張 昆，李明娜，曹世豪，孫 彥

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院草業(yè)科學(xué)系 草業(yè)科學(xué)北京重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100093)

白穎苔草對(duì)不同濃度NaCl脅迫的響應(yīng)及其耐鹽閾值

張 昆，李明娜，曹世豪，孫 彥

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院草業(yè)科學(xué)系 草業(yè)科學(xué)北京重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100093)

以白穎苔草(Carexrigescens)為研究材料，采用盆栽試驗(yàn)研究了不同濃度NaCl(0，100，200，300，400，500 mmol·L-1)處理下白穎苔草地上部生長(zhǎng)和生理等指標(biāo)的變化趨勢(shì)，分析了不同濃度鹽處理對(duì)白穎苔草生長(zhǎng)的影響，并計(jì)算確定了其耐鹽性的閾值。結(jié)果表明，鹽處理對(duì)白穎苔草的生長(zhǎng)產(chǎn)生了抑制作用。隨NaCl處理濃度增加，白穎苔草的株高、葉長(zhǎng)和葉寬均呈下降趨勢(shì)，同時(shí)枯葉率顯著升高(P<0.05)。白穎苔草葉片相對(duì)含水量隨NaCl濃度的增加呈下降趨勢(shì)，而葉片的質(zhì)膜透性則呈升高趨勢(shì)。但兩指標(biāo)在低濃度鹽(NaCl為100和200 mmol·L-1)處理下較無(wú)脅迫對(duì)照無(wú)顯著差異(P>0.05)，當(dāng)NaCl濃度超過(guò)300 mmol·L-1時(shí)，兩指標(biāo)發(fā)生顯著變化(P<0.05)。超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化物酶(POD)活性隨NaCl濃度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，在300 mmol·L-1處理下均達(dá)到最大值，說(shuō)明在NaCl濃度300 mmol·L-1左右可能存在白穎苔草耐鹽的臨界濃度。不同濃度NaCl處理對(duì)白穎苔草葉片葉綠素a，葉綠素b和葉綠素a+b均產(chǎn)生了不同程度的影響。隨鹽濃度的增加，葉綠素a和葉綠素a+b含量呈先升高后降低趨把勢(shì)，葉綠素b含量呈降低趨勢(shì)，而葉綠素a/b值無(wú)顯著變化(P>0.05)。以白穎苔草生物量下降50%時(shí)的鹽濃度來(lái)評(píng)價(jià)其耐鹽性，建立回歸方程確定其耐鹽閾值為263 mmol·L-1。上述結(jié)果表明，白穎苔草對(duì)鹽脅迫有較高的耐受性，在一定范圍的鹽脅迫環(huán)境中能正常生長(zhǎng)，該結(jié)果可為后續(xù)白穎苔草耐鹽機(jī)制的研究提供理論依據(jù)。

白穎苔草；鹽脅迫；耐鹽性；生長(zhǎng)特性；抗氧化酶；葉綠素含量；閾值

土壤的鹽漬化是一個(gè)全球性的生態(tài)問題，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類的生活造成了極大的影響。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鹽漬土面積約3 600萬(wàn)hm2，鹽堿化耕地760萬(wàn)hm2，占全國(guó)可利用土地面積的4.88%[1-2]。同時(shí)，由于人類活動(dòng)對(duì)自然的影響，不合理的施肥與灌溉等使得土壤鹽漬化面積正在逐年增加。因此，篩選和培育耐鹽植物新品種，對(duì)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和鹽漬化土壤的改良都有十分重要的意義。草坪草具有保持水土、美化環(huán)境的功能。近年來(lái)，隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生態(tài)意識(shí)的提高，我國(guó)草坪業(yè)發(fā)展迅速，關(guān)于草坪草耐鹽方面的研究也逐漸增多。研究表明，狗牙根(Cynodondactylon)[3]、結(jié)縷草(Zoysiajaponica)[4]、高羊茅(Festucaarundinacea)[5]等均可在高濃度鹽分的土壤中表現(xiàn)出較好的耐受性，且生長(zhǎng)良好。我國(guó)野生草坪草種質(zhì)資源豐富，蘊(yùn)藏著巨大的抗逆基因庫(kù)，如對(duì)這些優(yōu)良品種的草坪草進(jìn)行開發(fā)和利用，必將對(duì)鹽堿地土壤修復(fù)和生態(tài)環(huán)境改良具有重要的促進(jìn)意義。

