全 文 ：第 30 卷 第 8 期 干 旱 区 资 源 与 环 境 Vol． 30 No． 8
2016 年 8 月 Journal of Arid Land Ｒesources and Environment Aug． 2016
文章编号:1003 － 7578(2016)08 － 188 － 05 doi:10． 13448 / j． cnki． jalre． 2016． 270
NaCl胁迫对不同无性系白榆生理生化特性的影响
*
张晓晓1，慕德宇2，李红丽1，苏丹1，董智1，贾淑友1
(1．山东省土壤侵蚀与生态修复重点实验室，山东农业大学林学院，泰山森林生态站，泰安 271018;2．西北农林科技大学林学院，杨凌 712100)
提 要:以 3种一年生无性系白榆为供试材料，以 0． 0%为对照，0． 3%、0． 5%、0． 7%和 0． 9%NaCl溶液进行
胁迫处理，测试叶片的丙二醛(MDA)、可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)、叶绿素(chl)、脯氨酸(Pro)含量的积累特
征，比较其耐盐性。结果表明:1)盐处理的白榆叶片 MDA、SP、SS和 Pro含量均高于对照，Chl含量则持续下降;随
盐浓度增大，SS呈现先降后升的趋势，MDA、SP和 Pro均呈先升后降的趋势。2)各盐浓度下，MDA、SP、SS和 Pro
含量均在 0． 5%处理时变化最大，在高盐浓度(＞ 0． 5%)胁迫下，MDA、SP、Pro含量大幅降低，而 SS则大量积累，
0． 5%浓度成为影响各指标变化的阈值浓度。3)Y2在各指标的变幅上都优于 Y1 和 Y3，不同无性系耐盐性的排
序为 Y2 ＞ Y1 ＞ Y3，在盐碱地造林时可按此顺序选择无性系。
关键词:NaCl胁迫;白榆;生理生化;耐盐性
中图分类号:Q945． 78 文献标识码:A
生物措施是最为经济有效地改良利用盐碱地途径［1 － 2］，而耐盐植物资源的筛选与培育成为生物改良盐
渍土的首要环节。盐碱土中的氯化物、硫酸盐及含盐量导致的盐胁迫不仅直接影响植物种子的萌发、植物的
生长和产量［3］，而且可通过影响植物体内的丙二醛、膜透性、叶绿素、脯氨酸、糖、抗氧化酶、抗氧化剂和脱落
酸含量的变化而使植物免受或减轻伤害［1，4 － 10］。以生理生化指标来综合评定植物的耐盐能力，并以此开展耐
盐植物的筛选是一种较好的方法［11］。但由于不同植物种类或同一种类不同品种的耐盐机理与方式不同，使
得其组织或细胞的生理生化指标在不同盐浓度胁迫下表现各不相同，因而，有必要通过盐处理的方式甄别不
同物种或不同品种的耐盐指标变化，以便用有效的指标筛选与评价植物的耐盐性。
白榆(Ulmus pumila L． )是我国分布最为广泛和重要的速生阔叶用材树种，具有良好的耐旱、耐寒、耐盐
碱和抗风能力。关于白榆耐盐性的研究主要集中于盐胁迫对种子萌发、出苗、幼苗生长及光合性能的影
响［12 － 13］，白榆的光合特性及游离脯氨酸、可溶性糖的变化特征［7］等方面，但尚未见 NaCl 多个浓度下白榆生
理生化指标的综合研究及耐盐性综合评价的报道。基于此，本试验以 0． 0%为对照，研究了 5 个 NaCl浓度对
3种白榆无性系叶片的丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、叶绿素、脯氨酸的影响，旨在阐明 3个白榆无性系耐盐
能力的差异及其对盐分胁迫的生理适应机制，为盐碱地造林苗木的选择、培育和引种提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 供试材料
试验材料为长势一致的 3种一年生白榆无性系苗，编号为 Y1、Y2、Y3，各无性系苗系组培苗经大田炼苗
后植入花盆。花盆高 40cm、直径 20cm，底部开孔并衬无纺布。土壤以普通壤土、细沙与泥碳土按 2:1:1 的干
质量比配比，装至盆高 3 /4处，保持各盆土壤重量一致。3 月底植入花盆且移入大棚，定期浇水和营养液，保
证其成活和生长。
1． 2 试验设计
