柽柳无性系苗木耐盐性盆栽鉴定

郑伶杰，鲁梦莹，丁丁，左永梅，王红宝，郭艳超,郑丽锦，张爱军

(1 河北省农林科学院滨海农业研究所/河北省盐碱地绿化工程技术研究中心，河北 唐山 063299；2 河北省林业技术推广总站，河北 石家庄 050081；3 河北农业大学 山区研究所，河北 保定 071001)

据统计，我国的盐碱地面积约为0.37亿hm2，主要分布于东北平原、内陆荒漠以及滨海平原地区，约占我国现有耕地面积的25%。随着经济的快速发展，耕地面积减少的问题日益突出。河北省滨海区域覆盖唐山、秦皇岛和沧州3市的沿海区，是河北省经济发展的核心区域。由于该区域的土壤类型复杂，盐碱化程度高，中到重度盐碱地面积约为15万hm2，限制了当地景观绿化发展要求[1]。

柽柳(TamarixchinensisLour．)是柽柳科柽柳属植物，具有耐盐碱、耐旱、耐涝的优良特性，在防风固沙、保持水土方面表现优秀，是盐碱地区域重要的生态造林树种之一[2]。研究表明，柽柳是典型的泌盐植物，进入植株体内的盐分被运输至泌盐腺通过外排作用使自身免受离子的毒害[3]。为丰富河北省滨海地区的绿化资源，从2011年开始河北省农林科学院滨海农业研究所研究人员从全国各省市搜集柽柳属种质资源60余份，在唐山市曹妃甸区开展柽柳的引种筛选工作。经过多年筛选获得了4个优良无性系，关于这4种柽柳无性系耐盐性的比较和评价还未见报道。为了鉴定这4种柽柳无性系的耐盐性，了解不同柽柳无性系对盐胁迫的生理响应机制，利用盆栽苗为试材，比较不同盐胁迫浓度处理下的生长和生理指标差异，并采用隶属函数法综合评价，以期为河北滨海地区柽柳绿化造林提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在河北省农林科学院滨海农业综合试验站进行。试验材料选取株高为15～20 cm的柽柳属4个无性系1号、3号、7号和16号1 a生扦插苗进行盆栽，基质为蛭石。在2017年5月初对柽柳盆栽苗进行盐胁迫处理，时间为30 d。称取NaCl溶解到花卉精华素通用性(河南神润生物科技有限公司)30倍稀释营养液中，使得NaCl浓度梯度分别为1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，不加NaCl的营养液为空白对照(CK)。用相应盐分浓度NaCl营养液均匀浇灌到基质中，每3 d浇灌1次，每个无性系品种每盆3株为1个小区，各处理设3次重复，共计72盆。

1.2 指标测定

成活率和株高：分别于盐胁迫处理前和试验结束时用卷尺测量株高，精确到0.1 cm。统计试验30 d后盆栽苗成活率。

生理指标：盐胁迫处理结束后对每株柽柳相同部位正常生长的成熟叶片进行取样，采用相对电导率法测定叶片细胞膜透性，采用乙醇浸提法测定叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定，脯氨酸含量测定为酸性茚三酮比色法，可溶性糖含量测定为硫酸蒽酮比色法。各指标测定均重复3次。

1.3 数据分析

采用Excel统计数据并制图，参照李源的方法进行隶属函数法评价[4]。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对苗木生长的影响

2.1.1 对成活率的影响 不同盐胁迫处理下4种柽柳成活率见表1。由表可知，4种柽柳盆栽苗在盐浓度3%以下各处理的成活率均为100.0%。

表1 不同盐浓度下4种柽柳成活率Table 1 The survival rate of Tamarix chinensis under different salt concentrations

2.1.2 对株高增长量的影响 不同盐胁迫处理下柽柳株高增长量如表2所示。

表2 不同盐浓度下4种柽柳株高增长量Table 2 Plant height increase of four Tamarix chinensis clones under different salt concentrations

2.2 盐胁迫对苗木生理的影响

2.2.1 对叶片细胞膜透性的影响 不同盐胁迫处理对柽柳叶片细胞膜透性的影响见图1。

图1 不同盐胁迫处理对柽柳叶片细胞膜透性的影响Figure 1 Effects of different salt stress treatments on cell membrane permeability of Tamarix chinensis leaves

由图1可知，不同柽柳无性系的叶片细胞膜透性存在一定差异。1号和16号的相对电导率值随盐浓度增加，出现先上升后下降再上升的变化趋势。1号的相对电导率在1.0%～1.5%浓度下较对照均有所升高，在2.0%～3.0%浓度下均显著高于对照，2.0%处理下为最大值，较对照显著增大73.6%。16号在1.5%～3.0%浓度下均显著高于对照，3.0%处理下达到最大值，为对照的1.62倍。3号的相对电导率值呈现先下降后升高再略降低的变化趋势，除1.5%处理浓度与对照差异显著外，其他盐胁迫处理较对照均无显著差异。7号的相对电导率值在不同盐浓度下虽下降但无显著差异。

