全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015312 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
彭斌,许伟,邵荣,封功能,石文艳.不同生境种源盐地碱蓬幼苗生长发育对盐分胁迫的响应和适应.草业学报,2016,25(4):8190.
PENGBin,XUWei,SHAORong,FENGGongNeng,SHIWenYan.Growthof犛狌犪犲犱犪狊犪犾狊犪tinresponsetosaltstressindifferenthabitats.Acta
PrataculturaeSinica,2016,25(4):8190.
不同生境种源盐地碱蓬幼苗生长发育对
盐分胁迫的响应和适应
彭斌,许伟,邵荣,封功能,石文艳
(盐城工学院,江苏省海洋滩涂生物化学与生物技术重点建设实验室,江苏 盐城224041)
摘要:为探讨盐地碱蓬适应不同生境的生理机制,研究了不同盐分处理(0,200和400mmol/L的 NaCl;0,200和
400mmol/L的KCl)对盐碱地和潮间带两种种源盐地碱蓬的生长发育、植株离子积累、叶片光合荧光指标和植株
抗氧化系统的影响。结果表明,与对照相比,200mmol/L的NaCl处理使盐地碱蓬的地上部鲜重、干重、肉质化程
度显著增加,400mmol/L的NaCl处理和两种浓度的KCl处理使盐地碱蓬的鲜重、干重、肉质化程度显著降低。不
同浓度的NaCl处理使盐地碱蓬地上部Na+和Cl-含量显著增加,K+含量显著降低;不同浓度的KCl处理使盐地
碱蓬地上部K+和Cl-含量显著增加,Na+含量显著降低。200mmol/L的NaCl处理对碱蓬叶片的净光合速率、光
合放氧速率、犉v/犉m 值和φPSⅡ值无明显影响,而KCl处理则使碱蓬叶片各光合荧光参数显著降低。低浓度(200
mmol/L)NaCl处理使碱蓬SOD活性显著增加,但高浓度(400mmol/L)NaCl处理和两种浓度的KCl处理均使碱
蓬SOD活性显著降低。两种离子的不同浓度处理均使碱蓬POD活性显著增加。潮间带种源盐地碱蓬的地上部
鲜重、干重、肉质化程度、光合荧光参数、地上部离子含量(Na+和Cl-)均显著低于盐碱地生境。钾盐对盐地碱蓬的
胁迫效应显著大于钠盐。盐碱地生境种源盐地碱蓬对盐分胁迫的响应显著高于潮间带。
关键词:盐地碱蓬;生境;盐分胁迫;生长;响应
犌狉狅狑狋犺狅犳犛狌犪犲犱犪狊犪犾狊犪狋犻狀狉犲狊狆狅狀狊犲狋狅狊犪犾狋狊狋狉犲狊狊犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋犺犪犫犻狋犪狋狊
PENGBin,XU Wei,SHAORong,FENGGongNeng,SHIWenYan
犑犻犪狀犵狊狌犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犅犻狅犮犺犲犿犻狊狋狉狔犪狀犱犅犻狅狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔狅犳犛犲犪犛狆狉犲犪犱狊,犢犪狀犮犺犲狀犵犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔,犢犪狀犮犺犲狀犵
224041,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Theinfluenceofsalt(0,200and400mmol/LNaCl;0,200and400mmol/LKCl)ongrowth,ion
accumulation,chlorophylfluorescenceandgasexchangeinleavesandantioxidantlevelswasassessedin犛狌犪犲
犱犪狊犪犾狊犪plantsfromdifferenthabitats;intertidalandinlandsaline.200mmol/LNaClsignificantlyincreased
shootfreshweightanddryweightandsucculenceof犛.狊犪犾狊犪plants,while400mmol/LNaClandalKCltreat
mentsresultedinreducedgrowth.TheconcentrationsofNa+andCl- wereincreasedbyNaCltreatmentswhile
theconcentrationofK+ significantlydecreased.SimilarlyKCltreatmentsresultedinincreasingK+ andCl-
