全 文 ：第 12 卷 第 3 期 北华大学学报( 自然科学版) Vol． 12 No． 3
2011 年 6 月 JOURNAL OF BEIHUA UNIVERSITY( Natural Science) Jun． 2011
文章编号: 1009-4822( 2011) 03-0341-05
NaCl胁迫对黄顶菊生长及生理生化的影响
郭媛媛，黄大庄，闫海霞
( 河北农业大学林学院，河北 保定 071001)
摘要:为揭示黄顶菊在不同质量分数 NaCl胁迫下的生长及生理响应机制，对 1 a 生盆栽苗进行了不同质量分数
NaCl胁迫处理．结果表明: NaCl处理明显抑制了黄顶菊的生长．随着 NaCl 胁迫时间的延长，相对电导率呈上升
趋势，MDA含量呈现先升高后降低再升高的趋势．随着胁迫时间的延长，POD、SOD和 CAT 3 种酶活性均出现先
升后降的趋势，6 d时 0． 4%NaCl处理的活性最高．游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白等 3 种渗透调节物质也
呈先升后降再升的规律． NaCl处理质量分数大于 0． 4%时，会对植物造成致死性的渗透胁迫．综上所述，当土壤
质量分数≥0． 4%时不适合黄顶菊生长．
关键词:黄顶菊; NaCl胁迫;酶活性;渗透调节物质
中图分类号: S765 文献标志码: A
收稿日期: 2011-01-11
基金项目:国家农业部公益性行业( 农业) 科研专项经费项目( 200803022) ．
作者简介:郭媛媛( 1983 － ) ，女，硕士研究生，主要从事植物逆境生理研究;
通信作者:黄大庄( 1963 － ) ，男，教授，博士，博士生导师，主要从事森林保护与植物生理生态学研究．
Effect of NaCl Stress on Growth and Physiological
Responses of Flaveria bidentis
GUO Yuan-yuan，HUANG Da-zhuang，YAN Hai-xia
( College of Forestry，Agricultural University of Hebei，Baoding 071000，China)
Abstract: A pot experiment was conducted with 1-year-old Flaveria bidentis to study its NaCl tolerance． The
results indicated that NaCl treatment significantly inhibited the growth of Flaveria bidentis． The relative
conductivity increased considerably and MDA content increased firstly and then decreased again increased over
time． POD，SOD and CAT activities increased in the early days and then decreased with extended NaCl exposure．
On the 6th day exposure，the activity was the highest at 0． 4% NaCl． Osmoregulation substance such as free
proline，soluble sugar and soluble protein had the trend that increased firstly and then decreased again increased
over time． NaCl concentration will cause fatal osmotic stress when it is greater than 0． 4% for plants． In summary，
0． 4% and higher soil salinity was not suitable for the growth of Flaveria bidentis．
Key words: Flaveria bidentis; NaCl stress; enzyme activity; osmoregulation substance
黄顶菊( Flaveria bidentis) 是菊科黄菊属 1 a生草本植物［1］，为近年来发现的一种外来植物，原产于南
