邢錦城， 董 靜， 趙寶泉， 王茂文， 劉 沖， 洪立洲

(江蘇沿海地區(qū)農業(yè)科學研究所， 江蘇 鹽城 224002)

不同濃度NaCl脅迫條件下馬齒莧幼苗生長及葉片部分生理指標的變化

邢錦城， 董 靜， 趙寶泉， 王茂文， 劉 沖， 洪立洲①

(江蘇沿海地區(qū)農業(yè)科學研究所， 江蘇 鹽城 224002)

馬齒莧; 耐鹽性; NaCl脅迫; 生長指標; 抗氧化酶活性; 苗期

土壤鹽脅迫是導致農作物減產的主要非生物因子之一[1]。據(jù)統(tǒng)計，全世界鹽堿地總面積約9.55×108hm2，占全球陸地總面積的7.26%[2]。隨水資源的日趨匱乏、化肥使用量的增加以及水源和土壤污染的加重，全球將有20%的耕地和近半數(shù)的灌溉土地不同程度面臨土壤鹽漬化的威脅[3]。為了加強鹽漬化土壤的有效利用，近年來人們對林木、農作物和野生植物的耐鹽性進行了大量研究，并在鹽脅迫對植物的傷害機制、植物對鹽脅迫的適應性及生長和生理響應、以及提高植物耐鹽性等方面獲得了一定的研究成果[4-6]。

馬齒莧(PortulacaoleraceaLinn.)為馬齒莧科(Portulacaceae)馬齒莧屬(PortulacaLinn.)一年生草本植物，其莖葉營養(yǎng)豐富、藥食兼用，在沿海灘涂地區(qū)廣泛分布，是鹽堿灘涂土地農業(yè)化利用的重要植物資源。目前，國內外學者對于馬齒莧的研究主要集中在藥用成分分析及其藥理活性等方面，對于馬齒莧的耐鹽性及其對鹽脅迫的適應性尚缺乏深入研究。本項目組前期的研究結果表明：在一定濃度NaCl脅迫條件下，馬齒莧幼苗能夠保持較高的凈光合速率，表現(xiàn)出較強的耐鹽性[7]，但馬齒莧耐鹽性的生理機制目前尚不明確。

鑒于此，作者采用盆栽法對不同濃度NaCl脅迫條件下馬齒莧幼苗的生長狀況進行分析，并比較了不同處理時段馬齒莧幼苗部分生理生化指標的變化，以期探究鹽脅迫對馬齒莧幼苗的毒害作用、明確馬齒莧幼苗的耐鹽機制，為擴展馬齒莧在鹽漬土壤上的開發(fā)種植及其耐鹽品種選育和栽培技術研究提供基礎實驗數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試馬齒莧品種‘蘇馬齒莧1號’(‘Sumachixian No. 1’)種子由江蘇沿海地區(qū)農業(yè)科學研究所提供。種子用質量分數(shù)0.1%HgCl2消毒10 min，充分沖洗后播種于裝滿基質的50孔穴盤中；栽培基質為按體積比1∶1∶1配制的蛭石-珍珠巖-石英砂混合基質，用1/2 Hoagland營養(yǎng)液澆灌；將穴盤置于GZX-400BS-Ⅲ型人工氣候箱(上海新苗醫(yī)療器械有限公司)中發(fā)芽，晝溫和夜溫分別為28 ℃和25 ℃，相對濕度60%、光照時間12 h·d-1、光照強度622 μmol·m-2·s-1。待幼苗進入四葉期時進行間苗，每個穴盤定植幼苗1株，轉入玻璃溫室中于自然光照條件下培養(yǎng)；待幼苗株高約15 cm 時，選取長勢一致的幼苗用于NaCl脅迫處理。