* 收稿日期:2015 － 10 － 15。
基金项目:世界银行贷款山东生态造林项目(SEAP － JC － 2)资助。
作者简介:张晓晓(1992 －)，女，陕西榆林人，硕士研究生，从事荒漠化土地综合治理与植被恢复方面的研究。E － mail:zxxstbc@
163． com
通讯作者:李红丽。E － mail:lhl@ sdau． edu． cn
2014 年 7月，以 0． 0%为对照，分别配制 0． 3%、0． 5%、0． 7%、0． 9% 4种 NaCl浓度梯度进行处理，每个处
理 6个重复，共计 90盆。处理时将花盆的 3 /4至 4 /5浸入盐水中，使盐水从花盆底部开孔进入，每周浸泡处
理 2 ～3次，每次 6 －10h左右;对照组采用同样的浸泡方法代替浇水。对于 0． 7%、0． 9%盐处理，为防植株猝
死，在前 3次，从 0． 5%处理开始逐步升高盐浓度。每经过 3次浸泡，用自来水多次洗盐消除花盆中积累的盐
分以防盐害。盆栽苗洗盐静置 3小时后，随即再进行盐水浸泡处理，如此反复处理进行试验。除正常盐水浸
泡处理、洗盐过程之外，试验苗不额外浇水，不进行人为修剪。待各盐浓度处理均 1 个月后，开始各项生理指
标测定。
1． 3 测定内容和方法
测定 5种盐浓度处理下，3个无性系白榆的丙二醛(MDA)、可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)、游离脯氨
酸(Pro)、叶绿素(chl)含量的变化，并采用隶属函数法综合评价其耐盐性强弱。其中，MDA含量采用硫代巴
比妥酸法测定，SP含量采用紫外吸收法测定，SS含量采用蒽酮法测定，chl含量采用丙酮乙醇混合液法测定，
Pro含量采用磺基水杨酸法测定［6］。
1． 4 数据处理
数据处理采用 Excel2010和 SPSS19． 0软件进行，采用 ANOVA单因素方差分析和 Ducan 法进行多重比
较，采用模糊数学中隶属函数分析法进行耐盐性综合分析。
2 结果与分析
2． 1 NaCl胁迫对白榆叶片 MDA含量的影响
图 1 不同浓度 NaCl胁迫下 MDA含量的变化
Figure 1 Variations of MDA contents of elm clones under different salinities
(小写字母表示同一盐浓度不同无性系的差异性，大写字母表示同一无性系
不同盐浓度的差异性，P ＜0． 05，下同)
由图 1可以看出，盐处理下，3 种白榆
的 MDA含量均高于对照，且随着 NaCl 盐
浓度的增加，MDA含量总体上呈先升后降
的变化趋势，各处理均以 0． 5%为最大，分
别为对照的 186． 7%、171． 3%和 271． 6%。
在盐浓度 ＞0． 5%时，MDA含量以 Y2 变幅
最小，Y1 次之，Y3 变幅最大。分析表明，
同一无性系不同 NaCl 处理浓度间及同一
浓度不同无性系间 MDA 含量均差异显著
(P ＜0． 05)。由图可知，MDA含量在 0． 5%
时达到最大，且 0． 5%浓度与其他浓度间差
异显著，表明此浓度胁迫对白榆叶片细胞
有很大程度的伤害，已达到或接近其忍耐盐胁迫的阈值。3个无性系以 Y2的 MDA含量变幅最小，NaCl胁迫
对其细胞伤害程度最小，即其耐盐能力较强。
2． 2 NaCl胁迫对白榆叶片可溶性蛋白 SP含量的影响
由图2可知，NaCl胁迫下3种白榆叶片的可溶性蛋白含量先升后降，且均在0． 5%时达到最大值;当浓度
＞0． 5%时，随着浓度升高榆树叶片的可溶性蛋白含量下降，但仍高于各自的对照值。多重比较显示，Y1、Y2
在各盐浓度下 SP含量差异明显;而 Y3则仅 0． 5%与其他浓度间差异明显，其他浓度间无显著差异。Y3从对
照到各盐处理浓度其可溶性蛋白含量普遍低于Y1、Y2，表明Y3参与到植物体内代谢进程的酶类少于Y1、Y2，
图 2 不同 NaCl浓度下可溶性蛋白含量的变化
Figure 2 Variations of SP contents of
elm under different salinities
