全 文 ：瓜多竹(Guaduaamplexifolia)对 NaCl胁迫的
生理响应＊
马兰涛 陈双林＊＊
(中国林业科学研究院亚热带林业研究所 , 浙江富阳 311400)
摘 要 为了解瓜多竹(Guaduaamplexifolia)的耐盐性 ,对 2年生盆栽苗进行了不同浓度
NaCl胁迫处理 ,结果表明:以处理 40 d的叶片脱落率将盐害程度分为无盐害(<10%)、轻
度盐害(10% ～ 50%)和重度盐害(>50%)3级;随着胁迫时间的延长 ,离子渗漏和 MDA含
量均呈上升趋势 , 40 d时 0.30%及以上浓度的 NaCl处理水平相对电导率均 >50%, MDA
含量显著高于低浓度处理;POD和 SOD活性随胁迫时间的延长呈先升后降规律 , 40 d时
0.20%NaCl处理的 POD活性最高 , 0.30%NaCl处理的 SOD活性最高;游离脯氨酸和可溶
性蛋白等渗透调节物质也呈先升后降规律 , 40 d时 0.30%及以上浓度的 NaCl处理的可溶
性蛋白和游离脯氨酸含量显著下降 , 0.20%及以下浓度的 NaCl处理则继续上升。综合上
述生理指标的反应 ,土壤含盐量 0.30%及以上时不适合该竹种生长。
关键词 瓜多竹;NaCl胁迫;酶活性;膜透性;渗透调节物质
中图分类号 S795 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2008)09-1487-05
PhysiologicalresponsesofGuaduaamplexifoliatoNaClstress.MALan-tao, CHENShuang-
lin(ResearchInstituteofSubtropicalForestry, ChineseAcademyofForestry, Fuyang311400,
Zhejiang, China).ChineseJournalofEcology, 2008, 27(9):1487-1491.
Abstract:Apotexperimentwasconductedwith2-year-oldGuaduaamplexifoliatostudyitsNaCl
tolerance.TheresultsindicatedthatNaClstresshadsignificantefectsonthephysiologicaland
biochemicalcharacteristicsoftheplant.Thesaltinjurywasdividedinto3degrees, basedonthe
leaf-abscissionrateafter40-daysexposure, i.e., non-injury(<10%), mildinjury(10%-
50%), andseriousinjury(>50%).TheionleakageandMDAcontentincreasedconsiderably
overtime, therelativeconductivityoftheplantexposedto0.30% andhighersalinityfor40days
was>50%, andtheMDAcontentwashigherthanthatatlowersalinity.BothPODandSODac-
tivitiesincreasedintheearlydaysandthendecreasedwithextendedNaClexposure.Onthe40th
dayexposure, PODactivitywasthehighestat0.20% NaCl, whileSODactivitywasthehighest
at0.30% NaCl.Osmoregulationsubstancesuchasfreeprolineandsolubleproteinhadthesame
trend.After40daysexposure, thecontentsoffreeprolineandsolubleproteinkeptincreasingin
theplantsexposedto0.20% andlowersalinity, whilekeptdecreasinginthoseexposedto
0.30% andhighersalinity.Insummary, 0.30% andhighersoilsalinitywasnotsuitableforthe
growthofG.amplexifolia.
Keywords:Guaduaamplexifolia;NaClstress;enzymeactivity;membranepermeability;os-
moregulationsubstance.
