。本研究通过不同盐浓度对3种东亚型四照花属植物的生长表现以及生理响应，筛选出四照花植物最适合生长的盐浓度。科学评价四照花属植物耐盐性，可为丰富盐碱地园林绿化树种提供一些理论支撑，也为耐盐品种的筛选和盐碱地的高效利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验植株

供试植株为东京四照花(D.tonkinensis)、香港四照花(D.hongkongensis)、中国四照花(D.japonicavar.chinensis)3年生实生苗，苗高1.6m，地上部分有多个分支，生长健壮。

1.2 方法

1.2.1 四照花植株的盐胁迫处理

供试植株移入塑料大棚内，按照0%、0.2%、0.4%、0.6%的盐浓度梯度进行排列，每种盐浓度选择四照花属植物30株，共360株，在温室内模拟自然环境进行盐胁迫处理，控制温室温度在25-30℃之间。

在盐胁迫后的第0d、7d、14d、21d、28d,随机采取四照花各部分的叶片和须根，进行丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)、膜保护酶超氧化物歧化酶(SOD)、叶绿素以及根部活力(TTC)的生理指标测定。

1.2.2 四照花各项生化指标测定

POD活性测定采用愈创木酚法[2]，根系活力(TTC)测量采用TTC活力测量法[2]，SOD活性测定采用NBT法[3]，MDA含量测定采用硫代巴比妥酸法[4]，叶绿素含量测定采用分光光度法[5]。

1.2.3 数据统计及分析

采用SPSS(V13.0)进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫下四照花属植物的叶片形态变化及抗盐能力比较

3种盐胁迫四照花属植物的叶片形态变化见表1。由表1可知，盐胁迫第14d时，不同盐浓度供试植株处于盐胁迫状态，呈现出一定程度的枯黄状，0.6%盐浓度胁迫最为明显；此后随着时间推移，盐胁迫程度逐渐加剧，各植株的枯黄度和落叶数均逐渐增大，但不同盐浓度处理植株的耐盐能力表现出了较大差异。

表1 盐胁迫四照花属植物的叶片形态变化Tab.1 Morphological changes of leaves in Dendrobenthamia under salt stress

至第28d时，3种四照花属植株处于极端盐胁迫状态，盐浓度0.2%、0.4%、0.6%的中国四照花出现了不同程度的枯死状态，而香港四照花在3个盐浓度梯度胁迫下仍能保持正常生长，表现出较强的耐盐能力，东京四照花也能保持在0.2%、0.4%盐浓度下的正常生长。在盐浓度0.6%的生境下，四照花属植物的生长状态都近乎死亡，除香港四照花外。在0.4%的盐胁迫下，中国四照花枝叶枯黄，生长状态不明显，但香港四照花的生长状态最好。在0.2%的盐胁迫下，除了中国四照花的生长状况不是很好，其他2种四照花生长良好。所以，香港四照花更适合于盐胁迫的生长状态，其次是东京四照花,而中国四照花最不适合于盐胁迫状态下生存。解除盐胁迫2个月后，香港四照花与东京四照花恢复正常生长，中国四照花死亡。

2.2 盐胁迫下各植株POD活性的变化

从图1-图3可以看出，在未进行盐胁迫时，3种四照花属植物的POD活性均维持在相对稳定水平，且东京四照花、中国四照花的POD活性均高于香港四照花。在0.2%盐胁迫浓度下，整体上3种四照花属植物的POD活性先下降后上升再下降。东京四照花随着盐胁迫浓度加大，POD活性值峰值在不同时间出现，而在0.6%浓度下，28d时出现第2个小峰值。香港四照花在0.2%和0.4%胁迫浓度水平下，14d后，POD活性处于下降趋势，而中国四照花在0.4%胁迫浓度下，28d时出现一个小峰值。从整体变化的幅度来分析，香港四照花的变化幅度最小，其次是东京四照花和中国四照花。

图1 不同盐胁迫下东京四照花POD活性值的变化Fig.1 POD activity of Dendrobenthamia tonkinensis under variation degree of salt stress

