郭艷超，王文成，周漢良，劉同才，王玉花

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所，唐海063200；2.河北省泊頭市林業(yè)局，泊頭062150）

鹽脅迫對(duì)甜菜葉、根主要生理指標(biāo)的影響

郭艷超1，王文成1，周漢良1，劉同才2，王玉花1

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所，唐海063200；2.河北省泊頭市林業(yè)局，泊頭062150）

研究了營(yíng)養(yǎng)液中不同鹽度（0.2%～0.8%）對(duì)甜菜代號(hào)“K”葉片和根主要生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：隨著NaCl濃度的增加，甜菜幼苗葉片的單株葉面積、相對(duì)含水量、肉質(zhì)化呈先升高后降低的趨勢(shì)；游離脯氨酸和可溶性糖含量在葉片中呈逐步升高趨勢(shì)；在根內(nèi)則呈下降趨勢(shì)。研究證實(shí)了NaCl濃度低于0.4%，對(duì)甜菜的生長(zhǎng)發(fā)育有明顯促進(jìn)作用；超過(guò)0.6%的高濃度NaCl對(duì)甜菜的生長(zhǎng)有脅迫作用，濃度越高脅迫作用越強(qiáng)。

甜菜；鹽脅迫；生理指標(biāo)

土壤鹽漬化是世界性的資源與生態(tài)問(wèn)題，我國(guó)約有鹽堿地0.27億hm2[1]。目前，我國(guó)鹽堿地和鹽漬土面積還在進(jìn)一步擴(kuò)大。在人口不斷增長(zhǎng)、土地資源相對(duì)匱乏、生態(tài)環(huán)境日益惡化的形勢(shì)下，改良和利用鹽堿土地已成為大勢(shì)所趨。

甜菜是我國(guó)北方一種主要的糖料作物，屬于嗜鹽作物，具有耐鹽堿、耐貧瘠、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是開(kāi)發(fā)利用鹽地的先鋒作物。因此，搜集、鑒定、創(chuàng)新甜菜抗鹽資源，對(duì)鹽堿地治理、擴(kuò)大甜菜種植區(qū)及提高產(chǎn)質(zhì)量具有重要意義。本試驗(yàn)以從日本引進(jìn)的飼用甜菜種質(zhì)“K”為材料，用營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)法對(duì)不同NaCl鹽脅迫下甜菜的葉片和根的主要生理指標(biāo)進(jìn)行研究分析，探討其抗鹽能力，旨在篩選出耐鹽脅迫種質(zhì)，從而為種質(zhì)的進(jìn)一步鑒定篩選提供前提條件，為不同生態(tài)區(qū)的甜菜生產(chǎn)合理用種提供理論和實(shí)際指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為從日本引進(jìn)的飼用甜菜“K”。所用營(yíng)養(yǎng)液為1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，化學(xué)試劑均為分析純級(jí)。

1.2 試驗(yàn)方法

挑選均勻飽滿(mǎn)的甜菜種子進(jìn)行正常育苗。幼苗培養(yǎng)不設(shè)鹽處理濃度，旨在培養(yǎng)大小均勻一致的甜菜幼苗。

選取長(zhǎng)勢(shì)一致的甜菜幼苗，將幼苗根系用蒸餾水洗凈。幼苗移植到49cm×33cm×14cm的塑料容器中進(jìn)行水培。每個(gè)容器中盛有等量的1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，用2cm厚的黑色海綿覆蓋在營(yíng)養(yǎng)液面上，海綿上有10個(gè)孔，每孔定植1株幼苗，每個(gè)容器定植10株，營(yíng)養(yǎng)液晝夜連續(xù)通氣。塑料容器放于基地防雨棚內(nèi)，晴天打開(kāi)，人工遮雨。

甜菜幼苗用1/2 Hoagland培養(yǎng)液培養(yǎng)14d，然后更換營(yíng)養(yǎng)液并進(jìn)行鹽度處理。在1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液中加入NaCl，制成含鹽量分別為0（對(duì)照）、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的鹽溶液，每盆營(yíng)養(yǎng)液的量相等。為了避免應(yīng)激效應(yīng)，采用逐步增加鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法，即NaCl的濃度以每天0.2%遞增，直到最高預(yù)定濃度，此時(shí)為正式處理第1d。鹽處理期間，每隔7d換一次培養(yǎng)液。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)材料共15盆。鹽處理20d后采樣并測(cè)定指標(biāo)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定及數(shù)據(jù)處理

烘干法測(cè)定單株相對(duì)含水量、肉質(zhì)化[2]；蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[2]；酸性茚三酮比色法[2]測(cè)定游離脯氨酸含量；取樣部位自生長(zhǎng)點(diǎn)向下第3～4片完全展開(kāi)葉。用SPSS13.0分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，平均值比較采用LSD0.05標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對(duì)單株葉面積的影響

在鹽脅迫處理期間，甜菜“K”與對(duì)照相比沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的脅迫癥狀。在含鹽量0.6%的脅迫下，表現(xiàn)出輕微受害癥狀，部分葉片變黃脫落。在含鹽量0.8%的脅迫下，受害癥狀進(jìn)一步加重。

