绒毛白蜡‘青碧’不同半同胞家系的耐盐性评价

王因花，燕丽萍，吴德军，孔雨光，刘翠兰，任 飞，李庆华，王开芳

（1.山东省林业科学研究院 山东省林木遗传改良重点实验室，山东 济南250014； 2.山东省林业监测规划院，山东 济南 250014）

中国盐碱地面积约占国土总面积的10%左 右[1]，可用耕地日益减少，如何修复和利用盐碱地成为当前研究热点。盐碱地造林绿化能够改善生态环境，维护生态稳定[2]，因此，以造林绿化为主的盐碱地生物改良措施成为研究重点。而系统开展植物耐盐性评价，筛选和培育优良耐盐植物新品种，是提升盐碱地绿化水平的有效途径。植物的耐盐性是一个极其复杂的综合表现，目前，人们主要是通过生长指标和生理指标对其进行评价。如张燕等以叶片相对含水量、质膜透性、SOD 活性、MDA、脯氨酸及光合参数等指标对3个居群的草地早熟禾进行了耐盐性比较[3]；吉佩佩研究了不同NaCl 浓度胁迫下鲁西北10 种园林植物的形态指标及生理指标的变化，并用隶属函数法对其耐盐性进行了综合评价[4]；孙海菁等研究了盐胁迫对6个树种生长的影响[5]；王改萍等研究了盐胁迫对7 种造林树种的生长量及生理指标的影响，并用坐标综合评定法进行了抗盐能力比较[6]。

白蜡属Fraxinus植物是滨海盐碱地的主要造林绿化树种，常用来修复和改良盐碱土壤[7]，学者们对白蜡的抗逆性（低温、干旱、涝渍等）展开了全面而系统的研究[8-10]，在白蜡的耐盐性方面，也陆续做出了相关报道。刘桂民等研究了6个白蜡新品种无性系的耐盐性[11]；陆景星等研究了NaCl 胁迫对白蜡种子生理特性及萌发特性的影响[12-13]；赵好系统研究了美国白蜡Fraxinus americana对NaCl 胁迫的生理生长响应[14]；段丽君等则通过局部盐胁迫的方式对绒毛白蜡Fraxinus velutina幼苗的生长特性、光合特性及根系分布和离子积累等进行了研究[15]；吴永波等研究了盐胁迫对3 种白蜡幼苗的生长与光合作用的影响[16]；常越霞以金叶白蜡为材料，分别研究了其扦插苗、嫁接苗及实生苗的最大耐盐浓度[17]。对白蜡杂交苗耐盐性方面的研究仅刘翠兰等做过报道[18]。本研究以课题组选育的绒毛白蜡新品种‘青碧’及其与‘鲁蜡5 号’、‘金叶白蜡’及‘华雄’等的杂交子代苗为试验材料，对其在不同浓度NaCl胁迫下的生长及生理指标进行测定，并用隶属函数法对其耐盐性进行综合评价，以期为选育优良的耐盐白蜡新品种提供理论依据和种质材料。

1 试验材料

试验以绒毛白蜡新品种‘青碧’Fraxinus velutina‘qingbi’自然半同胞家系种子苗和3个不同组合的杂交子代种子苗为材料（68 号、69 号、70 号）。3个不同杂交组合的母本均为‘青碧’，父本分别为‘鲁蜡5号’Fraxinus spennsylvanica‘lulawuhao’、金叶白蜡Fraxinus excelsior‘Aurea’及‘华雄’Fraxinus velutina‘huaxiong’，其中‘鲁蜡5 号’为山东省林业科学研究院选育的红梣新品种，生长快；‘青碧’、‘华雄’为山东省林业科学研究院选育的绒毛白蜡新品种，较耐盐，‘青碧’原株位于山东省林业科学研究院东营分院；金叶白蜡为引进欧洲白蜡，速生，耐寒性稍差。盆栽土壤由基质和大田土按体积比1:1 混合而成，其中基质配比（体积比）为：草炭土:珍珠岩:蛭石=10:2:1，并加入质量分数为0.1%的多菌灵消毒，质量分数为0.5%的过磷酸钙和硫酸亚铁及1%的树脂包衣控释肥。各杂交组合情况见表1。