＊国家林业局 “ 948”项目 “优良速生竹种引进 ”(2000-04-16)。
＊＊通讯作者 E-mail:cslbamboo@ 126.com
收稿日期:2007-12-29 接受日期:2008-05-04
瓜多竹(GuaduaamplexifoliaJ.S.Presl.)为大
型丛生竹种 ,广泛分布于厄瓜多尔 、哥伦比亚 、巴西 、
阿根廷等国 ,是南美洲主要栽培竹种之一(江泽慧 ,
2002),广布于沿海和内陆地区 ,但尚未成为主要沿
海防护树种。该竹种生物量大 、秆壁厚 、基部近实
心 ,具有枝下高低 ,分枝发达 ,易形成密集林分等特
点 ,在材用和防护林应用方面具有很大潜力。 2002
年 4月从厄瓜多尔瓜亚基尔地区引进 G.amplexifo-
lia扦插苗(平均地径 1.0mm)至福建省华安竹类植
生态学杂志 ChineseJournalofEcology 2008, 27(9):1487-1491
DOI :10.13292/j.1000-4890.2008.0308
物园栽培 ,目前生长表现良好 ,已成林 ,立竹平均胸
径 36.5mm,最大胸径 58.0 mm,最大竹高 11.2 m,
能自然过冬 。自引进以来 ,对该竹种的形态特征和
出笋 、生物量 、竹笋 -幼竹拔节生长等生物学规律 、种
苗扩繁和幼林结构调控技术(邹跃国 , 2005)及抗寒
生理(马兰涛 , 2008)等方面开展了研究 ,但目前对
此竹种的生理生态方面的研究很少。为进一步评价
其在沿海防护林方面的开发利用价值 ,进行了 NaCl
胁迫下的生理响应试验。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地中国林业科学研究院亚热带林业研究所
位于浙江省富阳市 ,属亚热带季风气候区 ,年平均气
温 16.2℃,最热月平均气温 28.7℃,最冷月平均气
温 3.6 ℃, 极端最高气温 40.2 ℃,极端最低温度
-14.4 ℃,年均无霜期 196 d。年均降水量 1 464
mm,蒸发量 1 392mm,平均相对湿度 76%。
1.2 试验材料
2007年 4月从福建省华安竹类植物园选取 1 ～
2年生立竹成丛竹苗 ,立竹平均地径 10.54 mm,平
均高度 0.86m,生长健壮 ,引至试验地分小丛盆栽
(每盆 3株 ,立竹胸径相近)。盆栽土壤为红壤与细
沙 3∶1均匀混合 , pH值 4.99,有机质含量 20.32 g·
kg-1 ,全 N、P、K含量分别为 0.89、0.86和 8.40 g·
kg-1 ,速效 N、P、K含量分别为 75.28、5.30和 45.59
mg·kg-1 ,土壤可溶性盐分总含量 0.265 g· kg-1。
盆栽竹苗先置于林下空地进行生理恢复 ,待其生长
旺盛 ,大量萌发新叶后 ,于 8月中旬置于遮雨棚内实
施试验 。
1.3 试验方法
选取生长健壮无病虫害的盆栽苗进行 NaCl处
理 ,设置 6个处理浓度 (风干土含盐量分别为 0、
0.10%、0.20%、0.30%、0.40%和 0.50%),每处理
3重复。盐处理方法为:根据待处理竹苗盆土的质
量(风干质量),计算出每盆需加入的 NaCl质量 。
浇 NaCl前盆栽处理苗进行 7 d控水(不浇水)以利
于盐处理时的盐分扩散。将 NaCl溶于水后分 3次
浇入盆内 ,处理后 5、10、15、20和 40 d分别选取顶
部第 2 ～ 3片功能叶进行各指标的测定 ,试验期间根
据耗水量定期补充清水以保持盆内土壤相对稳定的
含水率 ,每次补充水分时用清水冲洗底部小盘并浇