白穎苔草(Carexrigescens)屬莎草科(Cyperaceae)苔草屬寸草亞種，一種多年生野生草坪草種質(zhì)資源，主要分布在我國(guó)內(nèi)蒙古、甘肅、北京、河北、山東等北方省(區(qū))[6]。白穎苔草植株較矮，生長(zhǎng)一般不超過(guò)30 cm，耐踐踏性好，具有發(fā)達(dá)的地下根莖，無(wú)性繁殖能力強(qiáng)，有一定的地面覆蓋能力。葉片纖細(xì)，綠期200 d以上，外形整齊美觀，可作為觀賞和裝飾性草坪，也可作為人流不多的公園、游樂場(chǎng)所和居住區(qū)的綠化材料[7-8]。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于白穎苔草的研究主要集中在種質(zhì)資源多樣性和藥用價(jià)值方面[9-11]。對(duì)不同地區(qū)白穎苔草種質(zhì)資源的收集發(fā)現(xiàn)，它在鹽堿地生長(zhǎng)較其它植物有明顯優(yōu)勢(shì)，初步認(rèn)為其具有一定的耐鹽性，但目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于這方面的研究報(bào)道較少。

因此，本研究以白穎苔草為研究材料，研究不同濃度NaCl處理下其生長(zhǎng)、葉片相對(duì)含水量、葉片質(zhì)膜透性、抗氧化酶活性、葉綠素含量等變化情況并以生物量降低50%為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算其耐鹽閾值，旨在探索白穎苔草對(duì)不同鹽分脅迫的耐受情況，確定其抵抗脅迫的臨界值，為后續(xù)研究其耐鹽種質(zhì)的篩選和耐鹽生理生化及分子機(jī)制提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試白穎苔草材料取自河北省黃驊市，現(xiàn)保存于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院農(nóng)業(yè)部牧草與草坪草種子質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

該試驗(yàn)于2016年2月至5月在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院溫室中進(jìn)行。溫室條件為溫度(23±5) ℃，光照強(qiáng)度7 000～8 000 lx，日照時(shí)間12 h。采用白穎苔草標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)方法[12]，20% NaOH預(yù)處理白穎苔草種子，種于直徑8 cm、高10 cm有孔塑料杯中，培養(yǎng)基質(zhì)為營(yíng)養(yǎng)土∶蛭石∶生土=1∶1∶1，每盆3株。培養(yǎng)兩個(gè)月后，將所有材料修剪至同一高度，開始用NaCl溶液處理，濃度設(shè)置為0(CK)、100、200、300、400和500 mmol·L-1，對(duì)照用蒸餾水處理。隨機(jī)區(qū)組排列，每處理設(shè)4次重復(fù)。處理開始前按照每天50 mmol·L-1濃度遞增鹽濃度，直至目標(biāo)濃度后，再處理28 d。每天澆灌一次，每次標(biāo)準(zhǔn)為底部滲出溶液積滿杯底托盤。28 d后開始各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo) 用直尺測(cè)量各處理下每盆每株苔草從基部到頂端的垂直高度，取各處理均值記為株高；每株取5片正常生長(zhǎng)的葉片測(cè)量長(zhǎng)度，取各處理均值記為葉長(zhǎng)；每株取5片正常生長(zhǎng)的葉片用游標(biāo)卡尺測(cè)量其最寬處，取各處理均值記為葉寬；采用觀測(cè)計(jì)數(shù)法對(duì)NaCl處理的每盆白穎苔草葉片進(jìn)行計(jì)數(shù)，以葉片50%枯黃作為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算每盆枯黃葉片數(shù)占總?cè)~片數(shù)的百分比，記為枯葉率[13]。