從圖1可以看出，隨著鹽處理濃度的增加，甜菜的單株葉面積呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。該結(jié)果與於麗華等[3]研究結(jié)論一致。與對(duì)照相比，甜菜在0.2%鹽脅迫下，單株葉面積有所增加，但沒(méi)有顯著差異?？梢?jiàn)，一定量的鹽度能夠促進(jìn)甜菜葉片的生長(zhǎng)，為生產(chǎn)更多的光合產(chǎn)物奠定基礎(chǔ)。

當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液中NaCl濃度在0.4%～0.8%范圍時(shí)，甜菜的單株葉面積均明顯低于0.2%鹽度下的單株葉面積，但與對(duì)照相比略有增加，說(shuō)明此濃度范圍內(nèi)的鹽度對(duì)甜菜葉面積的影響不大，沒(méi)有對(duì)甜菜葉片的生長(zhǎng)造成很大影響。當(dāng)NaCl濃度達(dá)到0.8%時(shí)，單株葉面積降低了35%（與0.2%相比）。可見(jiàn)，高濃度的鹽脅迫導(dǎo)致了甜菜植株生長(zhǎng)受阻和葉面積的減小。

2.2 NaCl脅迫對(duì)葉、根含水量的影響

在NaCl處理過(guò)程中，甜菜植株呈現(xiàn)出不同的表型。在低濃度NaCl處理時(shí)，植株能保持較好的生長(zhǎng)，尤其是0.2%～0.4%NaCl溶液處理后，植株的生長(zhǎng)狀態(tài)明顯好于對(duì)照。但高濃度NaCl處理后，植株出現(xiàn)萎蔫和枯黃。

由圖2可知，在低濃度NaCl溶液處理時(shí)，甜菜葉片含水量和根部含水量均呈上升趨勢(shì)。0.4%NaCl溶液處理時(shí)，葉片含水量和根部含水量均有較高值，分別為85.9%和89.4%。當(dāng)NaCl溶液濃度繼續(xù)升高時(shí)，含水量降低?？梢?jiàn)，在整個(gè)NaCl溶液處理過(guò)程中，甜菜的葉片含水量和根部含水量呈先升高后降低的變化。

2.3 對(duì)葉、根肉質(zhì)化的影響

從圖3可以看出，隨著NaCl濃度的增加，甜菜葉和根的肉質(zhì)化程度均增加，并且根的肉質(zhì)化程度大于葉。在不同的鹽濃度下，甜菜葉片和根的肉質(zhì)化程度有不同的變化規(guī)律。隨著鹽濃度的增加，葉片肉質(zhì)化程度略有增大，變化平緩，與對(duì)照差異不大（P＜0.05）；根部的肉質(zhì)化程度在低濃度NaCl處理時(shí)增大，當(dāng)鹽濃度超過(guò)0.6%時(shí)引起肉質(zhì)化下降，各處理與對(duì)照相比無(wú)差異。鹽濃度在0.2%時(shí)，葉片和根部的肉質(zhì)化程度均達(dá)最高值。

總體趨勢(shì)上甜菜葉片的肉質(zhì)化比根的肉質(zhì)化要小，這說(shuō)明甜菜幼苗根部稀釋鹽的能力較葉片強(qiáng)。

2.4 對(duì)脯氨酸含量的影響

脯氨酸是一種重要的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，正常條件下，植物體內(nèi)的游離脯氨酸含量并不高，但在逆境脅迫下，游離脯氨酸含量會(huì)發(fā)生適應(yīng)性的變化[4]。脯氨酸的積累是植物為了對(duì)抗鹽脅迫而采取的一種保護(hù)性措施。

圖1 NaCl脅迫對(duì)甜菜單株葉面積的影響

圖2 NaCl脅迫對(duì)甜菜含水量的影響

圖3 NaCl脅迫對(duì)甜菜肉質(zhì)化的影響

圖4 NaCl脅迫對(duì)甜菜脯氨酸含量的影響

圖5 NaCl脅迫對(duì)甜菜可溶性糖含量的影響

從圖4可以看出，甜菜葉片的脯氨酸積累隨脅迫強(qiáng)度的增大呈逐漸增加趨勢(shì)，但各處理間差異不顯著（P＜0.05）。在0.6%鹽度下，脯氨酸積累開(kāi)始明顯上升，在0.8%達(dá)到最高值。甜菜根部的脯氨酸積累則呈逐漸下降趨勢(shì)，在0.4%鹽度下達(dá)到最高值，且與其他各處理形成顯著差異（P＜0.05）。

