3个苦荞品种对盐胁迫的生理响应及耐受性评价

施 娴 李洪有 卢丙越 周 云 赵继菊 赵孟丽 梁 京 孟衡玲

（1红河学院生物科学与农学学院，661199，云南蒙自；2贵州师范大学苦荞研究中心，550000，贵州贵阳）

土壤盐渍化已成为当今世界土壤环境问题[1]。在农业生产中，土壤盐渍化会使作物产量降低，品质变差，严重影响农业的可持续发展[2]，成为我国在农业生产中需要突破的一大难点。我国盐碱土地约有3694.3万hm2，残余盐碱土地约4482.7hm2，过渡盐碱土地约1733.3万hm2，同时，随着我国工业化加快和过度施用化肥等因素，导致盐碱地得不到改善反而加重[3]。在盐胁迫下，会使作物外观表现出养分亏缺症状，同时破坏渗透调节能力，生理上会损伤植物的光合系统和抗氧化酶系统，导致作物细胞膜蛋白受损，膜脂过氧化加强，光合作用减弱，作物生长受到抑制[4-6]。苦荞（Fagopyrum tataricum）是一种耐盐碱、耐旱、耐瘠薄和耐冷凉的作物[7-9]，主要在我国陕西、内蒙古、山西、甘肃、宁夏、四川、贵州和云南等省份大量种植[10-11]，其中陕西、内蒙古、甘肃和宁夏等省都有大面积的盐碱地。在盐碱地播种耐盐性强的品种，可增加盐渍化土地资源的利用率，提高粮食作物的产量。因此，选育并种植耐盐苦荞品种成为开发利用盐碱土，改善生态环境，促进盐碱土农业发展的一种途径。目前，关于苦荞受盐胁迫影响的试验研究甚少，许多研究只是局限于苦荞的形态指标，对苦荞生理指标及耐受性的研究很少。

因此，本研究从耐盐性苦荞品种推广及环境因素考虑，选择课题组前期在贵州的试验中发现具有一定耐盐性品种野鸡苦荞、宁苦2号和湖南苦荞7-2为试验材料，设置不同浓度NaCl处理，通过观察测定苦荞形态特征、生理生化指标和相对电导率等，探究苦荞耐盐生理机制，运用隶属函数法分析不同品种耐盐性强弱，明确苦荞品种耐盐阈值，为以后苦荞耐盐品种选育推广及我国盐渍土改良提供理论依据和生产指导。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.2 试验设计

于2019年10月播种在宽280mm、长540mm、每盘50穴的穴盘中，培养基质为河沙、蛭石（体积1:1），每穴播种2粒，播种深度为5～10mm，每个苦荞品种播4盘。播种后的苦荞置于红河学院温室大棚进行管理。待真叶完全展开后每2d浇1次1/4 Hoagland营养液，每穴每次浇20mL。待幼苗长出4片真叶后，开始进行盐胁迫处理。每个苦荞品种均设置4个处理，NaCl浓度分别为0（CK）、50（Y1）、100（Y2）和150mmol/L（Y3）。在进行盐胁迫处理时，用20mL的注射器进行定量处理，每穴浇20mL处理液，每2d浇1次，共进行3次。最后1次处理完间隔3d测定各项生理生化指标，最后1次处理后间隔10d测定形态指标。不同NaCl浓度胁迫后16d观察记录3个苦荞品种幼苗叶片皱缩、失水、黄化和腐烂程度，由此判断苦荞的受害状况。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 生长指标 盐胁迫处理9d后，将植株连根取出，洗净根部，用滤纸吸干根部及叶面水分，分别测定株高、茎粗、根长和鲜重。然后将植株鲜样放入105℃烘箱杀青15min后，在70℃下烘至恒重，测定干重。每个指标重复8次。

1.3.2 生理生化指标 根据文献[12]测定以下指标，采用乙醇提取法测定叶绿素含量，采用硫代巴比妥酸（TBA）法测定丙二醛（MDA）含量，采用愈创木酚法测定过氧化物酶（POD）活性，采用氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用TTC法测定根系活力，采用电导率法测定质膜相对透性。

1.4 隶属函数分析

采用模糊综合评判法[13]计算各苦荞品种的隶属函数值X=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，式中X为各苦荞某一指标的测定值，Xmin为该指标测定最小值，Xmax为该指标测定最大值。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel进行数据处理及绘图，通过SPSS 19.0统计软件进行数据分析，采用LSD法进行差异显著性检验（P=0.05），采用Pearson相关系数进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 盐胁迫对苦荞叶片形态的影响

由图1可知，Y1处理下，苦荞叶片表面出现轻微的皱缩，有轻微的失水表现；Y2处理下，苦荞叶片皱缩加剧，叶片边缘失绿变黄，叶片开始出现腐烂；Y3处理下，叶片边缘黄化腐烂更严重，叶片受到严重损伤。说明高盐胁迫下，苦荞均受到不同程度的伤害。

