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混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种幼苗生长的影响



全 文 :绳仁立,原海燕,黄苏珍. 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种幼苗生长的影响[J]. 江苏农业科学,2011,39(6) :107 - 110.
混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种幼苗生长的影响
绳仁立,原海燕,黄苏珍
(江苏省中国科学院植物研究所,江苏南京 210014)
摘要:采用基质培养方法,研究了不同浓度 NaCl和 Na2CO3(二者物质的量之比为 1 ∶ 5)混合胁迫下 4 个甜叶菊
品种(中山 3 号、中山 4 号、守田 2 号、守田 3 号)幼苗生长及耐盐碱能力差异。结果表明:混合盐碱胁迫下 4 个甜叶菊
品种幼苗叶片数、叶片长度、叶片宽度、株高和地上部分干物重均出现不同程度下降,同时,中山 4 号和守田 3 号根长
和地下部分干物重也有不同程度下降。而中山 3 号和守田 2 号幼苗的株高虽受到抑制,但根长和地下部含水量却具
有低促高抑的效应,且低浓度盐碱胁迫下二者根冠比高于对照。从胁迫下 4 种甜叶菊幼苗存活状况来看,4 g /L 混合
盐碱胁迫处理 30 d后,中山 3 号仍未出现死亡现象,而其他 3 个品种均开始出现不同程度死亡;随混合盐碱浓度的升
高,各品种均出现较大程度的死亡,5 g /L混合盐碱胁迫 30 d后,中山 4 号幼苗全部死亡,中山 3 号部分幼苗也开始有
死亡出现,存活率为 83. 5%,守田 2 号和守田 3 号存活率分别为 58. 3%、25%。综上认为,中山 3 号耐混合盐碱能力相
对较强,守田 2 号和守田 3 号耐混合盐碱性居中,而中山 4 号耐混合盐碱能力相对较弱。
关键词:甜叶菊;混合盐碱胁迫;生长;耐盐碱能力
中图分类号:S566. 901 文献标志码:A 文章编号:1002 - 1302(2011)06 - 0107 - 04
收稿日期:2011 - 01 - 25
基金项目:江苏省科技支撑计划(编号:BE2009322) ;江苏省南京市
科技成果推广项目(编号:200901001) ;江苏省农业三新工程项目
[编号:SX(2011)247]。
作者简介:绳仁立(1984—) ,男,山东枣庄人,硕士,主要从事观赏植
物及经济植物抗性评价与利用研究。E - mail:yuanhaiyan416@
163. com。
通信作者:黄苏珍,研究员。E - mail:hsz1959@ 163. com。
甜叶菊(Stevia rebaudiana Bertoni)又名甜菊、甜草,为菊
科多年生草本植物,原产巴拉圭、巴西等地。甜叶菊叶中含有
很高的甜味成分甜菊糖苷,不仅甜度高、热量低,而且对高血
糖和肥胖症等具有一定的辅助治疗及保健功效,因此已成为
继甘蔗(Saccharum officinarum L.)和甜菜(Beta vulgaris L.)
之后最具开发前途的天然糖源,被广泛应用于食品、饮料和医
药等行业[1 - 2]。甜叶菊自 20 世纪 70 年代引入我国后栽培面
积逐年上升,目前我国已成为世界甜叶菊原料生产大国。在
耕地面积有限的情况下,如何使甜叶菊不占用粮食作物用地
而又能满足甜叶菊日益增加的市场需求成为亟待解决的问
题。我国有 2 000 多万 hm2 的盐碱地和 700 多万 hm2 的盐渍
化土壤,约为可耕地面积的 20%[3],此外还有大面积的沿海
滩涂,这些土壤均是我国重要的后备土地资源,具有巨大的开
发潜力和广阔的应用前景。甜叶菊如能在这些盐碱滩涂非农
用耕地上进行种植,必然将推动其种植面积的进一步扩大,创
造更大的经济效益,对盐碱地及沿海滩涂的开发利用具有重
要的现实意义;但目前国内外对甜叶菊耐盐碱性的研究鲜见
报道。盐碱地常为 2 种或多种盐碱的混合土壤[4],本研究采
用基质培养法研究了不同浓度混合盐碱胁迫对 4 个不同甜叶
菊品种生长及耐盐碱能力的影响,以期为进一步选育甜叶菊
耐盐碱新品种和甜叶菊在盐碱地及沿海滩涂的推广种植提供
理论依据。
1 材料与方法
1. 1 材料
供试的 4 个甜叶菊品种分别为中山 3 号、中山 4 号、守田
2 号和守田 3 号。其中前 2 个品种为江苏省中科院植物研究
所(南京中山植物园)培育,后 2 个品种引自安徽省明光市莲
