全 文 :书不同盐浓度下3种结缕草的耐盐性比较研究
薛秀栋,董晓颖,段艳欣,李培环,王滨
(青岛农业大学园艺学院,山东 青岛266109)
摘要:以大穗结缕草、沟叶结缕草和日本结缕草为试材,研究了不同浓度 NaCl(0.20%,0.40%,0.60%,0.80%)处
理40d后对3种草坪草叶片中保护酶(POD,SOD,CAT)活性、丙二醛、脯氨酸、叶绿素及可溶性蛋白含量的影响,
以确定各自的耐盐性强弱。结果表明,随盐浓度增加,3种草坪草叶片中的保护酶活性、丙二醛、脯氨酸含量呈上升
趋势。在0.80%盐浓度下,大穗结缕草叶片中的保护酶活性较高而丙二醛、脯氨酸含量较低;低盐浓度下
(<0.40%),3种草坪草叶片的叶绿素含量、可溶性蛋白含量随盐浓度升高而升高,高盐浓度下(>0.60%),随盐浓
度升高而下降。在0.80%盐浓度下,大穗结缕草叶片的叶绿素及可溶性蛋白含量较高且下降值较小。表明大穗结
缕草具有较高的耐盐性。
关键词:结缕草;盐处理;耐盐性
中图分类号:S543+.901;Q945.78 文献标识码:A 文章编号:10045759(2013)06031506
犇犗犐:10.11686/cyxb20130637
盐碱化土壤是滨海和部分位于盐碱地分布区的城乡绿化过程中常遇到的自然逆境之一[1]。我国有各类盐碱
地约3460万hm2,主要分布在内陆干旱地区和沿海地区[2]。盐碱土壤对草坪草的生存、生长和繁殖均有较大的
不利影响,具体表现为发芽期推迟、减少生长期、出现不同色彩的斑块、生长不良等,影响草坪美观,降低草坪价
值[3]。为改善生态环境和盐碱地区城乡绿化美化状况,选育耐盐的草坪草种类和品种显得越来越重要。
结缕草属(犣狅狔狊犻犪)草坪草具有较高的耐盐性,在中国资源丰富且已得到较广泛的应用。大穗结缕草(犣狅狔狊犻犪
犿犪犮狉狅狊狋犪犮犺狔狊)在中国主要分布于辽宁、山东及江浙等地沿海海拔0.5~2.0m的潮沟两侧,常在滨海盐土带形
成海滩原生群落[4],其耐盐能力强[5]。前人对草坪草的耐盐机理的研究多集中在冷季型草坪草上,对暖季型草
坪草特别是结缕草的耐盐性研究则较少[6]。本试验以大穗结缕草、沟叶结缕草(犣狅狔狊犻犪犿犪狋狉犲犾犾犪)和日本结缕草
(犣狅狔狊犻犪犼犪狆狅狀犻犮犪)为试材,对3种结缕草进行了不同浓度NaCl(0.20%,0.40%,0.60%,0.80%)单盐处理,40d
后对3种草坪草叶片的保护酶(POD,SOD,CAT)活性、脯氨酸含量、叶绿素及可溶性蛋白含量进行测定比较,并
分析其与耐盐性的关系,探讨结缕草的部分耐盐生理机制,旨在为耐盐草坪草品种的选择及盐碱地区的绿化美化
提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
所用草坪草为大穗结缕草、沟叶结缕草和日本结缕草,测定分析所用材料均取自青岛农业大学园艺学院实
验田。
1.2 试验时间及设计
试验于2011年3月-2012年10月在青岛农业大学园艺学院进行。采集3种结缕草的植株和匍匐茎,于
2011年3月分别定植于高15cm,直径为40cm的塑料盆中,栽培基质为沙∶土=1∶1的混合基质,每种结缕草
定植15盆。定植后继续在温室内生长2个月,于2011年5月底,带盆搬至实验田,在防雨条件下生长。炼苗2
个月后,分别用0.20%,0.40%,0.60%,0.80%的NaCl溶液进行浇灌处理,以清水为对照。各处理单盆为小区,
第22卷 第6期
Vol.22,No.6
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
315-320
2013年12月
收稿日期:20130320;改回日期:20130520
基金项目:青岛市公共领域科技支撑计划项目(121350nsh)资助。
作者简介:薛秀栋(1987),男,山东泗水人,在读硕士。Email:xuexiudong316@163.com
通讯作者。Email:dxylph@163.com
均设3个重复。盐处理时每个盆下放置一个托盘,将流出的盐溶液补回到盆中,以保持盐处理浓度,共处理6次。
定期称重用蒸馏水补充散失的水分。在盐处理后第40天分别采集3种草生长一致、发育健壮且充分展开的叶
片,用干净纱布拭去叶片表面的尘土,立即进行液氮速冻,放入超低温冰箱贮藏,用于生理指标测定用。
1.3 试验方法