试验结果表明，随着盐胁迫浓度的升高，3号和7号柽柳无性系叶片细胞膜透性基本不受影响，1号和16号柽柳无性系叶片细胞膜透性受盐胁迫影响呈整体上升趋势。

2.2.2 对叶片MDA含量的影响 不同盐胁迫处理对柽柳叶片MDA含量的影响见图2。

图2 不同盐胁迫处理对柽柳叶片MDA含量的影响Figure 2 Effects of different salt stress treatments on MDA content of Tamarix leaves

由图2可以看出，4种柽柳无性系在盐胁迫处理下叶片MDA含量呈下降趋势。1号和3号的MDA含量在1.0%～3.0%浓度下均显著低于对照，各浓度处理间无显著差异；16号2.0%浓度处理的MDA含量最低，显著低于对照，其他盐浓度处理之间无显著差异。7号对照与各浓度处理间的叶片MDA含量没有显著差异。

试验结果表明，随着盐胁迫浓度的升高，7号的MDA含量不受影响，1号、3号和16号的在1.0%显著下降，后逐渐趋于平稳。

2.2.3 对叶片叶绿素含量的影响 不同盐胁迫处理对柽柳叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量的影响见图3。

图3 不同盐胁迫处理对柽柳叶片叶绿素含量的影响Figure 3 Effects of different salt stress treatments on chlorophyll content of Tamarix leaves

如图3所示，同一柽柳无性系在不同盐胁迫处理下叶片内叶绿素a、b和总叶绿素含量变化趋势相同，4种柽柳盆栽苗之间存在较大差异。

1号和7号的叶片叶绿素a和叶绿素b含量变化趋势较为一致， 1.0%浓度下叶绿素a含量均显著高于对照，叶绿素b含量均高于对照但无显著差异；叶绿素a和叶绿素b含量随着盐浓度增加逐渐降低，3.0%浓度下1号柽柳与对照均无显著差异，7号柽柳与对照差异显著。16号柽柳的叶片叶绿素a和叶绿素b含量随盐胁迫浓度增加呈现出先升高后下降趋势，在1.5%浓度下达到最大值，均显著高于对照，3.0%浓度下达到最低值但均与对照差异不显著。3号柽柳在盐胁迫浓度处理下叶绿素a和叶绿素b含量呈现先降低后升高的趋势，2.0%浓度达到最低值，与对照无显著差异，3.0%下达到最高值，显著高于对照。

叶绿素a+b含量代表叶片内叶绿素的总含量，由叶绿素a含量和叶绿素b含量相加，因此在盐胁迫处理下的变化趋势与叶绿素a和叶绿素b的变化趋势相一致。

试验结果表明，受盐胁迫影响，1号、7号和16号柽柳叶片叶绿素含量基本呈现先升高后下降的趋势，3号柽柳的叶片叶绿素含量为先升高后降低再升高的趋势。

2.2.4 对叶片脯氨酸含量的影响 不同盐胁迫处理对柽柳叶片脯氨酸含量的影响见图4。

图4 不同盐胁迫处理对柽柳叶片脯氨酸含量的影响Figure 4 Effects of different salt stress treatments on proline content of Tamarix leaves

由图4可知，4种柽柳无性系叶片脯氨酸含量随着盐胁迫浓度的增加整体呈现出上升趋势。1号各浓度处理间与对照相比无显著差异。3号在1.0%～2.5%浓度下、7号在1.0%～2.0%浓度下、16号在1.5%～2.5%浓度下叶片脯氨酸含量逐渐提高但与对照相比均没有显著差异。3号、7号和16号在3.0%浓度下叶片脯氨酸含量均达到最大值，分别为对照的2.56倍、2.25倍和1.46倍，差异显著。

试验结果表明，1号柽柳叶片脯氨酸含量不受盐胁迫处理影响，3号、7号和16号柽柳叶片脯氨酸含量在盐浓度3.0%时显著升高。

2.2.5 对叶片可溶性糖含量的影响 不同盐胁迫处理对柽柳叶片可溶性糖含量的影响见图5。

图5 不同盐胁迫处理对柽柳叶片可溶性糖含量的影响Figure 5 Effects of different salt stress treatments on soluble sugar content of Tamarix leaves

由图5所示，与对照相比不同盐胁迫处理下4种柽柳无性系叶片可溶性糖含量均不同程度提高。1号柽柳各浓度处理后的可溶性糖含量有所增加，但与对照无显著差异。3号柽柳可溶性糖含量在1.0%浓度处理下达到最大值，显著高于对照，其他各浓度处理下有所降低，且与对照无显著差异。7号和16号柽柳在盐胁迫处理下可溶性糖含量增加，其中7号柽柳在1.0%～2.5%浓度下均显著高于对照，16号柽柳在2.0%和3.0%浓度下显著高于对照，其他浓度处理下与对照无显著差异。

试验结果表明，1号柽柳叶片的可溶性糖含量不受盐胁迫处理的影响，3号、7号和16号柽柳在盐胁迫处理下叶片可溶性糖含量有所提高，存在一定的差异。

2.3 柽柳无性系耐盐性综合评价

选取株高增长量、细胞膜透性、丙二醛、叶绿素、脯氨酸和可溶性糖等6个指标，采用隶属函数法对4种柽柳无性系的耐盐性进行综合评价。盐胁迫处理下4种柽柳无性系的综合评价值如表3所示。