图1 盐胁迫对苦荞叶片形态的影响Fig.1 Effects of salt stress on leaf morphology of tartary buckwheat

2.2 盐胁迫对苦荞生长的影响

2.2.1 对苦荞鲜重和干重的影响 由表1可知，随NaCl浓度增加，苦荞鲜重和干重均表现出减小趋势，但不同品种和盐浓度下表现各异。与CK处理相比，野鸡苦荞各处理鲜重和干重分别减少27.6%～52.6%和21.9%～56.0%，均以Y3处理减少最多，Y3与CK、Y1、Y2处理达显著差异；宁苦2号各处理鲜重和干重分别减少5.6%～31.1%和3.9%～36.1%，均以Y3处理减少最多，与CK处理达显著差异；湖南苦荞7-2各处理鲜重和干重分别减少43.6%～53.8%和27.4%～45.7%，均以Y3处理下降最多，Y3和CK、Y1处理达显著差异。各品种下降趋势表现为宁苦2号＞野鸡苦荞＞湖南苦荞7-2。

表1 盐胁迫对苦荞鲜重和干重的影响Table 1 Effects of salt stress on fresh and dry weight of tartary buckwheat g

2.2.2 对苦荞株高、茎粗和根长的影响 由表2可知，3个苦荞品种株高、茎粗和根长均随NaCl浓度增加表现出下降趋势，但各品种表现各异。和CK处理相比，宁苦2号各处理的株高、茎粗和根长分别减少2.2%～15.1%、4.4%～12.8%和24.8%～27.7%，均以Y3处理下降最多，和CK处理达显著差异；野鸡苦荞各处理的株高、茎粗、根长分别下降24.0%～38.2%、5.7%～11.7%、16.6%～23.3%，Y3减少最多，与CK和Y1处理均达显著差异；湖南苦荞7-2各处理的株高、茎粗和根长均低于CK处理，分别下降12.6%～21.6%、4.0%～20.7%和10.2%～23.6%，均以Y3处理最低，和CK处理达显著差异。总体上看，不同NaCl浓度处理后，下降趋势最明显的为野鸡苦荞，湖南苦荞7-2次之，宁苦2号最低。

综上所述，生长抑素辅助治疗急性胰腺炎患者的疗效显著，可有效改善Try-2、CER及AMY水平，同时降低TNF-α、IL-6水平。具有较高的临床推广应用价值。

表2 盐胁迫对苦荞株高、茎粗和根长的影响Table 2 Effects of salt stress on plant height,stem diameter and root length of tartary buckwheat

2.3 盐胁迫对苦荞幼苗生理生化的影响

由图2可知，盐胁迫对3种苦荞幼苗叶绿素含量、MDA、POD、SOD、根系活力和相对电导率均有一定影响，叶绿素含量、MDA含量（宁苦2号除外）和SOD活性随NaCl浓度增加表现出先增加再下降趋势，POD活性和相对电导率表现为持续增加趋势，根系活力表现为持续减少趋势，但各品种表现各异。

图2 盐胁迫对苦荞幼苗生理生化的影响Fig.2 Effects of salt stress on physiology and biochemistry of tartary buckwheat seedlings

除Y1处理外，3个品种叶绿素含量均表现为低于CK处理，以Y3处理受抑制最显著。和CK处理相比，野鸡苦荞减少41.21%，宁苦2号减少27.28%，湖南苦荞7-2减少29.95%。

除Y3处理，野鸡苦荞和宁苦2号中MDA含量均高于CK处理，均以Y2处理最高，分别比CK处理增加31.05%和31.95%，与CK和其他处理达显著差异。湖南苦荞7-2各处理MDA含量均高于CK处理，以Y3处理最高，比CK处理增加56.67%，与其余处理达显著差异。

野鸡苦荞、宁苦2号和湖南苦荞7-2在各处理下的POD活性分别比CK处理增加32.90%～95.76%、47.95%～144.70%和43.56%～99.63%，均以Y3处理最高，均与CK和其余处理达显著差异；野鸡苦荞各处理下SOD活性除Y3处理外，均高于CK处理，以Y2处理最高，增加35.74%，宁苦2号各处理SOD活性比CK处理增加41.84%～97.13%，以Y2处理最高与CK和其余处理达显著差异，湖南苦荞7-2各处理除Y1处理外均低于CK处理，以Y3处理最低，比CK处理减少29.91%，与CK、Y1和Y2处理达显著差异。

野鸡苦荞、宁苦2号和湖南苦荞7-2各处理中根系活力比CK处理分别减少13.96%～55.82%、32.22%～46.94%和9.85%～75.14%，均以Y3处理最低且与CK、Y1和Y2处理达显著差异。野鸡苦荞、宁苦2号和湖南苦荞7-2各处理中相对电导率比CK处理分别增加14.62%～51.71%、13.14%～44.01%和10.75%～40.86%，均以Y3处理最高，与CK处理达显著差异。