表1 试验材料Table 1 Experimental materials

2 试验方法

2.1 盐胁迫处理方法

2016年春季采用轻基质无纺布容器进行播种育苗，2017年3月上旬将苗木移栽至规格为 20 cm×22 cm 的塑料盆中（1 株/盆），每盆装土7.5 kg。自然条件下正常管理至6月底。试验开始前对苗木进行充分灌溉，进行控水处理后将盆栽苗移至温室进行试验。2017年7月5 日开始分别用质量分数为0‰、2‰、4‰、6‰的NaCl 溶液进行盐胁迫处理，每次每盆浇1 L，每隔4 天1 次，共浇4 次。胁迫处理结束30 d 后采样，进行生长及生理生化指标测定。胁迫期间定期定量浇水用以补充蒸发的水分。每个杂交组合选取80 株长势较为一致的苗木进行试验，每个处理20 株，4 次重复，每重复5 株。

2.2 指标测定方法

取样时，每株植株均取中部成熟叶片，将样品放入自封袋后置于放有冰块的保温盒中带回实验室立即进行处理。首先用超纯水迅速将叶片洗净，吸水纸吸干后剪碎，充分混合，随机抽取定量样品进行指标测定。

2.2.1 生长指标测定

试验开始时测定各植株初始苗高H0和初始地径B0，30 d 后测定苗高H1和地径B1，H1-H0为苗高增长量，B1-B0为地径增长量。用米尺测量苗高，游标卡尺测量地径。

2.2.2 生理指标测定

使用DDS-12A 型电导率仪进行电导率测 定[19]，SOD（超氧化物歧化酶）活性[20]、MDA含量[21]、脯氨酸含量[22]及叶绿素含量[19]用紫外分光光度计测定。每个指标均重复测定3 次。

2.3 数据处理

用Excel 2010 进行数据处理和作图，SPSS20.0进行方差分析和多重比较，运用隶属函数法进行白蜡杂交苗的耐盐性进行综合评价。

隶属函数值计算公式：

反隶属函数值计算公式：

式中：R(Xi)为隶属函数值，Xi为指标测定值，Xmin、Xmax为所有参试材料某一指标的最小值和最大值。

3 结果与分析

3.1 NaCl 胁迫对苗高增长量的影响

由图1 可以看出，随着NaCl 浓度的增加，各组杂交苗的苗高增长量均呈现出递减的趋势。其中，68 号、70 号在各个浓度梯度下的苗高增长量相对较大，而69 号和‘青碧’半同胞家系苗则生长缓慢，苗高增长量相对较小。方差分析表明，同一组杂交苗在不同浓度盐胁迫条件下的生长量差异在统计学上显著（P＜0.05）。从苗高生长速率下降的幅度来看，70 号杂交苗下降幅度最小，为49.7%，其次为68 号，为57.9%。

图1 NaCl 浓度对苗高增长量的影响Fig.1 Effect of NaCl stress on height increment

3.2 NaCl 胁迫对地径增长量的影响

由图2 可以看出，盐胁迫对各组白蜡杂交苗的地径增长量也起到了明显的抑制作用，随着NaCl 浓度的升高，各组杂交苗的地径增长量均呈现出下降的趋势。在4 组杂交苗中，68 号、70 号在各个浓度梯度下均表现出了较大的增长趋势。从下降幅度来看，68 号下降幅度最小（31.8%），其次为70 号（35.0%）。通过方差分析可以看出，69 号杂交苗在各个浓度下的地径增长量差异在统计学上显著，而68 号、70 号及对照在4‰和6‰浓度下的地径增长量无显著差异（P＜0.05）。

3.3 NaCl 胁迫对白蜡杂交苗细胞膜透性的影响

由表2 可以看出，随着NaCl 浓度的升高，各组杂交苗的质膜透性均呈现出逐渐增大的趋势。但68 号杂交苗在4个浓度梯度下的质膜透性的差异在统计学上差异不显著，70 号杂交苗的对照与其它3个浓度之间的质膜透性差异在统计学上显著，但2‰～6‰浓度下的质膜透性差异不明显，说明在2‰～6‰浓度范围内，NaCl 胁迫对68 号、70 号杂交苗的质膜透性未造成严重伤害。

图2 NaCl 胁迫对地径增长量的影响Table 2 Effect of NaCl stress on basal diameter increment

表2 NaCl 胁迫对细胞膜透性的影响†Table 2 Effect of NaCl stress on membrane permeability

3.4 NaCl 胁迫对白蜡杂交苗SOD 活性的影响

由图3 可以看出，在不同浓度NaCl 胁迫下，4 组杂交苗呈现出2 种不同的变化趋势。其中68号、70 号、‘青碧’的SOD 活性呈现出持续升高的趋势，而69 号的SOD 活性则是先升高后降低的趋势。从增长幅度来看，70 号杂交苗的增长幅度最大，为124.6%，其次为68 号，其增长幅度为60.3%，69 号增长幅度最小，仅为35.9%。方差分析表明，除68 号杂交苗在2‰和4‰浓度下的SOD 活性无明显差异外，其余3 组杂交苗在不同NaCl 胁迫浓度下的SOD 活性差异在统计学上显著（P＜0.05）。