美洲［2］． 2001 年首次在天津、河北发现，目前已经扩散至河北省境内的 88 个县及天津市 5 个区和河南省、
山东省的部分地区［3］．黄顶菊对环境适应性强，有异常强大的繁殖能力，种子产量高且小而轻，极易扩散．
黄顶菊也能分泌化感物质，对本地植物的生长起到抑制作用，可破坏其入侵地的生态系统，被称为“生态
杀手”，已列为河北省补充植物检疫的有害生物［4-6］．
本研究综合分析了黄顶菊在 NaCl胁迫下的生长情况及对生理生化指标特性的影响，阐明在 NaCl 胁
迫下的响应及适应对策，以揭示黄顶菊抗盐性的机制，为准确评估其入侵性提供理论依据．
1 材料与方法
1． 1 材料与处理
试验于 2009 年 7 月中旬到 8 月间在河北农业大学标本园塑料大棚内进行．黄顶菊种子于 2008 年种
子成熟季节采自河北省石家庄市，自然风干后，选取饱满、大小均匀的种子，于 4 ℃低温保存． 2009 年 4 月
进行播种．共播种 120 盆，盆大小为 25 cm ×30 cm，土壤取自河北农业大学标本园，每盘定植 4 ～ 6 株．当黄
顶菊株高达 10 cm左右时，开始 NaCl胁迫处理．共设 6 个 NaCl 处理组( 0． 1% ～ 0． 6% ) 和 1 个对照组，每
一处理 3 个重复． NaCl处理方法:根据待处理盆土的质量( 风干质量) ，计算出每盆需加入的 NaCl质量．将
NaCl溶于水后分 3 次浇入盆内，处理后 3、6、9、12 和 15 d 分别选取顶部第 2 ～ 3 片功能叶进行形态指标、
相对电导率、丙二醛、抗氧化酶和渗透调节物质的测定．整个试验期间定期补充清水，以保持盆内土壤相对
稳定的含水率，同时观察记录植株的形态变化．
1． 2 测定方法
1． 2． 1 生长指标的测定
株高( 生长点到茎基部) 用直尺进行测量;叶面积大小采用 YMJ-B 便携式叶面积仪测定;鲜重及干重
的测定:将采集来的鲜样先用自来水冲洗 2 ～ 3 次，再用蒸馏水冲洗 2 次，用吸水纸吸干后称量鲜重，
105 ℃杀青 15 min，75 ℃烘干至恒重，称干重．
1． 2． 2 生理生化指标的测定
超氧化物歧化酶( SOD) 活性采用氮蓝四唑( NBT) 光化还原法测定;过氧化物( POD) 活性按愈创木酚
氧化法测定;过氧化氢酶( CAT) 活性采用紫外吸收法测定;丙二醛( MDA) 采用硫代巴比妥酸法测定［7］;质
膜透性采用相对电导率法［8］测定; 可溶性糖采用蒽酮比色法测定; 可溶性蛋白采用考马斯亮蓝 G250 显色
法测定;脯氨酸( Pro) 采用水合茚三酮法测定［9］．
1． 2． 3 数据处理
所有数据用 SPSS软件进行单因素方差分析，并对平均数用 Duncan’s新复极差法进行多重比较［10］．
2 结果与分析
2． 1 NaCl胁迫对黄顶菊生长的影响
由表 1( 列数值中不同字母表示差异达 5%显著水平，下同． ) 可知:随着 NaCl质量分数的增加，黄顶菊
株高在质量分数为 0． 2%时下降，在 0． 3% ～0． 4%有小幅度升高，之后又逐渐下降;叶面积随着 NaCl质量
分数的升高呈现下降的趋势，各处理之间均差异显著;总鲜重和总干重也显著下降．质量分数0． 4%处理 6
～8 d时有部分叶片出现卷曲，处理 15 d 时大部分叶片出现萎蔫、脱落等死亡现象．由此表明高质量分数
NaCl处理明显抑制了黄顶菊的生长，0． 4%为致死质量分数．
表 1 NaCl胁迫对黄顶菊生长的影响
Tab． 1 Effects of NaCl stress on the growth of Flaveria bidentis
ω( NaCl) /% l( 株) /cm A( 叶) /mm2 m( 总鲜) /g m( 总干) /g
CK 77． 2 ± 2． 260 5 aA 182． 66 ± 2． 031 5 aA 27． 284 0 ± 1． 531 6 aA 6． 821 0 ± 0． 382 9 aA
0． 1 58． 8 ± 1． 058 3 bB 164． 88 ± 3． 982 3 bB 24． 703 3 ± 1． 319 8 bA 6． 175 8 ± 0． 329 9 bA
0． 2 67． 2 ± 2． 154 8 bB 155． 34 ± 4． 562 3 cC 19． 943 0 ± 0． 553 5 cB 4． 985 7 ± 0． 138 4 cB
0． 3 65． 2 ± 0． 550 8 cC 135． 82 ± 2． 195 5 dD 18． 161 3 ± 1． 146 6 cB 4． 540 3 ± 0． 286 6 cB