1.3.2 葉片相對(duì)含水量 剪取各處理下白穎苔草葉片0.2 g，記為Wf，將稱好的葉片用蒸餾水浸泡6 h后，取出迅速吸干表面水分稱其飽和鮮重(Wt)，最后將葉片放入105 ℃烘箱殺青15 min，75 ℃烘干至恒重(Wd)，每處理重復(fù)3次。計(jì)算公式：

葉片相對(duì)含水量=(Wf-Wd)/(Wt-Wd)×100%。

1.3.3 葉片細(xì)胞膜透性 用葉片相對(duì)電導(dǎo)率來(lái)表示葉片細(xì)胞膜受傷害的程度，采用電導(dǎo)儀法[14]測(cè)定。在玻璃試管中加入20 mL去離子水，測(cè)定電導(dǎo)率(S0)；然后剪取白穎苔草葉片，用去離子水沖洗干凈，吸干表面水分后準(zhǔn)確稱取0.2 g，剪成小段后裝入加去離子水的試管中，浸泡24 h后測(cè)定試管中浸泡液的電導(dǎo)率(S1)。將試管加塞，置于沸水浴中30 min，冷卻至室溫，測(cè)定浸泡液電導(dǎo)率(S2)。每處理重復(fù)3次，計(jì)算公式：

相對(duì)電導(dǎo)率=(S1-S0)/(S2-S0)×100%。

1.3.4 葉片SOD活性 采用氮藍(lán)四唑法[14]測(cè)定葉片SOD活性，取0.2 g白穎苔草葉片，加5 mL pH為7的磷酸緩沖液在研缽中研磨成勻漿，3 000 r·min-1離心10 min，取上清液測(cè)定酶活。測(cè)定反應(yīng)體系：1.5 mL 0.05 mol·L-1磷酸緩沖液，0.3 mL 130 mmol·L-1甲硫氨酸溶液，0.3 mL 750 μmol·L-1氮藍(lán)四唑溶液，0.3 mL 100 μmol·L-1EDTA-Na2溶液，0.3 mL 20 μmol·L-1核黃素，0.25 mL蒸餾水，0.05 mL酶液。反應(yīng)體系中加入酶液后混勻，對(duì)照管置于暗處，其它管于4 000 lx日光下反應(yīng)20 min，以對(duì)照作空白，560 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，每處理重復(fù)3次。

SOD活性=(ACK-AE)×V/1/2×ACK×W×VT。

式中，ACK為對(duì)照管的吸光度，AE為樣品管的吸光度，V為樣品液總體積，VT為測(cè)定樣品液用量，W為樣品鮮重。

1.3.5 葉片POD活性 采用愈創(chuàng)木酚顯色法[14]測(cè)定葉片POD活性。取0.2 g白穎苔草葉片，加5 mL pH為7的磷酸緩沖液研缽中研磨成勻漿，3 000 r·min-1離心10 min，取上清液測(cè)定酶活。測(cè)定反應(yīng)體系：2.9 mL 0.05 mol·L-1磷酸緩沖液，1 mL 2% H2O2，1 mL 0.05 mol·L-1愈創(chuàng)木酚和0.1 mL酶液。反應(yīng)體系加入酶液后立即于37 ℃水浴中保溫15 min，然后迅速轉(zhuǎn)入冰浴中并加入2 mL 20%三氯乙酸終止反應(yīng)，5 000 r·min-1離心10 min 取上清，470 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度，每處理重復(fù)3次。