concentrationsaccompaniedbyamarkedreductioninNa+concentration.The200mmol/LNaCltreatmenthad
noeffectonnetphotosynthesis,photosyntheticoxygenevolutionrate,犉v/犉mandφPSⅡin犛.狊犪犾狊犪,butKCl
treatmentsresultedinasignificantdecreaseinthesetraits.Inaddition,200mmol/LNaClresultedinasignifi
第25卷 第4期
Vol.25,No.4
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
81-90
2016年4月
收稿日期:20150618;改回日期:20150819
基金项目:国家海洋局公益性行业科研专项(201505023)和江苏省盐城市农业科技创新专项引导资金项目(YK2014001)资助。
作者简介:彭斌(1975),男,江苏盐都人,副教授,博士。Email:pb@ycit.cn
cantincreaseintheSODactivitywhereas400mmol/LNaClandalKCltreatmentsmarkedlydecreasedSOD
activity.Interestingly,thePODactivityin犛.狊犪犾狊犪wassignificantlyincreasedbyal NaClandKCltreat
ments.Shootfreshweightanddryweight,succulence,netphotosynthesis,photosyntheticoxygenevolution
rateandionconcentration(Na+andCl-)of犛.狊犪犾狊犪plantsfromtheintertidalzonewerelowerthanthatthose
fromaninlandsalineareas.ThesaltstresseffectofKClwasgreaterthanthatofNaCl.Salinestressin犛.狊犪犾
狊犪plantsfromsalineinlandhabitatswassignificantlygreaterthanplantsfromanintertidalzone.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犛狌犪犲犱犪狊犪犾狊犪;habitats;saltstress;growth;response
据报道,目前全世界有盐碱地1.0×109hm2,其中盐渍耕地6.6×106hm2,盐渍荒地2.0×107hm2,日益严
重的土壤盐渍化已成为制约农业生产的一大难题[1]。我国是世界盐碱地大国之一,各种类型盐渍土的总量为
9913.3万hm2,其中现代盐渍化土壤约3693.3万hm2,残余盐渍化土壤约4486.7万hm2,潜在盐渍化土壤为
1733.3万hm2,据统计海涂土壤占海岸带土壤总面积的17%,主要分布在东北、华北、西北内陆地区及长江以北
沿海地带,迄今为止,我国还有80%左右盐渍土尚未得到开发利用。土壤盐渍化已成为限制我国农业生产的最
大障碍。国内外沿海滩涂土地资源的开发利用,一方面采用盐渍土改良,降低土壤盐分,以适应一般作物生长;另
一方面,选育耐盐植物品种直接在滨海盐土上种植,而后者越来越成为世界范围内滨海盐土农业的研究热点。大
力引种具有一定经济价值的盐生植物,增加地面覆盖以减少地表蒸发,既可改良土壤,扼制土地的盐渍化,又可实
现盐荒地的利用。
盐生植物作为在盐土上完成整个生活世代的天然植物,在其与环境协同演化过程中形成了一系列的适应性
策略,在盐碱地改良和作物耐盐方面起到了重要作用[2]。盐地碱蓬(犛狌犪犲犱犪狊犪犾狊犪)是一种典型的真盐生植物,具
有耐盐碱[3]、耐旱[4]、耐涝[5]等特性,其嫩茎叶营养丰富,可做蔬菜,种子可榨油,保健价值极高[6],盐碱地种植可
显著降低土壤含盐量,增加土壤有机质含量[7],具有重要的经济价值和生态价值。盐地碱蓬有两种生长环境,一
是在潮水经常浸没的潮间带生境,二是距离海边较远的内陆盐碱地生境,前者主要受高盐、低温和涝渍的影响,其
植株在整个生长期间地上部分呈紫红色,后者主要受盐分和干旱的影响,其植株呈绿色。
前人对盐分胁迫下盐地碱蓬的生长发育及耐盐生理特征等方面进行了广泛的研究[810],但不同离子的盐分