0． 4 50． 1 ± 2． 651 4 dD 92． 81 ± 2． 604 2 eE 14． 229 0 ± 0． 901 6 dC 3． 557 3 ± 0． 225 4 dC
0． 5 48． 1 ± 0． 967 2 deD 64． 70 ± 4． 398 4 fF 9． 321 3 ± 1． 120 3 eD 2． 330 3 ± 0． 280 1 eD
0． 6 45． 7 ± 1． 819 3 eD 44． 92 ± 4． 060 4 gG 8． 377 0 ± 1． 143 9 eD 2． 094 3 ± 0． 286 0 eD
243 北华大学学报( 自然科学版) 第 12 卷
2． 2 NaCl胁迫对黄顶菊细胞膜的影响
由图 1 a可知: NaCl处理的黄顶菊膜透性出现升高趋势．胁迫 6 d时，膜透性有所增加，9 d时，增加趋缓．
由单因素方差分析可知，不同时间段盐胁迫间差异显著，处理 12 ～15 d 0． 4%及以上质量分数 P均大于 0． 5．
图 1 b表明: 随着胁迫时间的增加 MDA 含量先有微小幅度的增加，到 6 ～ 12 d 时，MDA 含量有所下
降，到 15 d时，MDA含量大幅上升．方差分析表明:处理 3 d和 6 d的 MDA含量显著高于 9 d和 12 d．
图 1 NaCl胁迫对黄顶菊叶片相对电导率和MDA的影响
Fig． 1 Effects of NaCl stress on relative conductivity and MDA content in leaves of Flaveria bidentis
2． 3 NaCl胁迫对叶片抗氧化酶的影响
从图 2、图 3 可以看出: NaCl处理黄顶菊后，0 ～ 12 d内，POD、SOD、CAT 活性均高于对照．随着时间的
延长，3 种酶活性均出现先升后降的趋势，随着胁迫时间的增加，POD、SOD、CAT活性均大幅下降．
黄顶菊在经过 NaCl胁迫后，叶片 SOD活性明显升高，在处理的第 9 天达到最大值( 图 2 a) ．由单因素
方差分析可知，处理第 9 天差异显著．不同质量分数 NaCl处理的 SOD 活性，6 ～ 9 d 时 0． 3% ～ 0． 5%活性
最高，12 d时 0． 3%活性最高，显著高于其他处理( P ＜ 0． 5) ．
在 NaCl处理后 3 ～ 6 d时，POD活性一直是上升的，0． 4%处理活性显著高于其他处理( P ＜ 0． 5) ，为对
照的 157． 06% ．
由图 3可知: 在经过 NaCl处理后，CAT活性显著上升，之后下降，到 15 d时降至最低，其变化趋势和 POD
对应．处理 3 ～6 d时，CAT活性上升，0． 4%处理活性显著高于其他处理( P ＜0． 5) ，为对照的 207． 99% ．
由以上 3 个酶的活性变化可以看出: 0． 4%NaCl胁迫就已经造成黄顶菊盐胁迫和死亡现象的出现，质
量分数 0． 5%处理到第 15 天就出现了黄顶菊的大量死亡现象．
图 2 NaCl胁迫对黄顶菊叶片 SOD、POD活性的影响
Fig． 2 Effects of NaCl stress on the activity of SOD，POD in leaves of Flaveria bidentis
2． 4 NaCl胁迫对渗透调节物质的影响
由图 4 可知: 在 NaCl处理时，黄顶菊可溶性糖表现出升高-降低-升高-降低的趋势．处理的质量分数越
343第 3 期 郭媛媛，等: NaCl胁迫对黄顶菊生长及生理生化的影响
高，植物在处理第 1 天时可溶性糖含量越高，即在高质量分数下表现出很强的应激性，可以利用可溶性糖
作为抗盐胁迫的应激性物质．在第 2 天时，各质量分数处理下的可溶性糖略微下降，在第 3 天时达到峰值，
而第 4 天和第 5 天时，总的趋势是降低．从可溶性糖的变化规律可以看出: NaCl 处理质量分数大于 0． 4%
时，会对植物造成致死性的渗透胁迫．
由图 5 a可以看出:可溶性蛋白质在 NaCl 胁迫下呈现出升高-降低-升高的趋势．在处理第 2 天时，可
溶性蛋白质在各处理下略微升高，并在第 3 天和第 4 天时有较为明显的下降，在第 5 天时，可溶性蛋白质
的含量升高并达到峰值． NaCl处理的黄顶菊在 1 ～ 3 d时，脯氨酸的含量呈上升的趋势，在第 4 天时含量明
显下降，在第 5 天时又略微上升，并且从图 5 b中可以看出:脯氨酸的含量会随着 NaCl 处理质量分数的升
高而有所升高，特别是在 0． 6%的处理中，脯氨酸的含量几乎达到了 0． 5%处理的 2． 5 倍．
图 3 NaCl胁迫对黄顶菊叶片 CAT活性的影响