POD活性=(ΔAE×VT)/(W×VS×0.01×t)。

式中：ΔAE為反應(yīng)時(shí)間內(nèi)吸光度的變化，W為白穎苔草葉片重量，VT為提取酶液的總體積，VS為測(cè)定時(shí)取用酶液的體積。

1.3.6 葉綠素含量 采用乙醇浸泡法[14]測(cè)定葉綠素含量，稱取0.1 g白穎苔草葉片，剪碎后放入10 mL玻璃試管中，加入95%乙醇，黑暗條件下浸提48 h，至葉片完全脫色，用分光光度計(jì)測(cè)定提取液在665和649 nm處的吸光值，按照下列公式[15]計(jì)算葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量a+b及其比值葉綠素a/b。每處理重復(fù)3次。

葉綠素a=13.95A665-6.88A649；

1.3.7 單株干重及閾值計(jì)算 剪取每盆白穎苔草單株地上部，放入105 ℃烘箱中殺青30 min，75 ℃烘干至恒重，稱重記為單株干重。多數(shù)植物以其植株生物量下降50%時(shí)的鹽濃度作為該植物的耐鹽閾值[16-17]。試驗(yàn)中以NaCl處理28 d時(shí)的單株干重進(jìn)行分析，以不同NaCl濃度作為自變量建立回歸方程，設(shè)定地上部干重比對(duì)照處理下降50%時(shí)NaCl濃度作為白穎苔草的耐鹽閾值。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用One-way ANOVA對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan新復(fù)極差法比較不同處理間的差異，顯著水平為0.05；采用Excel 2007進(jìn)行圖表的制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫對(duì)白穎苔草生長(zhǎng)的影響

鹽脅迫抑制了白穎苔草的生長(zhǎng)，隨鹽濃度的升高，白穎苔草的株高、葉長(zhǎng)和葉寬均呈下降趨勢(shì)(圖1)。當(dāng)NaCl濃度為100 mmol·L-1時(shí)，鹽脅迫對(duì)白穎苔草株高的抑制不明顯(P>0.05)，但當(dāng)NaCl濃度高于100 mmol·L-1，白穎苔草的株高顯著降低(P<0.05)。NaCl濃度為500 mmol·L-1時(shí)，株高較對(duì)照下降了33.18%。鹽脅迫顯著抑制了白穎苔草葉片的生長(zhǎng)，NaCl濃度為100 mmol·L-1時(shí)，葉長(zhǎng)和葉寬較對(duì)照分別下降了4.47%和8.52%；當(dāng)NaCl濃度為500 mmol·L-1時(shí)，葉長(zhǎng)和葉寬較對(duì)照分別下降了30.21%和24.07%。枯葉率在一定程度上能反映鹽處理對(duì)白穎苔草的脅迫程度，鹽脅迫加速了白穎苔草葉片衰老，隨鹽濃度的升高，白穎苔草枯葉率顯著升高(P<0.05)，NaCl濃度500 mmol·L-1枯葉率為66.95%，較對(duì)照提高了255.17%(圖1)。

圖1 NaCl脅迫對(duì)白穎苔草株高、葉長(zhǎng)、葉寬和枯葉率的影響

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference among different treatments at the 0.05 level; similarly for the following figures.

2.2 NaCl脅迫對(duì)白穎苔草葉片相對(duì)含水量的影響

隨著鹽濃度的增加，白穎苔草葉片相對(duì)含水量呈逐漸下降的趨勢(shì)(圖2)。當(dāng)NaCl濃度在100～300 mmol·L-1范圍內(nèi)，葉片相對(duì)含水量有小幅度的降低，但均與對(duì)照差異不顯著(P>0.05)。當(dāng)NaCl濃度為400和500mmol·L-1時(shí)，白穎苔草葉片相對(duì)含水量較對(duì)照分別顯著降低了20.50%和22.27%(P<0.05)。

