劉亞玲，趙 彥，張家赫，姜麗霞

（1.內(nèi)蒙古蒙草生態(tài)環(huán)境（集團）股份有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010030；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學草原與環(huán)境資源學院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)廣播電視學校，內(nèi)蒙古呼和浩特 010011）

加拿大披堿草（Elymus canadensis L.），多年生草本植物，屬于禾本科披堿草屬，原產(chǎn)于北美。具有抗逆性強、適口性好、適應(yīng)性廣等優(yōu)良特性[1-4]。20世紀80年代，云錦鳳教授對該種在國內(nèi)進行引種馴化。經(jīng)過30年的研究，從中選育出了抗旱性、耐鹽性表現(xiàn)突出的新種質(zhì)材料，目前，已將其培育成加拿大披堿草新品系。本研究以加拿大披堿草新品系為試驗材料，從生理生化水平上研究高鹽脅迫下加拿大披堿草的耐鹽性生理特征，為今后在干旱地區(qū)示范推廣提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 植物材料

本試驗材料為加拿大披堿草新品系和老芒麥（Elymus sibiricicus L.），在人工智能溫室進行幼苗耐鹽試驗，濕度為58%～62%，溫度為27～30℃。試驗采用盆栽法，種子在培養(yǎng)皿發(fā)芽后，栽植到含鹽量極低的風干苗圃土的花盆中?；ㄅ鑳?nèi)徑18.5 cm，底徑12.5 cm，高14 cm。土與花盆共重2.5 kg。每盆定株10株，重復3次。待到植物分蘗期時，用濃度為2%的NaCl處理幼苗。以原始干土重計算，每盆澆注400 mL鹽溶液，對照澆400 mL蒸餾水，鹽脅迫期間每2 d稱花盆的重量，用蒸餾水補充蒸發(fā)的水分，以保持鹽濃度不變；在鹽脅迫進行到第7天，試驗材料表現(xiàn)出鹽脅迫毒害的形態(tài)特征變化時，取供試材料的根部及葉片，對各項生理指標進行測試[5-6]。

1.2 方法

測定的生理指標包括細胞膜透性、丙二醛、游離脯氨酸、可溶性糖及葉綠素含量。測定方法：細胞膜透性采用電導率法，丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法，游離脯氨酸含量采用茚三酮法，可溶性糖的測定采用蒽酮比色法，葉綠素的測定采用光電比色法[7]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對所測定的數(shù)據(jù)采用Excel處理后，再利用SAS9.0軟件進行方差分析，并對5種抗鹽性生理指標做相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 細胞膜透性測定

不良環(huán)境會造成膜的傷害，細胞膜透性增加，電解質(zhì)外滲，外滲的電解質(zhì)引起溶液電導率的變化，以此來反映細胞膜的傷害程度[8]。

根據(jù)表1的方差分析，2%NaCl脅迫處理7 d，在對照和處理條件下，加拿大披堿草新品系根的電導率分別為0.13 μs/cm和0.82 μs/cm；葉片的電導率分別為0.63 μs/cm和0.95 μs/cm；加拿大披堿草的根和葉片電導率分別為對照的6.31倍和1.51倍。由此可見，在2%的鹽濃度7 d的處理條件下，加拿大披堿草根和葉片的細胞膜透性都呈現(xiàn)顯著增加的趨勢（P<0.05）。

表1 鹽脅迫下加拿大披堿草新品系電導率方差分析結(jié)果

據(jù)圖1顯示，加拿大披堿草葉片的細胞膜透性高于根，在2%鹽濃度處理條件下，根的細胞膜透性增加幅度遠大于葉片的增幅。

2.2 丙二醛含量的測定

丙二醛的含量用于表示細胞膜脂過氧化程度和植物對逆境條件反應(yīng)的強弱[9]。

由表2可見，在對照和處理條件下加拿大披堿草新品系葉片的丙二醛含量分別為38.72 nmol/g和137.85 nmol/g；根的丙二醛含量分別為55.76 nmol/g和112.88 nmol/g；2%NaCl處理下加拿大披堿草新品系的根和葉片丙二醛含量分別為對照的2.02倍和3.56倍。因此，在2%NaCl脅迫7 d條件下，加拿大披堿草新品系根和葉片的丙二醛含量都呈現(xiàn)顯著增加（P<0.05）。