3.5 NaCl 胁迫对脯氨酸含量的影响

随着NaCl 浓度的增加，4 组杂交苗的脯氨酸含量均持续升高（图4），其中增长幅度最大的为70 号（77.5%），其次为68 号（72.2%），增长幅度最小的为‘青碧’（30.3%）。由图4 可以看出，68 号、69 号、70 号杂交苗的脯氨酸含量在各个浓度梯度下均高于对照‘青碧’。方差分析表明，同一组合杂交苗在不同NaCl 胁迫浓度下的脯氨酸含量差异在统计学上显著（P＜0.05）。

3.6 NaCl 胁迫对MDA 含量的影响

由图5 可以看出，随着NaCl 浓度的增加，4组杂交苗的MDA 含量变化呈现出2 种不同的趋势。69 号杂交苗的MDA 含量呈现出先升高后降低的趋势，68 号、70 号、‘青碧’的MDA 含量则呈现出持续上升的趋势。从MDA 增加幅度来看，68 号杂交苗的增加幅度最小，为44.3%。方差分析表明，除对照‘青碧’外，其余3 组杂交苗在不同浓度的NaCl 的MDA 含量则呈现出持续上升的趋势。从MDA 增加幅度来看，68 号杂交苗的增加幅度最小，为44.3%。方差分析表明，除对照‘青碧’外，其余3 组杂交苗在不同浓度的NaCl 处理下，体内的MDA 含量差异在统计学上显著（P＜0.05）。

图3 NaCl 浓度对SOD 活性的影响Fig.3 Effect of NaCl stress on SOD activity

图4 NaCl 浓度对脯氨酸含量的影响Fig.4 Effect of NaCl stress on proline content

图5 NaCl 浓度对MDA 含量的影响Fig.5 Effect of NaCl stress on MDA content

3.7 NaCl 胁迫对叶绿素含量的影响

由图6 可以看出，在不同浓度NaCl 胁迫下，各组杂交苗的叶绿素含量呈现出不同的变化趋势。68 号杂交苗呈现出升高-降低-升高的趋势，在6‰浓度下叶绿素含量达到最高值；69 号杂交苗呈现出降低-升高-降低的趋势；70 号杂交苗与对照‘青碧’变化趋势一致，呈现出先升高后降低的趋势，69 号、70 号及‘青碧’的叶绿素含量峰值均出现在4‰浓度下。在6‰浓度下，68 号杂交苗的叶绿素含量最高。方差分析表明，每组杂交苗的叶绿素含量在不同NaCl 浓度的差异在统计学上显著 （P＜0.05）。

图6 NaCl 浓度对叶绿素含量的影响Fig.6 Effect of NaCl stress on chorophyll content

3.8 耐盐性综合评价

由于各组杂交苗在各个指标下的表现并非完全一致，且各指标的作用机理不同，因此不能简单利用某个单一指标来判断白蜡杂交苗的耐盐性强弱，否则会失去评价的科学性，故采用隶属函数法对4 组杂交苗的7个指标进行综合评价（电导率与MDA 为反隶属函数值），最终取7个指标隶属函数值的平均值作为参考标准，隶属函数值越大，说明杂交苗的耐盐性越强（表3）。由表可知，通过隶属函数综合分析评价，各组杂交苗耐盐能力由大到小的顺序为：68 号＞70 号＞69 号＞‘青碧’，这与前面的研究结果基本一致。

表3 各指标隶属函数值Table 3 Subordinative function of various indexes

4 结论与讨论

盐胁迫对植物的伤害最直观的表现是对其形态发育的影响[23]。众多研究表明，盐胁迫可明显抑制植物的生长：杨升等对柽柳、白刺等进行盐胁迫处理后发现，随着NaCl 浓度的增加，各树种的株高生长量及生物量均下降[24]；赵好用不同浓度NaCl 处理美国白蜡，各处理植株的苗高及地径生长量较对照均有所下降[14]；马剑等用不同浓度NaCl 处理一年生文冠果幼苗，其苗高生长量和地径生长量均明显下降[25]。当然，不同的树种对盐胁迫的响应并不完全相同，张丽研究3 种白刺对盐胁迫的响应及耐盐机理后发现，在较低盐浓度下，白刺的苗高和地径增长量是增加的，只有在盐浓度较高时才会下降[26]。在本研究中，各组杂交苗的苗高增长量、地径增长量均随盐胁迫浓度的增加呈现出降低的趋势，这与杨传宝对杨树无性系耐盐性的研究结果相一致[27]。NaCl 对各组杂交苗生长量的抑制作用非常明显，其中苗高增长量和地径增长量下降幅度较小的是68 号和70 号，说明这2 组杂交苗对NaCl 胁迫的耐受力较强，生长性状受盐胁迫的影响相对较小。