入盆土中 ,以保持土壤含盐量相对稳定 ,同时观察记
录植株的形态变化 。
1.4 指标及测定方法
酶液制备:取 0.2 g叶片置于预冷的研钵中 ,加
入 5 ml预冷的 0.05 mol·L-1PBS(pH=7.8)冰浴
研磨 ,然后用 Eppendorf离心机在 4 ℃下 6 000 r·
min-1离心 15min,取上清液 4℃保存待测过氧化物
酶(POD)、超氧化物歧化酶 (SOD)和可溶性蛋白。
POD测定用愈创木酚氧化法 , SOD用氮蓝四唑
(NBT)光化还原法 ,可溶性蛋白用考马斯亮蓝 G250
显色法 ,丙二醛(MDA)含量测定参考陈建勋和王晓
峰(2006)的方法。相对电导率用初始电导率与煮
沸后电导率的比值表示 ,用 DDSJ-308A型电导仪测
定 ,脯氨酸含量参考谢晓金等(2004)的方法用烘干
样品测定 。
2 结果与分析
2.1 形态变化
形态变化是盐害反映最直观的指标 ,一般症状
首先出现在老叶 、叶尖和叶缘 ,而后向叶片基部呈弧
形扩散 。 NaCl处理 10 d时 , 0.20%处理叶尖平均
1/10变黄 , 0.30%及以上浓度处理叶片变黄较重 ,
部分老叶 3/4变黄 ,壮龄功能叶叶尖 1 /5 ～ 1/4变
黄 , 9:00出现叶片卷曲 ,而对照叶片无明显变化。
处理 15 d时 , 0.10%处理部分叶片叶尖变黄 ,
0.20%处理较 0.10%处理有较多的叶片叶尖变黄 ,
部分中下部叶片 1/3变黄 , 0.30%及以上处理叶片
变黄明显加重 ,中下部叶片 4/5变黄 ,原来变黄的部
分出现水渍状干枯 ,少量完全干枯的叶片脱落。处
理 40 d时 ,对盐害叶片脱落率进行了统计(表 1),
根据各处理浓度叶片脱落率将盐害分为 Ⅲ级:CK为
无盐害(叶片脱落率 <10%), 0.10% ～ 0.20%处理
为轻度盐害(叶片脱落率 10% ～ 50%), 0.30%及以
上处理为重度盐害(叶片脱落率 >50%)。
表 1 NaCl处理 40d叶片脱落率和盐害状况
Tab.1 Leaf-abscissionafter40-daysNaClstress
NaCl处理浓度(%) 叶片脱落率(%) 盐害状况
CK <5 无盐害
0.10 10.3 轻度盐害
0.20 43.3
0.30 73.3 重度盐害
0.40 78.3
0.50 83.3
1488 生态学杂志 第 27卷 第 9期
图 1 NaCl胁迫对相对电导率的影响
Fig.1 EffectofNaClstressonrelativeelectricconductivity
2.2 NaCl胁迫对细胞膜的影响
NaCl胁迫破坏细胞膜结构 ,导致膜透性增大和
胞质外渗 ,从而使得相对电导率增大 。由图 1可知 ,
在处理前 15 d,各处理相对电导率变化不明显 ,尔
后 ,各处理的相对电导率随处理时间的增加而增大 ,
以 0.30% ～ 0.50%处理相对电导率较大 ,在处理 40
d时均 >0.5,说明 0.30% ～ 0.50%的盐处理浓度对
细胞膜已造成严重的伤害 。
MDA是细胞膜脂过氧化的最终产物之一 ,其含
量可以反映细胞膜的受损程度 , NaCl胁迫可造成膜
伤害和 MDA的积累(袁琳等 , 2005)。图 2表明 ,各
处理叶片 MDA含量随处理时间的增加先出现较小
幅度的下降(方差分析表明 ,处理 5和 10 dMDA的
含量极显著高于 15和 20 d),说明短期 NaCl胁迫
下 ,植物自身逆境保护系统的启动和植物对逆境的
适应能使细胞膜的伤害得到一定程度的缓解。胁迫