胁迫对碱蓬的影响有何区别,不同生境条件的碱蓬对盐分胁迫的响应是否存在差异?前人对此鲜有报道。据此,
本研究以盐碱地生境和潮间带生境碱蓬种子培育幼苗为材料,设置Na+和K+不同浓度处理,研究不同生境盐地
碱蓬对盐分胁迫的响应和适应,试图为探讨盐地碱蓬适应不同生境的生理生态机制及其开发利用提供一定参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验所用盐碱地及潮间带盐地碱蓬棕色大种子,于2014年11月采集自江苏如东境内的内陆盐碱地(土壤
Na+和K+含量分别为1.9和2.3g/kg干土)及潮间带(土壤Na+和K+含量分别为4.5和5.8g/kg干土)。自
然晒干的种子于冰箱中冷藏保存。
1.2 材料的培育及试验处理
挑选籽粒饱满的盐碱地及潮间带生境盐地碱蓬棕色大种子,播前用500mg/L的KMnO4 溶液浸种20min,
换清水浸种4h,播种于干净河沙(用去离子水冲洗掉沙中离子)的塑料花盆(底部直径15cm,高32cm)中,每天
用Hoagland营养液浇灌。长至2~3片真叶时间苗。待植株长至10~12cm时,每盆留8株,开始盐分处理。
NaCl设3个浓度:0,200,400mmol/L,KCl设3个浓度:0,200,400mmol/L,以KOH和 H2SO4 调节pH值在
6.2左右,每个处理4盆(两种生境各4盆),每天定时浇灌,浇灌量约为细沙持水量2倍,约2/3溶液流出,以确
28 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.4
保盐分不在沙中积累。为避免盐分冲击,盐分溶液开始处理时每天以50mmol/L递增,在400mmol/L的处理
达到其终浓度后再处理10d,测定相关试验指标。
1.3 项目测定
1.3.1 生长指标 在每盆碱蓬幼苗中选取其平均长度左右的4株,取出冲选干净后,将根部与地上部分开,吸
干水分后测定地上部每株鲜重;然后放至烘箱中105℃杀青15min,75℃烘干至恒重,测定其干重;肉质化程度按
鲜重/干重计算。
1.3.2 离子含量测定 将植物材料用去离子水快速冲洗干净,吸干水分,称取0.5g相同叶位(从主茎顶端第
3片到第8片完全伸展叶)叶片并剪碎,放入试管,加入10mL去离子水,封口后于沸水浴中50min后取出,过滤
并定容至25mL。Na+和K+用火焰光度计测定,Cl-用PXSJ216型离子分析仪氯离子选择性电极测定。
1.3.3 光合荧光参数测定 净光合速率采用GFS3000便携式光合作用测定系统,通过功能键控制好测定光
强为(1200±20)μmol/(m
2·s),温度为25℃左右,设置CO2 浓度为0.37‰左右,重复10次,取其平均值。
叶片光合放氧速率采用英国Oxylab系统(Chlorolab2型液相氧电极)测定。冷光源提供光照条件,反应杯
内光强为1000μmol/(m
2·s),反应杯内温度由恒温水浴控制在(22±0.2)℃[11]。
叶绿素荧光参数采用GFS3000便携式光合作用测定系统,结合荧光附件3050F测定,暗适应30min后测
定叶片犉v/犉m 值,计算φPSⅡ值。
1.3.4 抗氧化系统指标 采用氮蓝四唑光化还原法测定超氧化物歧化酶(SOD)活性[12],采用愈创木酚法测
定过氧化物酶(POD)活性[12]。
1.4 数据处理
采用Excel软件进行统计作图,用SPSS 统计软件进行方差分析(ANOVA),结果以平均值±标准误
(mean±SD)表示,以犘<0.05表示差异显著,采用字母标注法。
2 结果与分析
2.1 不同生境种源盐地碱蓬幼苗生长对盐分胁迫的响应
盐分处理对不同生境种源盐地碱蓬植株生长的影响见表1。与对照(0mmol/L盐分处理,下同)相比,200
mmol/L的NaCl处理使潮间带种源盐地碱蓬地上部鲜重略有增加,使盐碱地种源碱蓬地上部鲜重显著增加
(50.7%);400mmol/L的NaCl处理使盐碱地和潮间带种源碱蓬地上部鲜重比对照分别降低11.3%和10.0%,
差异均未达显著。KCl处理使两种种源碱蓬地上部鲜重均不同程度降低,其中200mmol/L的处理使盐碱地和
潮间带种源地上部鲜重分别比对照降低29.0%(犘<0.01)和10.3% (犘>0.05),400mmol/L的处理分别降低
55.1%(犘<0.01)和23.1%(犘<0.05)。从不同种源来看,所有处理条件下潮间带种源碱蓬地上部鲜重均低于
盐碱地,总体平均降低41.5%,达极显著水平。
200mmol/L的NaCl处理使盐碱地和潮间带种源碱蓬地上部干重比对照分别增加14.3%(犘<0.05)和