花甜叶菊有限公司(源自日本品种)。
1. 2 方法
1. 2. 1 材料培养及处理 试验在江苏省中国科学院植物研
究所玻璃温室内进行。培养基质为珍珠岩和沙子按体积比
2 ∶ 1均匀混合的复合基质。2009 年 8 月选取粗度、高度和生
根数基本一致的上述不同品种甜叶菊扦插幼苗,移栽至盛有
等量复合基质的瓦盆(高 20 cm,直径 15 cm)中,用 1 /2 倍
Knop营养液预培养[5]。预培养一段时间后进行盐碱处理,即
在 Knop营养液中添加物质的量之比为 1 ∶ 5 的固体 Na2CO3
和 NaCl,使营养液中 Na2CO3 和 NaCl 最终质量浓度分别为
0(CK)、3、4、5、6 g /L,以不加 Na2CO3 和 NaCl 的营养液为对
照(CK) ,每处理 3 盆,每盆 4 株。混合盐碱胁迫液以均匀浇
灌的方式足量加入到栽培基质中,视天气情况每 3 ~ 4 d浇灌
1 次,胁迫处理 30 d后测定各项生长指标。
1. 2. 2 测定项目及测定方法 Na2CO3 和 NaCl 处理 30 d
后,统计存活植株数占总株数的比例,即为植株存活率。统计
各处理植株叶片数;将植株茎基部至顶端等距离划分为上、
中、下 3 部分,从每部分中任选 3 张叶(共 9 张叶) ,用直尺分
别测量每片叶最长及最宽处的长度,其平均值即为叶长和叶
宽。每个处理随机选取 9 株苗,用直尺分别测量株高和根长,
结果取平均值。取每个处理的所有植株,用自来水冲洗干净,
再用去离子水洗净全株并用吸水纸吸干表面水分,将地上部
和地下部分开,称取鲜重后置于 110 ℃烘箱中杀青 15 min,再
置于 80 ℃燥箱中烘干至恒重,分别称干重,计算根冠比和相
对含水量,根冠比 =地下部干物重 /地上部干物重;含水量 =
—701—江苏农业科学 2011 年第 39 卷第 6 期
DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2011.06.139
[(样品鲜重 -样品干重)/样品鲜重]× 100%。
1. 3 数据处理
采用 Excel和 SPSS软件对试验数据进行统计分析。
2 结果与分析
2. 1 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种幼苗存活率的影响
由表 1可见,在 3 g /L混合盐碱胁迫 30 d后,各品种均未
有死亡现象。在 4 g /L盐碱胁迫 30 d后,中山 3号仍未出现死
亡现象,其他 3个品种均开始出现不同程度死亡。随着混合盐
碱浓度的升高,各品种均出现了较大程度的死亡,在 5 g /L 盐
碱胁迫下,中山 4号植株全部死亡,中山 3 号部分植株也开始
出现死亡,存活率为 83. 5%,守田 2 号和守田 3 号存活率分别
为 58. 3%、25. 0%。表明耐混合盐碱能力中山 3 号相对较强,
守田 2号和守田 3号居中,而中山 4号相对较弱。
2. 2 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种幼苗干物重的影响
从表 2 可见,混合盐碱胁迫下不同甜叶菊品种地上部分
干物重与对照相比均呈下降趋势。在 3 g /L相对低的混合盐
碱胁迫下,除中山 3 号地上部分干物重降幅较小(0. 53%)
外,其他 3 个品种均出现较大幅度下降,其中又以中山 4 号下
降幅度最大,为 33. 7%。在 6 g /L相对高的混合盐碱胁迫下,
仍以中山 3 号降幅最小,为 28. 1%;其次为守田 2 号和守田 3
号,分别为 43. 3%、41. 7%;在此浓度下经 30 d 的盐碱胁迫,
中山 4 号植株已全部死亡。与地上部分干物重变化不同,中
山 3 号和守田 2 号地下部分干物重均呈先增后降的趋势,分
别在 5、4 g /L盐碱胁迫下出现最大值,表明中山 3 号和守田 2
号根系对盐碱的适应机制与中山 4 号和守田 3 号存在差异,
一定浓度混合盐碱胁迫具有促进二者根部生长的效应。
表 1 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种幼苗存活率的影响
混合盐
碱浓度
(g /L)
幼苗存活率(%)
中山 3 号 中山 4 号 守田 2 号 守田 3 号
0(CK) 100 100 100 100
3. 0 100 100 100 100
4. 0 100 50 91. 7 91. 7
5. 0 83. 5 0 58. 3 25. 0
6. 0 66. 7 0 25. 0 16. 7
