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Studies on the physiological and biochemical characteristics of Guanximiyou pomelo plants under salt stress

盐胁迫下琯溪蜜柚苗木生理生化特性的变化研究



全 文 :    4收稿日期 :2005唱05唱18   改回日期 :2005唱07唱25
盐胁迫下�溪蜜柚苗木生理生化特性的变化研究
马翠兰1  刘星辉1  王湘平2
(1畅福建农林大学园艺学院  福州   350002 ;2畅福建农林大学测试中心  福州   350002)
摘  要  水培试验研究了不同浓度盐胁迫下�溪蜜柚苗木生理生化特性的变化 。结果表明 ,盐胁迫下�溪蜜柚苗
木根系活力 、叶片相对含水量(RWC) 、叶片细胞汁液 pH 、光合色素含量及氨基酸含量降低 ,大分子渗漏值及丙二醛
(MDA)含量增加 ,且它们之间均呈显著和极显著相关性 。�溪蜜柚植株根系活力及叶片 MDA含量对盐胁迫较敏
感 ,根系活力下降可能是柚植株受盐胁迫后最早的伤害反应 。
关键词  �溪蜜柚  盐胁迫  生理生化特性  相关性
Studies on the physiological and biochemical characteristics of Guanximiyou pomelo plants under salt stress .MA Cui唱
Lan1 ,LIU Xing唱Hui1 ,WANG Xiang唱Ping2 (1畅College of Horticulture ,Fujian Agriculture and Forestry University ,Fuzhou
350002 ,China ;2畅Test Center of Fujian Agriculture and Forestry University ,Fuzhou 350002 ,China) ,CJEA ,2007 ,
15(1) :99 ~ 101
Abstract   Changes of physiological and biochemical characteristics of Citrus grandis Osbeck cv .Guanximiyou plants un唱
der salt stress were studied in hydroponics culture experiments .The results show that with the increase of salinity and
treated time ,the root vitality ,relative water content (RWC) ,pH value of cell sap in leaves and the contents of photosyn唱
thetic pigments and amino acid decrease ,but the macromolecule leakage value and the content of malondialdedyed (MDA)
in leaves increase .There is a significant correlation between physiological and biochemical characteristics .The root vitality
and the content of MDA in leaves are sensitive to salt stress and the decrease of root vitality may be the earliest response of
Guanximiyou pomelo plants to the salt stress .
Key words   Citrus grandis Osbeck cv .Guanximiyou ,Salt stress ,Physiological and biochemical characteristics ,Correlation
(Received May 18 ,2005 ;revised July 25 ,2005)
近年来有关盐胁迫下不同果树种类 、品种的种子萌发 、苗木生长发育 、叶片光合特性 、活性氧及 N 代谢
等与果树耐盐性相关的研究已有大量报道[1 ~ 3] ,但对盐胁迫下果树根系活力及叶片各生理生化特性变化的
相关研究尚少见报道 。本研究以�溪蜜柚为试验材料 ,研究了盐胁迫下苗木根系活力 、叶片相对含水量 、叶
片细胞汁液 pH 、膜透性 、丙二醛 、氨基酸及光合色素含量等的变化 ,探讨了柚的耐盐性机理 。
1  试验材料与方法
试验于 2001年在福建农林大学园艺学院遮荫棚中进行 ,供试柚品种为 3年生“�溪蜜柚”(Citrus gran唱
