全 文 ：第 52 卷 第 3 期
2 0 1 6 年 3 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 52，No. 3
Mar．，2 0 1 6
doi:10．11707 / j．1001-7488．20160305
收稿日期: 2015 － 11 － 13; 修回日期: 2016 － 01 － 13。
基金项目: 世界银行贷款支援项目( SEAP—PY—3)。
* 李周岐为通讯作者。
优良组培白榆无性系对盐分响应的差异性*
慕德宇1 董 智2 李周岐1
(1. 西北农林科技大学林学院 杨凌 712100; 2. 山东农业大学林学院 泰安 271018)
摘 要: 【目的】研究不同浓度 NaCl 处理下组培白榆无性系耐盐响应，以期探索白榆无性系耐盐机制，为白榆耐
盐研究提供理论基础。【方法】以前期优良组培白榆无性系耐盐筛选试验结果为基础，对试验筛选出的 3 个耐盐型
(30 号、51 号、65225 号)白榆无性系与 3 个非耐盐型(7 号、46 号、68 号)白榆无性系组培盆栽苗进行盐胁迫对比试
验，通过控制 NaCl 浓度(0，0. 3，0. 5，0. 7，0. 9% )及水分(土壤水分过充足)的条件下，研究盐胁迫对耐盐型与非耐
盐型白榆无性系生长量(树高增长率、地径增长率、干物质量)、抗氧化酶活性［超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物歧
化酶(POD)］、渗透调节物(可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸)、钠离子与氯离子含量、光合特性(光合速率、蒸腾
速率、胞间二氧化碳浓度、气孔导度、水分利用率、表观叶内导度、气孔限制百分率、叶绿素)的影响。【结果】1)盐
胁迫条件下，耐盐型与非耐盐型白榆无性系生长量均随 NaCl 处理浓度的升高而降低; 可溶性蛋白含量、游离脯氨
酸含量、可溶性糖含量随 NaCl 浓度的升高而增加; 细胞内抗氧化酶活性(SOD，POD)随 NaCl 浓度的升高总体呈现
出先升高后降低趋势; 叶片光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度、气孔导度等光合特性均呈不同程度下降趋势;
叶绿素含量随 NaCl 处理浓度增加呈现降低趋势; 减少 Na +与 Cl －向地上部位的运输，使 Na + 与 Cl － 在根系内大量
积累。2)通过对耐盐型、非耐盐型白榆无性系对比研究发现，在高浓度 NaCl 处理条件下，耐盐型白榆无性系通过
在体内大量积累可溶性糖含量，并提高 SOD 酶活性的方式提高自身耐盐能力。【结论】 白榆无性系细胞内可溶
性糖含量、SOD 酶活性决定白榆无性系耐盐能力的强弱，可以作为白榆无性系耐盐性的重要指标。
关键词: 组织培养; 白榆无性系; 耐盐; 盐分响应
中图分类号: S718. 43 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2016)03 － 0036 － 11
Responses of Siberia Elm Clones to Salt Stress
Mu Deyu1 Dong Zhi2 Li Zhouqi1
(1. College of Forestry，Northwest A ＆ F University Yangling 712100;
2. College of Forestry，Shandong Agricultural University Tai’an 271018)
Abstract: 【Objective】Thisresearch was aimed to study responses of Siberia elm ( Ulmus pumila) clonestodifferent
concentrations of NaCl treatment，find out the salt stress response mechanism and provide a theoretical basis for the salt-
tolerant mechanism of elm clones． 【Method】Based on the previousstudy of the elm clones salt-tolerantselection，three
salt-tolerantelm clones and three salt-sensitive elm clones were used as the materials in thisstudy． The seedlings were
subjected to different salt stressesof (0%，0． 3%，0． 5%，0． 7%，and 0． 9% concentration) with adequate soil moisture．
The growth index (height growth rate，ground diameter growth rate and biomass)，antioxidant enzyme activates (SOD and
POD)，osmoregulation substances ( free proline，soluble protein and sugar)，tissue Na + and Cl － content，chlorophyll and
gas exchange ( photosynthetic rate，transpiration rate，intercellular carbon dioxide concentration，stomatal conductance，
water use efficiency，apparent mesophyll conductance and stomatal limitationpercentage) were measured andanalyzed．
【Result】The results showed ( 1 ) that the growth index reduced with the increase of salt concentrationin both salt-
tolerantand salt-sensitive clones． The soluble protein content，free proline content and soluble sugar content increased with
the increase of NaCl concentration． The antioxidant enzyme activates (SOD and POD) in cells increased under the lower