图 3 不同 NaCl浓度下可溶性糖含量的变化
Figure 3 Variations of SS contents of
elm under different salinities
·981·第 8 期 张晓晓 等 NaCl胁迫对不同无性系白榆生理生化特性的影响
对逆境的抵抗性较低。
2． 3 NaCl胁迫对白榆叶片可溶性糖 SS含量的影响
Y1、Y2 和 Y3 叶片 SS含量在各浓度下呈现先降低后增大的趋势，且均在 0． 5%时下降到最低点，分别
为对照的 77． 5%、70． 2%、93． 0%;而后又随 NaCl浓度的增加而上升，在 0． 9%时达到最大值，为对照值的
1． 58 － 2． 78 倍。3 个无性系在 0． 9%盐浓度时与其他盐浓度间 SS含量差异明显，在 0． 5%盐浓度时 SS 含
量明显低于其他盐浓度。在高浓度(＞ 0． 5%)时，Y2 叶片的可溶性糖含量增加幅度明显大于另外两个无
性系，说明在高盐胁迫下，Y2 体内的渗透调节作用要优于 Y3 和 Y1。
2． 4 NaCl胁迫对白榆叶片叶绿素 chl含量的影响
如图 4 所示，与对照相比，各盐浓度下 Y1、Y2 和 Y3 的叶绿素含量均显著下降，在 NaCl 浓度为 0． 9%
时，降至各自对照的 39． 2%、60． 8%、26． 4%。这与众多研究结果一致，即在盐胁迫下叶绿素含量下
降［4，15］。同一盐浓度 3 个无性系间及不同盐浓度同一无性系间 chl含量呈显著差异(P ＜ 0． 05);多重比较
显示，3 个无性系在 0． 5%盐浓度与其他盐浓度间 chl含量差异明显。与对照相比，3 个无性系 Y3 叶绿素
含量降幅最大，Y2 降幅最小，而叶绿素含量降低越小，盐浓度对光合速率的影响越小，其耐盐性越强，反之
则越弱。
图 4 不同 NaCl浓度胁迫下叶绿素含量的变化
Figure 4 Variations of Chl contents of
elm under different salinities
图 5 不同 NaCl浓度胁迫下脯氨酸含量的变化
Figure 5 Variations of free Pro contents of
elm under different salinities
2． 5 NaCl胁迫对白榆叶片游离脯氨酸 Pro含量的影响
由图 5 可知，对照处理各无性系叶片 Pro 含量均较低，随着盐处理浓度升高呈显著增加的趋势，在
NaCl浓度升至 0． 5%时达到最大值，而后随 NaCl 浓度的增加 Pro 含量快速下降，但仍高于对照值。在
NaCl浓度增至 0． 9%时，Y1、Y2 和 Y3 的 Pro含量依次为各自对照的 1． 2 倍、10． 4 倍、5． 7 倍。3 个无性系
在各盐浓度间 Pro含量差异显著(P ＜ 0． 05)，在 0． 5%盐浓度时 Pro 含量明显高于其他盐浓度。其中 Y2
叶片 Pro含量在 NaCl胁迫处理下的增长幅度大于 Y1 和 Y3，而 Y3 在每个盐处理浓度下其 Pro 含量均属
最低。可知，盐胁迫下，Y2 无性系细胞渗透势的调节和活性氧的清除速率较快，抗盐性强，而 Y3 则反之。
2． 6 不同无性系白榆耐盐性综合评价
利用隶属函数法对盐胁迫下 3 个无性系的 5 个生理生化指标进行隶属值分析，并求得各无性系的隶
属值总平均值(表 1)，3 个无性系的耐盐性为 Y2 ＞ Y1 ＞ Y3。
表 1 隶属函数分析法对各指标的综合评价
Table 1 Salt tolerance evaluation of 3 Ulmus pumila clones using the method of membership function
白榆无性系 生化指标隶属值
隶属值
总平均值
耐盐性
排名
MDA SP SS chl Pro
Y1 0． 865 0． 683 0． 138 0． 257 0． 435 0． 475 2
Y2 0． 203 0． 637 0． 669 0． 216 1． 000 0． 545 1