4.4%(犘>0.05);400mmol/L的NaCl处理使对应种源分别降低10.7%和8.9%,均未达显著水平。KCl处理
使两种种源的碱蓬地上部干重均不同程度降低,其中200mmol/L的处理使盐碱地和潮间带种源地上部干重比
对照分别降低9.6%和4.7%,均未达显著水平;400mmol/L的处理则分别降低26.5%和14.0%,均达显著水
平。从不同种源来看,所有处理条件下潮间带生境碱蓬地上部干重均低于盐碱地生境,总体平均降低46.4%,达
极显著水平。
盐地碱蓬肉质化程度表明了植株含水量的高低。从表1可以看出,200mmol/L的NaCl处理使盐碱地种源
碱蓬肉质化程度比对照显著增加31.9%,但对潮间带生境碱蓬肉质化程度无显著影响,400mmol/L的NaCl处
理对两种种源的肉质化程度均无明显影响。200和400mmol/L的KCl处理使盐碱地种源碱蓬肉质化程度比对
照分别显著降低21.4%和38.9%;使潮间带种源碱蓬肉质化程度分别降低5.9%(犘>0.05)和10.6%(犘<
0.05)。从不同种源来看,两种种源的盐地碱蓬植株肉质化程度对盐分处理的响应差异较大,盐碱地种源碱蓬肉
质化程度受盐分处理影响较显著,而潮间带种源植株肉质化程度受盐分处理的影响则不显著。
38第25卷第4期 草业学报2016年
表1 盐分处理对不同生境种源盐地碱蓬幼苗植株生长的影响(平均值±标准误)
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾犪狀犱犓犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀犵狉狅狑狋犺狅犳狊犺狅狅狋狊狅犳犛.狊犪犾狊犪犳狉狅犿狊犪犾犻狀犲犻狀犾犪狀犱狅狉犻狀狋犲狉狋犻犱犪犾狕狅狀犲(犿犲犪狀±犛犇)
种源生境
Habitats
盐分
Salt
浓度
Concentration(mmol/L)
地上部鲜重
Freshweight(g/plant)
地上部干重
Dryweight(g/plant)
肉质化
Degreeofsucculence
盐碱地Salineinland NaCl 0 7.1±0.41b 0.84±0.05b 8.5±0.58b
200 10.7±0.49a 0.96±0.05a 11.1±0.52a
400 6.3±0.48b 0.75±0.04b 8.4±0.39b
KCl 0 6.9±0.23a 0.83±0.05a 8.3±0.47a
200 4.9±0.30b 0.75±0.03a 6.5±0.34b
400 3.1±0.24c 0.61±0.03b 5.1±0.26c
潮间带Intertidalzone NaCl 0 4.0±0.21ab 0.45±0.02ab 8.9±0.38a
200 4.2±0.22a 0.47±0.02a 8.9±0.41a
400 3.6±0.21b 0.41±0.01b 8.8±0.27a
KCl 0 3.9±0.24a 0.43±0.01a 9.1±0.38a
200 3.3±0.26ab 0.41±0.02a 8.5±0.42ab
400 3.0±0.32b 0.37±0.01b 8.1±0.19b
注:同列不同小写字母表示不同浓度下在犘<0.05水平上差异显著,下同。
Note:Differentsmalletterswithinthesamecloumnindicatesignificantlydifferentat犘<0.05levelunderthediferentconcentration,thesamebelow.
2.2 不同生境种源盐地碱蓬地上部离子含量对盐分胁迫的响应
2.2.1 不同种源盐地碱蓬地上部Na+含量对盐分胁迫的响应 不同盐分处理对不同生境盐地碱蓬地上部
Na+含量的影响见图1。不同处理下潮间带生境碱蓬地上部 Na+含量均低于盐碱地生境,所有处理平均低
7.2%,差异不显著。从不同盐分处理的差异来看,不同浓度的NaCl处理使碱蓬Na+含量呈增加趋势,不同浓度
的KCl处理使碱蓬Na+含量呈降低趋势。200mmol/L的NaCl处理使盐碱地生境和潮间带生境的碱蓬地上部
Na+含量分别比对照极显著增加85.7%和76.9%,400mmol/L的NaCl处理使两种生境的Na+含量分别比对
照极显著增加153.6%和134.6%。200mmol/L的KCl处理使盐碱地生境和潮间带生境的碱蓬地上部Na+含
量比对照分别降低11.1%和7.4%,均未达显著水平;400mmol/L的KCl处理使两种生境的Na+含量比对照分
别降低22.2%和18.5%,均达显著水平。
2.2.2 不同种源盐地碱蓬地上部K+含量对盐分胁迫的响应 由图2可知,与盐碱地种源相比,潮间带种源
