全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 26(3)：330—333 2OO6年 5月
常夏石竹耐盐突变体渗透调节的研究
王长泉1a，刘 涛lb
(1．山东理工大学 a．基建处 b．生命科学学院，山东 淄博 255049)
摘 要：在离体培养条件下利用 一射线作诱变剂获得耐0．5 、0．7 、1．0 NaC1的突变系，通过对稳定突变
系植株叶片渗透剂含量及对渗透势贡献大小的测定表明：耐盐突变体叶中 K+、游离氨基酸、Na+、脯氨酸的
含量高于对照，其中脯氨酸和 Na+积累最明显 而叶片中可溶性糖的含量、K+／Na+低于对照。Na+对突变
体植株叶片渗透势贡献最大，是最主要的渗透调节剂之一 耐盐突变体植株内存在渗透物质的再分配，叶内
有吸钾排钠现象
关键词：常夏石竹；离体培养； 一射线；耐盐突变体；渗透调节
中图分类号；Q945 文献标识码：A 文章编号：lOOO-3142(2006)03—0330—04
Study on the osmotic potential regulation
of Dian thus p lumarius variants
WANG Chang—quan1a，LIU Taolb
(1．Shandong University of Technology，a．Department of Basical Construction，b．College of Life Sciences，Zibo 255049。China)
Abstract：By the use of 7-rays as mutagens，we abtained 0．5 ，0．7％，1．o NaC1 tolerant variants from the
adventitious buds of Dianthus plumarius in vitro．The measure of osmoregulatents of variants leaves and the
contribution Of each osmoregulatent tO osmotic potential indicate：the content 0f Na+，K+，proline and free a—
mino acid in variant leaves were higher while the solubale sugar and K+／Na+were lower than that of control
plants；the accumulation of proline and Na+ was notable．The Na+ has the biggest contribution to the cyto—
plasm osmotic potential，SO it is one of the most important osmoregulatents．There is osmoregultents re-alloe-
tion in the variant plants，and there is assimilating-K+ and eliminating-Na+ mechanism in variants leaves．
Key words：Dianthus plumarius；7-rays；salt～tolerant；osmotic potential regulation．
植物渗透调节是植物耐盐机理和耐盐能力的基
础。植物耐盐性是一种综合性状表现，不同植物因
其耐盐方式和耐盐机理不同，细胞和组织内生理代
谢也不同，造成植物耐盐能力差异很大，目前没有一
个公认的机制能解释所有植物对盐的适应性(翟凤
林等，1989；赵可夫，1993；Slooten，2003)。研究常
夏石竹(Dianthus plumarius)人工诱导耐盐突变体
渗透剂数量和种类的变化，分析渗透调节的机理及
生理意义，可为揭示耐盐机理和耐盐育种工作奠定
基础。
