NaCl胁迫对3种木兰科植物幼苗叶片部分生理指标的影响

沈徐悦， 金荷仙，①， 陈蓉蓉， 申亚梅， 张 浪

(1. 浙江农林大学风景园林与建筑学院， 浙江 杭州 311300； 2. 上海市园林科学规划研究院， 上海 200232)

上海市地处中国东南沿海，滨海盐渍土总面积约630 km2，约占该市土壤资源的15%以上，土壤含盐量较高，盐分组成以NaCl为主，1 m土体平均含盐量为0.4%～0.6%，局部表土含盐量高达4.6%，适应生存的植物种类较少[1]，筛选出耐盐性较好的绿化物种对盐碱地绿化有重要意义。

玉兰(MagnoliadenudataDesr.)、望春玉兰(MagnoliabiondiiPampan.)和乐昌含笑(MicheliachapensisDandy)为木兰科(Magnoliaceae)植物中常用的春花乔木及砧木，观赏价值较高，是理想的风景树种。目前，木兰科植物中阔瓣含笑〔Micheliacavalerieivar.platypetala(Hand.-Mazz.) N. H. Xia〕[2]、金叶含笑(MicheliafoveolataMerr. ex Dandy)[2]、乐东拟单性木兰〔Parakmerialotungensis(Chun et C. Tsoong) Law〕[2]、灰木莲(ManglietiaglaucaBlume)[3]、深山含笑(MicheliamaudiaeDunn)[4]和台湾含笑〔Micheliacompressa(Maxim.) Sarg.〕[5]等已有耐盐性方面的研究，而有关玉兰、望春玉兰和乐昌含笑抗性生理方面的研究主要集中在抗寒性[6-8]和抗旱性[9]，对其耐盐性尚缺乏深入研究。为探讨玉兰、望春玉兰和乐昌含笑的耐盐生理机制，以这3种植物的1年生实生苗为研究对象，分析不同浓度NaCl胁迫下叶片部分生理指标的变化，为这3种植物在盐碱地的推广种植提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料

供试玉兰和乐昌含笑由嵊州市秋叶苗木开发有限公司提供，望春玉兰由河南省南召县林业局花卉苗木产业办公室提供，均为1年生实生苗。于2019年4月定植于上口径6 cm、下口径5 cm、高8 cm的花盆中，栽培基质为泥炭土、珍珠岩和蛭石(体积比1∶1∶1)，每盆1株，然后放置于浙江农林大学园林学院教学实验基地温室内，常规管理。

1.2 方法

1.2.1 处理方法 于2019年6月挑选生长基本一致的幼苗，置于上口径6 cm、下口径6 cm、高14 cm的玻璃培养瓶中，每瓶1株，采用1/2Hoagland营养液进行培养。实验在人工气候室中进行，培养条件为光照度2 200～3 000 lx、光照时间14 h·d-1、光下温度28 ℃、暗中温度25 ℃、空气相对湿度68%～75%，每3 d更换1次1/2Hoagland营养液。待幼苗恢复正常生长后，于2019年7月进行NaCl胁迫处理，NaCl处理液采用1/2Hoagland营养液配制，设置0(CK)、100(T1)、200(T2)和300(T3) mmol·L-1NaCl 4个处理，每处理5株，3次重复。胁迫期间每3 d更换1次相应浓度的NaCl处理液。于处理第9天清晨，采集各处理植株从下至上的第3至第7位叶片，同一处理5株植株的叶片混合后进行生理指标测定。

1.2.2 叶片部分生理指标测定 采用乙醇提取法[10]134-137测定叶绿素含量，采用电导仪法[10]261-263测定相对电导率，采用硫代巴比妥酸法[10]260-261测定丙二醛含量，采用蒽酮比色法[10]195-197测定可溶性糖含量，采用考马斯亮蓝G-250染色法[10]184-185测定可溶性蛋白质含量，采用磺基水杨酸法[10]258-260测定脯氨酸含量，采用氮蓝四唑法[10]167-169测定超氧化物歧化酶(SOD)活性，采用愈创木酚法[10]164-165测定过氧化物酶(POD)活性。各指标重复测定3次。

1.3 数据处理

使用EXCEL 2010和SPSS 22.0软件对数据进行处理，采用Duncan’s新复极差法进行多重比较。

2 结果和分析

不同浓度NaCl胁迫下玉兰、望春玉兰和乐昌含笑幼苗叶片部分生理指标的变化见表1。

表1 不同浓度NaCl胁迫下玉兰、望春玉兰和乐昌含笑幼苗叶片部分生理指标的比较Table 1 Comparison on some physiological indexes of leaves of seedlings of Magnolia denudata Desr.， Magnolia biondii Pampan.， and Michelia chapensis Dandy under NaCl stress with different concentrations