salt concentrations andthen decreased at the high salt concentration． Photosynthetic characteristics，such as photosynthetic
rate，transpiration rate， intercellular carbon dioxide concentration and stomatal conductance，were all decreased to
different degrees with the increase of NaCl concentration． Chlorophyll concentration showed a decrease tendency
第 3 期 慕德宇等: 优良组培白榆无性系对盐分响应的差异性
withincreasing the salt concentration． The transportation of Na + and Cl － from the root to the shootwas reduced，andthus a
large amount of Na + and Cl － was accumulated in the root section． (2): Incomparisonwith the salt-sensitive clones，the
salt-tolerantelm clones accumulated large amount of soluble sugar and maintaineda high activity of SOD enzyme in the
tissue to cope with the increasingsalt stress．【Conclusion】The resultsindicatedthat the soluble sugar content and SOD
activity playedakey role in the salt-tolerance of elm clones，and theycould be used as important indicators for the salt
tolerance ofelm clones．
Key words: in vitro culture; elm clones; salt-tolerance; salt response
海水的 NaCl 含量约为 0. 6 mol·L － 1(3. 5% )，而
大多数陆地植物很难在其 10% (0. 35% NaCl)浓度
的环境中生长 (Waisel，1972 )。土壤含盐量在
0. 2%以上就不利于植物的生长(邴雷等，2008)，当
土壤盐分超过 0. 4% 会造成植物体液外渗，严重时
会导致植物失水死亡(乔慧萍等，2007)。盐分对植
物的影响不仅体现在其对生长的抑制作用，而且会
引起植物体内生理生化、光合、离子积累等多方面的
变化。在光合呼吸方面，盐胁迫可引起植物叶片叶
绿素含量降低、光合速率、胞间 CO2 浓度、气孔导度
及蒸腾速率下降等(Allakhverdiev et al．，2000; 鲁少
尉等，2012)。同时，盐胁迫会引起植物细胞内氧化
还原系统失调，导致大量活性氧的产生而对细胞造
成损害，植物可以通过超氧化物歧化酶(SOD)、过氧
化物酶( POD)等一系列活性氧保护机制减少活性
氧的生成，避免盐伤害 ( Jaleel et al．，2008); 盐胁迫
还会导致植物细胞内大量积累渗透性调节物质，以
维持渗透压的稳定 ( Azooz et al．，2004; 崔强等，
2009; 2010)。盐胁迫下，盐离子的吸收会影响植物
对其他营养元素的汲取及运输，导致植物体内矿物
质元素失调，进而影响植物的正常代谢与生长。不
同的植物种或同一种类不同品种的耐盐特性不同，
使得其生长特性、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。
白榆(Ulmus pumila)变种较多，具有抗干旱、耐
高温、耐严寒、抗盐碱等特点。近年来，针对白榆植
物耐盐性的研究主要集中在耐盐白榆家系、无性系
的筛选 (李庆贱等，2010; 慕德宇等，2011; 慕德
宇，2013)和盐胁迫对白榆生理生化等指标影响等
方面(刘炳响，2008; 夏尚光等，2008)。但是有关
盐胁迫下白榆无性系耐盐机制，以及对不同耐盐能
力的白榆无性系的研究涉及较少。耐盐型与非耐盐
型白榆无性系在不同 NaCl 浓度胁迫下的生理生化
和光合特性的表现及其耐盐机制的区别尚不清楚。
本研究以前期试验筛选出的耐盐型白榆无性系及非
耐盐型白榆无性系为研究对象，在不同浓度 NaCl 处
理下对耐盐能力不同的 2 组白榆无性系进行对比研
究，探索白榆无性系耐盐响应机制。
1 材料与方法
1. 1 试验地概况
试验地位于泰安市山东农业大学南校区林学试
验站(36°06 N，116°08 E)，属暖温带半湿润大陆
性季风气候区，年平均气温 12. 8 ℃，年平均降水量
741. 8 mm，年均相对湿度 65%，年均日照时数
2 583 h，无 霜 期 平 均 195 天。土 壤 为 中 壤 土，
pH7. 0，排灌条件良好。
1. 2 试验材料
以前期试验为基础，选取耐盐能力强的 30 号、
51 号、65225 号白榆无性系 (统称为耐盐型白榆无
性系，下同)以及耐盐能力相对较弱的 7 号、46 号、
68 号白榆无性系(统称为非耐盐型白榆无性系，下
同)组培生根苗作为试验材料，除特别指明无性系
号外，下文中均用统称描述其特征。其中 30 号白榆
无性系为 14 × 2④，采集时间 2012 /05 /07; 51 号白
榆无性系为 73006，采集时间 2012 /04 /27; 7 号白榆
无性系为 73001，采集时间 2012 /05 /07; 以上无性
系采集地为杉一苗圃，种原地为金乡白洼林场。46
号白榆无性系为 46，采集时间 2012 /06 /25; 68 号白
榆无性系为 80025，采集时间 2012 /06 /25; 采集地
为金乡白洼林场。65225 号白榆无性系为 65225，采
集地杉一苗圃，采集时间 2012 /04 /27，种原地为济
南市章丘枣园苗圃。
1. 3 试验方法
1. 3. 1 白榆无性系培育、盐溶液的配制、处理及日
常养护 选择经过大棚炼苗处理生长良好、无明显
病虫害的 6 个白榆无性系各 30 盆，运送至山东农业
大学南校区林学试验站进行盐胁迫处理试验，盐胁
迫处理时间 102 天。
按照体积质量分别配置相应浓度 NaCl 盐溶液，
其浓度梯度包括: 0，0. 3% (3 g·L － 1 NaCl)、0. 5% (5
g·L － 1 NaCl)、0. 7% (7 g·L － 1 NaCl)、0. 9% (9 g·L － 1
NaCl)。并将花盆浸泡于相应梯度盐水中进行处
