硝酸钙胁迫下番茄耐盐砧木品种的筛选

贾慧慧，王素娜，古东月，赵振芳，裴 云，苏立芳，刘伟康，袁 丁，王丽萍

(1.河北工程大学 园林与生态工程学院，河北邯郸 056000；2.邯郸市馆陶县农牧局，河北邯郸 057700；3.邯郸市开发区第一原种场，河北邯郸 056000)

番茄是中国重要的设施栽培蔬菜，在蔬菜生产和供应中具有重要的地位。土壤次生盐渍化不仅影响设施番茄的生长发育，对产量和品质也有重要影响。选用优良砧木进行嫁接栽培是缓解土传病害，增强蔬菜耐盐性，促进生长发育，提高产量和品质的有效途径[7]。目前，有关 NaCl 对番茄盐胁迫作用研究较多，而关于 Ca(NO3)2对番茄毒害机理研究较少[8]。因此，本试验采用5个番茄砧木进行不同浓度的 Ca(NO3)2胁迫处理，从幼苗生长和生理特性等方面评价番茄砧木的耐盐性，为番茄耐盐砧木的利用和嫁接中抗盐性提高奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试砧木材料：‘阿拉姆’(购自山东寿光丽林种业公司)、‘果砧1号’(购自国家蔬菜工程技术研究中心(京研))、‘澳砧1号’(购自寿光南澳绿亨农业有限公司)、‘久留大佐’(购自厦门好利得种苗有限公司)和‘野大哥1号’(购自鼎牌种苗有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 无菌催芽 在培养皿中铺2层直径为15 cm的滤纸，用5 mL无菌水浸透。挑取不同品种的优质供试种子各200粒，经次氯酸钠表面消毒后分别置于培养皿中，恒温(25±2 ℃)暗光条件下培养。待胚根生长至长度为 5～10 mm 时，将出芽的种子播于盛有复合基质(草炭和蛭石的体积比为2∶1)的72孔穴盘中。

1.2.2 幼苗培养 待幼苗生长至2叶1心时，移入5 cm×5 cm×10 cm的塑料营养钵中。营养液栽培以62 cm×42.5 cm×16.5 cm的塑料水培槽为容器，盖板为聚苯乙烯泡沫板，每个盖板含15个直径5 cm的定植孔。

1.2.3 Ca(NO3)2胁迫处理 当幼苗生长到3叶1心时，选长势一致和生长健壮的植株，用无菌水洗净根部后定植于装有1/2 Hoagland’s营养液的31.5 L水培槽中，并用电动气泵连续通气，在室温25±2 ℃下培养5 d。然后用系列浓度为0(CK)、20、40、60、80、100 mmol·L-1的 Ca(NO3)2·4H2O(分析纯，上海振欣试剂厂生产)分别处理5个品种的番茄砧木幼苗，每个处理设3次重复。将幼苗处理10 d后，测定其生理生长指标。处理期间每3 d更换1次营养液。为避免植株受到盐的刺激，Ca(NO3)2按15 mmol·L-1的浓度梯度递增，同一天使各处理达到预定浓度。

1.2.4 盐害调查及生长生理指标测定 Ca(NO3)2胁迫处理10 d后进行盐害调查：分别调查株高(子叶节至生长点的距离)、茎粗(与子叶节展开方向平行的子叶节下处直径)、鲜质量(植株地上部和根系的鲜质量)和干质量(测定植株地上部和根系的鲜质量后，于105 ℃下杀青 15 min，75 ℃下烘干至恒量)等生长指标；并取幼苗植株生长点以下第2片真叶，测定其电解质渗漏率[9]和丙二醛(MDA)[10]等生理指标。

1.3 数据处理

采用Excel 2007软件计算平均值，SPSS 17.0软件进行方差分析，新复极差法进行多重 比较。

2 结果与分析

2.1 不同浓度Ca(NO3)2对番茄砧木株高和茎粗的影响

株高、茎粗是植株生长最直观的反应[11-12]。Ca(NO3)2处理10 d后调查5种番茄砧木幼苗植株株高和茎粗。从图1和图2可以看出，在试验处理浓度下，Ca(NO3)2对番茄生长表现出低促高抑的作用效果。当Ca(NO3)2处理浓度低于40 mmol·L-1时，5个番茄砧木幼苗的株高和茎粗均显著高于对照组，表明Ca(NO3)2在低浓度下对幼苗生长具有促进作用。当Ca(NO3)2处理浓度低于40 mmol·L-1时，5种番茄砧木幼苗的株高和茎粗依次为‘果砧1号’ > ‘阿拉姆 > ‘澳砧1号’ > ‘久留大佐’ > ‘野大哥1号’。