植物主要通过渗透调节从环境中获得有效水分，对非盐生植物来说，主要通过有机小分子物质进行渗透调节[23]。目前在植物体内发现的有机亲和物质主要包括脯氨酸、甜菜碱、四铵化合物及多元醇类，但不同的植物体内合成的有机亲和物质并不同[23]。目前人们研究较多的是脯氨酸，已有大量研究证实脯氨酸与植物对逆境的胁迫适应性呈现出正相关关系[28-29]。刘强等对NaHCO3胁迫下枸杞的渗透调节进行了研究，结果表明，在轻中度胁迫下，脯氨酸的渗透调节作用几乎可以忽略不计，但在重度胁迫下，脯氨酸的渗透调节作用显著增强[30]。但也有研究报道脯氨酸的积累与耐盐性成负相关[31]。在本研究中，随着NaCl浓度的升高，4 组杂交苗体内的脯氨酸含量不断升高，脯氨酸含量增长幅度排在前两位的为70 号和68 号，增长幅度分别达到了77.5%和72.2%，均高于对照，说明70 号和68 号杂交苗对盐胁迫的渗透调节能力较高，抗性较强。

膜脂过氧化产物的含量及质膜相对透性的大小反映了植物受逆境伤害的程度。在本研究中，68 号和70 号杂交苗的膜透性在NaCl 胁迫下并无显著变化，说明两者受NaCl 胁迫的影响较小，相对应的，两者的MDA 增加幅度也相对较小。SOD是植物体内重要的保护酶，可以清除植物体内的活性氧和自由基。在逆境条件下，植物体内会产生较多的SOD 来对抗逆境的伤害，在植物可以忍受的逆境伤害范围内，SOD 活性越高，植物的抗逆性就越强。本研究中，在不同浓度的NaCl胁迫下，除69 号杂交苗的SOD 活性呈现出先升高后降低的趋势外，其余3 组杂交苗的SOD 活性均呈现出不断升高的变化趋势，而且68 号和70 号杂交苗的SOD 活性一直相对较高，说明在试验设定的浓度范围内，NaCl 胁迫还未对这两组杂交苗造成实质性的伤害。

盐胁迫会影响叶绿素的合成，在盐胁迫条件下，植物叶片内的叶绿素含量一般会降低[32]，但这种情况并不能一概而论，试验条件和作物种类不同，叶绿素含量的变化也会不同[33]。李海云等认为盐胁迫下植物叶片内的叶绿素含量会升高[34]。在本研究中，随着NaCl 浓度的升高，虽然各组杂交苗的叶绿素含量变化趋势不一致，但均出现了一定的升高趋势，说明在各自适宜的浓度范围内，NaCl 胁迫并未影响各组杂交苗叶绿素的合成，各杂交苗叶绿素含量出现峰值时对应的NaCl 浓度分别为4‰和6‰，尤其是在6‰浓度下，68 号杂交苗的叶绿素含量最高，说明其叶绿素的合成受NaCl 胁迫的影响较小，表现出较好的耐盐性。

由研究结果可知，植物的耐盐性是一个非常复杂的生理过程，单靠某一个或几个指标很难对其耐盐性强弱做出准确的评价，故采用隶属函数法进一步进行综合评价，得出在4 组供试苗中，耐盐性较强的为68 号（青碧×华雄）和70 号（青碧×金叶白蜡）杂交苗，这2个杂交组合的亲本均为耐盐性较强的白蜡新品种，进一步证实了杂种优势利用的可行性，为下一步定向培育优良耐盐品种奠定了基础。

本研究是以1年生杂交子代盆栽苗为研究对象，随着植物的生长发育以及个体的分化，其耐盐性可能会发生一定的变化，因此，还应对不同发育阶段杂交苗及其个体的耐盐性进行持续性的田间试验观测，才能得出更为科学、对实际生产具有更大指导意义的结果。