理，1 周 2 ～ 3 次; 每次浸泡时间不宜过长(6 ～ 12 h
73
林 业 科 学 52 卷
左右)。每经过 6 次盐水浸泡后，用清水洗盐 1 次。
试验期间，各无性系盆栽苗置于带有顶棚的开
敞式大棚环境中。在盐水溶液中按体积加入 25%
Hoagland(霍格兰溶液)作为营养液; 对照组直接浸
泡于 25%的营养液中。每次盐处理之后，根据大棚
的光线、温度适当轮换调整各盐分梯度栽有白榆无
性系苗的花盆的摆放位置，以消除位置效应引起的
生长量差异的问题。
1. 3. 2 生长量测量 试验之前测量 6 个白榆无性
系株高、地径、分枝数等; 试验开始之后，每隔 20 天
左右测量 1 次，在出现死亡现象时开始统计植株的
存活率。在试验结束后统计植株地上、地下生物量
数据。根据上述指标计算树高增长率、地径增长率，
并根据上述数据计算各指标值在不同 NaCl 处理条
件下占对照数据值的百分比。
1. 3. 3 植株健康状况评价 针对盐处理期间植株
形态变化进行观察与记录，按照受盐胁迫程度高低
给植株打分: 10 分为植株正常，未受盐胁迫影响
(如受到其他因素影响，如虫害，病害等均算作正
常，下同); 8，9 分为植株只有叶尖，或很少部分的
叶片有部分异常(黄化，褐色斑点)，但整体看不出
有盐害症状; 6，7 分为植株不超过 50%叶片或叶缘
出现黄化、叶斑、干枯等现象; 4，5 分为植株 50% ～
70%出现叶片或叶缘黄化、叶斑、干枯、萎蔫并开始
出现落叶现象; 2，3 分为植株 70%以上叶片或叶缘
黄化，叶片干枯或是整体萎蔫或落叶现象; 1 分为
整体植株呈现濒死状态，没有正常叶片存在; 0 分
为植株死亡。
1. 3. 4 生理指标测定 盐处理 35 天后，取不同盐
分梯度处理下的植株新鲜叶片，测定可溶性糖含量
( Sadasivam et al．，1992 )、叶 绿 素 含 量 ( Arnon，
1949)、游离脯氨酸含量(Bates et al．，1973)、超氧化
物歧化酶活性(Dhindsa et al．，1981)和过氧化物酶
活性(Civello et al．，1995)。
1. 3. 5 叶片光合指标的测定 使用 CIRAS － 2 型
光合仪，测定各白榆无性系叶片光合作用。选取相
同位置的成熟叶片进行测量，每个无性系、每个处理
测量 6 株，每株测量 3 个以上叶片。测定白榆叶片
净光合速率(P n)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(G s)、胞
间 CO2 浓度(C i)等气体交换参数。叶片水分利用
效率(WUE = P n /Tr)、气孔限制值 ( L s = 1 － C i /C a，
C a为大气 CO2 浓度)、表观叶肉导度 ( AMC = P n /
C i)。
1. 3. 6 元素成分监测 试验结束后，将植株根系组
织、地上茎部分别做 Na +，Cl － 含量测定。钠离子检
测使用火焰光度计法测定，氯离子浓度采用 AgNO3
滴定法测定。
1. 3. 7 数据分析与处理 使用 SPSS 21 数据分析
软件对白榆无性系数据进单因素与多因素行方差分
析，并使用 sigmaplot 图形软件作图。
2 结果与分析
2. 1 盐胁迫对白榆无性生长的影响
2. 1. 1 盐胁迫对白榆无性系死亡率影响 经过
102 天的盐胁迫处理之后，6 个白榆无性系在不同
NaCl 梯度处理条件下死亡率统计于表 1。耐盐型白
榆无性系 30 号、51 号、65225 号在各盐分浓度处理
条件下均未发现死亡植株。7 号、68 号白榆无性系
在 0. 7%，0. 9% 2 个盐分处理中死亡率为 100% ;
46 号白榆无性系在 0. 9% NaCl 盐胁迫下的死亡率
达 100%。
表 1 不同 NaCl 浓度处理后 6 个白榆无性系死亡率①
Tab. 1 Mortality rate of 6 elm clones under
different NaCl gradients
盐分
Salt
死亡率 Mortality rate
7# 30# 46# 51# 68# 65225#
0 0 0 0 0 0 0
0. 3% 0 0 0 0 0 0
0. 5% 0 0 0 0 0 0
0. 7% 100% 0 0 0 100% 0
0. 9% 100% 0 100% 0 100% 0
2. 1. 2 盐胁迫对白榆无性系植株形态影响 经过
102 天盐分处理，各白榆无性系整体形态评价见表
2。6 个白榆无性系在盐胁迫条件下均表现出不同
程度盐害症状。耐盐型白榆无性系在不同 NaCl 浓
度处理条件下健康评分值高于非耐盐白榆无性系。
表 2 不同 NaCl 浓度处理后 6 个白榆无性系健康状况
Tab. 2 Health condition of 6 elm clones under
different NaCl gradients
盐梯度
Salt
健康状况评分 Grade of plants healthy
7# 30# 46# 51# 68# 65225#
0 10. 00 10. 00 10. 00 10. 00 10. 00 10. 00
0. 3% 2. 00 6. 17 3. 00 5. 00 5. 00 5. 00
0. 5% 1. 33 5. 33 2. 17 4. 67 3. 50 4. 00
0. 7% 0. 00 4. 33 1. 33 4. 00 0. 00 4. 00
0. 9% 0. 00 3. 33 0. 00 2. 50 0. 00 3. 17
2. 1. 3 盐胁迫对白榆无性系生长和生物量的影响
经过 102 天盐胁迫处理，6 个白榆无性系树高增
长率、地径增长率、干重均随着 NaCl 处理浓度的升
高而呈现降低趋势(表 3)。以各组白榆无性系对照
处理为基础(100% )，计算 6 个白榆无性系在不同
盐分浓度处理条件下的树高增长率百分比、地径增
83
第 3 期 慕德宇等: 优良组培白榆无性系对盐分响应的差异性
长率百分比、干质量百分比。NaCl 盐分处理对白榆
无性系树高、地径和生物量生长影响显著 ( P ＜
0. 05)，随着盐分浓度的升高，白榆无性系树高、地
径以及生物量受到的抑制作用增强。其中耐盐型白
榆无性系 30 号，51 号，65225 号在 0. 9% NaCl 处理
条件下树高增长率、地径增长率与干质量比对照平
均降低 77. 00%，70. 78% 和 47. 91% ; 非耐盐型白
榆无性系在 0. 9% NaCl 处理条件下树高增长率、地
径增长率与干质量比对照处理平均降低 71. 71%，
76. 34%和 46. 69% (图 1)。
表 3 不同浓度 NaCl 处理下 6 个白榆无性系生长量①
Tab. 3 The growth of 6 elm clones under different salt gradients
指标 Index 盐分 Salt
生长量 Growth
