楊佳鑫,遆羽靜,羅燕杰,趙 靚,李慶衛(wèi)
(花卉種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,國(guó)家花卉工程技術(shù)研究中心,城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實(shí)驗(yàn)室,教育部林木花卉育種實(shí)驗(yàn)室,北京林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院,北京 100083)
梅(Prunusmume)屬于薔薇科李屬(Prunus)或杏屬(Armeniaca)。梅花原產(chǎn)中國(guó),是中國(guó)傳統(tǒng)名花,落葉觀賞小喬木[1],早春開放,品種繁多,具有良好的觀賞價(jià)值。2000年前梅已作為園林樹木用于園林綠化,在中國(guó)園林應(yīng)用中有著舉足輕重的地位和影響。目前,張啟翔等[2-4]研究了梅花品種及梅花雜交種根系的抗寒性,李慶衛(wèi)等[5-6]進(jìn)行了抗寒梅花品種區(qū)域試驗(yàn),彭婷等[7-8]以梅花為試材對(duì)冷馴化植物中普遍存在的CBF/DREB1基因進(jìn)行了研究,呂曉倩等[9-10]探討了梅花耐熱性,劉玉霞等[11]考察了高pH對(duì)梅花生長(zhǎng)發(fā)育的影響,但尚未見梅花耐鹽性研究的相關(guān)報(bào)道。
土壤鹽堿化問題是全球最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一,嚴(yán)重制約著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。全球大約有8.31 億hm2的土壤受到鹽漬化的威脅,中國(guó)鹽漬土總面積約3 600 萬hm2,占全國(guó)可利用土地面積的4.88%,中國(guó)鹽漬土主要分布在東北、華北、西北內(nèi)陸地區(qū)以及長(zhǎng)江以北沿海地帶[12]。目前,抗寒梅花的繁殖推廣呈現(xiàn)以北京為中心向“三北”地區(qū)輻射的趨勢(shì),在沈陽、蘭州、延安、大慶、烏魯木齊及赤峰等地都有梅花的栽植[13],因此梅花耐鹽性研究在其向北繁殖推廣過程中勢(shì)必成為重要研究?jī)?nèi)容,同時(shí)隨著中國(guó)鹽堿地面積的不斷擴(kuò)大及土地鹽堿化的日益加劇[14],梅花耐鹽性研究對(duì)梅花在全國(guó)范圍內(nèi)繁殖推廣都將具有重大意義。
梅花繁殖以嫁接為主,通過嫁接繁殖,可保持原有品種的觀賞特性,其耐寒、生長(zhǎng)快,且能提早開花[15]。梅花砧木通常選用梅(本砧)、毛桃、杏、李等樹種的實(shí)生苗,杏砧耐寒力強(qiáng),與杏梅類嫁接親和性最好,是杏梅類梅花的主要砧木[16]。因此,本研究以杏梅系中一年生‘豐后’梅自根苗、山杏為砧木的‘豐后’梅嫁接苗以及山杏自根苗為試材,探討NaCl脅迫后3類試材幼苗鹽害程度以及部分生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的變化,通過比較3種試材的抗鹽性強(qiáng)弱,以探究嫁接對(duì)梅花耐鹽性的影響,為其以后在鹽堿地區(qū)的選擇應(yīng)用提供科學(xué)理論依據(jù)。
以一年生‘豐后’梅自根苗、山杏為砧木的‘豐后’梅嫁接苗以及山杏自根苗(‘豐后’梅嫁接苗杏砧與山杏苗為同一批)為試材。采用單株盆栽方法,2017年3月份將長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的苗木栽植于規(guī)格為上口徑30 cm、下口徑20 cm、高30 cm的塑料花盆內(nèi),盆底布置托盤。培養(yǎng)基質(zhì)由草炭土、珍珠巖、洗凈河沙按2∶1∶1(體積比)的比例混合而成,每盆基質(zhì)重量為7.5 kg。