1 试 与贲法
1．1材料
材料由山东理工大学组培室提供常夏石竹
(Dianthus plumarius)的试管苗。
1．2方法
耐盐突变系的诱导：采用王长泉等的方法(王长
收稿日期：2004—08—17 修回日期：2005·12—03
基金项目：山东理工大学科研基金资助[Supported by Research Foundation of Shandong University of Technology]
作者简介：王长泉(1970一)，男，山东平原人，高级工程师，在读博士，从事植物育种和抗性生理研究，(E-mail)whitewater7006@
eyou．COITI o
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3期 王长泉等：常夏石竹耐盐突变体渗透调节的研究 331
泉，2001)，取经 5KR的 一射线处理后的试管苗的叶
片移人 MS+BA 2．0 mg／L+NAA 0．2 mg／L+
NaC1 0．5 的培养基上作第一轮选择，在第一轮选
择末，选取生长良好的不定芽的叶片，转移到同样
NaC1浓度的培养基上，进行第二轮选择，依次进行
到第六轮选择末，选取生长良好的不定芽叶片转移
到不含 NaC1培养基上，清除可能对选择剂“上瘾”
的非抗性细胞，一个月后选取不定芽叶片转入含
0．5 9／6 NaC1或不含 NaC1的MS+BA 2．0 mg／L+
NAA 0．2 mg／L的培养基上诱导不定芽的分化，再
生植株称耐 0．5 NaC1的变异体。从 0．5 NaC1
选择第三轮开始，挑选生长良好的不定芽叶片，转入
0．7％ NaC1、l 9／5 NaC1的培养基上作为第一轮选
择，至第六轮止，选取生长良好的不定芽叶片，按上
述0．5 NaC1选择处理方法移人不含NaC1的培养
基上诱导不定芽分化，再生植株分别称耐 0．7 9／5
NaC1和耐 l 9，6 NaC1的变异体。将未经 7一射线辐射
处理后 的常夏石竹 叶片按上述程序筛选得到耐
0．5 NaCI、0．7 NaCI、1 9／6 NaCl变异体做对照。
培养基中蔗糖浓度为30 g／L，琼脂为6．5 g／L，培养
光照强度为 200,umol／m。-s，光照时间 12 h／d，室
温(20±2)℃。取稳定突变体植株的功能叶和嫩枝
测定生理指标。
细胞渗透势 的测定：采用冰点下降法，采用
FM4型冰点渗透压计(赵可夫，1993)。
脯氨酸含量测定：采用茚三酮比色法(赵可夫，
l993)。
可溶性糖含量测定 ：8O 乙醇提取，蒽酮比色法
(赵可夫，l993)。
Na+、K+含量 测 定：火焰 光 度法 (赵可 夫，
l993)。
表 1 7-射线处理对叶片不定芽变异率的影响
Table 1 Effects of 7-rays on variant frequency
NaCI浓度
Concentration
( )
接 叶 数变 叶片数变异率／ LSR No_
。 riam Pe rce g。(o
． 05)
IeaVes Ieaves oi variant
表 2 耐盐突变体有机渗透剂含量的变化
Table 2 The contents of organic osmoregulatent in the variants
游离氨基酸总量测定：氰氨酸盐法(赵可夫，1993)。
每一指标的测定采取同时取样、同时处理、同时
测定的方法。每份样品测定取 3个平行测定值的平
均值，平均误差不大于 5％。
2 结果与分析
2．1耐盐突变系的快速诱导
如表 l示，用 7一射线做诱变剂比不用诱变剂明
显提高了变异率，如耐 1．0 9／6变异率 CK为 0．44 ，
一 射线处理后为 2．22％，处理后为 CK的近 5倍。
2．2渗透剂含置的变化
分别取耐不同盐浓度的常夏石竹试管苗植株叶
片和茎段测定渗透剂含量，用在 MS+BA 2．0 mg／
L十NAA 0．2 mg／L培养基上培养的不耐盐常夏石
竹试管苗作对照。所测数据列于表 2、3，耐不同盐
浓度的植株渗透剂含量均有差异，但耐盐植株和不