7# 46# 68# 30# 51# 65225#
树高增
长率
Height
increase
rate(% )
地径增
长率
Ground
diameter
increase
rate(% )
干质量
Dry
mass / g
0 73. 3 ±8．2 a A 108. 1 ±6．9 a B 64. 1 ±12．0 a A 104. 1 ±10．2 a B 76. 2 ±13．6 a A 64. 9 ±6．6 a A
0. 30% 55. 6 ±16．2 ab A 88. 7 ±9．1 ab B 47. 0 ±4．9 b A 63. 8 ±3．3 b A 21. 2 ±1．9 b C 47. 2 ±14．7 ab A
0. 50% 42. 1 ±16．0 abc A 75. 7 ±20．8 bc B 30. 8 ±2．7 bc A 43. 4 ±6．6 c A 31. 0 ±4．7 b A 19. 5 ±2．0 c A
0. 70% 32. 5 ±9．3 bc AB 42. 5 ±6．6 d B 31. 9 ±4．9 bc AB 30. 2 ±9．2 cd AB 21. 4 ±2．4 b A 27. 5 ±2．2 bc AB
0. 90% 9. 4 ±1．2 c A 47. 3 ±6．3 cd B 18. 1 ±3．0 c A 18. 1 ±2．6 d A 17. 7 ±3．9 b A 18. 4 ±1．8 c A
0 64. 2 ±12．2 a A 41. 9 ±3．4 a AB 57. 9 ±16．2 a AB 48. 5 ±7．7 a AB 44. 2 ±12．6 a AB 24. 8 ±2．2 a B
0. 30% 39. 3 ±2．4 ab A 22. 8 ±1．9 b BC 11. 0 ±2．1 b C 36. 5 ±10．5 ab AB 13. 9 ±2．1 b C 20. 9 ±7．6 a BC
0. 50% 33. 3 ±13．8 ab A 19. 4 ±3．3 bc AB 14. 0 ±1．4 b B 9. 8 ±1．0 c B 14. 6 ±3．9 b B 21. 4 ±2．6 a AB
0. 70% 13. 8 ±4．6 b A 16. 7 ±3．6 bc A 25. 3 ±10．1 ab A 11. 4 ±2．6 c A 10. 2 ±3．0 b A 22. 4 ±4．2 a A
0. 90% 13. 9 ±6．7 b A 12. 6 ±2．0 d A 11. 1 ±2．5 b A 17. 2 ±5．7 bc A 8. 3 ±1．1 b A 8. 3 ±2．4 b A
0 116. 5 ±21．4 a A 109. 0 ±10．8 a A 196. 9 ±30．2 a B 115. 2 ±2．4 a A 238. 4 ±38．4 a B 191. 7 ±19．9 a B
0. 30% 93. 9 ±9．4 ab A 90. 4 ±8．0 ab A 129. 5 ±10．9 b AB 101. 4 ±12．6 a A 158. 4 ±16．6 b B 164. 2 ±24．8 a B
0. 50% 79. 1 ±7．4 b A 77. 4 ±4．7 bc A 99. 9 ±11．7 bc AB 76. 2 ±3．7 b A 164. 8 ±15．6 bc C 115. 3 ±10．7 b B
0. 70% 75. 2 ±5．9 b A 59. 3 ±5．4 cd A 79. 9 ±6．5 c A 69. 6 ±8．9 b A 116. 6 ±4．5 bc B 111. 5 ±7．6 b B
0. 90% 82. 9 ±5．8 ab BC 53. 0 ±3．1 d A 79. 2 ±5．2 c BC 64. 5 ±7．1 b AB 98. 7 ±6．2 c CD 112. 8 ±14．3 b D
①同一指标同一列中，数据后根不同小写字母表示无性系在不同 NaCl 浓度处理条件下差异性显著(P ＜ 0. 05) ; 同一行中，数据后跟不同大写字母表示在不同
NaCl 浓度处理条件下 白 榆 无 性 系 差 异 性 显 著 ( P ＜ 0. 05 ) ; n = 6。 The values sharing the different letter in the same column ( and row ) are significantly
different (P ＜ 0. 05) ．
2. 2 盐胁迫对生理生化影响
NaCl 胁迫 35 天后，对 6 个白榆无性系叶片中
POD，SOD 酶活性，游离脯氨酸、可溶性蛋白、糖以及
叶绿素含量进行分析检测，通过多因素方差分析可
知，6 个白榆无性系各项指标在不同 NaCl 浓度处理
条件下差异性均极为显著(P ＜ 0. 01)。
耐盐型白榆无性系 POD 酶活性在不同处理条
件下均随着 NaCl 浓度的升高呈先升高后下降趋势，
非耐盐性无性系呈下降趋势或不规律的下降趋势。
耐盐型白榆无性系在 0. 3% NaCl 处理条件下 POD
酶活性达到最大值，比对照平均升高 55. 49% ; 当
NaCl 浓度达到 0. 9%时，POD 酶活性比对照平均降
低 12. 95%，同样浓度下，非耐盐型白榆无性系 POD
酶活性比对照平均降低 44. 16% (图 2A)。
耐盐型白榆无性系 SOD 酶活性随着 NaCl 浓度
的升高呈先升高后下降趋势; 在 0. 3% 或 0. 5%
NaCl 处理条件下各无性系 SOD 酶活性达到最大值，
比对照平均升高 41. 95%。相反，在非耐盐型白榆
无性系中，SOD 酶活性随着 NaCl 浓度的升高总体呈
无规律下降趋势; 在 0. 9% NaCl 浓度条件下，非耐
盐型白榆无性系 SOD 酶活性比对照处理平均降低
32. 83% (图 2B)。
耐盐型白榆无性系与非耐盐型白榆无性系叶片
组织内游离脯氨酸含量均随着 NaCl 处理浓度的增
加呈波动升高趋势。在 0. 9% NaCl 浓度条件下，耐
盐型白榆无性系和非耐盐型白榆无性系叶片游离脯
氨酸含量均达到最大值，比对照升高 326%和 508%
(图 2C)。
在不同浓度 NaCl 处理条件下，白榆无性系叶片
组织内可溶性蛋白质随着 NaCl 浓度升高呈波动上升
趋势，且非耐盐型白榆无性系叶片组织内平均可溶性
蛋白含量均高于耐盐型白榆无性系(图 2D)。
在 0. 3%和 0. 5% NaCl 浓度条件下白榆无性系
叶片内可溶性糖含量下降，低于对照处理; 在
0. 7%和 0. 9% NaCl 浓度条件下可溶性糖大量积累。
在 0. 9% NaCl 浓度下耐盐型白榆无性系叶片内可
溶性糖含量大量积累，比对照升高 100. 8%，而非耐
盐型白榆无性系仅比对照升高 29. 1% (图 2E)。
随着 NaCl 浓度的升高，白榆无性系叶绿素含量
呈下降趋势。在 0. 9% NaCl 浓度条件下耐盐型与非
耐盐性白榆无性系叶绿素平均含量比对照分别降低
50. 5% 和 65. 8% (图 2F)。