Fig． 3 Effects of NaCl stress on the activity of CAT in
leaves of Flaveria bidentis
图 4 NaCl胁迫对黄顶菊叶片可溶性糖含量的影响
Fig． 4 Effects of NaCl stress on soluble sugar content
in leaves of Flaveria bidentis
图 5 NaCl胁迫对黄顶菊叶片可溶性蛋白和游离脯氨酸的影响
Fig． 5 Effects of NaCl stress on soluble prolein and free proline content in leaves of Flaveria bidentis
3 结论与讨论
NaCl胁迫破坏细胞膜结构，致使黄顶菊细胞膜透性增大，电解质外渗，使得相对电导率增大［11］．植物
器官衰老时或在逆境条件下，往往发生膜质过氧化作用，丙二醛( MDA) 是其产物之一［12］，通常利用它作
为膜质过氧化指标，可以表示细胞膜质过氧化程度和植物对逆境条件反应的强弱［13］． NaCl 可造成膜质的
伤害和 MDA的积累． NaCl胁迫对植物造成的伤害是通过离子毒害和渗透胁迫来影响植物的［14］．植物对
逆境的最初反应之一就是活性氧的大量产生，而活性氧可以破坏细胞质膜的选择性和膜质过氧化物 MDA
的积累，叶绿素降解，蛋白质变性等等一系列的反应［15］．本试验的结果表明: 不同质量分数 NaCl 胁迫下，
黄顶菊膜结构均表现出了不同程度的伤害，因为 MDA含量和对照有显著差异，而且出现了先升高后降低
再升高的趋势，此趋势和 3 种保护酶相反，说明在胁迫初期，植物的应激性和保护机制对植物在逆境下的
伤害起到了缓解作用．
443 北华大学学报( 自然科学版) 第 12 卷
POD、SOD、CAT均是细胞逆境保护酶，普遍存在于植物的所有组织中，其活性与植物的代谢强度和抗
性能力有一定关系［15］． 正常条件下，ROS 的产生和清除处于动态平衡，NaCl 胁迫条件下，ROS 大量产
生［16］，导致 POD、SOD、CAT等保护酶活性的升高，加强活性氧的清除［17-19］．本试验表明:随着 NaCl胁迫时
间的延长，3 种酶出现了先升高后降低的趋势，说明在胁迫初期，保护酶活性大量增加，有效地清除了活性
氧，有利于植物对逆境的适应和对自身的保护．但随着时间的延长，出现了 3 种保护酶活性降低的情况，表
明在 12 ～ 15 d时，黄顶菊已经受到严重伤害，并且在各个时期，0． 4%及以上质量分数的 3 种酶活性最强，
表明黄顶菊在 0． 4%及以上质量分数 NaCl 胁迫下，已经造成严重伤害，以至于到后期高质量分数下出现
黄顶菊死亡的状况．
渗透调节物质是植物在 NaCl胁迫下由自身产生的，它可以使植物细胞保持渗透平衡，有利于在逆境
条件下正常生长，这类物质主要包括脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等［20-21］．脯氨酸的大量积累，能够降低
细胞水势，调节渗透平衡，避免细胞在 NaCl胁迫下脱水死亡，是重要的逆境指标．可溶性糖也是重要的渗
透调节物质，可为有机物质的合成提供碳架和能量来源，起到细胞膜的稳定作用．可溶性蛋白具有较强的
亲水性，对提高植物的渗透势和抗逆性具有重要作用，因此也是一种重要的渗透调节物质［22-23］． 本试验
中，从上述 3 种渗透物质的含量变化可以看出: NaCl处理质量分数大于 0． 4%时，会给植物造成致死性的
渗透胁迫，同时植物有强烈的应激反应，体内的可溶性糖和脯氨酸含量会在短期内迅速升高．
通过对黄顶菊在 NaCl逆境条件下的形态指标和生理生化指标的测定及分析，可以认为土壤含盐质量
分数 0． 4%是黄顶菊耐 NaCl逆境的一个临界值．
参考文献:
［1］刘全儒．中国菊科植物一新归化属———黄菊属［J］．植物分类学报，2005，43( 2) : 178-180．
［2］ Ohta H，Murata G． Flaveria bidentis，a New Record Naturalized in Japan［J］． Acta Phytotaxonomica Geobotanica，1995，46: 209．
［3］高贤明，唐廷贵，梁宇，等．外来植物黄顶菊的入侵警报及防控对策［J］．生物多样性，2004，12( 2) : 274-279．
［4］李香菊，王贵启，张朝贤，等．外来植物黄顶菊的分布、特征特性及化学防除［J］．杂草科学，2006( 4) : 58-61．