碱蓬地上部K+含量平均降低5.9%,未达显著水平。从盐分处理的差异来看,NaCl处理使碱蓬K+含量均呈降
低趋势,KCl处理使碱蓬K+含量均呈增加趋势。200mmol/L的NaCl处理使盐碱地和潮间带种源的碱蓬地上
部K+含量比对照分别显著降低21.4%和17.9%;400mmol/L的NaCl处理使两种种源的K+含量比对照分别
显著降低50.0%和44.1%。200mmol/L的KCl处理使盐碱地和潮间带种源的碱蓬地上部K+含量比对照分别
极显著增加87.2%和65.5%;400mmol/L的KCl处理使两种种源的K+含量比对照分别极显著增加174.5%
和128.2%。
2.2.3 不同种源盐地碱蓬地上部Cl-含量对盐分胁迫的响应 图3表明,与盐碱地相比,潮间带生境碱蓬地
上部Cl-含量呈降低趋势,总体平均降低11.7%,达显著水平。从盐分处理的差异来看,所有浓度的盐分处理均
使碱蓬地上部Cl-含量呈增加趋势。200mmol/L的NaCl处理使盐碱地和潮间带种源的碱蓬地上部Cl-含量比
对照分别显著增加123.1%和104.5%;400mmol/L的NaCl处理使两种种源的Cl-含量比对照分别极显著增加
226.9%和184.7%。200mmol/L的KCl处理使盐碱地和潮间带种源的碱蓬地上部Cl-含量比对照分别极显著
增加132.9%和106.3%;400mmol/L的KCl处理则分别显著增加244.9%和184.9%。
2.3 不同种源盐地碱蓬光合荧光指标对盐分胁迫的响应
2.3.1 不同种源盐地碱蓬叶片净光合速率对盐分胁迫的响应 由图4可见,与盐碱地相比,潮间带种源碱蓬
48 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.4
叶片净光合速率呈降低趋势,总体平均降低35.1%,达显著水平。从盐分处理的差异来看,200mmol/L的NaCl
处理对两种生境碱蓬叶片净光合速率无显著影响,但400mmol/L的NaCl处理使盐碱地和潮间带种源碱蓬叶片
净光合速率比对照分别显著降低12.3%和9.6%。KCl处理使盐地碱蓬叶片净光合速率均呈降低趋势,其中
200mmol/L的处理使盐碱地和潮间带种源的碱蓬叶片净光合速率比对照分别降低9.6%(犘<0.05)和7.3%
(犘>0.05);400mmol/L的处理则分别显著降低21.1%和16.8%。
图1 盐分处理对不同种源盐地碱蓬地上部犖犪+含量的影响
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾犪狀犱犓犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀犖犪+犮狅狀狋犲狀狋狅犳
犛.狊犪犾狊犪犳狉狅犿狊犪犾犻狀犲犻狀犾犪狀犱狅狉犻狀狋犲狉狋犻犱犪犾狕狅狀犲
图2 盐分处理对不同种源盐地碱蓬地上部犓+含量的影响
犉犻犵.2 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾犪狀犱犓犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀犓+犮狅狀狋犲狀狋狅犳
犛.狊犪犾狊犪犳狉狅犿狊犪犾犻狀犲犻狀犾犪狀犱狅狉犻狀狋犲狉狋犻犱犪犾狕狅狀犲
不同小写字母表示不同浓度下在犘<0.05水平上差异显著,下同。Differentsmallettersindicatesignificantlydifferentat犘<0.05levelunderthe
differentconcentration,thesamebelow.
图3 盐分处理对不同种源盐地碱蓬地上部犆犾-含量的影响
犉犻犵.3 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾犪狀犱犓犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀犆犾-犮狅狀狋犲狀狋狅犳
犛.狊犪犾狊犪犳狉狅犿狊犪犾犻狀犲犻狀犾犪狀犱狅狉犻狀狋犲狉狋犻犱犪犾狕狅狀犲
图4 盐分处理对不同种源盐地碱蓬叶片净光合速率的影响
犉犻犵.4 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾犪狀犱犓犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀狀犲狋狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狊犻狊狉犪狋犲
