盐胁迫对苏丹草幼苗生长和渗透调节物质含量的影响

谭皓 雷菲

摘   要   研究不同浓度的NaCl溶液对苏丹草幼苗的株高、叶片宽度、钾离子、钠离子、可溶性蛋白质、脯氨酸含量的影响。结果表明：苏丹草是一种耐盐作物，中浓度的盐胁迫处理（NaCl溶液浓度为100～200 mmol·L-1）对苏丹草幼苗生长具有促进作用，其株高和叶面宽度较空白对照处理均有显著提高;细胞膜透性受影响显著，但通过其自身渗透物质调节可以回归平稳，植株能正常生长，说明苏丹草是一种耐盐作物。

关键词   苏丹草;盐胁迫;幼苗生长;渗透调节

中图分类号：S544+1    文献标志码：B    DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.28.007

盐胁迫是影响植物生长发育，导致其产量和品质下降的主要非生物逆境因素，是植物生长最主要也是最常见的非生物胁迫之一，对于大多数生长在盐碱土生境中的植物来说，它们要遭受Na+毒害[1-3]。由于Na+与其他矿物质元素的竞争作用，可导致植物对如K+等的其他矿物质元素的吸收和代谢困难，从而影响植物的生长发育。

植物体内的可溶性蛋白质大多数是参与各种代谢的酶类，其含量是反映植物体总代谢水平的一个重要指标，植物体可以通过增加可溶性蛋白质含量，提高渗透调节能力，增强对盐碱胁迫的适应能力[4]。脯氨酸也是植物体内的主要渗透调节物质之一，在盐胁迫下，植物体内脯氨酸含量迅速增加是其适应盐渍环境的显著特征之一。在盐胁迫条件下，有机渗透保护物质可以使细胞维持其完整的水合状态，对生物大分子的结构和功能起到稳定和保护作用[5-8]。因此，研究苏丹草的耐盐机理就需要研究其在盐胁迫下，体内Na+、K+、脯氨酸（Pro）及可溶性蛋白质含量的变化。只有了解苏丹草的耐盐机理，才能合理、最大化地利用苏丹草的耐盐特性来进行盐渍化土壤的改良和高效利用。

项目组前期在对几种热带牧草的耐盐筛选试验中，发现苏丹草是一种耐盐、耐瘠薄的热带牧草，其蛋白质含量高、适口性强，但目前关于其耐盐性的报道不多。本试验以苏丹草为研究对象，研究盐胁迫对苏丹草幼苗生长的影响，探索盐胁迫下苏丹草渗透调节物质变化规律。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为苏丹草。

1.2 试验设计

试验根据NaCl溶液浓度不同，设4个处理，即处理1（NaCl溶液浓度为30 mmol·L-1）、处理2（NaCl溶液浓度为60 mmol·L-1）、处理3（NaCl溶液浓度为100 mmol·L-1）、处理4（NaCl溶液浓度为200 mmol·L-1），并以空白作对照（CK），每个处理3次重复。

1.3  试验实施

1.3.1 幼苗培育

挑选颗粒饱满、大小一致的苏丹草种子，用0.1% HgCl2溶液消毒10 min，蒸馏水冲洗3次后，用滤纸吸干水分，清水浸泡8 h，待种子吸涨后在大棚内土培，每2 d浇灌一次清水，以保证幼苗生长的养分需求。

1.3.2 盐胁迫处理

当幼苗长出5片真叶时，每个处理选择100株生长状况相近的幼苗，将其移栽至盆中，缓苗10 d后开展盐胁迫试验，以不同浓度的NaCl溶液浇灌幼苗。每个处理设3次重复，48 h更换一次相应浓度的溶液，空白对照组更换蒸馏水，使各处理的溶液浓度保持不变。

1.4 测定指标

移苗10 d后，开始进行NaCl溶液处理，后每隔7 d进行一次苏丹草的生理指标测定，测定其株高和叶面宽度。在NaCl溶液处理第1天、第10天、第20天时，分别取植株样本测定K+、Na+、可溶性蛋白质、脯氨酸含量。试验设3次重复，取其平均值。

K+、Na+含量采用硫酸-过氧化氢消化法（FP640火焰光度计）测定;可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法（SP-722分光光度计）测定;脯氨酸含量采用磺基水杨酸提取比色法（SP-722分光光度计）测定。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对苏丹草幼苗生长指标的影响

由表1可以看出，苏丹草的叶面宽度和株高均在处理3中（NaCl溶液浓度为100 mmol·L-1）达到最大值。处理4的株高在盐胁迫初期有略微下降，7 d后植株生长水平恢复并超过低浓度处理。处理3的株高和叶面宽度显著高于对照（CK），而处理1（NaCl溶液浓度30 mmol·L-1）、处理2（NaCl溶液浓度60 mmol·L-1）的株高、叶面宽度都低于对照（CK），说明低浓度盐溶液可轻度抑制苏丹草幼苗生长，而中盐胁迫则对苏丹草幼苗生长有促进作用。

2.2 盐胁迫对苏丹草体内Na+含量的影响

植株体内Na+含量代表其耐盐特性。由表2可以看出，對照处理的苏丹草Na+含量在0.27～0.55 g·kg-1变化，10 d时出现峰值（0.55 g·kg-1）;盐溶液浓度在30～100 mmol·L-1的处理，Na+含量均在10 d出现峰值，20 d时下降至较低水平，说明盐胁迫对植株造成了一定的伤害，但经过自我调节，植株仍能正常生长;在200 mmol·L-1盐溶液处理下，苏丹草体内Na+含量变化为0.26～7.38 g·kg-1，说明中、低度盐胁迫下，植株虽然受到了一定伤害，但仍能保持基本生长，可以证明苏丹草是一种耐盐作物。