2017年6月上旬,試驗(yàn)苗進(jìn)入旺盛生長(zhǎng)期時(shí),先將盆土控水1周,以使土壤干燥有利于施鹽時(shí)鹽分迅速擴(kuò)散。試驗(yàn)土壤NaCl含量設(shè)置0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%等5個(gè)濃度梯度,并以蒸餾水為對(duì)照(CK)。每處理設(shè)5次重復(fù)。待盆土干燥后,將定量的NaCl溶解后澆灌到所對(duì)應(yīng)的處理中,鹽分的添加分5 d完成,每天定量加入0.3%(根據(jù)鹽與土壤質(zhì)量比,即為22.5 g鹽)的鹽量,第1天往目標(biāo)濃度為1.5%的盆中加0.3%的鹽量,第2天往目標(biāo)濃度為1.5%和1.2%的盆中加0.3%的鹽量,第3天往目標(biāo)濃度為1.5%、1.2%、0.9%的盆中加0.3%的鹽量,第4天往目標(biāo)濃度為1.5%、1.2%、0.9%及0.6%的盆中加0.3%的鹽量,第5天往各目標(biāo)濃度盆中均加0.3%的鹽量,鹽分添加的第5天為鹽處理的開始(即鹽處理第1天),并在盆下放置托盤,澆水后收集盆中流出的溶液,將溶液倒回盆內(nèi),以免鹽分流失。苗木鹽化處理后進(jìn)行常規(guī)管理,定期澆水以維持土壤持水量在 60%~80%,處理35 d后結(jié)束試驗(yàn)。
1.3.1鹽害指數(shù)NaCl處理后每7 d觀察1次植株受害表現(xiàn),第35天計(jì)算鹽害指數(shù)(SI)和鹽害率(P)。鹽害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為:0級(jí). 無鹽害癥狀;1級(jí). 輕度鹽害,有少部分葉尖、葉緣或者葉脈變黃;2級(jí). 中度鹽害,有大約1/2 的葉尖、葉緣焦枯;3級(jí). 重度鹽害,大部分葉尖、葉緣焦枯或落葉;4級(jí). 極重度鹽害,枝枯、葉落、最終死亡[17]。
1.3.2生理指標(biāo)分別于試驗(yàn)前、試驗(yàn)第7、14、21、28、35天采取植物葉片樣品。采用隨機(jī)取樣的方法,早晨取樣,從植株不同方向取新稍中上部功能葉2~3片,取樣后立即帶回實(shí)驗(yàn)室處理,測(cè)定葉片相對(duì)電導(dǎo)率(RC)、丙二醛(MDA)含量、過氧化物酶(POD)活性和可溶性糖(SS)含量等生理指標(biāo)。其中,相對(duì)電導(dǎo)率用電導(dǎo)率測(cè)定儀測(cè)定[18],丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[19],POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[20],可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)[21]。
數(shù)據(jù)計(jì)算用Excel 2012計(jì)算,繪圖用SigmaPlot12.5,數(shù)據(jù)分析用SPSS22.0軟件。
如表1 所示,隨著土壤中NaCl含量的增加,‘豐后’梅和山杏幼苗的鹽害指數(shù)和鹽害率均呈增大趨勢(shì),并均顯著高于相應(yīng)對(duì)照(P<0.05)。其中,在0.3%~0.6%低鹽濃度處理時(shí),‘豐后’梅自根苗增加幅度較大,而‘豐后’梅嫁接苗和山杏苗增加幅度較?。辉?.9%~1.5%高鹽濃度處理時(shí)3種植物的增加幅度均較小,但‘豐后’自根苗的鹽害指數(shù)和鹽害率分別在0.9%、0.6%鹽濃度處理下就達(dá)到100%,而‘豐后’嫁接苗分別在1.2%、0.9%鹽濃度處理,山杏分別在1.5%、0.9%鹽濃度處理下才達(dá)到100%。同時(shí),‘豐后’梅自根苗的鹽害指數(shù)在0.3%~1.2%NaCl處理、鹽害率在0.3%~0.6%NaCl處理時(shí)與‘豐后’梅嫁接苗和山杏之間均存在極顯著差異(P<0.01),而‘豐后’梅嫁接苗與山杏之間始終無顯著性差異;3種植物的鹽害指數(shù)在NaCl含量為0.3%~0.9%時(shí)達(dá)50%以上,而其鹽害率在NaCl含量為0.3%~0.6%時(shí)達(dá)到50%。因此,將鹽害指數(shù)和鹽害率結(jié)合起來反映其受鹽害情況將更客觀。根據(jù)Logistic方程求得‘豐后’梅自根苗、‘豐后’梅嫁接苗和山杏的鹽害指數(shù)在50%時(shí)的土壤NaCl含量分別是0.545%、0.695%和0.705%。由此可說明,3種植物耐鹽性由強(qiáng)到弱依次為山杏>‘豐后’梅嫁接苗>‘豐后’梅自根苗。