2.4 品种隶属函数分析及综合评价

隶属度是将各苦荞品种每个指标的隶属函数值相加后求得的平均值，其大小可反映品种耐盐性，隶属度越大，受害越轻，耐受性越强。由表3可知，野鸡苦荞、宁苦2号和湖南苦荞7-2综合评价值依次为0.4591、0.5021和0.4819。说明在0～150mmol/L NaCl浓度下，宁苦2号受害最轻，耐受性最强，野鸡苦荞受害最强，耐受性最差。

3 讨论

植物生长过程中，幼苗生长时期是作物对盐胁迫最敏感的时期，它是决定植物能否在盐胁迫环境下建植成功的关键时期[14-16]。顾恒等[17]研究发现在盐胁迫下金桂生长受到抑制，高浓度下出现叶片枯黄、脱落甚至植株死亡的现象，本研究也发现苦荞在高盐浓度表现出同样症状，如叶片皱缩、叶边缘失绿变黄、叶边缘腐烂，生长受到抑制。植物为应对盐胁迫会消耗更多的能量，使植物生长受到抑制[18-20]。本研究发现，随NaCl浓度增加，3个苦荞品种鲜重、干重、株高和茎粗均表现减少趋势，这一结果和周琦等[21]研究盐胁迫下鹅耳枥随盐浓度增加，生长量和总干质量均出现下降趋势一致。本研究还发现盐胁迫下，苦荞品种中根系活力和根长均有下降，相对电导率出现增加的趋势，以150mmol/L处理下降最多。这可能是因为高浓度盐胁迫会破坏细胞膜结构，造成膜透性变大，导致细胞失水，引起体内溶液环境发生改变，最终影响细胞的正常生理代谢活动[22-24]，但还需进一步研究。

叶绿体作为植物体内有机物的生产车间，其含量是衡量植物光合作用能力和生长状况的重要指标之一，叶绿素含量下降会使植物光合能力下降，进而导致作物生长和产量下降，因此，植物受到盐胁迫后，叶绿素的含量变化可以反映出植物耐盐的敏感性[25-26]。本研究中发现，随着盐浓度增加，3个苦荞品种叶片中的叶绿素含量均呈先增加后下降的趋势，均以150mmol/L处理最少，这一结果与杨发荣等[14]研究盐胁迫下不同藜麦品种叶绿素含量变化基本一致。

当植物受到逆境胁迫时，生物膜会发生膜脂过氧化，造成过氧化产物大量积累。MDA是主要的膜脂过氧化产物，其含量的高低反映生物膜受损伤的程度，可作为衡量植物膜系统稳定性的重要指标之一。杨洪兵等[27]和陆启环等[28]研究表明，在盐胁迫下各苦荞品种MDA含量均有显著增加，这和本研究结果变化趋势基本一致。抗氧化酶系统可防御自由基氧化损伤，其中POD消除线粒体或胞浆中产生的 H2O2，SOD 是消除 O2·-的关键酶之一[29-30]。杨发荣等[14]研究藜麦品种耐盐性发现，幼苗叶片SOD、POD和过氧化氢酶（CAT）活性先升高后降低，均在300mmol/L NaCl浓度下达到最大值。本研究结果发现，3个苦荞品种中POD活性随盐浓度增加表现增加趋势，以150mmol/L NaCl浓度下最大，SOD活性表现先增加后下降趋势，野鸡苦荞和宁苦2号以100mmol/L NaCl浓度处理时最强，湖南苦荞7-2以50mmol/L NaCl浓度处理时最强。

盐胁迫可影响作物的生长，且不同品种对盐浓度响应不同，主要反映品种间耐盐性的差异[31]。苦荞耐盐性的强弱在苗期表现出明显不同，因此可以用幼苗期作为苦荞耐盐性鉴定的一个重要时期[14]。而幼苗期苦荞的产量、相对生长量、脯氨酸含量和酶活性等指标可作耐盐性鉴定的主要依据[32-34]。本研究中采用隶属函数分析苦荞品种相关指标的隶属函数值来综合评价3个苦荞品种耐盐性。发现宁苦2号受害最轻，耐受性最强，野鸡苦荞受害最强，耐受性最差，但还需大田试验进一步验证。

4 结论

在盐胁迫下，3个苦荞品种叶片均出现盐胁迫伤害症状，以高浓度伤害最明显；3个苦荞品种的鲜重、干重、株高、茎粗、根长和根系活力以150mmol/L NaCl浓度处理最低；叶绿素、MDA含量和SOD活性以100mmol/L NaCl浓度处理最高，POD活性和相对电导率以150mmol/L NaCl浓度处理最高。耐盐性表现为宁苦2号＞湖南苦荞7-2＞野鸡苦荞。另外，苦荞盐胁迫生理响应和耐盐性还受到数量性状遗传、基因控制和遗传机理等因素综合影响，因此，还需要利用分子手段进行耐受性基因分析和大田生产验证。