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NaCl胁迫对枳椇和皂荚生长及渗透调节物质的影响



全 文 :冯 蕾,刘国荣,侯晓杰,等. NaCl胁迫对枳椇和皂荚生长及渗透调节物质的影响[J]. 江苏农业科学,2014,42(12) :230 - 232.
doi:10. 15889 / j. issn. 1002 - 1302. 2014. 12. 078
NaCl胁迫对枳椇和皂荚生长及渗透调节物质的影响
冯 蕾1,刘国荣1,侯晓杰1,赵春斌2
(1.衡水学院生命科学系,河北衡水 053000;2.河北省衡水市园林管理局,河北衡水 053000)
摘要:以枳椇和皂荚一年生实生苗为试验材料,比较盐胁迫对枳椇和皂荚叶面积生长、盐胁迫症状、叶片脯氨酸含
量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量的影响,分析其耐盐性。结果表明,0. 15%盐胁迫下,枳椇生长受到明显抑制,且出
现了胁迫症状;在 0. 30%盐胁迫下,皂荚生长受到明显的抑制;在 0. 45%盐胁迫下,皂荚出现胁迫症状。此外,随 NaCl
浓度增加,枳椇和皂荚的脯氨酸含量均呈上升趋势;在盐胁迫下,枳椇可溶性糖含量呈降低趋势,可溶性蛋白含量随胁
迫时间的增加呈现先升高后降低而后又升高的变化趋势;而皂荚的可溶性糖含量呈升高趋势,可溶性蛋白含量变化不
明显,说明可溶性糖对皂荚抵抗盐胁迫起到了积极的渗透调节作用。
关键词:盐胁迫;枳椇;皂荚;渗透调节
中图分类号:Q945. 78 文献标志码:A 文章编号:1002 - 1302(2014)12 - 0230 - 03
收稿日期:2014 - 02 - 08
基金项目:河北省衡水市科技支撑项目(编号:12048 - 1)。
作者简介:冯 蕾(1979—) ,女,河北衡水人,硕士,副教授,从事园林
植物资源评价与利用研究。E - mail:fengleilaoshi@ sina. com。
植物细胞的渗透调节作用是植物适应环境、增强抗逆性
的基础,在逆境胁迫条件下,含羧基化合物(蔗糖、多元醇和
寡糖等)和偶极含氮化合物(脯氨酸、其他氨基酸和多胺等)
等有机溶质参与渗透调节,可以维持细胞膨压,稳定细胞中酶
分子的活性构象,保护酶免受盐离子的直接伤害[1]。枳椇
(Hovenia dulcis Thunb.)别称拐枣,为鼠李科枳椇属乔木,因
花序轴结果时膨大,扭曲肉质,果形奇特而得名,有很高的观
赏价值[2]。皂荚(Gleditsia sinensis Lam.)为豆科皂荚属落叶乔
木,分枝状枝刺形态使其具备特色鲜明的观赏特性。枳椇和皂
荚均是具有开发应用前景的城市园林绿化树种。目前,有关枳
椇的研究多侧重于果实的药用价值方面[3 -4],对皂荚的研究主
要包括种实[5 -6]、刺[7]的特性与成分等方面,有关两者耐盐性
的研究鲜有报道。因此,本研究以枳椇和皂荚为材料,研究不
同浓度 NaCl胁迫对两者生长的影响、胁迫症状及脯氨酸含量、
可溶性糖含量、可溶性蛋白含量的变化,探讨耐盐生理特征及
耐盐性,从而为耐盐园林树种的应用提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验设计
试验选择生长健壮、无病虫害、长势一致的一年生实生苗
作为试验材料进行盐处理,设置土壤含盐量为 0(CK)、
0. 15%、0. 30%、0. 45%、0. 60% 等 5 个处理水平,采用一次
性加盐法加入相应浓度的 NaCl 溶液至预定的土壤含盐量
(NaCl占土壤干质量的比例) ,每个处理重复 3 次。处理后
0、5、10、15、20、25 d 测定叶面积变化,记录盐胁迫症状,并随