图2 不同盐胁迫下香港四照花POD活性值的变化Fig.2 POD activity of Dendrobenthamia hongkongensis under variation degree of salt stress

图3 不同盐胁迫下中国四照花POD活性值的变化Fig.3 POD activity of Dendrobenthamia japonic var. chinensis under different degree of salt stress

2.3 盐胁迫下各植株SOD活性的变化

正常生长条件下，各未处理(对照)四照花属植物的SOD活性均维持在相对稳定水平，其中中国四照花的SOD活性最弱(图4-图6)，盐胁迫时，3种四照花在胁迫初期有一个先上升后下降的趋势，其中东京四照花变化较小，中国四照花的变化幅度较大，达到276%。除中国四照花外，其它2种四照花在胁迫后期，SOD活性又有一个小幅提高，胁迫浓度越大，提高幅度越大。从整体胁迫时间和胁迫浓度来看，SOD活性变化的幅度大小顺序是香港四照花、东京四照花、中国四照花。

图4 不同盐胁迫下东京四照花SOD活性值的变化Fig.4 SOD activity of Dendrobenthamia tonkinensis under different degree of salt stress

图5 不同盐胁迫下香港四照花SOD活性值的变化Fig.5 SOD activity of Dendrobenthamia hongkongensis under different degree of salt stress

图6 不同盐胁迫下中国四照花SOD活性值的变化Fig.6 SOD activity of Dendrobenthamia japonic var. chinensis under different degree of salt stress

2.4 盐胁迫下各植株MDA含量的变化

未进行盐胁迫处理(对照)四照花属植株的MDA含量相对稳定，东京四照花的MDA含量最大(图7)。盐胁迫时，各处理四照花属植物的MDA变化含量整体呈现增加趋势。而在0-7d时，3种四照花属植物的MDA含量开始增长缓慢，此后3种四照花属植物的MDA含量整体呈增长快的趋势，并且盐浓度越高，MDA含量越多，在0.2%胁迫浓度下，东京四照花的MDA含量的增幅相对于其它2种较小(图8-图9)。

图7 不同盐胁迫下东京四照花MDA活性值的变化Fig.7 MDA activity of Dendrobenthamia tonkinensis under different degree of salt stress

图8 不同盐胁迫下香港四照花MDA活性值的变化Fig.8 MDA activity of Dendrobenthamia hongkongensis under different degree of salt stress

图9 不同盐胁迫下中国四照花MDA活性值的变化Fig.9 MDA activity of D.japonica var. chinensis under different degree of salt stress

2.5 盐胁迫下各植株叶绿素含量的变化

未进行盐胁迫处理四照花属植株的叶绿素含量相对稳定。在盐胁迫下，3种四照花属植物的叶绿素变化含量整体呈现下降趋势，在盐胁迫14d前，3种四照花属植物的叶绿素变化含量整体呈现下降趋势(图10-图12)。香港四照花在0.2%胁迫浓度下，叶绿素含量14d达到最低，之后叶绿素含量呈上升趋势，但仍低于对照，而在其它胁迫浓度和胁迫时间越长，叶绿素呈下降趋势。东京四照花在0.2%和0.4%浓度胁迫下，随胁迫时间延长，叶绿素变化含量呈缓慢下降趋势。中国四照花随胁迫浓度越大和胁迫时间越长，叶绿素含量越少。从整体看，香港四照花和东京四照花在胁迫状态下，对植物叶绿素含量合成影响较小。

图10 不同盐胁迫下东京四照花叶绿素含量的变化Fig.10 Chlorophyll content activity of Dendrobenthamia tonkinensis under different degree of salt stress

图11 不同盐胁迫下香港四照花叶绿素含量的变化Fig.11 Chlorophyll content activity of Dendrobenthamia hongkongensis under different degree of salt stress

图12 不同盐胁迫下中国四照花叶绿素含量的变化Fig.12 Chlorophyll content activity of Dendrobenthamia japonic var.chinensis under different degree of salt stress