20 dMDA含量开始大幅上升 ,且随处理浓度的增大
而增高 , 0.30% ～ 0.50%处理的 MDA含量显著高于
0.20%及以下处理 。
2.3 NaCl胁迫对酶活性的影响
POD和 SOD均是细胞逆境保护酶 ,在一定强度
的逆境诱导下活性增强 ,对植物体内活性氧代谢平
衡起着重要作用 。图 3表明 ,不同 NaCl浓度的胁迫
图 2 NaCl胁迫下丙二醛含量的变化
Fig.2 ChangeofMDAcontentunderNaClsress
图 3 NaCl处理对 G.amplexifoliaPOD和 SOD活性的影响
Fig.3 EfectofNaClstressonsolubleproteinandfree
pralinecontentinG.amplexifolia
处理 , 2种酶活性随胁迫时间的延长均呈先升后降
的趋势 ,处理 20 d以内时 ,酶活性逐渐升高 ,至 20 d
时达峰值 ,在此期间 MDA的含量降低 ,说明此时这
两种酶对细胞内活性氧的清除起到了一定作用 ,减
轻了膜质过氧化程度。随着胁迫时间的进一步增
加 ,各处理 POD和 SOD活性均大幅度下降 ,与 MDA
含量变化规律相反 。由于酶活性对环境条件的变化
比较敏感 ,对照也表现出随时间的波动 ,其中可能有
每次取样时自然环境以及试验操作环境等因素的差
异所致 ,但对照的变化明显较处理的变化平缓 ,可以
在一定程度上反映处理的时间效应。
不同的盐处理浓度 POD活性 15 ～ 20 d时
0.30%处理最高 , 40 d时 0.20%处理最高 ,经方差
分析 ,显著高于其他处理(P<0.05),且 0.30%及以
上浓度处理显著低于对照(P<0.01);40 d时 SOD
活性 0.30%处理浓度显著高于其他处理 (P<
0.01)。说明 0.20%和 0.30%NaCl处理就已经分
别造成 POD和 SOD酶活性的下降 ,对 G.amplexifo-
lia造成严重的盐胁迫。
2.4 NaCl胁迫对渗透调节物质的影响
渗透调节是植物提高耐盐性的一个重要途径 ,
可溶性蛋白和游离脯氨酸都是非盐生植物体内重要
的渗透调节物质 (肖强等 , 2005;陈淑芳等 , 2005),
樊怀福等(2007)研究表明 ,利用外源 CO可以使可
溶性蛋白和脯氨酸等渗透调节物质含量增加 ,从而
1489马兰涛等:瓜多竹(Guaduaamplexifolia)对 NaCl胁迫的生理响应
图 4 NaCl处理对 G.amplexifolia可溶性蛋白和游离脯氨
酸含量的影响
Fig.4 EffectofNaClstressonsolubleproteinandfree
pralinecontentinG.amplexifolia
缓解黄瓜的盐害 。本试验中 ,可溶性蛋白含量随着
NaCl胁迫时间的增加 ,表现出先升高后降低的趋
势 ,在处理 10 d时达峰值 , 20 d后不同处理浓度表
现出不同的变化规律 ,低浓度处理继续上升 ,而较高
浓度处理则明显下降 , 40 d时高浓度处理明显低于
低浓度处理 。各处理浓度叶片游离脯氨酸含量在处
理 5 ～ 20 d均呈上升趋势 ,随着时间的增加 , 0.10%
～ 0.20%处理继续上升 , 0.30% ～ 0.50%处理则显
著下降 。在可溶性蛋白和脯氨酸含量增加的时段 ,
MDA含量及相对电导率也相应地维持在较低水平 ,
与抗氧化酶保护系统一同缓解 NaCl胁迫对细胞造
成的伤害 。从可溶性蛋白和游离脯氨酸含量随
NaCl浓度的变化规律分析 , 0.30%NaCl处理对 G.