随着处理浓度的升高，5种砧木品种幼苗的株高和茎粗均呈下降趋势，表现抑制作用。在100 mmol·L-1Ca(NO3)2胁迫下，‘果砧1号’‘阿拉姆’‘澳砧1号’‘久留大佐’‘野大哥1号’5种砧木的株高分别较对照下降42.97%、 39.06%、55.56%、55.96%和68.47%；茎粗较对照分别下降38.71%、38.19%、39.02%、39.58%和43.92%。上述结果表明，‘阿拉姆’的耐盐能力最强。

2.2 不同浓度Ca(NO3)2胁迫对番茄砧木生物量的影响

盐胁迫下植株生长受抑制的另一表现是植物干鲜质量大幅度下降[13-14]。从表1可见，在试验处理浓度下，Ca(NO3)2对番茄生物量积累具有低促高抑的作用效果。当Ca(NO3)2处理浓度低于40 mmol·L-1时，5种番茄砧木幼苗的地上部和地下部均显著高于对照组。当 Ca(NO3)2处理浓度为40 mmol·L-1时，5种番茄砧木幼苗的地上部和地下部的干质量均达到最高，生物积累量最高，且‘阿拉姆’ > ‘果砧1号’ > ‘澳砧1号’ > ‘久留大佐’ > ‘野大哥1号’。当Ca(NO3)2处理浓度高于40 mmol·L-1时，5个番茄砧木品种地上部和地下部的干质量均显著降低。在100 mmol·L-1处理浓度下，‘阿拉姆’‘果砧1号’‘澳砧1号’‘久留大佐’和‘野大哥1号’的地上干质量分别较对照降低35.20%、 36.98%、36.22%、46.91%和54.19%；地下部干质量分别较对照降低42.86%、44.92%、 53.10%、62.07%和68.31%。因此，在高浓度盐胁迫下‘阿拉姆’表现最好，‘野大哥1号’的耐盐性最差。表明低盐浓度可促进番茄砧木幼苗对养分的吸收，增加其生物积累量，高盐浓度对番茄砧木幼苗生长起抑制作用，且Ca(NO3)2浓度越高，幼苗受抑制越明显。

不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同 Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05). The same below

图1 不同浓度盐胁迫下株高的变化
Fig.1 Changes of salt stress of different concentrations on plant height

与对照相比，在80 mmol·L-1Ca(NO3)2胁迫下，各品种幼苗生物积累量降低幅度较小，地上部干鲜质量的下降顺序为‘久留大佐’‘澳砧1号’‘果砧1号’‘阿拉姆’和‘野大哥1号’，地下部干鲜质量的下降顺序为“澳砧1号、久留大佐、果砧1号、野大哥1号、阿拉姆”。在100 mmol·L-1Ca(NO3)2胁迫下，各品种幼苗生物积累量急剧下降,其中，阿拉姆地上部干鲜质量降低值最小，分别比对照下降44.64%和31.3%；其次是‘果砧1号’，分别下降了55.74%和33.55%；第3是‘澳砧1号’，分别下降66.18%和43.34%；第4是‘野大哥1号’,分别下降66.22%和56.89%；最后是‘久留大佐’,分别下降80.01%和 67.52%。结果表明，‘野大哥1号’的耐盐性最差，‘阿拉姆’在高浓度盐胁迫下表现最好。

图2 不同浓度盐胁迫下茎粗的变化Fig.2 Changes of salt stress of different concentrations on stem diameter