對(duì)接鎖合組件的鎖合原理如圖5所示，主要是通過(guò)卡榫上的片簧棘爪一體式結(jié)構(gòu)與鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)導(dǎo)輪支架內(nèi)的圓柱孔進(jìn)行鎖合。

圖2 NaCl脅迫對(duì)白穎苔草葉片相對(duì)含水量的影響

2.3 NaCl脅迫對(duì)白穎苔草葉片質(zhì)膜透性的影響

隨著NaCl濃度的增加，整體上白穎苔草葉片的相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)出一個(gè)逐漸遞增的趨勢(shì)(圖3)。在NaCl濃度0～200 mmol·L-1范圍內(nèi)，葉片的相對(duì)電導(dǎo)率有小幅升高，但各處理間差異不顯著(P>0.05)。當(dāng)NaCl濃度≥300mmol·L-1時(shí)，白穎苔草葉片的相對(duì)電導(dǎo)率均顯著高于對(duì)照(P<0.05)，分別為58.03%、65.53%和68.25%，但各處理之間差異不顯著(P>0.05)。這表明NaCl濃度在200～300 mmol·L-1之間可能存在影響白穎苔草質(zhì)膜透性的一個(gè)臨界鹽濃度。

圖3 NaCl脅迫對(duì)白穎苔草葉片質(zhì)膜透性的影響

2.4 不同濃度NaCl脅迫對(duì)白穎苔草葉片SOD和POD活性的影響

不同鹽處理間白穎苔草葉片中的SOD活性差異顯著(P<0.05)。隨著鹽濃度的增加，白穎苔草葉片中的SOD活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，并且在NaCl濃度為300 mmol·L-1時(shí)達(dá)到最大值，較對(duì)照提高了229.2%(圖4)，推測(cè)該濃度可能是白穎苔草鹽耐受能力的最大值。POD活性的變化趨勢(shì)與SOD活性基本一致(圖5)，NaCl濃度為300 mmol·L-1處理時(shí)，白穎苔草葉片POD活性顯著高于其它處理(P<0.05)。當(dāng)NaCl濃度超過(guò)300 mmol·L-1時(shí)，POD活性有明顯的降低，但400和500 mmol·L-1處理間差異不顯著(P>0.05)，說(shuō)明此時(shí)白穎苔草受到的鹽害加重，超過(guò)了自身的適應(yīng)能力，抗氧化能力降低。

圖4 NaCl脅迫對(duì)白穎苔草葉片SOD活性的影響

圖5 NaCl脅迫對(duì)白穎苔草葉片POD活性的影響

2.5 NaCl脅迫對(duì)白穎苔草葉綠素含量的影響

各濃度NaCl處理對(duì)白穎苔草葉片葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+b均產(chǎn)生了不同程度的影響(圖6)。隨鹽濃度的增加，白穎苔草葉綠素a的含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在NaCl濃度為100 mmol·L-1時(shí)達(dá)到最大值，為1.38 mg·g-1，400和500 mmol·L-1處理時(shí)顯著低于其它處理(P<0.05)。葉綠素b隨NaCl濃度的升高呈降低趨勢(shì)，但在100～400 mmol·L-1NaCl濃度范圍內(nèi)差異不顯著(P>0.05)，500 mmol·L-1處理下白穎苔草葉綠素b含量顯著低于對(duì)照(P<0.05)。不同濃度NaCl處理下白穎苔草葉綠素a+b的變化趨勢(shì)與葉綠素a的變化趨勢(shì)相似。隨鹽濃度的增加先升高后降低，NaCl濃度為100 mmol·L-1時(shí)，葉綠素a+b的含量高于其它處理，為1.82 mg·g-1。鹽處理對(duì)葉綠素a/b值無(wú)明顯的影響，各處理間差異不顯著(P>0.05)。整體上隨NaCl濃度的增加，葉綠素a/b值呈先升高后降低的趨勢(shì)，在NaCl濃度為100 mmol·L-1時(shí)達(dá)到最大值。