表 2 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种干物重的影响
混合盐
碱浓度
(g /L)
干物重(g)
中山 3 号
地上部 地下部
中山 4 号
地上部 地下部
守田 2 号
地上部 地下部
守田 3 号
地上部 地下部
0(CK) 0. 373 0. 099 0. 587 0. 120 0. 480 0. 045 0. 324 0. 084
3. 0 0. 371 0. 131 0. 389 0. 034 0. 428 0. 051 0. 295 0. 057
4. 0 0. 336 0. 144 0. 194 0. 014 0. 406 0. 078 0. 265 0. 054
5. 0 0. 301 0. 147 — — 0. 404 0. 039 0. 202 0. 028
6. 0 0. 268 0. 101 — — 0. 272 0. 028 0. 189 0. 022
注:“—”植株全部死亡,数据未能统计。
2. 3 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种幼苗根冠比的影响
由表 3 可以看出,随混合盐碱胁迫浓度的提高,甜叶菊不
表 3 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种根冠比的影响
混合盐
碱浓度
(g /L)
根冠比
中山 3 号 中山 4 号 守田 2 号 守田 3 号
0(CK) 0. 266 0. 417 0. 113 0. 265
3. 0 0. 358 0. 181 0. 130 0. 271
4. 0 0. 439 0. 071 0. 187 0. 284
5. 0 0. 293 — 0. 097 0. 262
6. 0 0. 249 — 0. 077 0. 114
注同表 2。
同品种的根冠比因耐盐碱性差异而呈现不同的变化特点。除
中山 4 号根冠比呈持续降低外(0 ~ 4 g /L) ,其他 3 个品种根
冠比变化规律相近,均呈先升后降的趋势,并在 4 g /L盐碱胁
迫下根冠比达到最大值。随混合盐碱胁迫浓度的提高,在相
对高浓度 5 g /L盐碱胁迫下,中山 3 号、守田 2 号和守田 3 号
根冠比均出现下降;但中山 3 号根冠比仍高于对照,守田 2 号
和守田 3 号根冠比均低于对照。混合盐碱胁迫下甜叶菊不同
品种根冠比的变化也反映了耐盐碱能力的差异。
2. 4 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种幼苗含水量的影响
从表4可以看出,甜叶菊不同品种幼苗地上部相对含水
表 4 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种相对含水量的影响
混合盐
碱浓度
(g /L)
相对含水量(%)
中山 3 号
地上部 地下部
中山 4 号
地上部 地下部
守田 2 号
地上部 地下部
守田 3 号
地上部 地下部
0(CK) 69. 67 81. 34 80. 63 65. 32 74. 96 69. 43 70. 57 71. 33
3. 0 70. 96 84. 65 68. 44 62. 64 69. 15 74. 11 70. 10 79. 94
4. 0 108. 9 86. 42 45. 96 44. 18 61. 94 95. 74 61. 91 79. 33
5. 0 69. 39 81. 02 — — 45. 00 96. 33 49. 75 60. 55
6. 0 54. 48 79. 97 — — 46. 24 56. 48 46. 00 54. 18
注同表 2。
—801— 江苏农业科学 2011 年第 39 卷第 6 期
量因耐性的差异表现出不同的变化趋势。其中中山 3 号地上
部相对含水量随混合盐碱胁迫浓度的增大呈先增后降的趋
势,在 4 g /L浓度下出现最大值,为对照的 1. 56 倍;而中山 4
号、守田 2 号和守田 3 号随胁迫浓度的增大呈相似的下降趋
势。不同品种甜叶菊地下部相对含水量变化趋势与地上部相
对含水量变化相比有所不同,中山 4 号地下部相对含水量在
0 ~ 4 g /L浓度范围内逐渐下降,其他品种均呈先升后降的趋
势,以守田 2 号增幅相对最大,在 5 g /L的胁迫浓度下为对照
的 1. 39 倍;而中山 3 号和守田 2 号地下部相对含水量均低于
对照。表明守田 2 号在混合盐碱胁迫下保持着相对较高的吸