2. 3 NaCl 胁迫对白榆无性系离子分布影响
NaCl 胁迫试验结束后(102 天)，检测 6 个白榆
无性系茎段、根系部位 Na +与 Cl －含量，6 个白榆无
性系各离子在不同 NaCl 浓度处理条件下差异性均
93
林 业 科 学 52 卷
图 1 不同 NaCl 浓度处理下白榆无性系树高(A，B)、地径增长率(C，D)和生物量(E，F)
Fig. 1 The effect of different NaCl gradients on the reduction rate of height(A，B) ground diameter(C，D)
and dry(E，F) compared with controls
极显著(P ＜ 0. 01)。随着 NaCl 浓度的增加，耐盐型
白榆无性系与非耐盐型白榆无性系根系、茎段内
Na +含量均呈现出上升趋势; 且随着 NaCl 浓度的增
高，钠离子含量在根系中的积累增加(图 3)。
非耐盐型白榆无性系根系中 Cl －含量随着 NaCl
浓度的增加呈上升趋势。在 0. 9% NaCl 处理条件
下，根系中 Cl －含量比对照处理平均升高 123. 43%
(图 4A)。非耐盐白榆无性系，根系中 Cl － 含量在
0. 7% NaCl 浓度条件下达到最大值，比对照处理平
均升高 70. 18% (图 4B)。白榆无性系(30 号除外)
茎段 Cl － 在 NaCl 胁迫条件下含量迅速降低 (图
4C); 随着 NaCl 浓度的增加，茎段内 Cl － 含量缓慢
升高(图 4D)。
2. 4 盐胁迫对光合特性的影响
由表 4 可知，盐胁迫 35 天后，6 个白榆无性系
光合速率(P n)呈显著下降趋势(P ＜ 0. 05)。在耐盐
型白榆无性系中，叶片蒸腾速率在 0. 3% 和 (或)
0. 5% NaCl 条件下均较对照显著升高 (P ＜ 0. 05);
在非耐盐型白榆无性系中，7 号、46 号白榆无性系在
0. 3% NaCl 条件下均较对照处理显著升高 ( P ＜
0. 05)，68 号白榆无性系在此浓度处理下较对照处
理显著降低(P ＜ 0. 05)。各白榆无性系在 NaCl 处
理条件下，气孔导度(G s)、胞间 CO2 浓度(Ci)、表观
叶内导度(AMC)均呈现出下降趋势(P ＜ 0. 05)。46
号、65225 号白榆无性系中，随着 NaCl 处理浓度的增
加，水分利用效率(WUE)显著降低; 相反，68 号、30
号、51 号白榆无性系在 0 ～ 0. 7% NaCl 条件下 WUE
显著下降; 在 0. 9% NaCl 条件下 WUE 升高且达到最
大值。在非耐盐型白榆无性系中，不同浓度 NaCl 处
理条件下，气孔限制百分率(Ls )总体呈现上升趋势
04
第 3 期 慕德宇等: 优良组培白榆无性系对盐分响应的差异性
图 2 不同浓度 NaCl 处理对白榆无性系叶绿素、抗氧化酶活性和渗透调节物质变化
Fig. 2 The effect of different NaCl gradients on chlorophyll，antioxidant enzyme and osmotic adjustment substances
图中虚线深颜色图标为非耐盐白榆无性系，实线浅颜色图标为耐盐型白榆无性系
The line with hollow symbol represents salt-tolerance clones;the dash line with
solid symbol represents the salt-sensitive clones．
(P ＜ 0. 05); 在耐盐型白榆无性系中，气孔限制百分
率并不随 NaCl 处理浓度增加而有规律变化。
3 讨论与结论
3. 1 讨论
盐胁迫对植物的危害表现为改变植物的(促进
或抑制)生长、形态，打破生理、生化反应平衡(改变
酶活性，使渗透调节物质含量升高或降低) (Ashraf，
2009)。在盐胁迫与植物耐盐性研究中，植株存活
率是反应植物耐盐能力的可靠指标 (张川红等，
2002)。NaCl 被认为是导致植物受盐胁迫后生长受
到 抑 制 甚 至 死 亡 的 主 要 因 素， 20 mmol·L － 1
(0. 117% )NaCl 含量就可对植物生长起到抑制作用
( Saied et al．， 2005 )。 对 杨 树 ( Populus ×
euramericana‘Zhonglin-46’)、核桃 ( Juglans regia)、
龙 爪 槐 ( Sophora japonica )、沙 枣 ( Elaeagnus
angustifolia)等木本植物的研究中发现，随着 NaCl
浓度的增加，植株生物量明显下降甚至死亡 (张川
红等，2002; 杨升等，2015)。本试验表明，在非环
境控制条件下，白榆无性系生长量随 NaCl 浓度的增
加而明显下降。较高浓度(≥0. 7% )NaCl 处理盐分
胁迫对耐盐型与非耐盐型白榆无性系生长量抑制均
较大，且可以引起部分非耐盐性白榆无性系的死亡。
随着盐胁迫程度的增加，植物体内活性氧
14
林 业 科 学 52 卷
图 3 不同浓度 NaCl 处理条件下白榆无性系根系、茎段 Na +含量变化
Fig． 3 The changes of Na + content in root and shoots under different NaCl gradients
A:非耐盐型白榆无性系根系钠离子含量; B:耐盐型白榆无性系根系中钠离子含量;
C:非耐盐型白榆无性系茎段钠离子含量; D:耐盐型白榆无性系茎段中钠离子含量
A:Root Na + content in salt-sensitive clones;B:Root Na + content in salt-tolerance clones;
C:Shoots Na + content in salt-sensitive clones;D:Shoots Na + content in salt-tolerance clones．
(ROS)大量积累，从而对植物细胞造成损伤(Mudgal
et al．，2010)，为了应对活性氧的产生，植物体内会
启动一系列活性氧清除系统(抗氧化酶系统)，以减
少活性氧积累对植物造成的伤害，提高植物的耐盐
能力(Zhang et al．，2011)。通过对耐盐型与非耐盐
型白榆无性系对比研究发现(图 2A，B): 在盐胁迫
条件下，耐盐型白榆无性系 POD，SOD 酶活性随
NaCl 浓度的升高呈现出先升高后下降趋势，在较高
NaCl 浓度处理条件下耐盐型白榆无性系 SOD 酶活
性相对非耐盐白榆无性系保持在较高水平。耐盐型
白榆无性系可以通过提高组织内抗氧化酶活性来减
少活性氧的积累，进而提高白榆无性系耐盐能力。
渗透胁迫和离子毒害是影响植物生长发育的主
要因素，而盐分胁迫条件下，细胞内含物质的积累在
一定程度上可以帮助植物细胞维持水分的平衡，提