随着NaCl浓度的提高，玉兰幼苗叶片中叶绿素含量先升后降，但与0 mmol·L-1NaCl(CK，对照)处理无显著差异；望春玉兰的叶绿素含量也先升后降，其中，100(T1)和200(T2) mmol·L-1NaCl处理下显著高于对照；乐昌含笑的叶绿素含量呈下降趋势，各浓度NaCl处理下显著低于对照，其中，300(T3) mmol·L-1NaCl处理下较对照下降29.92%。

随着NaCl浓度的提高，玉兰、望春玉兰和乐昌含笑幼苗叶片的相对电导率呈上升趋势，各浓度NaCl处理下3种植物的相对电导率总体上显著高于对照，其中，T3处理下分别较对照升高69.66%、173.15%和114.21%；玉兰、望春玉兰和乐昌含笑的丙二醛含量也呈上升趋势，各浓度NaCl处理下玉兰和望春玉兰的丙二醛含量显著高于对照，乐昌含笑的丙二醛含量仅在T3处理下显著高于对照，T3处理下3种植物的丙二醛含量分别较对照升高50.66%、30.87%和51.58%。

随着NaCl浓度的提高，玉兰、望春玉兰和乐昌含笑幼苗叶片中可溶性糖含量以及玉兰和乐昌含笑幼苗叶片中可溶性蛋白质含量总体上呈上升趋势，但大多与对照无显著差异，仅T3处理下乐昌含笑的可溶性糖和可溶性蛋白质含量分别较对照显著升高25.24%和18.67%；望春玉兰的可溶性蛋白质含量先升后降，仅T2处理下较对照显著升高18.76%；玉兰、望春玉兰和乐昌含笑的脯氨酸含量先升后降，T2处理下分别较对照显著升高39.96%、35.16%和25.10%。

随着NaCl浓度的提高，玉兰、望春玉兰和乐昌含笑幼苗叶片中SOD活性先升后降，各浓度NaCl处理下3种植物的SOD活性总体上与对照无显著差异，仅T1和T2处理下望春玉兰的SOD活性分别较对照显著升高52.16%和84.32%；玉兰、望春玉兰和乐昌含笑的POD活性也先升后降，各浓度NaCl处理下3种植物的POD活性总体上较对照显著升高，其中，T1处理下玉兰的POD活性较对照升高19.44%，T2处理下望春玉兰和乐昌含笑的POD活性分别较对照升高38.66%和30.27%。

3 讨论和结论

本研究中，玉兰和望春玉兰幼苗叶片中叶绿素含量在高浓度(300 mmol·L-1)NaCl胁迫下较中低浓度(100和200 mmol·L-1)NaCl胁迫有所下降，说明中低浓度NaCl胁迫促进这2种植物叶绿素的合成以适应胁迫环境，也可能是NaCl胁迫使植物生长受阻，叶片失水产生的浓缩效应间接导致叶绿素含量升高，而高浓度NaCl胁迫下，过量NaCl进入植物细胞，叶绿素合成受到抑制。3个NaCl处理下乐昌含笑幼苗叶片中叶绿素含量均较对照(0 mmol·L-1NaCl)显著降低，可能是其叶绿素酶对NaCl胁迫敏感，促进叶绿素分解。随着NaCl浓度的提高，供试3种木兰科植物的相对电导率和丙二醛含量呈上升趋势，说明其细胞膜受到不同程度损伤。

盐胁迫会导致渗透胁迫，植物细胞内通过可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸等小分子有机物的合成和积累降低水势，进行渗透调节[11-12]。本研究中，随着NaCl浓度的提高，供试3种木兰科植物幼苗叶片中可溶性糖含量呈上升趋势，说明其通过增加可溶性糖含量进行渗透调节；玉兰和乐昌含笑的可溶性蛋白质含量呈上升趋势，而望春玉兰的可溶性蛋白质含量在高浓度NaCl胁迫下较中低浓度NaCl胁迫有所下降，但与对照相比仍略有升高，这有助于维持自身细胞的渗透势；供试3种木兰科植物的脯氨酸含量在高浓度NaCl胁迫下总体上较中低浓度NaCl胁迫有所下降，且与对照接近，说明该NaCl浓度超出了细胞调节渗透压的限度，植物体内不再积累脯氨酸。

盐胁迫下，植物体通过增加SOD和POD等活性氧清除剂的活性维持植物体内活性氧代谢平衡，维护膜结构完整性[13-15]。本研究中，供试3种木兰科植物幼苗叶片中SOD和POD活性在高浓度NaCl胁迫下较中低浓度NaCl胁迫有所下降，说明中低浓度NaCl胁迫下这3种植物通过增加自身的酶活性清除产生的活性氧，缓解氧化伤害，而高浓度NaCl超出了3种植物叶片细胞忍耐活性氧的极限，细胞膜系统受到破坏，SOD和POD活性下降。

综上所述，NaCl胁迫下，3种植物的细胞膜系统受到一定破坏；中低浓度NaCl胁迫下，3种植物可通过调节叶片渗透调节物质和抗氧化酶活性减轻NaCl胁迫带来的伤害；而高浓度NaCl胁迫下叶片细胞膜受到不可逆损伤。