表2 鹽脅迫下加拿大披堿草新品系丙二醛方差分析結(jié)果

據(jù)圖2顯示，加拿大披堿草葉片的丙二醛含量低于根，葉片的丙二醛含量增加幅度高于根，這說明在高鹽脅迫下，加拿大披堿草新品系葉片受到傷害程度明顯大于根部。

2.3 游離脯氨酸含量的測定

植物體內(nèi)脯胺酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性[10]。

由表3可見，在對照和處理條件下加拿大披堿草新品系葉片的脯氨酸含量分別為8.69 μg/g和15.97 μg/g；根的脯氨酸含量分別為 9.56 μg/g 和29.59 μg/g；2%鹽濃度處理下加拿大披堿草的根和葉片脯氨酸含量分別為對照的3.10倍和1.84倍。由此，在2%NaCl處理7 d的條件下，加拿大披堿草新品系的根和葉片脯氨酸含量都呈現(xiàn)顯著增加（P<0.05）。

表3 鹽脅迫下加拿大披堿草新品系游離脯氨酸方差分析結(jié)果

據(jù)圖3顯示，加拿大披堿草新品系葉片的脯氨酸含量和增加幅度都小于根部，這說明在2%NaCl處理條件下，加拿大披堿草新品系葉片受到高鹽脅迫的傷害要小于根部。

2.4 可溶性糖含量的測定

根據(jù)表4，在2%NaCl 7 d處理下，對照和處理條件下加拿大披堿草新品系葉片可溶性糖含量分別為0.08%和0.22%；根的可溶性糖含量分別為0.09%和0.14%；2%鹽濃度處理下加拿大披堿草的根和葉片可溶性糖含量分別為對照的1.56倍和2.75倍。由此可見，在2%的鹽濃度7 d的處理條件下，加拿大披堿草根和葉片的可溶性糖含量都呈現(xiàn)顯著增加（P<0.05）。

表4 鹽脅迫下加拿大披堿草新品系可溶性糖方差分析結(jié)果

據(jù)圖4顯示，加拿大披堿草新品系葉片和根部可溶性糖含量基本相當，但在2%鹽濃度處理條件下，葉片的可溶性糖含量增加幅度高于根部。

2.5 葉綠素含量的測定

葉片葉綠素含量多少與植物光合作用密切相關(guān)，葉綠素含量的測定無論在生理上還是選育品種以及抗性研究等方面都十分必要。

由表5和圖5可知，在2%NaCl處理7 d條件下，加拿大披堿草新品系葉綠素a含量對照和處理分別為25.94 mg/g和20.32 mg/g，葉綠素b含量對照和處理分別為35.18 mg/g和27.57 mg/g，總?cè)~綠素含量對照和處理分別為61.12 mg/g和47.89 mg/g；2%NaCl處理加拿大披堿草新品系葉綠素a、葉綠素b含量和總?cè)~綠素含量分別為對照的78.33%、78.37%和77.59%。由此可見，在2%NaCl處理7 d條件下，加拿大披堿草新品系葉片的葉綠素含量都呈顯著降低（P＜0.05）。

表5 鹽脅迫下加拿大披堿草新品系葉綠素方差分析結(jié)果

2.6 加拿大披堿草新品系耐鹽生理生化指標的相關(guān)系數(shù)

由表6可知，2%NaCl脅迫下，加拿大披堿草新品系電導率與丙二醛含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與脯氨酸含量和可溶性糖含量呈正相關(guān)性，但相關(guān)性不顯著（P＞0.05），與葉綠素呈顯著負相關(guān)（P＜0.05）；丙二醛含量與脯氨酸含量和可溶性糖含量呈正相關(guān)性，但相關(guān)性不顯著（P＞0.05），與葉綠素呈顯著負相關(guān)（P＜0.10）；脯氨酸含量和可溶性糖呈顯著正相關(guān)（P＜0.10），葉綠素呈負相關(guān)，但相關(guān)性不顯著（P＞0.05）；可溶性糖與葉綠素呈負相關(guān)，但相關(guān)性不顯著（P＞0.05）。

表6 鹽脅迫下加拿大披堿草新品系各生理生化指標的相關(guān)系數(shù)