高植物的耐盐能力 ( Horie et al．，2012 )。对喜树
( Camptotheca acuminata )、五 叶 地 锦 ( Parthenocis
susquinquefolia)的研究中发现，NaCl 胁迫处理条件
下，细胞内可溶性糖、游离脯氨酸、可溶性蛋白等含
量呈现增高趋势 (张露婷等，2011; 刘会超等，
2004)。本试验中，耐盐型白榆无性系与非耐盐型
白榆无性系叶片组织内游离脯氨酸含量以及可溶性
蛋白含量均随着 NaCl 处理浓度的增加呈现出波动
升高趋势，且非耐盐型白榆无性系游离脯氨酸、可溶
性蛋白含量相对增幅均超过耐盐型白榆无性系。由
此表明，白榆无性系组织内游离脯氨酸与可溶性蛋
白含量的积累对白榆无性系耐盐能力的提高影响较
小或呈负相关。相反，耐盐型白榆无性系组织内可
溶性糖含量在高浓度 NaCl 处理条件下大量积累，在
0. 9% NaCl 处理下可溶性糖含量均超过非耐盐型白
榆无性系，这表明在高 NaCl 浓度处理条件下耐盐型
白榆无性系可以通过在细胞内大量积累可溶性糖含
量来提高白榆无性系的耐盐能力。
盐分胁迫条件下，盐离子的吸收导致植物体内
矿物质元素失调，进而影响植物的正常代谢与生长
过程，同时在 Na +运输方式中，大多数植物将过多的
Na +储存于根系中，当植物根系中 Na + 达到一定阈
24
第 3 期 慕德宇等: 优良组培白榆无性系对盐分响应的差异性
图 4 不同浓度 NaCl 处理条件下白榆无性系根系、茎段 Cl －含量变化
Fig． 4 The changes of Cl- content in root and shoots under different NaCl gradients
A:非耐盐型白榆无性系根系氯离子含量; B:耐盐型白榆无性系根系中氯离子含量;
C:非耐盐型白榆无性系茎段氯离子含量; D:耐盐型白榆无性系茎段中氯离子含量
A:Root Cl － content in salt-sensitive clones;B:Root Cl － content in salt-tolerance clones;
C:Shoots Cl － content in salt-sensitive clones;D:Shoots Cl － content in salt-tolerance clones．
值时，根系将过量的 Na + 运输至地上部位 (马焕成
等，1998; 杨升等，2012 )。本试验结果也表明，
NaCl 处理条件下，随着盐分梯度的增加，耐盐型白
榆无性系与非耐盐型白榆无性系 Na +，Cl － 在根系
部位大量积累，以减少对地上茎部的运输，对地上部
分起保护作用。
对楸树 ( Catalpa bungei)、常绿白蜡 ( Fraxinus
griffithii)、北美红栎 ( Quercus rubra)、桑树 (Morus
alba)、沙枣等树种的研究发现，随着盐分处理浓度
的增加(1‰ ～ 3‰)，植物叶片叶绿素含量，光合、蒸
腾速率，气孔导度等值呈现明显下降趋势(朱振贤，
2007; 柯裕州等，2009; 刘正祥等，2014; Feng
et al．，2014)。在本试验中，经过 35 天 NaCl 处理得
到类似结论，且各白榆无性系光合指标变化趋势相
似，表明盐分胁迫条件下白榆无性系组培盆栽苗耐
盐能力与叶片光合特性无关。
3. 2 结论
1) 通过白榆无性系组培盆栽苗研究发现，随着
NaCl 浓度的升高，白榆无性系生长量呈现下降趋
势; 叶片细胞内抗氧化酶活性呈现出先升高后降低
趋势; 渗透调节物质在叶片组织内大量积累; Na +、
Cl －在组织内含量呈现升高趋势，但 Na +、Cl － 在根
系部位大量积累，以减少对地上茎部的运输; 叶绿
素含量、光合速率均呈现下降趋势。
2) 通过对耐盐型白榆无性系与非耐盐型白榆
无性系盐胁迫响应机制对比发现，2 组白榆无性系
在生长量、POD 酶活性、游离脯氨酸含量变化、可溶
性蛋白、细胞内盐离子含量分布及变化、光合特性等
方面表现出相类似或无明显规律的变化趋势; 与此
相反，耐盐型白榆无性系细胞中可溶性糖含量、SOD
酶活性在高浓度 NaCl 处理条件下与非耐盐型白榆
无性系呈现出相较大差异或相反的变化规律。这表
明细胞内可溶性糖含量与 SOD 酶活性对白榆无性
系耐盐能力强弱以及盐胁迫条件下存活率提高具有
重要作用，可以作为白榆无性系耐盐机制的重要
指标。
34
林 业 科 学 52 卷44
第 3 期 慕德宇等: 优良组培白榆无性系对盐分响应的差异性
参 考 文 献
邴 雷，赵宝存，沈银柱，等 ． 2008．植物耐盐性及耐盐相关基因的研
究进展 ． 河北师范大学学报:自然科学版，32(2) :243 － 248．
(Bing L，Zhao B C，Shen Y Z，et al． 2008． Progress of study on salt
Tolerance and salt tolerant related genes in plant． Journal of Hebei
Normal University:Natural Science Edition，32(2) :243 － 248． ［in
Chinese］)
崔 强，王庆成，刘 强，等 ． 2010. 3 种木本植物对 NaHCO3 胁迫生
理响应的比较 ． 东北林业大学学报，38(5) :13 － 15．
(Cui Q，Wang Q C，Liu Q，et al． 2010． Physiological responses od three
woody species to NaHCO3 stress． Journal of Northeast Forestry
University，38(5) :13 － 15． ［in Chinese］)
柯裕州，周金星，张旭东，等 ． 2009． 盐胁迫对桑树幼苗光合生理生
态特性的影响 ． 林业科学，45(8) :61 － 66．
(Ke Y Z，Zhou J X，Zhang X D，et al． 2009． Effects of salt stress on
photosynthetic characteristics of mulberry seedlings． Scientia Silvae
Sinicae，45(8) :61 － 66． ［in Chinese］)
李庆贱，陈志强，时瑞亭，等 ． 2010． 白榆家系苗期耐盐碱研究 ． 北
京林业大学学报，32(5) :74 － 81．
(Li Q J，Chen Z Q，Shi R T，et al． 2010． Alkaline-salt tolerance
indices of Ulmus pumila L． seedling and family evaluation on
alkaline-salt tolerance． Journal of Beijing Forestry University，
32(5) :74 － 81． ［in Chinese］)
