NaCl对PEG诱导的干旱胁迫下棉花幼苗生长及光合作用的影响

柏新盛

摘要    本试验以棉花幼苗为材料，设置PEG、PEG+NaCl以及空白对照3个处理，测定了不同处理下棉花幼苗的生长状况、叶片光合作用等生理指标的变化，探究干旱条件下NaCl对棉花幼苗生长和光合作用的影响。结果表明，PEG诱导的干旱胁迫可以明显抑制棉花幼苗的生长，降低叶片的净光合速率;然而，与PEG胁迫相比，PEG+NaCl胁迫下棉花幼苗的光合作用有一定改善、生物量积累也明显增加。可见，在干旱胁迫下，适量的NaCl可以在一定程度上缓解干旱对棉花幼苗生长和光合作用的不利影响。

关键词    棉花;NaCl;PEG;幼苗生长;光合作用

中图分类号    S562        文献标识码    A        文章编号   1007-5739（2019）11-0020-02

干旱导致的作物减产远远超过其他非生物因素。在面临干旱逆境时，大多数植物的光合作用等生理过程会受到不同程度的影响[1]。在植物生长发育过程中，盐分同样是一个重要的影响因素。由于受人口增长、工业化、气候变化等因素影响，干旱和土壤次生盐渍化日益严重，植物常常受到干旱和土壤盐渍化的双重影响[2]。因此，研究植物适应干旱和盐渍双重胁迫的机制显得尤为重要。

棉花是重要的经济作物，具有一定的耐盐、耐旱能力，但是在苗期抗逆性较差，干旱、盐渍对其产量均有较大影响[3]。本试验以PEG6000模拟干旱胁迫，探索适量浓度的NaCl对干旱胁迫下棉花幼苗生长和光合作用的影响，以期为植物适应干旱和盐渍双重胁迫的研究提供参考。

1    材料与方法

1.1    供试材料

将棉花种子播种于装有蛭石的育苗盘中育苗，在2片叶子展开时转移至Hoagland营养液中继续培养。每个培养盒中装营养液12 L、移栽棉花幼苗5株，在室内使用节能灯进行恒定光照，光照周期设定为16 h光照、8 h黑暗。营养液中用充气泵通气，以保证根部供氧。培育约20 d后进行胁迫处理。

1.2    试验设计

试验共设3个处理，分别为PEG胁迫处理（在培养液中加入PEG6000，使其浓度达到10%）、PEG+NaCl处理（10%PEG+50 mmol/L NaCl）、CK（不加PEG和NaCl）。5次重复。

1.3    测定内容与方法

处理后0、5、10、20、30 d测定光合指标，最后测定株高和生物量。使用TPS-2型便携式光合作用测定系统测定不同处理棉花叶片的光合速率，用Handy PEA植物效率仪测定叶绿素荧光参数。测定时选取相同叶位的成熟叶片为测定对象，每个处理光合速率重复测定5个叶片、叶绿素荧光参数重复测定15个叶片。株高和生物量的增加值分别以试验结束时的株高和生物量与开始时的株高和生物量的差值计算，重复测定5株。

2    结果与分析

2.1    不同处理对棉花株高和生物量的影响

株高和生物量可以用来衡量植物的生长状况。由图1可以看出，CK株高增长量显著高于胁迫处理组（P<0.05）;PEG+NaCl处理棉花幼苗株高高于PEG处理，但两者之间差异不显著（P>0.05）。生物量的变化趋势与株高基本一致，但PEG+NaCl处理棉花幼苗生物量增加值显著高于PEG处理（P<0.05）。由此可以看出，干旱会明显抑制植株的生长，但干旱胁迫下适量盐分的存在可以减轻棉花幼苗生长被抑制的程度。

2.2    不同处理对棉花叶片光合性能的影响

Fv /Fm是PSⅡ最大光化学量子产量，反映PSⅡ反应中心内光能转换效率，是表明光化学反应状况的一个重要参数[4]，是反映光合机构生理状态和光合作用受影响程度的一个重要指标。逆境条件下，该数值会明显减小，表明逆境会使光合潜力因叶片的PSⅡ反应中心遭破坏而下降。由图2（a）可以看出，各胁迫处理组Fv /Fm较对照组均有不同程度的下降，说明干旱处理导致棉花叶片光合系统受损伤;而PEG处理下降程度明显大于PEG+NaCl处理，表明干旱胁迫下，适量NaCl的存在可以缓解干旱对棉花叶片光合系统的损伤;这一点从光合速率的变化上也可证明。由图2（b）可以看出，虽然胁迫处理组的光合速率明显低于对照，但PEG+NaCl处理的净光合速率明显高于PEG处理。

3    结论与讨论

净光合速率是表征植物光合能力的一个重要生理指标，各种胁迫因子均会导致其下降。由本试验结果可知，PEG模拟干旱会显著影响棉花叶片的光合作用。干旱胁迫影响光合作用的主要原因是叶绿素的破坏、气孔导度下降和PSⅡ的损伤[5]。Fv /Fm代表PSⅡ的光能转化效率[6]，本试验结果显示，棉花叶片的Fv /Fm在干旱胁迫下显著降低至0.73以下，说明其PSⅡ已受到严重损伤;而在PEG诱导的干旱胁迫下加入适量的NaCl，即PEG+NaCl处理则可显著减缓Fv /Fm的下降，这说明在干旱条件下一定量的NaCl存在可以缓解干旱胁迫对棉花叶片光合系统的损伤，从而使其能够维持相对较高的净光合速率，最终表现为生长状况明显改善。也就是说，PEG模拟干旱胁迫下，适量NaCl的存在可在一定程度上提高棉花幼苗的耐旱能力。

4    参考文献

[1] 汤章城.植物对水分胁迫的反应和适应性：Ⅱ植物对干旱的反应和适应性[J].植物生理学通讯，1983（4）：1-7.

[2] DUGASA M T，CAO F B，IBRAHIM W，et al.Differences in physiological and biochemical characteristics in response to single and combined drought and salinity stresses between wheat genotypes differing in salt tolerance[J].Physiologia Plantarum，2018，10：12743.

[3] 李维江，董合忠，郭庆正，等.陆地棉优势杂种及其亲本对PEG和NaCl胁迫的生理反应[J].中国棉花，1998（6）：7-8.

[4] 李鹏民，高辉远，RETO J S.快速叶绿素荧光诱导动力学分析在光合作用研究中的应用[J].植物生理与分子生物学学报，2005，31（6）：559-566.

[5] 唐薇，羅振，温四民，等.干旱和盐胁迫对棉苗光合抑制效应的比较[J].棉花学报，2007，19（1）：28-32.

[6] 张守仁.叶绿素荧光动力学参数的意义及讨论[J].植物学通报，1999， 16（4）：444-448.