(犘狀)犻狀犾犲犪狏犲狊狅犳犛.狊犪犾狊犪犳狉狅犿狊犪犾犻狀犲犻狀犾犪狀犱狅狉犻狀狋犲狉狋犻犱犪犾狕狅狀犲
2.3.2 不同种源盐地碱蓬叶片光合放氧速率对盐分胁迫的响应 图5表明,与盐碱地相比,所有处理潮间带
种源碱蓬叶片光合放氧速率呈降低趋势,总体平均降低12.3%,达显著水平。从盐分处理的差异来看,两种离子
的盐分处理使碱蓬叶片光合放氧速率均呈降低趋势。200mmol/L的NaCl处理使盐碱地和潮间带种源碱蓬叶
片光合放氧速率比对照分别显著降低7.1%和7.2%,400mmol/L的NaCl处理则比对照分别显著降低12.4%
和11.4%。200mmol/L的KCl处理使盐碱地和潮间带种源的碱蓬叶片光合放氧速率比对照分别显著降低
14.1%和10.3%;400mmol/L的KCl处理则比对照分别显著降低24.2%和15.9%。
2.3.3 不同种源盐地碱蓬叶片犉v/犉m 值对盐分胁迫的响应 由图6可知,潮间带种源碱蓬叶片犉v/犉m 值极
显著低于盐碱地,所有处理平均低5.9%。从盐分处理来看,NaCl处理对两种生境碱蓬叶片犉v/犉m 值均无显著
影响,但KCl处理则使碱蓬叶片犉v/犉m 值呈降低趋势,其中200mmol/L的KCl处理使盐碱地和潮间带种源的
碱蓬叶片犉v/犉m 值比对照分别显著降低1.2%和1.1%,400mmol/L的KCl处理比对照分别显著降低2.5%和
1.8%。
58第25卷第4期 草业学报2016年
图5 盐分处理对不同种源盐地碱蓬叶片光合放氧速率的影响
犉犻犵.5 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾犪狀犱犓犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狋犻犮
狅狓狔犵犲狀犲狏狅犾狌狋犻狅狀狉犪狋犲犻狀犾犲犪狏犲狊狅犳犛.狊犪犾狊犪
犳狉狅犿狊犪犾犻狀犲犻狀犾犪狀犱狅狉犻狀狋犲狉狋犻犱犪犾狕狅狀犲
图6 盐分处理对不同种源盐地碱蓬叶片犉狏/犉犿 值的影响
犉犻犵.6 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾犪狀犱犓犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀犉狏/犉犿犻狀
犾犲犪狏犲狊狅犳犛.狊犪犾狊犪犳狉狅犿狊犪犾犻狀犲犻狀犾犪狀犱狅狉
犻狀狋犲狉狋犻犱犪犾狕狅狀犲
2.3.4 不同种源盐地碱蓬叶片φPSⅡ值对盐分胁迫的响应 图7表明,与盐碱地相比,所有处理潮间带种源
碱蓬叶片φPSⅡ值呈降低趋势,总体平均降低13.1%,达极显著水平。从盐分处理来看,200mmol/L的NaCl处
理对两种种源碱蓬叶片φPSⅡ值均无显著影响,400mmol/L的NaCl处理使盐碱地碱蓬叶片φPSⅡ值比对照显
著降低7.9%。200mmol/L的KCl处理使盐碱地和潮间带种源的碱蓬叶片φPSⅡ值比对照分别显著降低7.2%
和6.4%;400mmol/L的KCl处理则比对照分别显著降低14.1%和12.7%。
2.4 不同生境种源盐地碱蓬抗氧化系统对盐分胁迫的响应
2.4.1 不同种源盐地碱蓬SOD活性对盐分胁迫的响应 由图8可见,所有处理潮间带种源碱蓬SOD活性均
显著高于盐碱地,总体平均高14.4%。从盐分处理来看,200mmol/L的NaCl处理使盐碱地和潮间带种源碱蓬
SOD活性比对照分别显著增加28.8%和13.9%;400mmol/L的 NaCl处理则比对照分别降低13.5%(犘<
0.05)和7.7%(犘>0.05)。200mmol/L的KCl处理使盐碱地和潮间带种源的碱蓬SOD活性比对照分别显著
降低13.7%和10.8%;400mmol/L的KCl处理则比对照分别显著降低24.0%和20.6%。
图7 盐分处理对不同种源盐地碱蓬叶片φ犘犛Ⅱ值的影响
犉犻犵.7 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾犪狀犱犓犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀φ犘犛Ⅱ犻狀犾犲犪狏犲狊狅犳
犛.狊犪犾狊犪犳狉狅犿狊犪犾犻狀犲犻狀犾犪狀犱狅狉犻狀狋犲狉狋犻犱犪犾狕狅狀犲
图8 盐分处理对不同种源盐地碱蓬犛犗犇活性的影响
犉犻犵.8 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾犪狀犱犓犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳犛犗犇狅犳