1.3.1 叶片中保护酶活性的测定 过氧化物酶(POD)活性的测定参照郝再彬等[7]愈创木酚法进行。以0.01
ΔOD/(gFW·min)表示POD酶活性。超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定参照李合生[8]氮蓝四唑法进行。酶
液提取方法同POD活性的测定。U/gFW 表示SOD酶活性。过氧化氢酶(CAT)活性的测定参照李合生[8]紫
外吸收法进行。酶液提取同POD活性的测定。以0.01ΔOD/(gFW·min)表示CAT酶活性。以上所有测定均
重复3次。
1.3.2 丙二醛、脯氨酸、叶绿素和可溶性蛋白含量的测定 丙二醛(MDA)含量的测定参照郝再彬等[7]硫代巴比
妥酸比色法进行。脯氨酸含量的测定参照郝再彬等[7]茚三酮比色法进行。叶绿素含量的测定参照萧浪涛和王三
根[9]分光光度法进行。可溶性蛋白含量的测定参照郝再彬等[7]考马斯亮蓝比色法进行。以上所有测定均重复3
次。
1.4 统计分析
采用DPS7.05数据处理软件对结果进行统计分析,采用EXCEL2003作图。
2 结果与分析
图1 不同浓度盐处理下3种草坪草叶片的犘犗犇活性变化
犉犻犵.1 犆犺犪狀犵犲狅犳犘犗犇犪犮狋犻狏犻狋狔狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋
狊犪犾狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狅犳狋犺狉犲犲犵狉犪狊狊犲狊
2.1 不同浓度盐处理对3种草坪草叶片POD活性的
影响
如图1所示,随着盐处理浓度的升高,大穗结缕草
的POD活性较高且呈逐渐上升的趋势,变化范围不
大。沟叶结缕草的POD活性先升后降,日本结缕草
的变化较大。0.20%盐浓度下,大穗结缕草的POD
活性相比沟叶结缕草和日本结缕草分别高32.45%和
28.77%;0.40%盐浓度下分别高38.44%和29.41%;
0.60%盐浓度下分别高153.37%和33.90%;0.80%
盐浓度下分别高59.99%和4.75%。大穗结缕草在不
同处理上的POD活性变化相比其他2种结缕草的变
化小,且其POD活性显著高于其他两者,存在极显著
差异(犘<0.01)。
2.2 不同浓度盐处理对3种草坪草叶片SOD活性的影响
3种结缕草SOD活性呈相似的变化趋势(图2)。在0.60%盐浓度下大穗结缕草叶片的SOD活性达到最
高,为260U/gFW,分别比沟叶结缕草和日本结缕草的高22.31%和48.08%;在0.80%盐浓度处理下,3种结缕
草叶片的SOD活性差异不显著(犘>0.05),但均明显地高于对照,大穗结缕草、沟叶结缕草和日本结缕草叶片的
SOD活性分别比对照高265.32%,300.00%和683.33%。
2.3 不同浓度盐处理对3种草坪草叶片CAT活性的影响
3种结缕草叶片的CAT活性变化趋势基本类似,随盐浓度的增大,各自的CAT活性均随之增大(图3)。在
高盐浓度下(0.60%以上),大穗结缕草叶片的CAT活性增加较大,在0.60%盐浓度下其叶片的CAT活性分别
比沟叶结缕草和日本结缕草高14.34%和5.73%。在0.80%浓度下其叶片的 CAT 活性达到最高值,为
582[0.01ΔA240nm/(gFW·min)],分别比沟叶结缕草和日本结缕草高12.89%和6.01%。
2.4 不同浓度盐处理对3种草坪草叶片中 MDA含量的影响
随盐处理浓度的增加,3种结缕草的 MDA含量呈逐渐增加的趋势(图4),当浓度小于0.40%时,3种结缕草
MDA含量增加幅度较大,但当浓度大于0.40%时,3种结缕草 MDA含量变化不大;当盐浓度为0.80%时,大穗
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结缕草、沟叶结缕草和日本结缕草比对照分别增加了65.00%,65.81%和56.98%,大穗结缕草增加值较小。
2.5 不同浓度盐处理对3种草坪草叶片中脯氨酸含量的影响
由图5可见,3种结缕草叶片的脯氨酸含量变化趋势类似,均随盐浓度的增加呈上升的趋势。在盐浓度小于
0.60%时,3种结缕草叶片的脯氨酸含量上升均较少,但大穗结缕草叶片的脯氨酸含量显著低于沟叶结缕草和日