Y3 0． 257 0． 200 0． 898 0． 800 0． 000 0． 431 3
3 讨论
3． 1 白榆无性系耐盐性与 MDA含量的关系
MDA是膜脂过氧化作用的产物之一，其含量的积累会对膜和细胞造成一定的伤害，进而反映细胞膜
脂受损伤的程度，是常用的膜脂过氧化指标［14］。朱金芳［15］、汪月霞等［16］的研究表明，在低盐条件下，供试
材料体内的 MDA含量下降或变化不显著，随着盐胁迫浓度增加，其 MDA 含量均显著升高;其他研究也表
明，在一定范围内，MDA 含量与盐处理浓度成正比［8］。但本研究却发现白榆无性系在低盐浓度(≤0．
·091· 干 旱 区 资 源 与 环 境 第 30 卷
5%)下显著增加，而在高盐浓度(＞ 0． 5%)下呈下降趋势，其原因与高盐浓度胁迫下白榆无性系的自由基
清除系统活性较高有关，通过自由基有效地减少膜脂过氧化伤害，关于这一点已另文叙述。本实验中 3 个
供试无性系在各 NaCl浓度处理下 MDA含量均高于对照值，说明叶片膜脂过氧化加剧，但 3 个无性系的增
加幅度并不一致，反映出无性系间的差异。Y2 叶片细胞中 MDA 的增加量都是最低的，说明在盐胁迫下
Y2 细胞伤害到的程度最小，即其体内积累的膜脂过氧化物少，膜系统最稳定，耐盐性最强。
3． 2 白榆无性系耐盐性与有机渗透调节剂的关系
盐胁迫环境下，植物细胞常通过积累脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质等有机渗透调节剂来维持较高
的细胞质渗透压，增强其渗透调节能力，维持植物的正常吸水和代谢活动［9，11，17］。
植物在盐胁迫下通过增加可溶性蛋白的合成参与渗透调节，使植物适应盐环境胁迫［6］。可溶性蛋白
在盐胁迫下表现为随盐浓度上升而增大［18］、先升后降［9，19］、先降后升［20］的变化。本实验中，白榆叶片可
溶性蛋白含量随 NaCl浓度增加呈先上升后下降的趋势，这与麻疯树［19］、台湾海桐和栾树［9］在盐胁迫下的
研究结果相一致，说明低 NaCl浓度胁迫未影响到 SP的合成或是促进了一些适应逆境的 SP的合成，以此
降低细胞的渗透势;而在高 NaCl浓度胁迫下，蛋白质合成受阻，细胞的渗透势升高，对细胞造成一定程度
的损害。在各 NaCl浓度处理下，Y2 的 SP较对照的增加值均大于 Y1 和 Y3，三个无性系品种在较高 NaCl
浓度(＞ 0． 5%)处理下 SP含量开始下降，相比较而言，Y3 的 SP含量少，能参与到植物体内代谢进程的酶
类就少，对逆境的抵抗性较低，在盐胁迫下 Y2 叶片的渗透调节能力较 Y1 和 Y3 强，即其耐盐性最好。
可溶性糖和脯氨酸都是植物重要的渗透调节物质，参与渗透胁迫下细胞水势的调节。作为植物体内
重要的有机渗透调节剂，可溶性糖有助于消除活性氧和稳定细胞质膜和原生质胶体，还可在细胞内无机离
子浓度高时起保护酶类的作用［17］。植物在正常条件下，Pro 含量很低，但遇到逆境胁迫时便会大量积
累［5，9 － 10］。本实验中，各白榆叶片的 Pro含量在低盐浓度(≤0． 5%)下成倍增加，说明其可通过 Pro的积累
来适应盐胁迫;而在高盐浓度(＞ 0． 5%)下，Pro 合成能力与含量迅速下降，影响植物体内的其他代谢，这
与前人的研究结果一致［9，10］，这说明 Pro的积累是白榆适应胁迫的重要机制。各浓度胁迫下，Y2 的 Pro 含
量均高于 Y3、Y1。
与此相应地是，Pro在盐浓度 ＞ 0． 5%时含量大幅降低，而 SS 却大量积累，这与王霞等［21］的研究结果
相似。说明 SS在高盐浓度(＞ 0． 5%)胁迫下的大量积累恰好对 Pro 的降低形成一种补偿作用，从而起到
调节细胞渗透势，维持其生长代谢的作用。
4 结论
(1)盐胁迫下，耐盐性强的无性系会产生较多的 SP、SS及 Pro等有机渗透调节剂来清除或抑制植物细
胞内活性氧自由基的产生，调节细胞渗透势，以此来维持植物的正常生长;反之，无性系的耐盐性较弱。
(2)盐胁迫下，MDA、SP、Pro、SS含量均较对照有明显增高，前三者呈先升后降的趋势，后者则呈先降