犛.狊犪犾狊犪犳狉狅犿狊犪犾犻狀犲犻狀犾犪狀犱狅狉犻狀狋犲狉狋犻犱犪犾狕狅狀犲
2.4.2 不同种源盐地碱蓬POD活性对盐分胁迫的响应 盐分处理对不同种源盐地碱蓬过氧化物酶(POD)
活性的影响见图9。所有处理潮间带生境碱蓬POD活性均显著高于盐碱地,总体平均高9.2%。两种盐分不同
浓度处理使盐地碱蓬POD活性均呈增加趋势。其中200mmol/L的NaCl处理使盐碱地和潮间带种源的碱蓬
POD活性比对照分别增加20.4%(犘<0.01)和9.8%(犘>0.05);400mmol/L的NaCl处理则使以上两种种源
的碱蓬叶片POD活性比对照分别显著增加34.7%和29.5%。200mmol/L的KCl处理使盐碱地和潮间带种源
68 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.4
的碱蓬叶片POD活性比对照分别显著增加22.2%和
图9 盐分处理对不同种源盐地碱蓬犘犗犇活性的影响
犉犻犵.9 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪犆犾犪狀犱犓犆犾狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狅狀犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳犘犗犇狅犳
犛.狊犪犾狊犪犳狉狅犿狊犪犾犻狀犲犻狀犾犪狀犱狅狉犻狀狋犲狉狋犻犱犪犾狕狅狀犲
10.5%;400mmol/L的 KCl处理使以上两种种源比
对照分别显著增加39.4%和32.5%。
3 结论与讨论
有研究指出,盐分影响盐生植物的生长发育有其
直接因素和间接因素,直接因素是盐分造成的离子毒
害,间接因素是由于高离子浓度带来的低水势[13]。高
离子浓度直接抑制叶绿素的合成,降低光合作用,使蛋
白质代谢异常,从而造成离子毒害[14],而离子浓度过
高带来植物生长环境的低水势,造成植物体内产生生
理干旱,进一步抑制了植物的生长[15]。但盐生植物的
生长发育需要一个较为适宜的盐分环境,盐分过低也会造成生长不利[1617]。从本研究结果来看,200mmol/L的
NaCl处理使盐碱地生境的碱蓬鲜重和干重均显著增加,使潮间带生境的略有增加。而400mmol/LNaCl处理
对两种生境碱蓬的生长造成不同程度的抑制(表1)。可见,对真盐生植物而言,同样也需要一个适宜的盐分环
境。
盐生植物碱蓬适应盐旱环境和盐渍环境的一个重要方式就是叶片的肉质化,从而在逆境条件下储存水分,保
证叶片进行光合作用,完成正常生理功能[18]。从本研究结果来看,200mmol/L的NaCl处理使盐碱地碱蓬肉质
化程度明显提高,与碱蓬鲜重和干重的响应一致,但对鲜重的促进作用更为显著,增加了叶片的含水量,有效地促
进了生长。而高浓度的NaCl处理和两种浓度的KCl处理则明显降低了碱蓬的肉质化程度,对鲜重的影响程度
大于干重,抑制了植株的生长(表1)。
盐生植物在其进化过程中形成了一系列的生理机制以适应盐碱或盐渍环境,其中一个重要的生理机制就是
吸收和积累无机离子进行渗透调节,而Na+和Cl-就是其中很重要的无机渗透调节物质。前人研究表明,盐渍环
境下,盐生植物通过吸收Na+和Cl-来降低渗透势,从而从土壤中吸收水分[6,19]。盐渍条件下外界大量盐离子进
入碱蓬植株体内,通过区域化作用将Na+贮存在液泡中,从而达到渗透调节和降低离子毒害作用[20]。本研究表
明,随着盐分离子处理浓度的增加,盐地碱蓬体内积累的对应离子浓度和Cl-亦相应增加,但由于Na+和K+交
换通道的关系,碱蓬体内Na+和K+浓度变化呈相反趋势(图1和图2)。K+是植物必需元素,但当碱蓬生长在高
浓度的KCl条件下,植株细胞吸收的大量K+很难进入液泡而滞留在细胞质中,造成离子毒害,抑制了植株的生
长代谢[21]。本研究也可以看出,200和400mmol/L的KCl处理不同程度地抑制了碱蓬的生长发育。从不同生
境种源的差异来看,不同盐分浓度条件下,特别是高盐分处理条件下,盐碱地种源碱蓬幼苗地上部离子含量(主要
是Na+和Cl-)高于潮间带,表明在盐碱地种源碱蓬更能积累较多无机离子,从而降低渗透势,提高植株吸收水分
的能力,这可能也是盐碱地生境碱蓬更耐干旱的原因之一[10]。
光合作用是植物体内非常重要的合成代谢过程,其直接影响了植株的生长发育状况和最终物质积累量。而
净光合速率是反映光合作用的关键指标。姚佳等[22]对耐盐植物扁蓿豆(犕犲犾犻狊狊犻犾狌狊狉狌狋犺犲狀犻犮狌狊)的研究表明,低盐
处理使扁蓿豆净光合速率明显提高,但高浓度盐分处理则使其净光合速率显著降低。本研究表明,200mmol/L