amplexifolia已造成严重的渗透胁迫。
3 结论与讨论
植物对逆境的最初反应之一就是超氧阴离子自
由基 、过氧化氢和单线氧等活性氧(ROS)的大量产
生 ,而活性氧可以通过拟脂的过氧化 、损伤蛋白质和
核酸 ,破坏植物的正常新陈代谢 ,也破坏生物膜的选
择性 ,导致膜透性增大和膜脂过氧化产物 MDA的
积累(Fridovich, 1986;Wise＆Naylor, 1987;Imlay＆
Linn, 1988)。本研究表明 , 在不同程度 NaCl胁迫
下 , G.amplexifolia均表现出一定程度的膜结构破坏
和膜脂过氧化产物的积累 ,且 0.30%及以上 NaCI
处理浓度的膜透性和膜脂过氧化程度对该竹种已造
成严重的生理伤害 。
在正常的环境条件下 ,植物体内 ROS的产生和
清除处于动态平衡状态 , ROS维持在较低水平 ,不
会造成细胞膜伤害(袁琳等 , 2005)。在盐胁迫条件
下 ,活性氧代谢平衡被破坏 ,诱导活性氧清除酶 ,如
SOD、POD、APX和 CAT等大幅升高 ,从而加强活性
氧的清除(Miter, 2002;张润花等 , 2006),在植物的
耐受范围内 ,随着胁迫的加重 ,诱导酶活性逐渐增强
(Kocaetal., 2007)。本试验中 ,不同浓度 NaCl处
理 SOD和 POD活性随胁迫时间的变化呈先升后降
趋势 ,与 MDA含量的变化规律相反 ,表明短时间低
浓度盐胁迫下 ,抗氧化酶系统可以有效地清除活性
氧 ,盐胁迫尚未对细胞膜造成严重伤害。 0.20%及
以下处理浓度 POD活性 10 ～ 40 d均高于 CK,是一
定程度的胁迫诱导保护酶活性升高的表现 , 而
0.30%及以上处理浓度在 40 d则低于 CK,表明此
盐胁迫水平下 G.amplexifolia已受逆境伤害;
0.10%和 0.20%处理 SOD活性在 10 ～ 20 d均保持
相对较高的活性 ,而 40 d时 0.30%处理活性最高 ,
也在一定程度上反映了植物对 NaCl胁迫的适应
能力 。
渗透胁迫是 NaCl胁迫对植物伤害的重要方面
(Fungetal., 1998),土壤中含盐量的增加 ,使土壤
渗透势下降 ,导致植物水分吸收困难 ,而植物体通过
增加渗透调节物质来平衡渗透势以减轻盐害(Tester
etal., 2006)。脯氨酸是重要的小分子有机渗透调
节物质 ,水溶性大 ,水合能力强 ,可以保持渗透平衡 、
提高细胞膜和蛋白的稳定性 、清除活性氧 ,外源施用
脯氨酸可以缓解盐胁迫对植物体的伤害(Heueret
al., 2003;王兰兰等 , 2006;Ashraf＆ Foolad, 2007)。
可溶性蛋白也是重要的渗透调节物质 ,在盐胁迫条
件下加速合成 ,对调节叶片渗透势和提高植物的耐
盐性有重要作用(毛桂莲等 , 2004;买合木提 ·卡热
等 , 2005;肖强等 , 2005)。本试验中这 2种物质在一
定程度的盐胁迫下含量均增加 ,而 20 d后在 0.30%
及以上处理浓度下均明显下降 ,可以认为 0.30%及
以上浓度处理对 G.amplexifolia已造成严重伤害 。
综合本试验的 6项逆境生理指标和 NaCl胁迫
下的形态变化及 40 d后叶片脱落率调查及离子渗
漏率的测定结果 ,可以认为土壤含盐量 0.30%是 G.
amplexifolia耐受的一个临界浓度。
1490 生态学杂志 第 27卷 第 9期
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作者简介 马兰涛 , 女 , 1982年 12月生 , 硕士研究生。主要
从事竹林生理生态方向的研究 , 发表论文 2 篇。 E-mail:
malantao1198@163.com
责任编辑 王 伟
1491马兰涛等:瓜多竹(Guaduaamplexifolia)对 NaCl胁迫的生理响应