表1 NaCl處理后‘豐后’梅及山杏的鹽害指數(shù)和鹽害率
注:同行括號(hào)內(nèi)大寫字母表示不同植物間在0.01水平差異極顯著;同列小寫字母表示鹽處理間在0.05水平上的差異顯著
Note: Different capital letters in line stand for significant difference among species at 0.01 level, while different normal letters within the same row indicate significant difference among salt treatments at 0.05 level
在NaCl脅迫下,3種植物葉片相對(duì)電導(dǎo)率均隨著NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì), ‘豐后’梅自根苗下降幅度較小,而‘豐后’梅嫁接苗和山杏苗下降幅度較大,并且3種材料在各濃度鹽脅迫處理大多高于同期對(duì)照(圖1)。
首先,‘豐后’梅自根苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率在脅迫第7天時(shí), 0.3%鹽濃度處理緩慢增加至40%左右,0.6%~1.5%處理隨著鹽脅迫濃度的增加而迅速增大,且均達(dá)到80%以上,比CK顯著增高4.77~5.70倍,其中的0.6%、0.9%及1.5%處理均達(dá)到高峰值;在脅迫第14~28天時(shí),各濃度處理組葉片相對(duì)電導(dǎo)率變化均較小,在小范圍內(nèi)波動(dòng),其中的0.3%、1.2%處理在處理第28天達(dá)到高峰值;在脅迫35 d后,1.2%和1.5%處理組植株葉片全部脫落,無法繼續(xù)測(cè)定其相對(duì)電導(dǎo)率值,但二者高峰值分別為97.75%、99.32%,鹽脅迫程度最大;0.3%~0.9%處理的相對(duì)電導(dǎo)率值均有所下降,但下降幅度不大。
其次,‘豐后’嫁接苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率值在各濃度處理0~21 d時(shí)逐漸上升。其中,1.2%和1.5%處理持續(xù)急劇上升;0.3%~0.9%處理在0~14 d緩慢增加,21 d時(shí)急劇上升;0.3%~1.5%處理均在21 d時(shí)達(dá)到高峰值(72.60%~94.93%),比CK增加了3.94~5.45倍。在鹽脅迫28~35 d時(shí), 1.2%和1.5%處理組相對(duì)電導(dǎo)率由于植株葉片全部脫落無法測(cè)定,0.3%~0.9%處理的相對(duì)電導(dǎo)率值均急劇下降,至脅迫35 d時(shí)分別下降到35.29%、24.07%、30.96%。
再次,山杏苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率值在鹽脅迫第7天時(shí),0.3%鹽濃度處理與CK無明顯差異,0.6%~1.5%濃度處理則迅速上升;在鹽脅迫第14天時(shí),各處理葉片相對(duì)電導(dǎo)率均有不同程度增加,其中1.5%處理達(dá)到最高峰值(95.44%);在脅迫第21天時(shí),0.3%~1.2%鹽處理相對(duì)電導(dǎo)率緩慢上升,其中的0.9%和1.2%處理達(dá)到最高峰值,分別為92.20%和94.06%;在脅迫第28天時(shí),0.3%和0.6%處理相對(duì)電導(dǎo)率上升到最高峰值(分別為80.89%和86.68%),而0.9%處理開始下降;至脅迫第35天時(shí),除了1.2%和1.5%處理組由于植株葉片全部脫落無法測(cè)定外,0.3%~0.9%處理的相對(duì)電導(dǎo)率值均急劇下降,分別下降到46.01%、51.33%、38.46%。