本结缕草,盐浓度达到0.80%时,3种结缕草叶片的脯氨酸含量均达到最高值,大穗结缕草、沟叶结缕草和日本结
缕草叶片的脯氨酸含量分别为15.3,20.3和22.2μg/gFW。大穗结缕草叶片的脯氨酸含量比沟叶结缕草和日
本结缕草分别低32.68%和45.10%,差异显著(犘<0.05)。
图2 不同浓度盐处理下3种草坪草叶片的犛犗犇活性变化
犉犻犵.2 犆犺犪狀犵犲狅犳犛犗犇犪犮狋犻狏犻狋狔狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋
狊犪犾狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狅犳狋犺狉犲犲犵狉犪狊狊犲狊
图3 不同浓度盐处理下3种草坪草叶片的犆犃犜活性变化
犉犻犵.3 犆犺犪狀犵犲狅犳犆犃犜犪犮狋犻狏犻狋狔狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋
狊犪犾狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狅犳狋犺狉犲犲犵狉犪狊狊犲狊
图4 不同浓度盐处理下3种草坪草的 犕犇犃含量变化
犉犻犵.4 犆犺犪狀犵犲狅犳犕犇犃犮狅狀狋犲狀狋狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋
狊犪犾狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狅犳狋犺狉犲犲犵狉犪狊狊犲狊
图5 不同浓度盐处理下3种草坪草叶片的脯氨酸含量变化
犉犻犵.5 犆犺犪狀犵犲狅犳狆狉狅犾犻狀犲犮狅狀狋犲狀狋狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋
狊犪犾狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狅犳狋犺狉犲犲犵狉犪狊狊犲狊
2.6 不同浓度盐处理对3种草坪草叶片中叶绿素含量的影响
3种草坪草叶片中叶绿素含量的变化均随盐浓度增加呈先升高后下降的趋势(图6)。大穗结缕草叶片的叶
绿素含量始终明显地高于沟叶结缕草和日本结缕草;大穗结缕草在0.20%盐浓度下叶绿素含量最高,达到
2.8040mg/gFW,分别比沟叶结缕草和日本结缕草高12.86%和6.45%;随盐浓度的增高,大穗结缕草叶片的叶
绿素含量虽然亦有较大幅度的降低,但仍然明显地高于其他二者的。如在0.80%盐浓度下,虽然大穗结缕草的
叶绿素含量降为1.9685mg/gFW,但仍然分别比沟叶结缕草和日本结缕草的高13.72%和30.62%。
713第22卷第6期 草业学报2013年
2.7 不同浓度盐处理对3种草坪草叶片中可溶性蛋白质含量的影响
3种结缕草叶片中可溶性蛋白含量变化均随盐浓度的升高而下降(图7)。随着盐浓度的增加,大穗结缕草叶
片的可溶性蛋白质含量逐渐下降,在0.60%和0.80%浓度处理下分别为2.651和2.432mg/gFW,但均明显地
高于其他二者。在0.60%盐浓度下分别比沟叶结缕草和日本结缕草的高27.57%和4.94%。在0.80%盐浓度
下分别比沟叶结缕草和日本结缕草的高6.25%和2.14%。大穗结缕草与沟叶结缕草和日本结缕草之间可溶性
蛋白含量存在显著差异(犘<0.05)。
图6 不同浓度盐处理下3种草坪草叶片的
叶绿素含量变化
犉犻犵.6 犆犺犪狀犵犲狅犳犿犪犻狀犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾犮狅狀狋犲狀狋狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋
狊犪犾狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狅犳狋犺狉犲犲犵狉犪狊狊犲狊
图7 不同浓度盐处理下3种草坪草叶片的
可溶性蛋白质含量变化
犉犻犵.7 犆犺犪狀犵犲狅犳狊狅犾狌犫犾犲狆狉狅狋犲犻狀犮狅狀狋犲狀狋狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋
狊犪犾狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狅犳狋犺狉犲犲犵狉犪狊狊犲狊