机选取第 1、第 2 位完全展开功能叶进行脯氨酸含量、可溶性
糖含量、可溶性蛋白含量的测定。盐处理期间设置防雨棚,以
防雨淋。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 生长量的测定 分别于盐胁迫 0、5、10、15、20、25 d
测量并计算已标记好的叶片面积,每个水平测定 3 株。
1. 2. 2 胁迫症状的调查 每 5 d进行胁迫症状调查,根据盐
胁迫危害程度轻重分为以下 5 级:0 级,无盐胁迫危害症状;1
级,有少部分叶尖、叶缘和叶脉变黄;2 级,约有 1 /2 的叶尖、
叶缘焦枯;3 级,大部分叶片有叶尖、叶缘焦枯和落叶现象;4
级,枝枯、叶落直至死亡。
1. 2. 3 渗透调节物质的测定 脯氨酸含量的测定采用茚三
酮比色法;可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法;可溶性蛋白
含量的测定采用考马斯亮蓝 G250 染色法[8]。
1. 3 数据处理
试验数据采用 Excel 2003 和 SPSS 16. 0 软件进行统计分
析,并用新复极差法(Duncan)检验不同数据组间的差异显著
性,P < 0. 05 表示差异显著。
2 结果与分析
2. 1 NaCl胁迫对枳椇和皂荚叶面积的影响
由图 1 可知,盐胁迫导致枳椇和皂荚的新叶生长受到明
显抑制。同时,随着胁迫程度增大,叶面积增长幅度降低。盐
胁迫后 25 d,枳椇在 0. 15%、0. 30%、0. 45%盐处理下,叶片
增长幅度分别为对照的 40. 05%、18. 73%、4. 41%;在 0. 60%
盐处理下胁迫 20 d,叶片全部落光。皂荚的叶片在 0. 15%、
0. 30%、0. 45%、0. 60%盐处理下胁迫 25 d,叶面积的增长幅
度为对照的 76. 49%、40. 00%、27. 01%、14. 74%。可见,盐
胁迫对皂荚的叶面积生长影响较小,对枳椇的影响较大。
2. 2 NaCl胁迫下枳椇和皂荚产生的胁迫症状
试验结果(表 1)表明,随着盐胁迫程度的加重,枳椇和皂
荚均表现出一定程度的胁迫症状。在 0. 15%盐胁迫下,枳椇
于胁迫后 20 d出现胁迫症状。皂荚在 0. 15%、0. 30%盐胁迫
下,试验期间未出现任何胁迫症状;在 0. 45%盐处理下胁迫
后 25 d,枳椇受害严重,仅剩上部极少数叶片,而皂荚受害较
轻,极少数叶片脱落;在 0. 60%盐处理下胁迫 25 d,枳椇叶片
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表 1 NaCl胁迫下症状表现及伤害等级
树种
盐胁迫浓
度(%)
不同胁迫时间下的胁迫症状
5 d 10 d 15 d 20 d 25 d
伤害
等级
枳椇 0(CK) 正常 正常 正常 正常 正常 0
0. 15 正常 正常 正常 少部分叶边缘焦枯 少部分叶脱落 2
0. 30 正常 少部分叶片变黄 少部分叶片脱落 一半叶片脱落 只剩上部少数叶片 3
0. 45 正常 少部分叶脱落 一半叶脱落 叶片大部分落光 仅剩上部极少数叶片 4
0. 60 正常 上部叶部分边缘焦枯,
下部叶脱落
叶片大部分落光,剩余
叶大部分边缘焦枯
叶片全部落光 叶片全部落光 4
皂荚 0(CK) 正常 正常 正常 正常 正常 0
0. 15 正常 正常 正常 正常 正常 0
0. 30 正常 正常 正常 正常 正常 0
0. 45 正常 正常 正常 少数叶片失绿发白 少数叶片失绿发白,极少
数叶片脱落
1
0. 60 正常 正常 部分小叶边缘发红 少数叶片失绿发白 少数叶片失绿发白、脱落 1
全部落光,而皂荚少数叶片脱落。说明枳椇耐盐性较差,皂荚
对盐胁迫有一定的忍耐能力。