的NaCl处理对盐地碱蓬叶片净光合速率无明显影响,但高浓度的离子浓度处理使碱蓬叶片净光合速率呈显著
降低,与前人耐盐植物的研究结论类似。可见,对真盐生植物碱蓬而言,适宜的盐分条件不会对光合作用造成显
著影响,但离子浓度过高则会明显抑制其光合作用。从不同生境种源的差异来看,盐碱地种源碱蓬叶片净光合速
率显著高于潮间带(图4),这可能是盐碱地生境下的碱蓬生长发育显著好于潮间带的主要原因。本研究通过测
定碱蓬叶片光合放氧速率进一步验证了盐分胁迫对光合作用的影响,结果表明,盐分胁迫对碱蓬叶片光合放氧速
率的影响与净光合速率趋势一致:随着离子浓度的增加,对叶片光合放氧速率的影响程度显著提高。从不同生境
种源差异来看,盐碱地碱蓬叶片光合放氧速率显著高于潮间带。
78第25卷第4期 草业学报2016年
叶绿素荧光参数被认为是研究植物光合作用与环境之间的重要指标。其中犉v/犉m 是最大光化学效率,能反
映光能吸收与转化的完整程度,反映了植物对光能的利用效率,也是反映植物在盐分胁迫条件下光合作用受抑制
的理想指标[23]。φPSⅡ是反映照光条件下,PSⅡ反应中心在部分关闭条件下的实际光化学效率
[24]。前人有研究
表明,盐胁迫下盐碱地生境盐地碱蓬最大光化学效率犉v/犉m 和实际光化学效率φPSⅡ没有显著变化,说明盐碱
地生境下碱蓬形成了对高盐环境的适应性机制[25]。本研究结果与前人研究有所差异:200mmol/L的 NaCl处
理对盐地碱蓬犉v/犉m 和φPSⅡ无显著影响,但400mmol/L的 NaCl处理和不同浓度的KCl处理均使碱蓬的
犉v/犉m 和φPSⅡ值显著降低(图6和图7)。可见,盐地碱蓬经过盐生环境的长期进化,已适应轻中度盐分环境,
其光系统Ⅱ能够保持相对稳定的高活性,但当环境中盐度过高时,其光合系统也会受到伤害[26]。
逆境条件下植物抗氧化保护酶活性高低一方面与植株抗逆性程度有关,另外在一定程度上也指示了植株受
逆境的胁迫程度。而其中的超氧化物歧化酶(SOD)是存在于植物中活性氧清除系统的主要酶之一,它通过催化
活性氧发生歧化反应产生 H2O2,清除超氧自由基,从而提高植物的抗氧化能力。本研究表明,适宜程度的盐分
胁迫(200mmol/L的NaCl处理)使碱蓬的SOD活性显著提高,但过高的离子浓度(400mmol/L的NaCl和KCl
处理)反而显著抑制了碱蓬SOD活性(图8)。在活性氧清除系统中,过氧化物酶(POD)的功能主要是催化
H2O2,促使其分散,从而降低逆境条件下产生的活性氧对植物细胞的伤害作用[27]。本研究结果表明,盐分胁迫
使碱蓬体内POD活性显著增加,且增幅随着离子浓度的增加而显著提高(图9),可见,盐地碱蓬POD活性高低
更多可作为其受胁迫程度的指示性标志。
本试验选择了潮水经常浸没的潮间带和距离海边较远的盐碱地两种生境下的碱蓬种子进行培育作为供试材
料。从研究结果来看,盐碱地种源碱蓬叶片净光合速率和光合放氧速率均显著高于潮间带,这种差异带来的直接
后果就是盐碱地生境下的碱蓬生长发育显著好于潮间带,本研究结果中碱蓬的鲜重、干重以及肉质化程度在两种
生境下的差异也证实了这点。关于KCl胁迫对碱蓬的影响前人研究不多,有研究结果表明,K+对植物的胁迫效
应可能比Na+更为严重[2829]。本试验设置了Na+和K+的不同浓度处理,从研究结果来看,两种离子的盐分胁迫
对碱蓬的胁迫效应存在一定差异,低浓度的NaCl处理对真盐生植物碱蓬的生长发育具有一定的促进效应,而不
同浓度的KCl处理均显著抑制碱蓬的生长发育,且抑制程度明显大于NaCl处理。可见,钾盐对盐地碱蓬的生长
抑制效应明显大于钠盐。前人在其他植物中的研究也有类似报道[30]。推测这两种离子胁迫下碱蓬生长发育的
差异是因为适宜浓度NaCl处理下Na+和Cl-的积累调节了渗透势,增加了植株的肉质化程度,增大了光合面
积,使物质生产量明显增加[31]。而KCl处理下使得K+和Cl-的积累,破坏了Na+/K+平衡,使光合作用减弱,有
机物积累显著下降。
本试验首次进行了对碱蓬的不同盐分处理与不同生境种源的互作研究。从研究结果来看,适宜的Na盐浓
度有利于盐地碱蓬的生长发育,但盐分浓度过高使碱蓬的生长发育受抑;钾盐对碱蓬的胁迫程度大于钠盐;潮间
带碱蓬各项指标对盐分胁迫的响应程度显著低于盐碱地,表明盐分胁迫对盐碱地生境碱蓬的影响显著大于潮间
带,这也在一定程度上解释了潮间带生境碱蓬能够适应潮间带持续高盐的生态环境。
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09 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.4