3 讨论
3.1 盐处理对3种草坪草叶片保护酶活性的影响
目前有关盐胁迫植物细胞伤害的活性氧代谢机制已有不少报道[1011]。梁慧敏等[3]研究了盐胁迫对2种草坪
草抗性生理生化指标的影响,表明随盐胁迫浓度的提高,SOD和CAT的活性增加,在中等盐浓度时达到最大值,
之后随盐浓度的增大酶活性又开始下降。本研究结果表明,不同盐浓度处理后,耐盐能力不同草坪草的SOD、
CAT活性变化有较大差异,结果与上述相似。盐处理后的3种草坪草均表现为随着盐浓度处理的升高而酶活性
升高的趋势。3种草坪草的SOD、CAT的变化趋势表明:0.60%盐浓度下,SOD、CAT活性的上升或降低均可视
为3种结缕草是否受到胁迫的标志,3种草坪草中,大穗结缕草具有较强的耐盐稳定性。胡化广和张振铭[12]认
为,在盐胁迫过程中,POD活性的增加,有助于清除因盐胁迫而产生大量的氧自由基,减少活性氧对植物的伤
害。因此,盐胁迫条件下,大穗结缕草体内渗透调节物质的积累以及POD活性的增加,可能是大穗结缕草抵抗
盐胁迫的生理机制。本试验中,低盐浓度下,3种结缕草的POD活性略有增加且高于对照。高盐浓度下,大穗结
缕草和日本结缕草POD活性升高且高于对照,沟叶结缕草POD活性降低且低于对照。大穗结缕草在不同浓度
上的POD活性变化最小,POD活性显著高于其他2种结缕草,表明大穗结缕草具有较高的耐盐性。
3.2 盐处理对3种草坪草叶片中丙二醛含量的影响
植物器官在逆境条件下,往往发生膜脂过氧化作用,丙二醛是其产物之一,通常利用它作为脂质过氧化指标,
表示细胞膜脂过氧化程度和植物受逆境条件伤害程度的强弱。杜仲军和瞿衡[13]通过硫代巴比妥酸法测定了盐
渍环境下苹果(犕犪犾狌狊犱狅犿犲狊狋犻犮犪)砧木叶片和根系中的含量,发现其浓度值明显上升,Jiang和 Huang[14]、孙国荣
和关炀[15]、张恩平等[16]通过对多种植物的研究,结果均表明植物在盐分胁迫下,体内含量都显著增大。本实验
中,3种草坪草的 MDA含量也呈逐渐上升的趋势,但不同种之间 MDA含量的变化呈现出差异。从变化的总量
来看,大穗结缕草增加量最少,说明该种受到的损伤最小,即耐受盐胁迫的能力较强。
813 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.6
3.3 盐处理对3种草坪草叶片中脯氨酸含量的影响
盐胁迫引起植物体内游离脯氨酸积累的现象已有较多的报道[1722]。其累积的机理是脯氨酸氧化受抑制和合
成被促进。Buhl和Stewart[23]将脯氨酸的前体14C谷氨酸加入离体大麦(犎狅狉犱犲狌犿狏狌犾犵犪狉犲)叶片的试验表明,盐
处理环境下脯氨酸合成加强,同时氧化作用下降。本试验中,在0.80%盐浓度条件下,3种结缕草的游离脯氨酸
含量均有升高,说明在高盐浓度胁迫下,脯氨酸合成被明显促进。脯氨酸在逆境下的累积,既可能是适应性,又可
能是细胞结构和功能受损伤的表现[24]。在高浓度胁迫下,大穗结缕草的脯氨酸含量积累较少,说明其受到盐害
的影响较小。
3.4 盐处理对3种草坪草叶片中叶绿素含量的影响
刁丰秋[25]、陈沁等[26]、赵可夫[27]的研究资料表明,盐分胁迫能降低植物叶绿素含量。许兴等[28]认为 NaCl
胁迫下小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)幼苗叶绿素含量降低的主要原因是离子毒害的结果。过量的Cl-渗入细胞后,
使原生质凝聚,叶绿素破坏[29]。陈沁等[26]则认为,盐胁迫下,叶片内 K+/Na+的下降,导致 H2O2 和 O2-的积
累,从而使膜脂过氧化加剧,质膜透性增加,叶绿素降解。于红立[30]对牧草叶片的叶绿素含量与牧草耐盐性之间
的关系进行研究后发现,叶绿素含量变化的总趋势是随土壤盐分的增加而降低,同一浓度盐分胁迫下,较耐盐的
品种比不耐盐的品种叶绿素含量要高。本试验中,3种草坪草在高浓度盐胁迫条件下叶绿素含量降低。在
0.80%盐浓度下大穗结缕草的叶绿素含量比沟叶结缕草和日本结缕草的分别高13.72%和30.62%,表明大穗结
缕草有较高的耐盐性。
3.5 盐处理对3种草坪草叶片中可溶性蛋白含量的影响
李艳波等[31]研究了盐碱胁迫下星星草(犘狌犮犮犻狀犲犾犾犻犪狋犲狀狌犻犳犾狅狉犪)种子萌发过程中的氮代谢,发现盐处理下,星