dis Osbeck cv .Guanximiyou)嫁接苗 ,砧木为柚(Citrus grandis Osbeck) 。选取生长势较一致的苗木 ,置于盖
上具孔的盛 8L全营养液(大量元素采用 1/2 Hoagland营养液 ,微量元素采用 1/2 Arnon营养液) 、黑纸遮壁
的塑料桶中 ,每桶 1 株 ,培养 2 周后开始盐胁迫处理 。 试验共设 NaCl 浓度为 0mmol/L (CK ) 、40mmol/L
( Ⅰ ) 、80mmol/L( Ⅱ )和 120mmol/L( Ⅲ )4个盐分水平 ,每处理重复 5次 ,每天通气 2h ,每 15d更换 1次培养
液 。自 6月 1日起每隔 20d于上午 8 :00 ~ 10 :00取植株第一侧枝顶部第 2 ~ 4叶进行 1次生理生化相关指
标测定 。其中叶片相对含水量(RWC)参照华东师范大学生物系植物生理教研组[4]方法测定 ;叶片细胞汁液
pH测定时称取剪碎的叶片 0畅5g ,加入 5mL蒸馏水研磨至匀浆 ,以 16000r/min离心 ,上清液加 5mL 蒸馏水
后用 pHSJ唱4型 pH计测定 pH ;细胞膜透性以大分子渗漏值表示 ,用直径 0畅5cm打孔器钻取 10枚叶圆片 ,加
去离子水 6mL ,抽气 20min ,室温振荡 4h ,用 751唱GW紫外分光光度计比色测定 OD254 ,得总渗漏值 ;丙二醛
(MDA)含量采用硫代巴比妥酸比色法测定[5] ;氨基酸含量采用茚三酮比色法测定 ,以亮氨酸为标准氨基酸 ;
叶片光合色素含量测定参照文献[6] ;根系活力采用 α唱萘胺氧化法[7]测定 。
第 15 儍卷第 1期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol .15 换  No .1
2 0 0 7 乔年 1 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Jan .,  2007 後
图 1  盐胁迫下�溪蜜柚植株
根系活力的变化
Fig畅1   Changes of root vitality of Guanximiyou
pomelo plants under NaCl stress
2  结果与分析
2畅1  盐胁迫下�溪蜜柚苗木根系活力的变化
盐分胁迫下�溪蜜柚苗木根系活力降低 ,并随胁迫时间和强度的
增加 ,根系活力降低越明显(图 1) 。 NaCl胁迫 20d ,不同浓度 NaCl处
理对�溪蜜柚植株根系活力的影响与对照差异小 ,NaCl胁迫 40d和
60d ,随胁迫时间的延长和 NaCl浓度的增大 ,根系活力明显降低 。与
对照相比 ,NaCl 胁迫 40d 时 40mmol/L 、80mmol/L 和 120mmol/L
NaCl处理根系活力分别下降 11畅8% 、40畅7% 和 52畅1% ,到胁迫 60d时
其根系活力分别下降 26畅9% 、70畅5% 和 81畅3% 。
2畅2  盐胁迫下�溪蜜柚叶片相对含水量(RWC)及细胞汁液 pH的变化
随 NaCl处理时间的延长和浓度的增加 ,叶片相对含水量下降(见
表 1) 。 NaCl胁迫 20d ,经 120mmol/L NaCl处理的柚叶片相对含水量
显著下降 ,其余浓度 NaCl处理变化不明显 。 NaCl胁迫 40d和 60d ,80mmol/L NaCl处理叶片相对含水量也
显著下降 ,且叶片出现不同程度的萎蔫并向内卷曲 。说明长时间 NaCl胁迫 ,较低浓度就可对柚叶片造成伤
害 。相关分析表明 ,柚植株叶片相对含水量与根系活力呈极显著正相关 ,胁迫 60d时其相关方程为 :
y = 35畅563 + 0畅6844 x     ( r = 0畅960 倡 倡 ) (1)
NaCl胁迫下柚叶片细胞汁液 pH 与相对含水量的变化相似 ,120mmol/L NaCl胁迫 20d及 80mmol/L
NaCl胁迫 60d ,柚叶片细胞汁液 pH显著降低(见表 1) 。柚叶片细胞汁液 pH与根系活力呈极显著正相关 ,
胁迫 60d时其相关方程为 :
y = 0畅344 + 0畅00857 x   ( r = 0畅900 倡 倡 ) (2)
表 1  盐胁迫下�溪蜜柚叶片相对含水量与细胞汁液 pH的变化 倡
Tab .1   Changes of relative water content and pH value in leaves of Guanximiyou pomelo plants under NaCl stress
处   理 叶片相对含水量/% Leaf relative water content 细胞汁液 pH pH value of leaf cell sap
T reatments 胁迫天数/d   Days of stress
0 L20 煙40 葺60 0 D20 棗40 照60
CK     90 畅11a     86 M畅37a     86 媼畅48a     88 缮.79a     6 揶.58a     6 .66ab     6 儍.68a     6 槝.64a