2.6 盐胁迫下各植株TTC活性的变化

正常生长条件下，3种四照花属植物的TTC活性均维持在相对稳定水平，3种四照花属植物胁迫后，TTC活性整体呈下降趋势(图13、图14、图15)。在盐胁迫7d时，东京四照花和香港四照花下降幅度较大，随着胁迫时间延长，在0.2%和0.4%胁迫下，TTC活性值处于一个波动状态，在0.6%浓度胁迫下，香港四照花和中国四照花的TTC活性一直处于下降趋势，而东京四照花有先上升后下降的过程。从整体TTC活性看，东京四照花相对适应性好，其次是香港四照花和中国四照花。

图13 不同盐胁迫下东京四照花TTC活性的变化Fig.13 TTC content activity of Dendrobenthamia tonkinensis under different degree of salt stress

图14 不同盐胁迫下香港四照花TTC活性的变化Fig.14 TTC content activity of Dendrobenthamia hongkongensis under different degree of salt stress

图15 不同盐胁迫下中国四照花TTC活性值的变化Fig.15 TTC content activity of Dendrobenthamia japonic var. chinensis under different degree of salt stress

3 结论与讨论

植物受到盐胁迫时，叶片直接表现出直观的盐害症状[6]。其中中国四照花的盐害症状表现最为明显。树种叶片盐害在盐胁迫浓度和持续时间上响应速率和受害程度不一。在本研究中，未进行盐分处理的植株都能保持良好生长；而在盐浓度程度较低的植株也能保持正常生长，除中国四照花外；在盐浓度高的胁迫下，香港四照花仍能保持正常生长，但随着盐浓度的增加，植株叶片脱落数也在增加。

植物体内广泛存在的SOD、POD能有效清除活性氧，SOD活性与植物的抗逆性呈正相关，是反映植物抗逆性的一个重要指标。在正常情况下，当植物遇到胁迫时(如水涝、盐碱化等)会通过SOD活性来增强其抗逆性[7-8]。同时酶系统还包括过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等，有证据表明不同树种其清理自由养基的酶并不一致[9]。由此可见，植物为避免受活性氧的危害，将主动激活细胞膜保护酶系统来清除体内的活性氧，对活性氧的清除能力是决定植物对逆境胁迫抗性高低的主要因素之一[9]。本研究表明，不同盐浓度处理植株间的耐盐能力存在较大差异。受到盐胁迫时，各处理四照花属植株的SOD活性与植株的耐盐能力呈正相关，而POD活性与四照花属植物的活性呈负相关。因此认为SOD和POD活性可以作为四照花属植物的耐盐能力的衡量指标之一。

植物在逆境条件下，由于膜脂过氧化作用产生MDA,它是植物细胞膜受损和自由基形成的主要指示物。本试验中，未受到盐胁迫时，各处理四照花属植物的MDA含量相对稳定且差异不大，随着胁迫时间增加，MDA含量增加。在盐胁迫过程中，MDA的含量以及变化幅度与植株耐盐能力呈一定的负相关。

叶绿素是植物进行光合作用的重要物质，叶绿素含量的多少对植物光合作用有着重要影响，其含量在一定的程度上反映了植物同化物质的能力[10]。在土壤盐胁迫下，植物叶片内的叶绿素体会遭到破坏，抑制叶绿素的合成或者促进叶绿素的分解[11]。在本研究中，随着盐浓度的增加，香港四照花叶绿素的含量缓慢下降，中国四照花的叶绿素的含量在胁迫后期，含量急剧下降，由此可见，香港四照花和东京四照花耐盐能力较强，中国四照花耐盐能力最弱。

根系是植物与环境接触的重要界面，是植物吸收水分和养分的主要营养器官，土壤盐胁迫首先影响植物的根，而后产生相应的生理变化。根系活力大小直接影响到四照花属植株的生长和耐盐能力，根系TTC还原力反映细胞内总脱氢酶活性，是代谢活力的一个标志[12]。随着盐浓度的增加，根系TTC还原力与植物耐盐能力呈负相关，说明根系TTC活力降低是植株受盐胁迫的根源之一。

3种四照花属植物的耐盐能力依次为香港四照花﹥东京四照花﹥中国四照花。

参考文献：

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