2.6 不同濃度NaCl脅迫下白穎苔草的單株干重和閾值

隨著NaCl濃度的增加，白穎苔草單株干重呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)(圖7)。NaCl處理濃度為500 mmol·L-1時(shí)，單株干重最低，較對(duì)照降低了75.09%。多數(shù)植物以其植株生物量下降50%時(shí)的鹽濃度作為該植物的耐鹽閾值。本研究中，對(duì)不同濃度NaCl處理的單株干重進(jìn)行分析，以不同NaCl濃度作為自變量建立回歸方程，得y=1E-06x2-0.001 9x+0.828 1(R2=0.977 2)。鹽閾值設(shè)定為白穎苔草單株干重較對(duì)照下降50%時(shí)的NaCl濃度，計(jì)算可得為262.59 mmol·L-1。通過(guò)分析各指標(biāo)與NaCl脅迫處理下白穎苔草單株干重之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)(表1)，株高、葉寬、葉長(zhǎng)和葉片相對(duì)含水量與單株干重極顯著相關(guān)，與葉綠素含量顯著相關(guān)。因此，可以初步認(rèn)為株高可以作為白穎苔草耐鹽性鑒定的首選指標(biāo)。

3 討論

鹽脅迫對(duì)植物的影響是多方面的，主要表現(xiàn)在對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的影響，通常植物地上部較根部受到的抑制明顯[18]。本研究中，隨著鹽濃度的增加，白穎苔草株高、葉長(zhǎng)和葉寬等均呈逐漸降低的趨勢(shì)。白穎苔草對(duì)低鹽環(huán)境有一定的適應(yīng)性，但當(dāng)NaCl濃度超過(guò)200 mmol·L-1時(shí)，白穎苔草生長(zhǎng)開始受到明顯抑制。該結(jié)果與海濱雀稗(Paspalumvaginatum)[19]、結(jié)縷草[20]、高羊茅[21]等草坪草耐鹽性的研究結(jié)果相似。這可能是由于隨著鹽處理濃度的增加，白穎苔草植株失水，生長(zhǎng)代謝活動(dòng)減弱，抑制了葉片的生長(zhǎng)。草坪草在受到鹽脅迫時(shí)葉片會(huì)出現(xiàn)不同程度的黃化現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)凋萎。葉片枯葉率是對(duì)草坪草進(jìn)行耐鹽性篩選的一個(gè)重要的外部形態(tài)指標(biāo)[22]。高濃度的鹽處理下白穎苔草葉片的枯葉率超過(guò)了50%，植株嚴(yán)重缺水，相應(yīng)的葉色和坪用質(zhì)量也較差[23]。

圖6 NaCl脅迫對(duì)白穎苔草葉綠素含量及其比值的影響

圖7 NaCl脅迫對(duì)白穎苔草干重的影響

鹽環(huán)境中，植物根系細(xì)胞由于內(nèi)外滲透勢(shì)的變化吸水能力受到限制，會(huì)造成“生理干旱”效應(yīng)，地上部含水量降低[24]。本研究中，隨鹽濃度的增加，白穎苔草葉片相對(duì)含水量整體上呈遞減的趨勢(shì)。當(dāng)NaCl濃度超過(guò)300 mmol·L-1時(shí)，白穎苔草受到了較嚴(yán)重的水分脅迫，說(shuō)明此時(shí)根系的吸水及根系向地上部的水分運(yùn)輸開始受到明顯的抑制。細(xì)胞膜是植物細(xì)胞與外界環(huán)境之間的屏障，當(dāng)植物受到鹽脅迫時(shí)，活性氧的產(chǎn)生會(huì)造成質(zhì)膜的機(jī)械性損傷，透性增加[25]。鹽濃度的升高會(huì)增加白穎苔草葉片的相對(duì)電導(dǎo)率，當(dāng)NaCl濃度達(dá)到300 mmol·L-1時(shí),該指標(biāo)明顯驟升，表明NaCl濃度在300 mmol·L-1左右可能是白穎苔草葉片細(xì)胞膜透性的一個(gè)臨界值。當(dāng)鹽濃度繼續(xù)升高后，白穎苔草葉片細(xì)胞膜膜脂過(guò)氧化程度加重，質(zhì)膜的透性增加。這與李源[26]研究NaCl脅迫下5種暖季型草坪草生理變化和Hu等[27]對(duì)鹽脅迫下兩種狗牙根抗氧化酶的變化等研究結(jié)果一致。