1.2 方法

1.2.1 NaCl脅迫處理 用去離子水將供試幼苗沖洗干凈后，將其固定在塑料周轉箱中并置于玻璃溫室內，在自然光照條件下用1/2 Hoagland營養(yǎng)液預培養(yǎng)7 d后進行NaCl脅迫處理。用1/2 Hoagland營養(yǎng)液配制NaCl處理液，處理液中NaCl終濃度分別為0(CK)、50、100、150和200 mmol·L-1。脅迫處理共持續(xù)21 d，期間每5天更換1次處理液，每處理10 株幼苗，各5 次重復。

1.2.2 生長指標測定 在脅迫處理21 d時，每處理隨機選取3株幼苗，測定幼苗的單株葉片數(shù)、株高、根長、主莖直徑、單株鮮質量和單株干質量。

單株葉片數(shù)為整株幼苗的葉片總數(shù)量。用精度0.1 cm直尺測量幼苗的株高和根長，株高為從根頸部到生長點的長度，根長為從根頸部到根尖的長度。用精度0.1 mm游標卡尺測量幼苗主莖直徑，主莖直徑即為根與莖結合部的直徑。幼苗用自來水沖洗干凈，吸干表面水分后分別用精度10 mg 的MP500B型電子天平(上海良平儀器儀表有限公司)稱量全株鮮質量；然后置于105 ℃殺青2 h，于60 ℃烘干至恒質量，稱量全株干質量。上述各指標的測量結果均以平均值計。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析

采用EXCEL 2010 和SPSS12.0統(tǒng)計分析軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理，并計算平均值；采用“t-檢驗”進行差異顯著性分析。

2 結果和分析

2.1 不同濃度NaCl脅迫對馬齒莧幼苗生長的影響

在不同濃度NaCl脅迫條件下馬齒莧幼苗各項生長指標的測定結果見表1。

結果顯示：在50 mmol·L-1NaCl脅迫條件下，馬齒莧幼苗的單株鮮質量、株高、根長和單株葉片數(shù)略高于或略低于對照，但與對照均無顯著差異(P>0.05)。在100、150和200 mmol·L-1NaCl脅迫條件下，幼苗的單株鮮質量、株高、根長和單株葉片數(shù)均隨NaCl濃度升高而降低，且多數(shù)指標與對照差異顯著(P<0.05)；其中，在200 mmol·L-1NaCl脅迫條件下，幼苗的單株鮮質量、株高、根長和單株葉片數(shù)分別較對照降低53.5%、24.6%、44.2%和38.5%，差異達顯著水平。隨NaCl濃度升高，單株干質量和主莖直徑呈低濃度時增大，中、高濃度時減小的變化趨勢，且均在50 mmol·L-1NaCl脅迫條件下達到最高，分別較對照增加4.8%和5.2%，差異顯著；在100、150和200 mmol·L-1NaCl脅迫條件下，單株干質量和主莖直徑均顯著低于對照，且在200 mmol·L-1NaCl脅迫條件下最低，較對照分別降低35.7%和19.2%。

實驗結果表明：低濃度NaCl脅迫對馬齒莧幼苗的主莖生長和干質量有一定的促進作用，但因細胞失水等原因導致其幼苗鮮質量無顯著變化。高濃度NaCl處理對馬齒莧地上和地下部分的生長均有抑制作用，且NaCl濃度越高抑制作用越明顯。在所測定的生長指標中，單株鮮質量和根長的降幅最大、受到的抑制作用最顯著，表明NaCl脅迫通過抑制馬齒莧幼苗根的生長阻礙其對養(yǎng)分、水分及礦物質的吸收，從而對其地上部分的生長產生一定的抑制作用。

NaCl濃度/mmol·L-1ConcentrationofNaCl單株鮮質量/gFreshweightperplant單株干質量/gDryweightperplant株高/cmPlantheight根長/cmRootlength主莖直徑/mmMainstemdiameter單株葉片數(shù)Leafnumberperplant 0(CK)12.50±0.94a0.84±0.09b29.13±3.35a15.25±1.86a5.98±0.25b41.0±4.0a 5012.65±0.85a0.88±0.10a28.18±3.58a15.00±1.70a6.29±0.55a40.2±5.2a 10011.86±1.12b0.79±0.08c27.62±3.45ab13.10±0.95b5.71±0.22c38.3±2.6ab 1508.56±0.32c0.62±0.12d25.60±2.65b10.70±1.20c5.21±0.47d32.2±1.7b 2005.81±0.80d0.54±0.14d21.97±2.33c8.51±1.05d4.83±0.33e25.2±2.3c

1)同列中不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different small letters in the same column indicate the significant difference (P<0.05).