2. 3 NaCl胁迫对枳椇和皂荚脯氨酸含量的影响
由图 2 可以看出,枳椇的脯氨酸含量随着盐胁迫程度的
增加和时间的延长呈上升趋势。在盐胁迫下 15 d,枳椇的脯
氨酸含量明显高于对照(P < 0. 05) ,0. 15%、0. 30%、0. 45%、
0. 60%盐胁迫下分别比对照升高了 1. 74、1. 85、5. 59、7. 63
倍。结合 NaCl胁迫对枳椇生长的影响及胁迫症状,由于枳椇
对盐胁迫较敏感,因此盐胁迫下脯氨酸含量提高可能是一种
受害症状的表现[9]。
皂荚的脯氨酸含量随着盐胁迫程度的加重呈上升趋势,
在 0. 15%、0. 30%盐胁迫下,皂荚脯氨酸含量与对照相比没
有明显的变化,当盐胁迫浓度达 0. 45%时,脯氨酸含量与对
照相比明显上升(P < 0. 05)。盐胁迫 15 d,0. 15%、0. 30%、
0. 45%、0. 60%盐胁迫下皂荚的脯氨酸含量分别比对照升高
了 0. 47、0. 82、1. 16、2. 13 倍。
2. 4 NaCl胁迫对枳椇和皂荚可溶性蛋白含量的影响
由图 3 可以看出,盐胁迫 5 d后,枳椇的可溶性蛋白含量
与对照相比明显增加,说明可溶性蛋白对盐胁迫有一定的协
调作用。盐胁迫 15 d,枳椇的可溶性蛋白含量迅速降低,并低
于对照水平;盐胁迫 25 d,枳椇的可溶性蛋白含量高于对照
(P < 0. 05)。皂荚的可溶性蛋白受盐胁迫变化不明显,说明
其对盐胁迫不敏感。
2. 5 NaCl胁迫对枳椇和皂荚可溶性糖含量的影响
碳水化合物是植物体内的主要贮藏物质,是植物生长发
育的能源基础[10]。可溶性糖是很多非盐生植物的主要渗透
调节剂,也是合成别的有机溶质的碳架和能量来源,并对细胞
膜和原生质胶体有稳定作用,还可在细胞内无机离子浓度高
时起保护酶类的作用[11]。
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由图 4 可以看出,盐胁迫后 5 d,枳椇在浓度大于 0. 30%
的盐胁迫下,可溶性糖含量与对照相比明显增加(P < 0. 05) ,
说明盐胁迫初期可溶性糖对盐胁迫有一定的协调作用。盐胁
迫 15 d,枳椇的可溶性糖含量均低于对照,这可能是呼吸作用
的增强和光合作用的衰竭所致[12]。盐胁迫下皂荚的可溶性
糖含量均高于对照,说明可溶性糖对皂荚抵抗盐胁迫起到了
积极的渗透调节作用。
3 结论与讨论
有学者认为脯氨酸的增加与耐盐性呈正相关,脯氨酸积
累是植物抵御逆境的生理反应之一[13]。但另外一些研究结
果与此相反,认为盐胁迫下脯氨酸含量不是限制其耐盐性因
子,而更适合作为一个胁迫伤害指标。本试验结果显示,耐盐
力较强的皂荚脯氨酸含量升高幅度低于耐盐力弱的枳椇,这
与有关研究发现在盐、干旱和低温胁迫下,抗逆性较强的水稻
品种脯氨酸积累较少,而抗逆性弱的水稻品种脯氨酸积累较
多的报道相一致[14]。
汪贵斌等认为,在盐分胁迫下,植物的可溶性蛋白含量下
降,原因是盐胁迫条件下蛋白质的分解加速,分解成各种氨基
酸,尤其是脯氨酸,使得脯氨酸含量升高,以降低叶片的水势,
促进植物对水分的吸收,减轻盐害程度[15]。而肖强等认为,
在胁迫情况下游离脯氨酸和可溶性蛋白同步增加,游离脯氨
酸和蛋白质代谢损伤之间没有任何相关性[16]。本试验结果
显示,盐胁迫 15 d后,枳椇的可溶性蛋白含量低于对照水平,
由此推断此时蛋白质分解加速,分解成脯氨酸,这与 15 d 后
枳椇的脯氨酸含量急剧上升相稳合;盐胁迫 25 d,枳椇的可溶
性蛋白含量略高于对照(P < 0. 05) ,可能是形成少量的盐蛋
白;也可能是细胞膜系统受损,膜蛋白转变为可溶性蛋白。
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