2.3 不同浓度Ca(NO3)2胁迫对番茄砧木叶片细胞膜透性的影响

细胞膜是调节植物正常生理代谢的重要部位。受盐胁迫的植物细胞膜透性增大，导致细胞内的电解质外渗[14]。因此，相对电导率主要反映细胞膜透性的增大程度。由表2结果可知，当 Ca(NO3)2处理浓度低于40 mmol·L-1时，5个品种番茄砧木幼苗叶片相对导电率均显著下降，因此该盐浓度对幼苗膜系统无伤害。而在40 mmol·L-1Ca(NO3)2处理下，5个番茄砧木品种幼苗叶片的相对电导率与对照相比均无明显差异，表明低盐浓度对番茄幼苗膜系统伤害较小。随着Ca(NO3)2浓度的升高，各砧木幼苗叶片的相对电导率均大幅度增加，但‘阿拉姆’叶片相对电导率的上升幅度相对较小，低于其他4种砧木。在100 mmol·L-1Ca(NO3)2胁迫下，‘阿拉姆’‘果砧1号’‘澳砧1号’‘久留大佐’与‘野大哥1号’的叶片相对电导率分别比对照提高了 36.29%、43.89%、46.76%、47.79%和54.31%。以上结果表明：‘阿拉姆’幼苗的细胞膜在盐胁迫条件下保持了较好的结构和功能的完整性。

2.4 Ca(NO3)2 胁迫对番茄幼苗叶片MDA质量摩尔浓度的影响

图3表明，当Ca(NO3)2浓度低于40 mmol·L-1时，5个番茄砧木品种幼苗叶片的MDA质量摩尔浓度与对照相比差异不显著，番茄幼苗叶片膜脂过氧化程度较低。随着 Ca(NO3)2浓度的升高，各砧木幼苗叶片膜脂过氧化程度逐渐加强。在100 mmol·L-1Ca(NO3)2胁迫下，各品种砧木幼苗叶片膜脂过氧化程度均达到最强，幼苗叶片MDA质量摩尔浓度上升明显。‘阿拉姆’‘果砧1号’‘野大哥1号’‘澳砧1号’和‘久留大佐’的MDA质量摩尔浓度与对照相比分别提高82.90%、93.63%、103.32%、107.84%和111.40%。在相同盐胁迫条件下，‘阿拉姆’最为耐盐，‘果砧1号’‘久留大佐’和‘澳砧1号’次之，‘野大哥1号’耐盐性最差。

砧木品种Cultivar ofroots tock硝酸盐浓度/(mmo·L-1)Salt concentration地上部鲜质量Shoot fresh mass地下部鲜质量Root fresh mass地上部干质量Shoot dry mass地下部干质量Root dry mass阿拉姆 Alam036.3±0.21 b7.71±0.23 b10.28±0.02 b0.98±0.02 b2033.0±0.22 c7.42±0.12 c8.56±0.01 c0.95±0.01 c4048.4±0.22 a10.8±0.02 a18.24±0.01 a1.45±0.01 a6028.3±0.23 d5.71±0.11 d6.43±0.02 d0.47±0.02 d8024.9±0.21 e4.35±0.14 e5.69±0.01 e0.39±0.01 e10023.6±0.25 f3.82±0.21 f3.93±0.02 f0.33±0.01 e野大哥1号 Yedage No.1027.4±0.67 b5.26±0.15 b5.27±0.03 b0.42±0.01 b2026.2±0.36 c4.67±0.16 c4.78±0.05 c0.38±0.02 c4031.2±0.21 a6.23±0.13 a5.68±0.06 a0.59±0.01 a6020.8±0.56 d5.12±0.21 b3.12±0.04 d0.37±0.01 d8011.8±0.28 e2.16±0.11 c1.78±0.03 d0.16±0.01 e10010.1±0.21 f1.53±0.18 d1.26±0.01 d0.11±0.01 f久留大佐 Jiuliudazuo039.0±0.27 b7.38±0.02 b10.56±0.06 b1.02±0.02 b2030.1±0.22 c6.23±0.02 c6.04±0.06 c0.64±0.01 c4041.2±0.25 a8.21±0.04 a12.34±0.02 a1.21±0.01 a6019.9±0.24 d4.31±0.03 d3.03±0.01 d0.32±0.02 d8012.8±0.47 e2.56±0.13 e2.11±0.04 e0.23±0.01 e10010.4±0.28 f1.71±0.12 f1.45±0.02 f0.17±0.02 f果砧1号 Guozhen No.1034.1±0.26 b6.85±0.06 b9.74±0.01 b0.94±0.01 b2030.5±0.29 b6.21±0.03 b6.89±0.02 c0.82±0.01 c4052.3±0.34 a13.3±0.04 a12.43±0.05 a2.03±0.02 a6027.8±0.26 c5.02±0.02 c5.43±0.01 d0.46±0.02 d8022.6±0.28 d3.97±0.05 d4.31±0.02 e0.42±0.01 d10021.8±0.26 e2.98±0.04 e3.36±0.01 f0.36±0.01 e澳砧1号 Aozhen No.1032.4±0.28 b6.75±0.06 b8.96±0.02 b0.89±0.02 b2028.9±0.23 c5.31±0.02 c5.97±0.06 c0.51±0.02 c4039.9±0.26 a7.35±0.01 a11.04±0.01 a1.05±0.01 a6021.4±0.28 d5.07±0.03 c3.10±0.01 d0.31±0.01 d8018.3±0.66 e3.47±0.16 d3.03±0.05 e0.28±0.01 e10015.2±0.36 f3.67±0.04 d2.76±0.03 f0.26±0.02 e