2.2.2 MDA含量的變化 由表3可見：各處理組葉片初始MDA含量以及對照組葉片在各時間段的MDA含量均無顯著差異；隨NaCl濃度的升高及脅迫時間延長，各處理組葉片的MDA含量總體呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，且除50 mmol·L-1NaCl處理組外，均顯著高于對照及各自的初始值。表明NaCl脅迫可引起馬齒莧葉片細胞內的膜脂過氧化反應。

隨NaCl濃度的升高，MDA含量逐漸提高。在50、100、150和200 mmol·L-1NaCl脅迫條件下，葉片MDA含量分別在脅迫處理7、7、7和15 d時達到最高，分別較各自的初始值增加了17.0%、47.4%、94.0%和148.7%，與對照差異顯著。隨NaCl脅迫時間的延長，在低濃度(50 mmol·L-1)NaCl脅迫條件下，葉片MDA含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在處理7 d時達到最高且隨后逐漸降低，處理15 d時葉片MDA含量與對照無顯著差異；而在中、高濃度(100、150和200 mmol·L-1)NaCl脅迫條件下，馬齒莧葉片中MDA含量隨處理時間延長逐漸增加，均與對照有顯著差異，且NaCl濃度越高MDA含量增幅越大。表明低濃度NaCl脅迫條件下，馬齒莧葉片細胞質膜的氧化損傷隨處理時間延長逐漸被修復；而中、高濃度NaCl脅迫則引發(fā)其細胞質膜的持續(xù)氧化損傷。

NaCl濃度/mmol·L-1ConcentrationofNaCl不同處理時間葉片的O-·2含量/μmol·min-1·g-1 O-·2contentinleafatdifferenttreatmenttimes0d1d3d7d15d 0(CK)6.84±0.34e6.72±0.45e7.18±0.26e6.85±0.53e7.22±0.25e 506.98±0.75e7.25±0.29e8.25±0.25d8.14±0.30d8.07±0.62d 1006.67±0.26e10.25±1.16bc12.35±0.62b12.22±1.87b12.33±0.73b 1507.02±0.28e11.58±1.64b14.58±1.24ab15.87±1.05ab16.64±0.92ab 2006.85±0.34e12.65±0.38b16.88±1.88ab18.35±0.98a20.45±2.22a

1)不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different small letters indicate the significant difference (P<0.05).

NaCl濃度/mmol·L-1ConcentrationofNaCl不同處理時間葉片的MDA含量/μmol·g-1 MDAcontentinleafatdifferenttreatmenttimes0d1d3d7d15d 0(CK)1.46±0.36e1.44±0.13e1.52±0.05e1.50±0.35e1.55±0.62e 501.41±0.14e1.42±0.39e1.51±0.54e1.65±0.20d1.54±0.36e 1001.52±0.51e1.68±0.42d2.19±0.25c2.24±0.38c1.81±0.32cd 1501.51±0.25e1.91±0.34cd2.66±0.43bc2.93±0.18b2.85±0.14b 2001.54±0.44e2.32±0.22c3.44±0.31a3.75±0.24a3.83±0.52a

1)不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different small letters indicate the significant difference (P<0.05).