星草萌发过程中可溶性蛋白质含量逐渐减少,而无盐处理则增加,表明了盐胁迫抑制了可溶性蛋白质的生成。郭
丽红等[32]通过研究发现,NaCl处理过的玉米(犣犲犪犿犪狔狊)幼苗中可溶性蛋白质的合成一直处于下降状态,表明盐
胁迫可能降低了蛋白质的合成速率,相对加速了储存蛋白质的水解。盐分胁迫下,破坏了 mRNA的转录过程,
使蛋白合成受阻,同时,活性氧大量增加对蛋白质分子结构的破坏以及呼吸消耗的相对增加等因素,都将使蛋白
含量下降[33]。本试验中,较高浓度盐胁迫下3种结缕草叶片蛋白质含量均有下降,但大穗结缕草的可溶性蛋白
含量一直高于其他二者。说明大穗结缕草在盐处理时受到的伤害最小,具有较高的耐盐性。
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犃犮狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅犳狊犪犾狋狉犲狊犻狊狋犪狀犮犲狅犳狋犺狉犲犲犽犻狀犱狊狅犳犣狅狔狊犻犪犪狋犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊犪犾狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狊
XUEXiudong,DONGXiaoying,DUANYanxin,LIPeihuan,WANGBin
(ColegeofHorticulture,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao266109,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Todeterminethedifferenceinsalinityresistanceof犣狅狔狊犻犪species,犣.犿犪犮狉狅狊狋犪犮犺狔犪,犣.犿犲狋狉犲犾犾犪
and犣.犼犪狆狅狀犻犮犪wereusedtostudytheeffectsonleafprotectiveenzymes(POD,SOD,CAT),MDA,pro
line,chlorophyl,andsolubleproteincontentunderdifferentsalinitytreatments(0,0.20%,0.40%,0.60%
and0.80%)aftera40daysincubation.Asthesaltconcentrationincreased,thechangesinactivitiesofleaf
protectiveenzymesandtheprolinecontentincreased.At0.80%saltconcentration,leafprotectiveenzymesof
犣.犿犪犮狉狅狊狋犪犮犺狔犪hadhigheractivityandlower MDAandprolinecontents.Atlowersaltconcentrations
(<0.40%),asthesaltconcentrationincreased,thetotalchlorophylcontentandthesolubleproteincontentof
al犣狅狔狊犻犪speciesincreased,whiletheydecreasedathigherconcentrations(>0.60%).At0.80%saltconcen
tration,thetotalchlorophylandsolubleproteincontentsof犣.犿犪犮狉狅狊狋犪犮犺狔犪werehigher,andthedeclinewas
smalerthanintheother犣狅狔狊犻犪species.Thisshowedthat犣.犿犪犮狉狅狊狋犪犮犺狔犪hadthehighestsaltresistanceof
thethree犣狅狔狊犻犪species.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犣狅狔狊犻犪;salttreatment;saltresistance
023 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.6