表3 盐胁迫下4种柽柳无性系综合评价值Table 3 Comprehensive evaluation values of four Tamarix clones under salt stress

由表3可知，1号、3号、7号和16号的综合评价值分别为0.269、0.498、0.752和0.617，在盐胁迫下4种柽柳无性系的耐盐性由大到小依次为7号、16号、3号、1号。

3 结论与讨论

采用营养液盆栽的方法研究得出，盐胁迫处理下4种柽柳盆栽幼苗成活率均为100%，但株高增长受到明显抑制。随着盐浓度的增加，1号和16号的叶片细胞膜透性呈整体上升趋势；3号、7号和16号叶片的脯氨酸含量和可溶性糖含量提高；1号、3号和16号的叶片丙二醛含量降低；1号、7号和16号叶片叶绿素含量先升高后下降，3号的叶片叶绿素含量先升高后下降再升高。综合评价认为，4种柽柳无性系的耐盐性由大到小依次为7号、16号、3号、1号。

植株生长与叶片叶绿素含量关系密切，叶绿素含量的变化会影响同化产物量，从而对其他生理活动造成促进或抑制的作用。徐静对盐碱胁迫下冰草幼苗生理特征的研究显示，盐碱胁迫处理下植株叶绿素含量出现先上升后降低的趋势，马书荣对蒙古柳的研究也有相似的结果[5-6]。本试验中1号、7号和16号总叶绿素含量均呈现先上升后下降趋势，3号柽柳的叶绿素含量呈现先上升后下降再上升趋势，在2.0%浓度下抑制了叶绿素的合成。出现此现象的原因可能是低浓度下植株通过提高叶绿素含量增加光合作用，细胞内含物增加从而提高细胞液浓度，保证细胞维持在较正常的生理活动水平，而高浓度盐胁迫下叶绿素酶活性提高，促进了叶绿素的分解。

离子的胁迫作用使细胞膜功能发生改变，研究表明，在一定的范围内，盐胁迫浓度与植物细胞膜透性存在正相关关系，可以反映植物细胞膜在逆境条件下透性的变化和受损伤程度[7-8]。试验结果表明1号和16号细胞膜透性在盐胁迫下受损伤较大，而3号和7号对盐胁迫有较强的调节能力。植物在受到胁迫下，电子传递受影响产生大量的活性氧，导致细胞膜过氧化和丙二醛的积累，盐胁迫下植物叶片内丙二醛含量呈增加的趋势。本试验中，丙二醛含量均随盐浓度增加逐渐下降，且在1.0%～3.0%盐浓度范围内基本趋于平稳。乔梦吉和李影丽对盐胁迫下柽柳的研究发现[9-10]，盐胁迫处理后期柽柳丙二醛含量下降，本试验出现了相似的结果。这种现象的出现可能是不同植物体内膜系统调控机制存在差异，植物体内的超氧化物歧化酶、过氧化物酶等酶系统清除了自由基，在一定程度上缓解了脂膜的过氧化，盐胁迫对膜系统没有造成损伤，维持自由基平衡，导致丙二醛含量逐渐减少。4种柽柳幼苗在胁迫后能积极有效进行自我调整，表现出较强的耐盐能力。

脯氨酸和可溶性糖作为植物重要的渗透调节物质，在逆境条件下能提高细胞液浓度，降低细胞水势、增强吸水能力，从而维持膜系统的完整性[11]。本试验中3号、7号和16号叶片的脯氨酸含量和可溶性糖含量均随盐胁迫浓度增加呈现出升高趋势，这说明3号、7号和16号柽柳积累了大量的脯氨酸和可溶性糖，提高细胞的渗透势，从而缓解盐胁迫引起的伤害，保护膜系统的稳定。1号柽柳在盐胁迫下的脯氨酸和可溶性糖含量与对照无显著差异，其耐盐调节机理可能与其他柽柳品种不同。

植物的耐盐性受多基因控制，是多种耐盐生理指标的综合表现，且各指标在不同植物种类间存在差异,因此有必要对耐盐性进行综合评价。本研究采用隶属函数法，对成活率、株高增长量、叶片的丙二醛、叶绿素含量、脯氨酸等指标分析，发现4种柽柳无性系的耐盐性强弱依次为7号、16号、3号、1号。综合来看，7号柽柳盆栽苗耐盐性较强的主要原因可能为：盐胁迫影响下，叶片细胞膜透性和丙二醛含量保持相对一致，细胞结构更加稳定。通过自我保护机制的调节作用，提高细胞内脯氨酸和可溶性糖含量，增强细胞渗透势，减少因失水而造成的生理活动干扰，维持了一个相对正常的生长状态。本研究通过盆栽的方式进行盐胁迫研究，但试验条件与真正的栽植环境之间存在差异，因此还有必要进行大田试验，为实际生产提供更加客观的依据。