2.3 不同濃度NaCl脅迫條件下馬齒莧幼苗葉片中抗氧化酶活性的變化

在不同濃度NaCl脅迫條件下，不同處理時間馬齒莧幼苗葉片中超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性的變化分別見表4、表5和表6。

2.3.2 POD活性的變化 由表5可知：在不同濃度NaCl脅迫條件下，馬齒莧葉片中POD活性的變化趨勢與SOD活性的變化趨勢基本一致，各處理組葉片的初始POD活性以及對照組葉片在各時間段的POD活性均無顯著差異。隨NaCl濃度升高和脅迫時間延長，葉片POD活性總體呈先升高后降低的變化趨勢，且NaCl濃度越高POD活性變幅越大。在50、100、150和200 mmol·L-1NaCl脅迫條件下，葉片的POD活性均在處理1 d時達到最高，分別較對照增加了18.6%、36.8%、64.5%和77.8%，差異顯著；此后各處理組POD活性快速下降，其中50 mmol·L-1處理組的POD活性與對照無顯著差異，而其他處理組的POD活性與對照均有顯著差異，至處理15 d時，100、150和200 mmol·L-1NaCl處理組的POD活性降至最低，較對照分別降低15.3%、22.5%和55.1%。實驗結果表明：NaCl脅迫能夠在短時間內誘導POD活性升高，但高濃度、長時間的NaCl脅迫則可導致POD活性降低。

NaCl濃度/mmol·L-1ConcentrationofNaCl不同處理時間葉片的SOD活性/U·g-1 SODactivityinleafatdifferenttreatmenttimes0d1d3d7d15d 0(CK)69.25±9.65e73.55±7.13e72.86±8.28e74.62±9.26e68.35±8.18e 5072.15±5.05e79.64±11.25de85.85±13.63d71.66±7.25e72.85±11.57e 10075.28±8.32e110.65±15.45c102.45±11.05cd88.92±7.05d60.50±6.25f 15074.29±6.55e175.55±19.50ab140.25±15.50b115.83±13.13c52.25±12.85f 20077.26±12.25e217.35±15.58a156.13±14.05b117.40±8.25c42.18±7.25f

1)不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different small letters indicate the significant difference (P<0.05).

NaCl濃度/mmol·L-1ConcentrationofNaCl不同處理時間葉片的POD活性/U·g-1·min-1 PODactivityinleafatdifferenttreatmenttimes0d1d3d7d15d 0(CK)85.43±12.35e82.36±8.15e80.72±4.53e81.65±7.75e86.35±9.82e 5079.63±9.64e97.71±7.55d91.50±6.75e82.55±11.08e88.43±11.35e 10084.45±11.15e112.65±13.62c109.56±6.84c107.50±16.35c73.18±5.44ef 15086.15±13.26e135.52±10.50a124.23±8.85b95.85±8.75d66.88±3.55f 20082.44±5.43e146.41±15.52a122.48±11.03b96.87±6.98d38.75±5.15f

1)不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different small letters indicate the significant difference (P<0.05).

NaCl濃度/mmol·L-1ConcentrationofNaCl不同處理時間葉片的CAT活性/U·g-1·min-1 CATactivityinleafatdifferenttreatmenttimes0d1d3d7d15d 0(CK)148.78±13.65d152.46±13.53d145.38±18.75d149.63±9.62d155.42±14.35d 50152.69±17.55d202.38±23.25b217.88±25.62b179.35±9.88c169.52±8.91cd 100157.84±16.65d228.65±15.52a235.78±18.75a198.75±22.45b187.33±20.62c 150149.63±21.42d195.98±19.85bc176.25±19.26c129.79±13.62e118.45±8.65e 200159.62±12.76d140.75±18.52de127.63±6.95e105.45±8.79f104.38±5.41f

1)不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different small letters indicate the significant difference (P<0.05).