2.7 加拿大披堿草新品系與老芒麥耐鹽性比較

根據(jù)圖6可知，在2%NaCl處理7 d的條件下，老芒麥葉片的電導率、丙二醛含量、游離脯氨酸含量、可溶性糖含量分別為0.54 μs/cm、54.43 nmol/g、19.12 μg/g和0.10%；老芒麥的根部電導率、丙二醛含量、游離脯氨酸含量、可溶性糖含量分別為0.18 μs/cm、52.88 nmol/g、9.82 μg/g 和 0.07%；老芒麥葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量分別為14.47 mg/g、26.17 mg/g和 40.63 mg/g。老芒麥的各項指標都顯著低于加拿大披堿草新品系。由此可見，老芒麥的耐鹽性低于加拿大披堿草新品系。

3 討論

3.1 細胞膜系統(tǒng)對鹽脅迫的響應(yīng)

肖雯等[11]研究證實，膜透性的大小可以反映質(zhì)膜受損傷的程度，數(shù)值越大質(zhì)膜受到的傷害就越大。細胞膜受傷害程度可以通過細胞組織的相對外滲電導率進行了解，膜的傷害程度越大、細胞的電導率值越大。本試驗中，在高鹽脅迫下，加拿大披堿草新品系根部及葉片電導率均顯著增加，加拿大披堿草新品系根部在NaCl脅迫下，電導率增加較葉片緩慢，說明根部細胞膜受傷害程度較低，對鹽脅迫耐受能力較葉片強。

丙二醛（MDA）是細胞膜質(zhì)過氧化指標，表示細胞膜質(zhì)過氧化程度與植物對逆境條件反應(yīng)的強弱。當丙二醛含量大幅度上升時，表明植物體內(nèi)細胞受到嚴重破壞，因此，其含量也可以說明植物遭受逆境傷害的程度大小；增幅越大，植物細胞受傷害程度越大[12-13]。本試驗結(jié)果表明，在高鹽脅迫下，加拿大披堿草新品系根和葉片丙二醛含量均顯著增加，并且，與根的丙二醛含量相比較，葉片增加較多，說明葉片細胞膜系統(tǒng)受傷害較大。

3.2 脯氨酸和可溶性糖對鹽脅迫的響應(yīng)

植物在正常生長條件下，脯氨酸的含量低，但在逆境時，脯氨酸在細胞質(zhì)中會大量積累達幾十倍甚至幾百倍以進行滲透調(diào)節(jié)。在本試驗中，在2%濃度鹽脅迫下，加拿大披堿草新品系根部和葉片的游離脯氨酸均呈現(xiàn)顯著增加的趨勢。游離脯氨酸變化與脅迫強度，抗性之間關(guān)系有待進一步研究。

可溶性糖是逆境條件下許多非鹽生植物的滲透調(diào)節(jié)劑[14]，植物體內(nèi)累積可溶性糖是對水分脅迫的應(yīng)激反應(yīng)[15]。雖然一般認為在滲透脅迫壓力下游離脯氨酸和可溶性糖作為有機滲透物質(zhì)而積累，但普遍認為可溶性糖含量的增加是植物對水分脅迫的一種適應(yīng)機制。本研究中加拿大披堿草新品系可溶性糖含量在鹽脅迫下呈增加趨勢。

3.3 葉綠素對鹽脅迫的響應(yīng)

葉綠素作為光合色素，參與光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化，在植物光合作用中起著關(guān)鍵性的作用。本研究結(jié)果表明，加拿大披堿草葉片中葉綠素a、葉綠素b含量及總?cè)~綠素含量在2%NaCl脅迫下顯著降低，這主要是由于鹽脅迫使葉綠素與葉綠體蛋白結(jié)合變松，更多的葉綠素遭到破壞，最終導致光合作用降低，尤其是過量的O-滲入細胞后，使原生質(zhì)凝聚，葉綠素破壞。王澤港等[16]研究水稻干旱認為，葉綠素a比葉綠素b的影響更大。

4 結(jié)論

在本研究中，通過對濃度為2%NaCl脅迫7 d條件下，加拿大披堿草新品系耐鹽性生理特性的分析，得出如下結(jié)論：1○電導率上升，即細胞膜透性增大；丙二醛含量增加，游離脯氨酸含量增加，可溶性糖含量增加，葉綠素含量降低。2○根據(jù)加拿大披堿草新品系5個生理指標的分析，得出加拿大披堿草在2%濃度的鹽脅迫條件下，其葉片的受害程度大于根部。3○加拿大披堿草新品系的耐鹽性高于對照品種老芒麥。

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