逆境脅迫引起的植物體傷害主要與活性氧的積累有關(guān)?；钚匝醯脑黾訒?huì)使細(xì)胞質(zhì)膜發(fā)生過(guò)氧化，通透性喪失，最終導(dǎo)致細(xì)胞失水，植物體代謝紊亂。通常情況下，植物體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧和清除活性氧系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)。當(dāng)植物處于逆境環(huán)境時(shí)各種氧化酶(SOD、POD、CAT等)的活性會(huì)升高，以此來(lái)消除脅迫產(chǎn)生的活性氧，降低膜脂傷害[28]，提高抗逆性。0.2%～0.5%土壤鹽分脅迫處理下，假儉草(Eremochloaophiuroides)SOD活性隨鹽濃度的增加而增加，但

表1 NaCl脅迫下白穎苔草干重相關(guān)指標(biāo)之間相關(guān)性分析

注：**表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)，*表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

Note: ** and * indicates significant correlation at the 0.01 and 0.05 level (bilateral)，respectively.

在0.6%～0.9%鹽分脅迫處理下隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，SOD活性逐漸降低[29]。本研究中，白穎苔草葉片SOD和POD活性隨著NaCl處理濃度的增加也呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，說(shuō)明在一定濃度的鹽脅迫下白穎苔草能對(duì)逆境條件作出適應(yīng)性的反應(yīng)，表現(xiàn)為抗氧化酶活性增加，降低了脅迫傷害。但當(dāng)鹽脅迫濃度大于自身承受力時(shí)，白穎苔草葉片抗氧化酶活性會(huì)開始降低，活性氧增加，導(dǎo)致膜脂生理功能破壞，植物體失水枯萎甚至死亡[30]。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，逆境條件下葉綠素含量是衡量植物抗逆性的重要指標(biāo)[31]。目前已經(jīng)有許多關(guān)于鹽脅迫下植物葉綠素含量影響的研究，但不同的植物種類和鹽處理得出的結(jié)論不同。本研究中，隨鹽濃度的增加白穎苔草葉綠素的含量表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。這一結(jié)果與翁錦周等[32]研究鹽脅迫下桉樹(Eucalyptusrobusta)幼苗葉綠素含量的變化和鄒麗娜等[33]研究鹽分脅迫對(duì)紫穗槐(Amorphafruticosa)幼苗生理生化特性的影響等試驗(yàn)結(jié)果一致。低濃度NaCl處理下，白穎苔草葉綠素含量上升，這可能是其對(duì)鹽脅迫的一種適應(yīng)機(jī)制。葉片中葉綠素與葉綠素蛋白共價(jià)結(jié)合，鹽處理會(huì)使得這種結(jié)合變松弛，通常低鹽濃度下植物會(huì)增加葉綠素合成來(lái)減緩這種生理干擾[34]。此外，葉綠素的合成需要脯氨酸，低鹽處理下植物細(xì)胞大量積累脯氨酸也有利于葉綠素的合成[35]。當(dāng)NaCl濃度繼續(xù)升高至400 mmol·L-1時(shí)，白穎苔草葉片細(xì)胞繼續(xù)失水，葉片細(xì)胞質(zhì)膜及葉綠體結(jié)構(gòu)被破壞，加速了葉綠素的分解，葉綠素含量降低[36]。