2.3.3 CAT活性的變化 由表6可知：各處理組葉片的初始CAT活性以及對照組葉片在各時間段的CAT活性均無顯著差異。隨NaCl濃度的提高，葉片CAT活性均呈先升高后降低的變化趨勢；而隨處理時間延長，葉片CAT活性在50、100和150 mmol·L-1NaCl脅迫條件下呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，在200 mmol·L-1NaCl脅迫條件下則呈現(xiàn)逐漸降低的變化趨勢。在50和100 mmol·L-1NaCl脅迫條件下CAT活性在處理3 d時達到最高，分別較對照提高了49.9%和62.2%，其后逐漸降低，但均高于對照，且總體上與對照差異顯著；在150 mmol·L-1NaCl脅迫條件下CAT活性在處理1 d時達到最高，較對照提高28.5%，其后逐漸降低且在處理7和15 d時低于對照，且各時間段的CAT活性與對照均有顯著差異；在200 mmol·L-1脅迫條件下葉片CAT活性持續(xù)下降，且在處理的各時間段均低于對照，其中在處理的3、7和15 d時與對照均有顯著差異，并在處理15 d時降至最低，僅為對照的32.8%。實驗結果表明：較低濃度及短期的NaCl脅迫能夠誘導馬齒莧葉片CAT活性的升高，以抵御脅迫造成的過氧化傷害；而較高濃度及較長時間的NaCl脅迫則對葉片產生嚴重傷害，導致CAT活性的降低。

3 討論和結論

鹽分對植物最直接和最明顯的脅迫效應就是抑制植株生長，抑制程度既取決于植物的抗鹽能力、又受到鹽脅迫水平的影響。幼苗形態(tài)建成是植物生長的關鍵時期，也是植物對NaCl脅迫最為敏感的時期[11]。本研究結果表明：較低濃度(50 mmol·L-1)NaCl脅迫對馬齒莧幼苗生長無明顯的抑制作用，反而對馬齒莧幼苗生長有一定促進作用。在NaCl脅迫條件下馬藺〔Irislacteavar.chinensis(Fisch.) Koidz.〕幼苗生長量的變化也有此規(guī)律[12]。低濃度NaCl脅迫能夠促進馬齒莧幼苗主莖直徑增加和干物質的積累，可能與馬齒莧幼苗為了應對滲透脅迫而增大了礦質元素的吸收量并合成可溶性有機物[13]有關。較高濃度的NaCl脅迫(100和200 mmol·L-1)對馬齒莧幼苗生長和生物量積累均有明顯的抑制效應，洪立洲等[7]對馬齒莧的相關研究也得出了相似的結論；并且，在本研究涉及的生長指標中，株高和根長受高濃度NaCl脅迫的抑制效果最顯著，這些現(xiàn)象均表明馬齒莧幼苗地下部分(根)和地上部分(莖)對高濃度NaCl脅迫比較敏感。這可能與高濃度NaCl脅迫阻礙了根對水分和礦質營養(yǎng)的吸收并抑制了植物的光合作用有關；同時也說明植株在NaCl脅迫條件下可調整其生長和生物量分配策略以適應脅迫環(huán)境[14]。

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(責任編輯： 惠 紅)

Change on seedling growth and some physiological indexes in leaf ofPortulacaoleraceaunder NaCl stress with different concentrations

XING Jincheng, DONG Jing, ZHAO baoquan, WANG Maowen, LIU Chong， HONG Lizhou①

(Institute of Agricultural Sciences in Coastal Area of Jiangsu, Yancheng 224002, China),

J.PlantResour. &Environ., 2015, 24(4): 69-75

PortulacaoleraceaLinn.; salt tolerance; NaCl stress; growth index; antioxidant enzyme activity; seedling stage

2015-03-27

江蘇省農業(yè)科技自主創(chuàng)新探索類項目〔CX(13)5083〕； 江蘇省自然科學基金面上項目(BK20151301)

邢錦城(1983—)，男，山東滕州人，碩士，助理研究員，主要從事植物逆境生理方面的研究。

①通信作者 E-mail： ychonglz@163.com

Q945.78

A

1674-7895(2015)04-0069-07

10.3969/j.issn.1674-7895.2015.04.09