［5］张秀红，李跃，韩会智，等．黄顶菊生物学特性及防治对策［J］．河北林业科技，2006( 1) : 48-49．
［6］芦站根，周文杰．外来植物黄顶菊潜在危险性评估及防除对策［J］．杂草科学，2006( 4) : 4-5，53．
［7］李合生．植物生理生化实验原理和技术［M］．北京:高等教育出版社，2000．
［8］陈建勋，王晓峰．植物生理学实验指导［M］．广州:华南理工大学出版社，2006．
［9］樊怀福，郭世荣，李娟，等．外源一氧化氮对盐胁迫下黄瓜幼苗生长和渗透调节物质含量的影响［J］．生态学杂志，2007，
26( 12) : 2045-2050．
［10］阮成江，谢庆良．盐胁迫下沙棘的渗透调节效应［J］．植物资源与环境学报，2002，11( 2) : 45-47．
［11］ Ahmed D，Karim B H，Claude G，et al． Salinity Effects on Germination，Growth，and Seed Production of the Halophyte Cakile［J］．
Plant and Soil，2004，262( 1/2) : 179-189．
［12］樊怀福，李娟，郭世荣，等．外源 NO对 NaCl胁迫下黄瓜幼苗生长和根系谷胱甘肽抗氧化酶系统的影响［J］．西北植物
学报，2007，27( 8) : 1611-1618．
［13］张川红，沈应柏，尹伟伦，等．盐胁迫对几种苗木生长及光合作用的影响［J］．林业科学，2002，38( 2) : 27-31．
［14］ Koca H，Bor M，Ozdemir F，et al． The Effect of Salt Stress on Lipid Peroxidation，Antioxidative Enzymes and Proline Content of
Sesame Cultivars［J］． Environmental and Experimental Botany，2007，60: 344-351．
［15］王树凤，陈益泰，孙海菁，等．盐胁迫下弗吉尼亚栎生长和生理生化变化［J］．生态环境，2008，17( 2) : 747-750．
［16］ Ashraf M，Foolad M R． Roles of Glycine Betaine and Proline in Improving Plant Abiotic Stress Resistance［J］． Environmental
and Experimental Botany，2007，59: 206-216．
［17］汪贵斌，曹福亮．盐胁迫对落羽杉生理及生长的影响［J］．南京林业大学学报:自然科学版，2003，27( 3) : 11-14．
［18］ Mittler R． Oxidative Stress，Antioxidants and Stress Tolerance［J］． Trends in Plant Science，2002，7: 405-410．
［19］王波，宋凤斌．燕麦对盐碱胁迫的反应和适应性［J］．生态环境，2006，15( 3) : 625-629．
［20］曾韶西，王以柔，李美如．不同胁迫预处理提高水稻幼苗抗寒性期间膜保护系统变化比较［J］．植物学报，1997，39( 4) :
308-314．
［21］ Akio U，Andre T J，Takashi H，et al． Effects of Hydrogen Peroxide and Nitric Oxide on Both Salt and Heat Stress Tolerance in
Rice［J］． Plant Science，2002，163: 515 -523．
［22］ Heuer B． Influence of Exogenous Application of Proline and Glycinebetaine on Growth of Salt Stressed Tomato Plants［J］．
Plant Science，2003，165: 693-699．
［23］ Eva-Mari A，Mccafery S，Anderson J M． Photoinhibition and DI Protein Degradation in Peas Acclimated to Different Growth
Irradiances［J］． Plant Physiology，1993，103: 599-626．
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