耐盐的对照植株比较，有一定的变化规律。
2．2．1有机渗透荆含量的变化 (1)脯氨酸：从表 2
可以看出，三种耐盐突变体叶片中脯氨酸的含量是
对照植株的 4倍多，而茎内脯氨酸含量 比对照植株
略有降低，耐不同盐浓度的植株间差异不显著，和对
照比较差异显著，说明耐盐植株中保持较高水平的
脯氨酸。脯氨酸积累是植物体抵抗渗透胁迫的有效
方式之一，大量研究表明，许多植物在盐胁迫下脯氨
酸迅速积累，但也有学者认为脯氨酸积累并不代表
抗盐能力大小(刘祖棋等，1994；赵可夫，l993；Sloo—
ten，2003)。通过本试验中脯氨酸含量分析，发现常
夏石竹耐盐突变体植株中脯氨酸含量积累显著，但
由表 4可知即使叶片含量 比对照提高了 3倍多，也
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不过占总渗透势的 0．5 0,4左右，因此脯氨酸不是常
夏石竹耐盐突变体的主要渗透调节物质。
(2)可溶性糖含量：本试验结果表明，耐盐植株的可
溶性糖含量无论是茎内还是叶内均明显低于对照，
差异达到显著水平，而耐不同盐浓度的突变体之问
差异不显著。可溶性糖是很多不耐盐植物的主要渗
透调节剂，它也是合成别的有机溶质的碳架和能量
来源，对细胞膜和原生质胶体亦有稳定作用，还可在
细胞内无机离子浓度高时起保护酶类的作用(翟凤
林等，1989；刘祖棋等，1994；赵可夫，1993；Slooten，
2003)。耐盐植株含糖量有所下降，是因为在盐分胁
迫下，植株既要建造躯体，又要合成一些渗透剂及积
累矿质离子，很可能是由于呼吸消耗增大所致。
(3)游离氨基酸的含量 ：由表 2看出，耐盐突变
体植株茎内和叶内的游离氨基酸总量比对照增加，
差异显著；耐 0．5 9，6、与 0．7 、1．0 NaC1耐盐突变
体叶片游离氨基酸含量差异显著，耐 0．7 和 1．0
NaC1突变体问差异未到达显著水平。耐盐突变体
植株内游离氨基酸的增加可能是由于随盐分胁迫增
大蛋白质合成能力降低，导致游离氨基酸相对积累。
表 3 耐盐突变体无机渗透剂含量的变化
Table 3 The contents of inorganic osmoregulatent in the variants
2．2．2无机渗透剂含量的变化 由表 3可以看出，
耐盐突变体植株内 Na 、K 、K ／Na 都有显著变
化。Na 在耐盐突变体叶内和茎内含量明显高于对
照，而且随着耐盐浓度的升高而增大；而变异植株叶
内K 含量比对照明显增加，而茎内 K 含量却比对
照有明显降低，差异显著，而且随盐浓度的增加而下
降更加明显；突变体茎、叶内K ／Na 都低于对照，
差异达 到极显 著水 平。例 如耐 0．5 、0．7 、
1．0NaC1 的突变体叶内 Na 含量是对照的 33．5、
35．4、38．6倍，K 含量是对照的 1．37、1．65、1．75
倍，K ／Na 比对照降低 2o多倍。突变体叶内Na
含量始终低于茎内，K+含量高于茎内，说明 Na 、
K 在突变体植株内存在再分配。突变体植株叶内
Na 、K 之和接近 80 mg／g·DW，这么高的 Na 、
K 含量，很有利于调节细胞的渗透势，维持 自身的
水分平衡。
2．3渗透剂和渗透势的相关性
从表 4可以看出，不同渗透剂对渗透势的贡献
大小在耐盐突变体和对照中有明显不同，各种渗透
剂对对照植株叶片中渗透势的贡献由大Nd,N序分
别是 K 、游离氨基酸、可溶性糖、Na+、脯氨酸，随
着植株耐盐性的提高，Na 对渗透势的贡献越来越
大，K 贡献越来越小，至耐 0．7 NaC1的突变体，
Na 对渗透势的贡献到达最大，占总渗透势的
42．13 。而耐 1．0 0ANaC1的突变体植株尽管几种
物质中 Na 贡献最 大，但 是其 比例远远小于耐
0．7 NaC1的突变体。
表 4 几种渗透剂和渗透势的关系
Table 4 The relation between osmoregulatents
and cytoplasm osmotic potential
