盐胁迫对3个甘薯品种生理特性及产量的影响

彭 琼 鄢 铮

（福州市农业科学研究所，福建福州350018）

甘薯是重要的粮食经济作物和新型工业原料，因其高产稳产、经济效益高、营养价值丰富，颇受广大农户和民众的青睐[1]。甘薯对贫瘠土地具有较强的适应性，但近年来由于土壤盐渍化日趋严重，盐碱土壤面积逐渐扩大，受盐渍化土壤环境条件的影响，甘薯苗的生长发育受到抑制，甘薯的产量和品质逐步下滑，甘薯产业面临着巨大的危机[2]。

长期处于盐碱土壤中的植物易受到盐害胁迫。在盐胁迫条件下，植物会通过渗透调节来缓解逆境伤害，脯氨酸（Pro）作为植物体内普遍存在的渗透调节物质，能够提高细胞水势，防止质膜的通透性发生改变，维持细胞膜的稳定性，从而提高植物的耐盐性[3]。盐胁迫还会导致植物体内产生过多的活性氧（ROS），造成植物的氧化胁迫，损伤细胞膜透性，从而影响植株正常生理代谢[4]。因此为了抵御逆境，植物体内会产生超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶，以清除多余的氧自由基，保护植物细胞免受氧化伤害[5]。

迄今国内已有多位学者对盐胁迫条件下甘薯的生理生化特性进行了研究，但鉴于甘薯具有丰富的遗传多样性，品种间的耐盐特性各不相同，其生理生化指标的变化情况也各有区别，本研究采用3个不同的甘薯品种，比较了在盐胁迫条件下各品种间Pro含量、POD、CAT活性及鲜薯产量的差异，分析了盐胁迫对甘薯叶片生理特性及其鲜薯产量的影响，以期为不同甘薯品种抗盐胁迫栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料供试甘薯品种为榕薯109、榕薯819和榕薯910，均由福州市农业科学研究所提供。

1.2 试验设计试验于2020年6月15日至11月12日在福建省福州市仓山区城门镇石步村试验田进行。在薯苗扩繁地，每个品种剪取长势相近且无病害的茎尖苗（长约20cm）各180株作为试验用苗。试验设2个处理：（1）乌泥土用清水浸泡处理，以下简称CK；（2）乌泥土用150mmol/L NaCl溶液浸泡处理，以下简称T。阴干后，分别置于塑料种植槽（长×宽×高=6m×40cm×40cm）中，每个处理为1个小区，每小区种植30株，3个重复。病虫害防治等措施按常规操作。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 不同处理耐盐系数、干物率的测定栽插后150d，各区全区收获，统计鲜薯产量，按照公式（1）计算品种的耐盐性系数。每小区各取500g无病斑的鲜薯，刨成丝拌匀后取100g在60±1℃烘干2h，再在90±1℃下烘干至恒重，然后根据公式（2）计算干物率。

1.3.2 抗氧化酶的测定分别于栽植后30d、60d、90d、120d、150d剪取植株顶部向下第4片功能叶进行测定，每个指标重复3次。POD活力测定采用愈创木酚法，CAT活性测定采用可见光法，Pro含量测定采用可见分光光度法[6]。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对不同品种甘薯产量的影响从表1可知，从单株鲜薯重来看，榕薯819的产量最高，为0.42kg，与其对照相比减产30%；榕薯109与其对照相比减产58.82%；榕薯910减产最多，与其对照相比减产达63.53%。从薯块干物率来看，参试品种均减少22%以上，其中榕薯109减少最多，与其对照相比减产达24.97%；其次为榕薯910，减少24.45%；榕薯819减少最少，为22.72%。从耐盐性系数来看，由高到低依次为榕薯819>榕薯109>榕薯910，说明3个参试品种中榕薯819受盐胁迫的影响最小，耐盐性最强。

表1 参试甘薯品种产量及耐盐性系数

2.2 盐胁迫对甘薯叶片POD活性的影响从表2可知，随着盐胁迫时间的延长，3个甘薯品种叶片的POD值均呈现降低-升高-降低的趋势，且峰值均出现在栽植后120d，表明在该时间段POD受到诱导最为强烈，后期POD活性下降则说明甘薯POD活性的增加可能存在阈值，当超过这个阈值，活性氧的积累能力逐渐增强，POD活性下降。与其对照相比，在盐胁迫环境下3个甘薯品种叶片POD活性最大增率出现的时间不尽相同，榕薯819的POD活性最大增率在栽植后60d，为16.15%；榕薯910和榕薯109则均出现在栽植后120d，分别为26.24%和31.81%。