植物生物量的變化是其耐鹽能力的綜合體現(xiàn)。鹽脅迫下植物由于細(xì)胞失水，代謝緩慢甚至停止，有機(jī)物的合成減少，生物量降低。當(dāng)NaCl濃度為500 mmol·L-1時(shí)，白穎苔草單株干重最低，較對(duì)照降低了75.09%，表明高濃度的鹽對(duì)地上部的生長(zhǎng)抑制作用顯著，甚至造成了植株的死亡。

通過(guò)鹽脅迫下生物量的降低可以估測(cè)植物對(duì)鹽脅迫的臨界濃度，通過(guò)計(jì)算，白穎苔草耐鹽閾值為263 mmol·L-1，基于此，可初步認(rèn)為白穎苔草在坪用草種中屬耐鹽品種。但是，草坪草的耐鹽性受遺傳背景和環(huán)境等多方面的影響[37-38]，本研究中不同NaCl濃度處理對(duì)白穎苔草生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的影響還不能全面地反映該種質(zhì)的耐鹽特性，應(yīng)從生理生化、分子生物學(xué)和田間栽培管理等多方面出發(fā)，探索并揭示其耐鹽機(jī)制。

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(責(zé)任編輯 武艷培)

Response ofCarexrigescensto different NaCl concentrations and its salinity threshold calculation

Zhang Kun, Li Ming-na, Cao Shi-hao, Sun Yan

(Department of Grassland Science, College of Animal Science and Technology,China Agricultural University, Key Laboratory of Grassland Science of Beijing, Beijing 100093, China)

The effect of different NaCl concentration (0, 100, 200, 300, 400, 500 mmol·L-1) treatments on the growth and physiological parameters ofCarexrigescenswere tested to determine its growth and salinity threshold under salt stress. The results showed that NaCl treatment inhibited the growth ofC.rigescens. With increasing salt concentrations, plant height, leaf length, and leaf width ofC.rigescensall decreased and the rate of withered leaves increased significantly. Leaf relative water content decreased and leaf membrane permeability increased under the same treatment condition and these two parameters had no significant change under the lower NaCl treatment (100 and 200 mmol·L-1). However, the change was significant when the NaCl concentration exceeded 300 mmol·L-1. The activity of leaf SOD (superoxide dismutase) and POD (peroxidase) increased at first and then decreased and the maximum activity occurred in the 300 mmol·L-1treatment. This implied that 300 mmol·L-1could be the critical NaCl concentration for salt tolerance ofC.rigescens. Different NaCl concentration treatments had different effects on the chlorophyll content. With the increase in NaCl concentration, chlorophyll a and chlorophyll a+b content increased at first and decreased subsequently. Chlorophyll b tended to decrease and chlorophyll a/b showed no significant change. WhenC.rigescensbiomass decreased to 50%, we considered the NaCl concentration as the threshold to evaluate the salt tolerance ofC.duriusculasubsp.rigescens. The calculated salinity threshold value ofC.rigescensin our study was 263 mmol·L-1. In conclusion,C.rigescenshad a high salt tolerance and it could grow normally in a saline environment. The results of this study provide an important theoretical basis for further research on the salt-tolerance mechanism ofC.rigescens.

Carexrigescens; salt stress; salt tolerance; growth characteristics; antioxidase; chlorophyll content; threshold

Sun Yan E-mail:ctsoffice@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0359

2016-07-01 接受日期：2016-12-09

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“鹽脅迫下白穎苔草蛋白組學(xué)的研究”(31472139)

張昆(1988-)，男，山東青島人，在讀博士生，主要從事牧草與草坪草遺傳育種研究。E-mail:zk61603@163.com

孫彥(1965-)，女(蒙古族)，內(nèi)蒙科左中旗人，副教授，博士，主要從事草坪科學(xué)及草種子質(zhì)量檢驗(yàn)研究。E-mail:ctsoffice@163.com

Q945

A

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