后升的变化趋势，chl含量则呈持续下降的变化特征;各项生理生化指标均较对照有明显的差异，且在盐浓
度 0． 5%时出现较大变化，0． 5%可能是白榆无性系的一个耐盐临界值。
(3)综合评价 3 个无性系的耐盐性顺序为 Y2 ＞ Y1 ＞ Y3，Y2 可以做为盐碱地造林优先选择的无性系。
参考文献
［1］马琳． NaCl胁迫对牧草种子萌发与幼苗生理生化的影响及耐盐性评价［D］．山东农业大学，2010．
［2］牛东玲，王启基．盐碱地治理研究进展［J］．土壤通报，2002，23(6):449 － 455．
［3］Munns Ｒ． Comparative physiology of salt and water stress． Plant Cell Environ［J］． Plant Cell ＆ Environment，2002，25(2) :239 － 250．
［4］张晓燕，高永，胡春元，等． 文冠果耐盐性试验研究［J］． 干旱区资源与环境，2013，27(7):168 － 172．
［5］Santa － Cruz． A，Acosta M，Ｒus A，et al． Short － term salt tolerance mechanisms in differentially salt tolerant tomato species［J］． Plant Physiol-
ogy and Biochemistry，1999，37(1) :65 － 71．
［6］邹琦．植物生理学实验指导［M］．北京:中国农业出版社，2000:168 － 170．
［7］程龙，韩占江，石新建，等． 白茎盐生草种子萌发特性及其对盐旱胁迫的响应［J］． 干旱区资源与环境，2015，29(3):131 － 136．
［8］叶维杨．厦门区 10 种园林植物的耐盐性研究［J］．现代农业科学，2008，15(8):16 － 18．
［9］黄雍容，林武星，聂森，等．盐胁迫下台湾海桐和台湾栾树抗氧化代谢和有机溶质积累的变化［J］． 生态学杂志，2014，33(12):3176 －
3183．
［10］鲁艳，雷加强，曾凡江，等． NaCl胁迫对大果白刺幼苗生长和抗逆生理特性的影响［J］．应用生态学报，2014，25(3):711 － 717．
［11］杨升，张华新，张丽．植物耐盐生理生化指标及耐盐植物筛选综述［J］．西北林学院学报，2010，25(3):59 － 65．
·191·第 8 期 张晓晓 等 NaCl胁迫对不同无性系白榆生理生化特性的影响
［12］李庆贱，陈志强，时瑞亭，等．白榆家系苗期耐盐碱研究［J］． 北京林业大学学报，2010，32(5):74 － 81．
［13］刘炳响，王志刚，杨敏生，等．模拟盐胁迫对白榆种子发芽、出苗及幼苗生长的影响［J］．草业学报，2012，21(5):39 － 46．
［14］Liu Ｒ，Shi H，Wang Y，et al． Comparative physiological analysis of lotus (Nelumbo nucifera )cultivars in response to salt stress and cloning of
NnCIPK genes［J］． Scientia Horticulturae，2014，173(3) :29 － 36．
［15］朱金方，刘京涛，陆兆华，等．盐胁迫对中国柽柳幼苗生理特性的影响［J］．生态学报，2015，35(15):1 － 9．
［16］汪月霞，孙国荣，王建波，等． NaCl胁迫下星星草幼苗 MDA含量与膜透性及叶绿素荧光参数之间的关系［J］． 生态学报，2006，26(1):
122 － 129．
［17］Bai Jianhui，Liu Jinghui，Zhang Na，et al． Effect of alkali stress on soluble sugar，antioxidant enzymes and yield of oat［J］． Journal of Integra-
tive Agriculture，2013，12(8) :1441 － 1449．