表2 盐胁迫对甘薯叶片POD活性的影响

2.3 盐胁迫对甘薯叶片CAT活性的影响从表3可知，榕薯819和榕薯910叶片的CAT活性均呈现出先降低再升高的变化趋势，但最高值出现的时间不同，榕薯819出现在栽植后30d，为9.77U/mgprot，而榕薯910则出现在栽植后150d，为8.03U/mgprot，表明榕薯819对盐胁迫较为敏感，能够在短期内立即响应盐胁迫，诱导CAT产生，而榕薯910则恰巧相反，对盐胁迫反应相对迟缓。榕薯109叶片的CAT活性随时间变化呈现出升高-降低-升高的变化趋势，且在栽植后60d达到最高值，为12.10U/mgprot，表明榕薯109在盐胁迫60d时，CAT参与的抗氧化反应最为强烈，在抵御盐胁迫过程中发挥了积极的作用。与各自的对照比较，盐胁迫处理后3个甘薯品种叶片的CAT活性最大增量均出现在栽植后60d，分别为82.39%（榕薯819）、134.29%（榕薯910）和137.25%（榕薯109）。

表3 盐胁迫对甘薯叶片CAT活性的影响

2.4 盐胁迫对甘薯叶片Pro含量的影响从表4可知，3个甘薯品种叶片的Pro含量均呈现前低后高的双峰趋势，且在栽植后150d时达到最大值，分别为388μg/g、407μg/g和439μg/g。但与各自对照相比，其增量最大值的出现时间各不相同，榕薯819为栽植后90d、榕薯910为栽植后150d，榕薯109为栽植后120d。其中，榕薯819在5个观测时间点分别增加了7.69%、6.12%、15.17%、12.36%和13.12%；榕薯910分别增加了12.42%、16.32%、22.29%、23.65%和28.80%；而榕薯109则分别增加了9.04%、20.72%、21.78%、25.84%和16.76%。由此可见，3个甘薯品种的Pro含量均在盐胁迫后期呈现出较为明显的增量，表明长时间的盐胁迫下甘薯可以通过积累较多的Pro来维持细胞渗透势。

表4 盐胁迫对甘薯叶片Pro含量的影响

3 结论与讨论

植物对盐胁迫响应的综合体现是生物量的变化，这一变化也是判断植物抵御盐胁迫能力的直观标准[7]。本研究中，3个甘薯品种在150mmol/L NaCl溶液处理150d后，榕薯819的产量最高，相较对照的减产量最少，且耐盐系数最大，表明在3个甘薯品种中榕薯819受盐胁迫的影响最小，耐盐性最高。

盐胁迫条件下，植物体内活性氧代谢的动态平衡受到破坏，导致植物细胞膜内膜脂过氧化，从而影响细胞的正常结构和代谢功能[8]。细胞膜作为植物受盐害攻击的主要部位，为保护其结构及功能的完整性，植物会产生一系列抗氧化酶以消除氧化损伤，而这些酶活性的变化就是植物响应盐胁迫的体现之一[9]。在这些抗氧化酶中，POD对环境变化的敏感性较高，当植物处于逆境条件下，POD活性会发生剧烈变化[10]。CAT作为植物体内重要的保护酶，与POD在分解H2O2上发挥着同样重要的作用，分解后的H2O2能够降低有毒物质对细胞的毒害作用，从而免除细胞膜结构遭受破坏[11]。本研究中，盐胁迫下3个甘薯品种的POD和CAT活性相较对照均有升高，这一结果与宋玉伟等[12]的结果基本一致，表明该浓度范围内盐胁迫对甘薯细胞内保护酶活性具有正向调节作用。

正常条件下，植物体内游离Pro的含量较低，但在逆境条件下，游离Pro含量则会大量积累[13]。本研究中，3个甘薯品种叶片的Pro含量相较对照均有所增加，Pro含量随着时间的变化不断积累，在胁迫150d时达到最大值。这一变化趋势与李敏等[14]的研究大致相同，表明在长时间盐胁迫下，甘薯可以通过积累较多的Pro来维持细胞渗透势，从而增强甘薯适应盐胁迫的能力。