刘会超，孙振元，彭镇华 ． 2004． NaCl 胁迫对五叶地锦生长及某些
生理特性的影响 ． 林业科学，40(6) :63 － 67．
(Liu H C，Sun Z Y，Peng Z H． 2004． Effect of salt stress on the growth
and some physiological characteristics in Parthenocissus quinquefolia
cuttings． Scientia Silvae Sinicae，40(6) :63 － 67． ［in Chinese］)
刘炳响 ． 2008． 白榆耐盐差异性研究 ． 保定: 河北农业大学博士学
位论文 ．
(Liu X B． 2008． Studies of the difference of salt resistance of Ulmus
Pumila． Baoding: PhD thesis of Agricultural University of Hebei．
［in Chinese］)
刘正祥，张华新，杨 升，等 ． 2014． NaCl 胁迫对沙枣幼苗生长和光
合特性的影响 ． 林业科学，50(1) :32 － 40．
(Liu Z X，Zhang H X，Yang S，et al． 2014． Effects of NaCl stress on
growth and photosynthetic characteristics of Elaeagnus angustifolia
Seedlings． Scientia Silvae Sinicae，50(1) :32 － 40． ［in Chinese］)
鲁少尉，齐 飞，李天来 ． 2012． NaCl 及等渗 PEG 胁迫对番茄叶片光
合特性及蔗糖代谢的影响 ． 华北农学报，27(3) :136 － 141．
(Lu S W，Qi F，Li T L． 2012． Effect of NaCl and PEG iso-osmotic
stresses on photosynthetic characteristics and sucrose metabolizing in
tomato leaf． Acta Agriculturae Boreali-Sinica，27(3) :136 － 141．
［in Chinese］)
马焕成，王沙生 ． 1998． 盐胁迫下胡杨的离子响应 ． 西南林学院学
报，18(1) :43 － 48．
(Ma H C，Wang S S． 1998． Ion response of P． euphraticato salt stress．
Journal of Southwest Forestry College，18 ( 1 ) : 43 － 48． ［in
Chinese］)
慕德宇 ． 2012． 白榆优良无性系组织培养的耐盐碱筛选研究 ． 杨陵:
西北农林科技大学硕士学位论文 ．
(Mu D Y． 2012． Screening of salt-alkali tolerance of tissue cultured
Ulmus pumila clones． YangLing: MS thesis of Northwest A＆F
University． ［in Chinese］)
慕德宇 ． 2013． 离体培养条件下 12 个白榆优良无性系氯化钠盐分抗
性筛选的研究 ． 山东大学学报: 理学版，48(3) :19 － 23．
(Mu D Y． 2013． A research of screening of salt-tolerance of 12 elm
clones in vitro culture． Journal of Shandong University: Natural
Science，48(3) :19 － 23． ［in Chinese］)
慕德宇，王 强，吉文丽 ． 2011. 21 个白榆无性系差异性分析与评
价 ． 山东大学学报: 理学版，46(11) :8 － 11．
(Mu D Y，Wang Q，Ji W L． 2011． Analysis and evaluation of 21 kinds
of elm variations population diversity． Journal of Shandong
University:Natural Science，46(11) :8 － 11． ［in Chinese］)
夏尚光，张金池，梁淑英 ． 2008． NaCl 胁迫对 3 种榆树幼苗生理特
性的影响 ． 河北农业大学学报，31(2) :52 － 56．
(Xia S G，Zhang J C，Liang S Y． 2008． Effect of NaCl stress on
physiological characteristics of three elm species seedlings． Journal
of Agricultural University of Hebei，31(2) :52 － 56． ［in Chinese］)
杨 升，张华新，刘 涛 ． 2012． 盐胁迫对 16 种幼苗渗透调节物质的
影响 ． 林业科学研究，25(3) :269 － 277．
(Yang S，Zhang H X，Liu T． 2012． Effect of salt stress on osmotic
adjustment substances in plants． Forest Research， 25(3) :
269 － 277． ［in Chinese］)
杨 升，张华新，杨秀艳，等 ． 2015． NaCl 胁迫下不同种源沙枣的生
长表现差异 ． 林业科学，51(9) :52 － 58．
(Yang S，Zhang H X，Yang X Y，et al． 2015． Differential growth
performance of Elaeagnus angustifolia Provenances under NaCl
stress． Scientia Silvae Sinicae，51(9) :52 － 58． ［in Chinese］)
张川红，沈应柏，尹伟伦，等 ． 2002． 盐胁迫对几种苗木生长及光合
作用的影响 ． 林业科学，38 (2) :27 － 31．
(Zhang C H，Shen Y B，Yin W L，et al． 2002． Effect of salt stress on
photosynthesis and growth of four tree species seedlings． Scientia
Silvae Sinicae，38 (2) :27 － 31． ［in Chinese］)
张露婷，吴 江，梅 丽，等 ． 2011． 喜树种源耐盐能力评价及耐盐
指标筛选 ． 林业科学，47(11) :66 － 72．