水能力。
2. 5 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种幼苗株高及根长的
影响
由表 5 可以看出,不同浓度盐碱胁迫对甜叶菊 4 个品种
的株高均具有抑制生长的作用,其中中山 4 号在 5、6 g /L 盐
碱胁迫下植株全部死亡,株高未能统计。当胁迫浓度达 6 g /L
时,中山 3 号、守田 2 号和守田 3 号株高比对照分别下降
42. 1%、40. 4%和 39. 9%。表明混合盐碱胁迫下这 3 个甜叶
菊品种株高变化差异不是很大。根长表现出不同的变化特
点:不同浓度混合盐碱处理对中山 3 号、守田 2 号根长均具有
低促高抑的效应,而中山 4 号和守田 3 号的根长随盐碱胁迫
浓度的增大而呈逐渐下降趋势。
表 5 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种株高和根长的影响
混合盐
碱浓度
(g /L)
中山 3 号
株高
(cm)
根长
(cm)
中山 4 号
株高
(cm)
根长
(cm)
守田 2 号
株高
(cm)
根长
(cm)
守田 3 号
株高
(cm)
根长
(cm)
0. 0(CK) 24. 17 15. 50 38. 67 13. 67 25. 71 13. 00 25. 29 11. 01
3. 0 20. 00 16. 67 27. 83 10. 02 19. 00 13. 83 19. 85 8. 10
4. 0 19. 37 20. 00 17. 33 4. 61 20. 35 9. 82 22. 67 7. 67
5. 0 16. 83 19. 67 — — 16. 33 8. 80 16. 83 6. 16
6. 0 14. 00 11. 55 — — 15. 33 8. 00 15. 18 5. 50
注同表 2。
2. 6 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种幼苗叶片数、叶长和叶
宽的影响
以叶片数、叶片长度及宽度作为衡量叶片生长状态的指
标,对不同浓度盐碱胁迫条件下甜叶菊不同品种幼苗叶片生
长状态进行对比(表 6)。由表 6 可以看出,混合盐碱胁迫下
甜叶菊不同品种植株的叶片数均呈下降趋势,在相对高的
6 g /L盐碱胁迫浓度下,中山 3 号降幅最小,较对照下降
64. 4%。守田 2 号和守田 3 号降幅次之,分别降低 89. 1%和
93. 0%,中山 4 号降幅最大。不同品种甜叶菊叶长、叶宽均随
胁迫浓度的增大而下降,在相对高的 6 g /L 胁迫浓度下,叶
长、叶宽的下降幅度远小于叶片数量的减少幅度,表明混合盐
碱胁迫对单叶面积的抑制程度小于对叶片数量的抑制。
表 6 混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种叶片数、叶长和叶宽的影响
混合盐
碱浓度
(g /L)
中山 3 号
叶片数
(张)
叶长
(cm)
叶宽
(cm)
中山 4 号
叶片数
(张)
叶长
(cm)
叶宽
(cm)
守田 2 号
叶片数
(张)
叶长
(cm)
叶宽
(cm)
守田 3 号
叶片数
(张)
叶长
(cm)
叶宽
(cm)
0(CK) 28. 67 4. 70 1. 30 42. 68 5. 47 1. 56 32. 32 5. 53 1. 59 18. 95 4. 23 1. 50
3. 0 25. 31 3. 90 1. 26 29. 02 3. 67 1. 31 20. 65 3. 80 1. 18 16. 45 3. 97 1. 38
4. 0 22. 00 3. 40 1. 10 7. 68 2. 60 1. 15 19. 00 3. 43 1. 12 15. 45 3. 03 1. 33
5. 0 21. 11 3. 33 0. 91 — — — 8. 28 2. 73 0. 79 8. 00 2. 60 0. 83
6. 0 10. 22 3. 03 0. 80 — — — 3. 55 2. 14 0. 70 1. 33 1. 40 0. 67
注同表 2。
3 讨论
在盐、碱胁迫的研究与应用中,植株的形态表现和生长状
况是耐盐碱能力的最直观表现。有研究者认为,光合作用积
累的干物质主要分配到叶片中,盐碱胁迫通过抑制叶原基的
发生和减少单株植物的光合面积间接造成植物碳同化量减少
而进一步影响植物正常生长[6],因此,盐碱胁迫下植物保持
相对较多的叶片数可能是耐盐碱能力强的性状表现;但也有