［18］雷钧杰，赵奇，陈兴武，等．四翅滨藜耐盐生理的研究［J］．中国农学通报，2008，24(9):253 － 259．
［19］陈健妙，郑青松，刘兆普，等．两种麻疯树苗对盐胁迫的生理生态响应［J］．生态学报，2010，30(4):933 － 940．
［20］李国雷，孙明高，夏阳，等． NaC1 胁迫下黄栌、紫荆的部分生理生化反应动态变化规律的研究［J］．山东农业大学学报，2004，35(2):173
－ 176．
［21］王霞，侯平，尹林克，等．水分胁迫对柽柳植物可溶性物质的影响［J］．干旱区研究，1999，16(2):6 － 11．
Effects of NaCl stress on physiological characteristics of Ulmus pumila L．
clones
ZHANG Xiaoxiao1，MU Deyu2，LI Hongli1，SU Dan1，DONG Zhi1，JIA Shuyou1
(1． Forestry College of Shandong Agricultural University，Shandong Provincial Key Laboratory of Soil Erosion and Ecological Ｒestoration，Taishan Forest
Ecosystem Ｒesearch Station，Tai＇an，Shandong 271018，China;2． College of Forestry，Northwest A ＆ F University，Yangling，Shaanxi 712100，China)
Abstract:To comparatively study the salt tolerance of three annual Ulmus pumila under 0%，0． 3%，0． 5%，0．
7% and 0． 9%NaCl stress，malondialdehyde，soluble protein，soluble sugar，chlorophyll and pro accumulation
characteristics were studied． The results showed that:1)The content of MDA，SP，SS and Pro with salt treatment
were higher than the control，however，the Chl was significantly lower than that in control group． The content of
SS decreased firstly and then increased with the increase of salt stress;the content of SS was just opposite． 2)
The greatest changes of MDA，SP and Pro were at salt concentration of 0． 5%，and MDA，SP and Pro decreased
significantly while SS was accumulated when the NaCl was higher than 0． 5%;the concentration of 0． 5% was
the threshold concentration． 3)The various index of clone － Y2 was better than Y3 and Y1，and the salt toler-
ance of different clones was Y2 ＞ Y1 ＞ Y3．
Key words:salt stress;Ulmus pumila L;physiological response;salt tolerance
·291· 干 旱 区 资 源 与 环 境 第 30 卷