注：不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。

Note:Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05). The same below.

表2 不同浓度盐胁迫下番茄砧木幼苗叶片相对电导率的变化Table 2 Changes of salt stress of different concentrations on relative conductivity of tomato’s seedlings leaf

图3 不同浓度盐胁迫下番茄幼苗叶片MDA质量摩尔浓度的变化Fig.3 Changes of salt stress of different concentrations on MDA molality of tomato’seedling leaf

3 结论与讨论

钙是植物生长必需的营养元素，缺钙可导致番茄脐腐病[15]。Ca2+作为植物细胞中的第2信号离子，在植物生长发育的过程中起到重要调节作用[16]。梁洁等[17]报道，适宜浓度的Ca(NO3)2能提高木麻黄的耐盐性，这与本试验结果相吻合。在Ca(NO3)2处理浓度低于40 mmol·L-1时，5个番茄品种的株高、茎粗和生物量均显著高于对照，而相对电导率和MDA质量摩尔浓度增幅较小。这些结果表明，低浓度的Ca2+不会对番茄砧木幼苗产生毒害作用，反而会减轻其叶片膜质过氧化程度，促进番茄幼苗的生长发育。在100 mmol·L-1Ca(NO3)2处理番茄砧木幼苗时，5个番茄品种受盐害明显，生物量显著下降。这与郑兴莲等[18]报道Ca(NO3)2的浓度达到一定程度会对茄子幼苗的生长产生抑制作用的结论相一致。

盐胁迫下植物受抑制最直观的表现为株高、茎粗和生物量的下降。高浓度盐胁迫对细胞的膜脂和膜蛋白有重要影响[18-19]。植物叶片叶绿素质量摩尔浓度不仅反映植物的光合能力，还是耐盐性的重要体现[20-21]。盐胁迫下，植物想要生存只能通过光合和呼吸作用，首先预防原生质和叶绿体等细胞失水，进而排除多余的盐离子减轻盐害[22-23]。因此，耐盐能力强的番茄砧木，在盐胁迫条件下表现为植株生长势良好，膜透性及膜质过氧化程度较低。在相同盐胁迫下，不同砧木品种耐盐性不同，所受抑制程度也有所不同。试验中的各项指标表明，‘阿拉姆’在高盐浓度胁迫下受抑制程度较小，能保持较低的相对电导率和MDA质量摩尔浓度，其细胞膜在盐胁迫条件下保持了较好的结构和功能的完整性。而‘久留大佐’和‘野大哥1号’受抑制程度较高。综合试验各项指标认为，5个番茄砧木品种的耐盐顺序为‘阿拉姆’ > ‘果砧1号’ > ‘澳砧1号’ > ‘久留大佐’ >‘野大哥1号’。

选择耐盐的砧木是番茄嫁接的基础，但由于植物在盐胁迫下的生长过程受多种因素的影响，仅仅通过某几个指标并不能全面地评价出植物的耐盐能力。因此，以‘阿拉姆’为砧木的嫁接苗耐盐性能及其耐盐生理机制尚需进一步研究。