2.3 盐胁迫对苏丹草体内K+含量的影响

由表3可以看出，对照处理的苏丹草K+含量为13.58～31.17 g·kg-1，处于正常状态;在30 mmol·L-1的低盐胁迫下，随着处理时间延长，植株出现轻微的K+缺乏现象，但不影响其正常生长;在200 mmol·L-1盐溶液处理下，10 d内植株受盐胁迫反应灵敏，但随着时间延长，通过其自身调节，K+含量基本恢复到受胁迫前的水平，植株仍能正常生长。表明植株遭受盐胁迫后，体内K+含量迅速降低，出现K+缺乏现象，但通过其自身渗透物质调节可以回归平稳，植株能正常生长，说明苏丹草是一种耐盐作物。

2.4 盐胁迫对苏丹草体内脯氨酸含量的影响

脯氨酸是植物体内一种重要的渗透调节剂，脯氨酸含量迅速增加是植物适应盐胁迫环境的显著特征之一。由表4可以看出，对照处理（CK）的脯氨酸含量处于递减状态，20 d时降至6.07μg·g-1;处理1的脯氨酸含量先为7.89μg·g-1，10 d后出现峰值（12.03μg·g-1）;处理2的脯氨酸含量先为7.92μg·g-1，10 d后出现峰值（14.54μg·g-1）;处理3的脯氨酸含量先为7.92μg·g-1，10 d后出现峰值（15.38μg·g-1）。这3种处理的苏丹草体内脯氨酸含量都在20 d时恢复到较低水平，说明低盐胁迫下，植株通过增加脯氨酸含量来提高耐盐性，调节植株适应性，随着处理时间延长，植株可通过自身调节恢复其正常生长。而在200 mmol·L-1盐溶液处理中，苏丹草脯氨酸含量急剧升高，在10 d时出现峰值（35.92μg·g-1），20 d后恢复到较低水平。各处理植株的脯氨酸含量均呈现先升高后降低的变化趋势，说明中度盐胁迫激发了苏丹草幼苗的抗盐基因，从而合成了大量的脯氨酸以抵御盐伤害。

2.5 盐胁迫对苏丹草体内可溶性蛋白质含量的影响

可溶性蛋白质也是植物体内一种重要的渗透调节物质。图1中，各处理的苏丹草可溶性蛋白质含量都呈先上升后下降的趋势;1～10 d内，各处理的可溶性蛋白质含量与盐溶液浓度呈显著正相关，20 d时，各处理的可溶性蛋白质含量与盐溶液浓度呈负相关，说明植物体内蛋白质合成受到抑制、分解被促进，导致其可溶性蛋白质含量下降。

3 小结与讨论

本试验通过不同浓度的NaCl溶液处理苏丹草幼苗，研究盐胁迫对苏丹草幼苗生长和渗透调节物质含量的影响。结果表明，中盐浓度处理的苏丹草株高和叶面宽度较空白对照均有显著提高，可以认为中盐胁迫可促进苏丹草的生长。

研究发现苏丹草体内Na+含量与盐胁迫程度和时间呈正相关。K+的变化与Na+相反，K+含量先降低，20 d时已经维持在较高水平，植株生长不受影响，认为苏丹草可以耐受中度盐胁迫。

通过测定盐胁迫下苏丹草体内脯氨酸和可溶性蛋白质含量的变化发现，其脯氨酸和可溶性蛋白质含量均呈现先升高后下降的趋势。植株体内蛋白质合成受阻及脯氨酸含量增加，可以调节和保护细胞中生物大分子结构，维持其完整的水合状态，保护苏丹草的正常生长。在中盐胁迫（NaCl溶液浓度为100～200 mmol·L-1）下，苏丹草仍能正常生长，表明中度盐胁迫能够促进苏丹草幼苗的生长，参照盐生植物的盐胁迫反应机制，表明苏丹草是一种耐盐性较强的作物。

参考文献：

[1] 肖强，郑海雷，陈瑶，等.盐度对互花米草生长及脯氨酸、可溶性糖和蛋白质含量的影响[J].生态学杂志，2005，25（4）：373-376.

[2] 樊瑞苹，周琴，周波，等.盐胁迫对高羊茅生长及抗氧化系统的影响[J].草业学报，2012，21（1）：112-117.

[3] 米海莉，许兴，马雅琴，等.小麦品种耐盐性的研究[J].干旱地区农业研究，2003（1）：134-138.

[4] 郭慧娟，胡涛，傅金民.苏打碱胁迫对多年生黑麦草的生理影响[J].草业学报，2012，21（1）：118-125.

[5] Levitt J. Response of Plants to Environmental Stress[M]. New York： Academic Press， 1980：300-359.

[6] 朱兴运，王锁民，闫顺国.碱茅属植物抗盐性及抗盐机制的研究进展[J].草业学报，1994，3（3）：9-15.

[7] 田晓艳，刘延吉，郭迎春.盐胁迫对NHC牧草Na+、K+、Pro、可溶性糖及可溶性蛋白的影响[J].草业学报，2008，25（10）：34-38.

[8] 王寶山.逆境植物生物学[M].北京：高等教育出版社，2010（8）：68-75.

（责任编辑：易  婧）