2.5 對(duì)可溶性糖含量的影響

可溶性糖是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，對(duì)于適應(yīng)逆境，減少傷害起著非常重要的作用。從圖5可以看出，甜菜葉片的可溶性糖隨鹽濃度的增加，整體上呈增加趨勢(shì)，在0.2%～0.6%鹽度范圍內(nèi)與對(duì)照相比，達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；甜菜根的可溶性糖含量則隨鹽濃度的增大而逐漸下降，且與對(duì)照差異顯著。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)通過(guò)甜菜幼苗耐鹽性水培試驗(yàn)，研究了從日本引進(jìn)的飼用甜菜“K”在不同的鹽處理濃度下，甜菜的葉片生長(zhǎng)及各種生理指標(biāo)的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在本試驗(yàn)條件下，NaCl濃度低于0.4%處理，對(duì)甜菜的各生長(zhǎng)指標(biāo)影響不大，超過(guò)0.6%的高濃度NaCl對(duì)其生長(zhǎng)有抑制作用。

隨著鹽處理濃度的增加，甜菜的單株葉面積也隨著下降。在高鹽環(huán)境中生長(zhǎng)時(shí)，植物根部吸收的水分大大減少，要保持體內(nèi)足夠的水分，保障細(xì)胞正常的生理功能，則需減少水分喪失。葉面積減少，是植物減少葉片蒸騰，從而減少水分喪失的常用手段，是植物自我保護(hù)的機(jī)制之一[5]。在本試驗(yàn)條件下，當(dāng)NaCl濃度超過(guò)0.6%時(shí)，已經(jīng)影響了細(xì)胞分裂和細(xì)胞延伸的速率或是減少了細(xì)胞延伸的時(shí)間[6]，從而導(dǎo)致甜菜葉片生長(zhǎng)受到抑制。

在低NaCl溶液處理時(shí)，甜菜葉片和根都能保持較高的水分含量，使植株能盡量維持正常的細(xì)胞膨壓；但在高濃度NaCl溶液處理時(shí)，兩者含水量明顯下降，預(yù)示高濃度的離子脅迫已經(jīng)對(duì)植株造成了一定程度的傷害，這與甜菜植株在高濃度NaCl處理后萎蔫的表型是一致的。

植物發(fā)生肉質(zhì)化不但可以稀釋細(xì)胞內(nèi)過(guò)高的鹽濃度，使植物體內(nèi)的鹽濃度不會(huì)太高，從而減少了鹽離子的毒害作用，而且還為細(xì)胞的正常生理活動(dòng)儲(chǔ)備足夠的水分[7-10]。從本實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，甜菜的葉片和根均有不同程度的肉質(zhì)化，而且根的肉質(zhì)化程度高于葉片。由此得知，甜菜葉片肉質(zhì)化是為逆境條件下儲(chǔ)存必需的水分，保證葉片完成光合作用等正常生理功能，根的肉質(zhì)化高于葉片，說(shuō)明甜菜幼苗根部稀釋鹽的能力較葉片強(qiáng)。

本研究表明，隨鹽濃度的增大，甜菜葉片中的脯氨酸、可溶性糖含量均呈增大趨勢(shì)，根中的脯氨酸和可溶性糖則表現(xiàn)出相反趨勢(shì)。在鹽脅迫時(shí)，甜菜葉片脯氨酸的含量與對(duì)照差異不大，說(shuō)明輕度鹽脅迫對(duì)甜菜葉片的生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有多大影響。隨著鹽脅迫程度的加劇，葉片脯氨酸的含量明顯增加，特別是在嚴(yán)重鹽分脅迫時(shí)，脯氨酸含量增加更多。這說(shuō)明鹽分脅迫下脯氨酸是降低甜菜葉片滲透勢(shì)，維持細(xì)胞膨壓的重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。相比之下，甜菜根部的脯氨酸和可溶性糖均呈下降趨勢(shì)，分析認(rèn)為，根部細(xì)胞對(duì)鹽脅迫更敏感，受損較重，造成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量下降。

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Effects of NaCl Stress on Main Physiological Indexes of Sugarbeet Leaf and Root

GUO Yan-chao1；WANG Wen-cheng1；ZHOU Han-liang1；LIU Tong-cai2；WANG Yu-hua1
（1.Institute of Coastal Agriculture，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Tanghai 063200，China；2.Botou Forestry Bureau，Hebei 062150，China）

The effect of 0.2%-0.8%NaCl concentrations in nutrition liquid on physiological indices of sugarbeet "K"leaf and root of was studied.The results showed that：with increasing salt concentration of NaCl stress，the leaf area of single plant，water content and succulence were increased at first and then decreased.The free proline and soluble sugar content increased gradually in the leaf，but decreased in the root.The results confirmed that there was no obvious effect on sugarbeet"K"growth but it might make some accelerating growth and development to sugarbeet in the range of 0-0.4%NaCl concentrations；over 0.6%NaCl concentrations affect the growth of sugarbeet，the higher NaCl concentrations，the greater influence to sugarbeet"K".

sugarbeet；salt stress；physiological indexes

S566.301

A

1007-2624（2011）03-0020-03

2010-12-28

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2009BADA3B04-6）。

郭艷超（1974-），女，河北省保定市人，助理研究員，從事抗逆植物生理及分子機(jī)制方面的研究。