Ⅰ     89 畅85a     82 M畅13a     78 媼畅88a     71 缮畅41a     6 揶畅64a     6畅74ab     6 儍畅56a     6 槝畅51a
Ⅱ     91 畅27a     80 M畅48ab     64 媼畅37b     47 缮畅58b     6 揶畅59a     6畅80a     6 儍畅39ab     6 槝畅22b
Ⅲ     90 畅83a     78 M畅64b     53 媼畅16c     40 缮畅14b     6 揶畅60a     6畅56b     6 儍畅15b     6 槝畅02c
    倡 多重比较采用新复极差法 ,不同小写字母表示 a = 0畅05 显著水平 ,下同 。
2畅3  盐胁迫下�溪蜜柚叶片细胞膜透性及丙二醛(MDA)含量的变化
随 NaCl浓度的增大和胁迫时间延长 ,�溪蜜柚叶片大分子渗漏值增加(见表 2) 。 120mmol/L NaCl胁
迫 20d及 80mmol/L NaCl胁迫 40d ,柚叶片大分子渗漏值显著升高 。与对照相比 ,120mmol/L NaCl 胁迫
20d 、40d和 60d ,叶片大分子渗漏值分别增加 44畅8% 、83畅5% 和 116畅3% 。相关分析表明 ,柚叶片大分子渗漏
值与根系活力呈极显著负相关 ,相关方程为 :
y = 0畅945 - 0畅00646 x     ( r = - 0畅889 倡 倡 ) (3)
表 2   NaCl胁迫下�溪蜜柚叶片大分子渗漏值与 MDA含量的变化
Tab .2   Changes of leakage value of macromolecules and MDA content in leaves of Guanximiyou pomelo plants under NaCl stress
处   理 大分子渗漏值/OD254 骀Leakage value of macromolecules MDA 含量/μmol·g - 1 MDA content
T reatments 胁迫天数/d Days of stress
0 L20 煙40 葺60 0 D20 棗40 照60
CK 0 骀畅436a 0 $畅431b 0 b畅461b 0 牋畅467b 12 畅80a 11 E畅83b 13 儍畅30b 14 亮畅58c
Ⅰ 0 骀畅443a 0 $畅468b 0 b畅527b 0 牋畅543b 11 畅42a 15 E畅64ab 21 儍畅79a 23 亮畅63b
Ⅱ 0 骀畅416a 0 $畅528ab 0 b畅671a 0 牋畅826a 11 畅67a 18 E畅08a 26 儍畅37a 35 亮畅11a
Ⅲ 0 骀畅424a 0 $畅614a 0 b畅778a 0 牋畅917a 12 畅61a 18 E畅78a 30 儍畅16a 38 亮畅65a
    NaCl胁迫增加了�溪蜜柚叶片 MDA含量(见表 2) ,40mmol/L NaCl胁迫 40d及 80mmol/L NaCl胁迫
20d ,柚叶片 MDA 含量显著增加 ,80mmol/L NaCl 胁迫 40d 和 60d ,柚叶片 MDA 含量分别比对照增加
98畅3% 和 140畅8% ,120mmol/L NaCl胁迫 20d 、40d和 60d ,柚叶片 MDA 含量分别增加 58畅7% 、126畅8% 和
165畅1% 。叶片 MDA含量与大分子渗漏值呈极显著正相关 ,相关方程为 :
100  中 国 生 态 农 业 学 报 第 15 卷
y = - 6畅638 + 50畅497 x     ( r = 0畅980 倡 倡 ) (4)
2畅4  盐胁迫下�溪蜜柚叶片氨基酸及光合色素含量的变化
40mmol/L NaCl 胁迫 60d ,�溪蜜柚叶片氨基酸含量变化不明显 ,80mmol/L NaCl 胁迫 40d 及
120mmol/L NaCl胁迫 20d ,氨基酸含量显著下降(见表 3) 。 80mmol/L和 120mmol/L NaCl胁迫 60d ,叶片氨
基酸含量比对照下降 54畅8% 和 74畅6% 。相关分析表明 ,叶片氨基酸含量与根系活力呈极显著正相关(y =
0畅209 + 0畅0134 x ,r = 0畅979 倡 倡 ) ,与大分子渗漏值呈极显著负相关(y = 1畅964 - 1畅778 x ,r = - 0畅946 倡 倡 ) 。
   由表 4可知 ,NaCl胁迫 60d ,40mmol/L NaCl处理
�溪蜜柚叶片光合色素变化不明显 ;80mmol/L NaCl
处理明显降低�溪蜜柚叶绿素 b 和类胡萝卜素含
量 ,而叶绿素 a/叶绿素 b 及叶绿素/类胡萝卜素显
著增加 ;当 NaCl浓度为 120mmol/L 时 ,叶绿素 、叶
绿素 a 、叶绿素 b及类胡萝卜素含量显著下降 ,与对
照相比 ,分别下降 16畅3% 、10畅0% 、30畅7% 和