处理 相对渗透势 Relaftve osmotic potential( )
TFeat-
可鋈S性S糖游离F A基酸脯P氪ro Na+ K+T总。和tal ( ) 。 ． ．⋯ “
耐盐变异体积累 Na 降低渗透势，这对突变体
的渗透调节和维持水分平衡是有益的，但是 Na 的
积累超过一定范围将有盐害甚至导致植株死亡(赵
可夫，1993；刘祖棋等，1994)，因此，耐低浓度 NaC1
的突变体，Na 可能是主要的渗透调节物质之一，而
耐高浓度 NaC1的突变体，Na 虽然也是调节物质
之一，但是，主要靠 Na 贡献往往是不利的。在高
浓度NaC1条件下突变体的生存还必将有赖于其他
更重要的渗透调节物质。从耐 1．0 NaC1的突变
体植株看，上述五种物质对渗 透势的贡献 只占
6O ，远远低于对照及其他浓度的突变体，也充分说
明这一问题。在高盐浓度下，突变体植株内除上述
五种渗透剂外还产生什么物质，需进一步研究。
随着耐盐性的提高，游离氨基酸、可溶性糖、脯
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氨酸对渗透剂的贡献越来越小，这是由于 Na 浓度
的增加而使他们在渗透调节中占的比例下降所致。
2．4植株内渗透物质的再分配和自我调节
在盐胁迫下，植株的叶片是最敏感的部位(翟凤
林等，l989；赵可夫，l993；张海燕等，1998；Noble
等，2002)，突变体为了维持生长代谢过程的正常进
行，首先要进行渗透调节维持水分平衡。随着外界
盐胁迫的增大，体内可溶性物质及无机离子向叶片
运输并积累。
由表 2和表 3可以看出，对照植株茎内和叶内
K+、游离氨基酸、可溶性糖、Na+、脯氨酸五种物质
的含量相差不多。只是叶中 K+／Na 明显高于茎
内，其原因是由于叶中 Na+浓度低于茎内。
变异体叶和茎内的物质含量变化是很明显的。
首先，叶片内积累的大量的 Na 、K 、脯氨酸比较
显著，其中叶内 K+、脯氨酸是茎内的几倍，而糖的
含量也是叶内高于茎内，这些物质的变化是对照植
物中所没有的。同时耐盐突变体叶内积累较多的
Na+而茎内排除 K ，导致茎内和叶内 K ／Na 都
显著降低。因此耐盐突变体受到 NaC1的影响，为
了维持叶片的渗透势，将茎内大量的K+移至叶片，
并在叶片积累相对高浓度的可溶性糖、脯氨酸和游
离氨基酸，以提高叶片的渗透调节能力。
突变体在盐胁迫下，吸收并积累Na+降低渗透
势，这对维持自身水分平衡很重要，而叶片对 Na
也是相当敏感，当叶片 Na 浓度达到一定值时，叶
片则积累K+代替Na ，而将过量 Na+的留在茎内，
以减少过量Na 的毒害，此所谓“吸钾排钠”现象。
细胞内积累这么高的 Na+而不受毒害并能维持正
常的生理功能，另一机制就是 Na+在液泡内的离子
区域化作用，避免了过高 Na 对细胞质内细胞器和
各种酶的毒害(Braun等，l988；Davies等，1994；
Flowers等，199 7；Hole等，1987；Qiu等，2001)。
3 问题与讨论
耐盐性生理指标对植物适应不同盐度具有不同
的指示意义，但植物耐盐机制是错综复杂的，是受植
物多基因控制的(赵可夫，1993；刘祖棋等，1994；
Hole等 1987；Liu等，l987)，因此，生理代谢过程不
同，表现出的生理指标也不同。从渗透调节的角度
出发鉴定耐盐突变体是很重要的一个手段，随着突
变体耐盐性的提高，渗透调节能力增大，渗透调节物
质积累。但是仅从个别物质的含量差异去鉴定突变
体还是很不够的，例如仅从可溶性糖含量去分析可
能得不到正确的结论。因此，在鉴突变体时，既要注
意渗透物质含量的变化，又要考虑这些物质对渗透
调节的贡献，找出主要渗透调节物质，确定突变体渗
透调节的类型。还必须结合植物的结构特点和盐胁
迫下其他各项生理指标的变化趋势，才能较为准确
地综合评价植物耐盐能力大小。
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