研究者认为叶片数可能不是耐盐性强的性状特征[7]。本研
究中混合盐碱胁迫条件下甜叶菊不同品种幼苗的生长指标叶
片数、叶片长度和宽度均出现不同程度下降,表明不同浓度盐
碱胁迫均对甜叶菊品种造成了一定的伤害。
大量研究表明,高盐碱对植物的毒害可以从植物生物量
减少和死亡率的升高得到验证[8 - 9]。因此,常把植物的生物
量和株高作为评价大麦(Hordeum vulgare L.)、小麦(Triticum
aestivum L.)、水稻(Oryza sativa L.)和番茄(Lycopersicon escu-
lentum Miller)等植物耐盐碱能力的基本指标[10 - 17],并认为生
物量是植物对盐碱胁迫响应的综合体现,是评价植物耐盐碱
能力最具代表性的可靠指标[18 - 19]。本研究用干物重和成活
率这 2 个主要指标评价了 4 个甜叶菊品种幼苗的耐盐碱能
力,结果表明 6 g /L高浓度混合盐碱胁迫 30 d后,中山 3 号地
上部干物重降幅最小,其次为守田 2 号和守田 3 号,而此浓度
下经过 30 d中山 4 号植株已全部死亡。表明中山 3 号具有
相对较强的耐盐碱能力,而中山 4 号耐盐碱性相对较弱。
已有研究结果表明,盐碱胁迫改变了植株地上部分和地
下部分干物质的分配比例,地上部分受伤害的程度大于地下
部分。本研究中混合盐碱胁迫条件下,中山 3 号和守田 2 号
幼苗的株高均受到抑制,根长和地下部含水量却具有低促高
抑的效应,因此低浓度盐碱胁迫下二者根冠比高于对照,这与
盐碱胁迫条件下其他植物的表现一致[10,20 - 21]。有研究认为
盐碱混合胁迫下,低碱浓度时胁迫效应由盐浓度决定,即盐胁
迫起主导作用;高碱浓度时,碱浓度是主导因素,即碱胁迫起
主导作用。但混合胁迫并不是盐、碱 2 种胁迫的简单加合,而
是具有相增强的协同效应[4]。前期研究中,甜叶菊各品种在
5 g /L NaCl处理下均未出现死亡现象,本研究中 5 g /L 混合
NaCl和 Na2CO3 盐碱胁迫下,中山 4 号全部死亡,表明
Na2CO3 的添加可能是导致甜叶菊存活率下降的主导因素,同
时也说明与 NaCl 相比同样浓度的 Na2CO3 对甜叶菊的毒害
—901—绳仁立等:混合盐碱胁迫对甜叶菊不同品种幼苗生长的影响
作用更大。有关 NaCl 和 Na2CO3 对甜叶菊的盐害机制仍有
待进一步研究。
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2. 2. 2 已分化培养基上分化情况 由表 2 可见,Y2、Y4 培养
基形成不定芽的时间比较早,约 30 d;但从平均分化出不定芽
的数量来看,Y4 最多,平均为 4. 6 个,其次为 Y2,为 4. 2 个,说
明 Y4、Y2 对于欧李芽愈伤组织分化不定芽效果较好。
表 2 不同分化培养基分化情况
分化
培养基
转接数
(瓶)
成活数
(瓶)
分化不
定芽数
(瓶)
最早形成
不定芽的
时间(d)
平均
芽数
(个 /瓶)
Y1 20 20 12 38 3. 2
Y2 20 20 16 29 4. 2
Y3 20 19 13 41 3. 6
Y4 20 18 14 32 4. 6
3 结论
从 4 种诱导培养基添加的不同浓度 KT对欧李芽外植体
愈伤组织诱导的影响结果来看,每个添加浓度都可以诱导出
愈伤组织,可见以 MS为基本培养基,选择 KT和 2,4 - D诱导
欧李愈伤组织是可行的;但诱导效果有一定的差异,从出愈率
来看,各配方均有一定的出愈率,而且出愈率均大于 50%,因
此欧李采用芽作为外植体是很容易进行组培育苗的。综合比
较出愈率是 J2 > J3 > J1 > J4,愈伤组织平均生长量为 J2 > J3 >
J1 > J4,J2 添加浓度与水平无论出愈率还是生长量,均优于其
他配方,即 0. 2 mg /L KT + 0. 25 mg /L 2,4 - D 相结合对诱导
欧李芽愈伤组织是最佳选择。综合不定芽分化情况,4 种分
化培养基上均有不定芽形成,体现细胞分裂素 6 - BA 和 KT
对促进愈伤组织芽分化起主导作用;但 4 种分化培养基上的
分化情况不同,相对而言,6 - BA 和 KT 均以 0. 5 mg /L 处理
的分化率、分化芽数低于 1. 0 mg /L 处理,6 - BA 和 KT 添加
量均以 1. 0 mg /L为好。
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—011— 江苏农业科学 2011 年第 39 卷第 6 期