47畅8% 。叶片叶绿素和类胡萝卜素含量与根系活力
呈极显著正相关 ( y = 2畅066 + 0畅00521 x , r =
0畅874 倡 倡 ;y = 0畅218 + 0畅00323 x ,r = 0畅912 倡 倡 ) 。
表 3   NaCl胁迫下�溪蜜柚叶片氨基酸含量的变化
Tab .3   Change of amino acid content in leaves of
Guanximiyou pomelo plants under NaCl stress
处   理 氨基酸含量/mg·g - 1 jAmino acid content
T reatments 胁迫天数/d Days of stress
0 {20 |40 h60 T
CK 1 -畅51a 1 畅37a 1畅42a 1 耨畅26a
Ⅰ 1 -畅59a 1 畅45a 1畅12a 0 觋畅83ab
Ⅱ 1 -畅48a 1 畅16ab 0畅64b 0 铑畅57b
Ⅲ 1 -畅64a 0 畅95b 0畅58b 0 铑畅32b
表 4   NaCl胁迫下�溪蜜柚叶片叶绿素与
类胡萝卜素含量的变化 倡
Tab畅4   Changes of chlorophyll and carotenoid contents in leaves of
Guanximiyou pomelo plants under NaCl stress
处   理
Treatments
叶绿素
/mg·g - 1
叶绿素 a
/mg·g - 1 P
叶绿素 b
/mg·g - 1 槝
叶绿素
a/b
类胡萝卜素
/mg·g - 1 z
叶绿素/
类胡萝卜素
Ch1 櫃畅 Ch1 行.a Ch1 .b Ch1 L.a/b Car畅 Ch1 /./Car 趑畅
CK 2 1畅45a 1 y畅70a 0 亮畅75a 2 畅27b 0 #畅46a 5 %畅33b
Ⅰ 2 1畅37a 1 y畅67a 0 亮畅70a 2 畅39b 0 #畅41a 5 %畅78b
Ⅱ 2 1畅23a 1 y畅63a 0 揪畅60b 2 畅72a 0 牋畅28b 7 (畅96a
Ⅲ 2 .畅05b 1 v畅53b 0 揪畅52b 2 畅94a 0 牋畅24b 8 (畅54a
    倡 胁迫时间为 60d 。
3  小结与讨论
盐分胁迫主要包括渗透胁迫 、离子毒害和营养
胁迫 ,关于盐分胁迫对植物伤害的原初效应 ,目前
主要观点为盐分胁迫对植物的原初效应发生在根
部 ,即根系水分供应不足造成植物生长降低 ;地上
部顶端分生组织的营养破坏是造成地上部叶片生
长受抑制的主要原因 ;盐分胁迫在影响水分供应的
同时 ,细胞 Ca2 +的动态平衡遭破坏是植物伤害的原
初效应 ;盐分胁迫对植物细胞质膜的伤害作用 ,导致
细胞膜透性增大 ,细胞内电解质大量外渗 ,是盐离子
直接作用所致[8] 。本试验结果表明 ,40 ~ 120mmol/L
 NaCl胁迫 40d和 60d ,随胁迫时间延长和 NaCl浓度的增大 ,�溪蜜柚植株根系活力明显降低 ,MDA 含量显
著增加 ,40mmol/L NaCl胁迫 60d ,�溪蜜柚叶片相对含水量 、细胞汁液 pH 、大分子渗漏值 、氨基酸含量 、叶
绿素及类胡萝卜素含量无明显变化 ,80mmol/L 和 120mmol/L NaCl胁迫 40 ~ 60d ,叶片相对含水量 、细胞汁
液 pH及氨基酸含量显著下降 ,大分子渗漏值显著增加 ,120mmol/L NaCl胁迫 60d ,叶绿素及类胡萝卜素含
量显著下降 。由此可见 ,�溪蜜柚植株根系活力及叶片 MDA含量对 NaCl胁迫较敏感 。�溪蜜柚植株根系
活力与叶片相对含水量 、细胞汁液 pH 、氨基酸含量 、叶绿素及类胡萝卜素含量呈极显著正相关 ,而与大分子
渗漏值和 MDA含量呈极显著负相关 。根系活力下降可能是柚植株受 NaCl胁迫后最早的伤害反应 。
参  考  文  献 h
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3   汪良驹 ,王业遴 ,刘友良 .盐逆境中无花果叶片蛋白质合成与脱落酸及脯氨酸积累的关系 .江苏农业学报 ,1991 ,7(1) :38 ~ 44
4   华东师范大学生物系植物生理教研室 .植物生理学实验指导 .北京 :人民教育出版社 ,1980 .2 ~ 3
5   赵世杰 ,许长成 ,邹   琦 ,等 .植物组织中丙二醛测定方法的改进 .植物生理学通讯 ,1994 ,30(3) :207 ~ 210
6   马翠兰 ,李舒婕 ,郝涌泉 ,等 .枇杷叶片越冬期光合色素及矿质营养含量的变化 .福建农林大学学报 ,2004 ,33(3) :326 ~ 329
7   沈曾佑 .根系活力的测定 .植物生理学实验指导(第二版) .北京 :高等教育出版社 ,1990 .59 ~ 62
8   张其德 .盐胁迫对植物及其光合作用的影响 .植物杂志 ,2000 (1) :28 ~ 29
第 1 媼期 马翠兰等 :盐胁迫下�溪蜜柚苗木生理生化特性的变化研究 101