( Zhang L T，Wu J，Mei L，et al． 2011． Saline tolerance of Camptotheca
acuminata provenances and the index selection for saline tolerance．
Scientia Silvae Sinicae，47(11) :66 － 72． ［in Chinese］)
朱振贤 ． 2007． 几种主要造林树种盐胁迫响应及耐盐机理研究 ． 南
京:南京林业大学硕士学位论文 ．
( Zhu Z X． 2007． Studies on effects and salt-tolerance mechanism of
several planting species under salt stress． Nanjing: MS thesis of
Nanjing Forestry University． ［in Chinese］)
Allakhverdiev，Suleyman I． 2000． Ionic and osmotic effects of NaCl-
induced inactivation of photosystems I and II in Synechococcus sp．
Plant physiology，123(3) : 1047 － 1056．
Jaleel C A，Lakshmanan G M A，Gomathinayagam M，et al． 2008．
Triadimefon induced salt stress tolerance in Withania somnifera and
its relationship to antioxidant defense system． South African Journal
of Botany，74(1) :126 － 132．
54
林 业 科 学 52 卷
Arnon D I． 1949． Copper enzymes in isolated chloroplasts-poly phenol
oxidase in Beta-Vulgaris． Plant Physiology，24(1) : 1 － 15．
Ashraf M，Ali Q． 2008． Relative membrane permeability and activities of
some antioxidant enzymes as the key determinants of salt tolerance in
canola ( Brassica napus L． ) ． Environmental and Experimental
Botany，63(1 /3) :266 － 273．
Azooz M M，Shaddad M A，Abdel-Latef A A． 2004． The accumulation and
compartmentation of proline in relation to salt tolerance of three
sorghum cultivars． Indian Journal of Plant Physiology，9(1) :1 － 8．
Bates L S，Waldren R P，Teare I D． 1973． Rapid determination of free
proline for water-stress studies． Plant and Soil，39(1) : 205 － 207．
Civello P M，Martinez G A，Chaves A R，et al． 1995． Peroxidase from
strawberry fruit ( Fragaria Ananassa-Duch ) － partial-purification
and determination of some properties． Journal of Agricultural and
Food Chemistry，43(10) : 2596 － 2601．
Dhindsa R S， Matowe W． 1981． Drought tolerance in 2 mosses-
correlated with enzymatic defense against lipid-peroxidation． Journal
of experimental Botany，32(126) : 79 － 91．
Feng Z T，Deng Y Q，Fan H，Sun QJ，Sui N，Wang BS． 2014． Effects
of NaCl stress on the growth and photosynthetic characteristics of
Ulmus pumila L． seedlings in sand culture． Photosynthetica，
52(2) :313 － 320．
Horie T， Karahara I， Katsuhara， M． 2012． Salinity tolerance
mechanisms in glycophytes: an overview with the central focus on
rice plants． Rice，5(1) : 11．
Mudgal V，Madaan N，Mudgal A． 2010． Biochemical mechanisms of salt
tolerance in plants: a review． International Journal of Botany，
6(2) : 136 － 143．
Sadasivam S，Manickam A． 1996． Biochemical methods ( revised second
edition) ． New age international，New Delhi．
Saied A S，Keutgen A J，Noga G． 2005． The influence of NaCl salinity
on growth，yield and fruit quality of strawberry cvs． ‘Elsanta’and
‘Korona’． Scientia Horticulturae，103 (3) :289 － 303．
Waisel Y． 1972． Biology of halophytes． Physiological ecology． New
York:Academic Press．
Zhang H，Han B，Wang T，et al． 2011． Mechanisms of plants salt
response: insights from proteomics． Journal of Proteome research
11(1) : 49 － 67．
(责任编辑 王艳娜)
64