隨著NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),‘豐后’梅自根苗葉片MDA含量呈現(xiàn)上升-下降-上升-下降的變化趨勢(shì),‘豐后’梅嫁接苗和山杏均為先上升后下降的趨勢(shì)(圖2)。
首先,‘豐后’梅自根苗葉片MDA含量各處理隨著時(shí)間的延長(zhǎng)變化趨勢(shì)比較一致。它們均在第7天時(shí)出現(xiàn)一個(gè)小高峰,其中的1.2%處理達(dá)到最高峰值(14.758 mmol/g);在第14天時(shí),各處理MDA含量均有所下降;到第21天時(shí),各處理MDA含量又逐漸上升,其中的1.5%處理達(dá)到最高峰值(15.426 mmol/g);至處理第28天時(shí),0.3%~0.9%處理MDA含量均達(dá)到最高峰值(13.794~22.243 mmol/g),其中的0.6%處理峰值最高,比同期CK增加1.77倍;在處理第35天時(shí),0.3%和0.6%MDA含量分別下降至13.374和13.338 mmol/g,而0.9%~1.5%處理組植株葉片全部脫落,無法繼續(xù)測(cè)定其MDA含量。
圖1 鹽脅迫下‘豐后’梅及山杏葉片相對(duì)電導(dǎo)率的變化Fig.1 Changes in relative conductivity of P. mume‘Feng hou’and P. sibirica under salt stress
其次,‘豐后’梅嫁接苗MDA含量在各濃度鹽脅迫0~14 d均急劇上升, 0.3%~0.9%處理在第14天時(shí)達(dá)到最高峰值(23.454~28.589 mmol/g),比CK增加0.906~1.099倍;處理第21天時(shí),1.2%和1.5%處理MDA含量達(dá)到最高峰值(分別為31.173和28.543 mmol/g),比CK分別增加1.559和1.343倍,而0.3%~0.9%處理急劇下降;至處理第28~35天時(shí),0.3%~0.9%處理MDA含量繼續(xù)下降,但下降幅度較小,最后分別下降至14.898、11.939、11.964 mmol/g,但0.3%處理仍高于同期CK,而0.6%和0.9%處理比同期CK分別下降了4.5%和4.3%。
再次,山杏苗MDA含量在0.3%和0.6%鹽處理7 d時(shí)比CK略有下降,在其他濃度鹽處理下均緩慢增加;在鹽脅迫第14天時(shí),0.3%~0.9%處理MDA含量變化不大,而1.2%和1.5%處理均達(dá)到最高峰值(分別為19.356和35.574 mmol/g);在脅迫第21天時(shí),1.2%和1.5%鹽處理MDA含量開始下降,0.3%~0.9%處理則迅速增加,其中的0.6%處理達(dá)到最高峰值(19.487 mmol/g);至脅迫第28天時(shí),0.6%鹽處理MDA含量開始下降,而0.3%和0.9%處理繼續(xù)上升并達(dá)到最高峰值(分別為35.474和29.076 mmol/g);到脅迫第35天時(shí),0.3%、0.6%、0.9%鹽處理MDA含量分別下降至33.770、7.034和13.361 mmol/g,且0.6%和0.9%處理下降幅度比0.3%處理更大。
隨著各濃度NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),‘豐后’梅自根苗葉片POD活性整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),‘豐后’梅嫁接苗和山杏均總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),但個(gè)別濃度呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì);在整個(gè)脅迫過程中,3種材料葉片的POD活性始終高于同期對(duì)照(圖3)。
首先,‘豐后’梅自根苗POD活性在各濃度鹽脅迫第7天時(shí)均明顯上升;在脅迫第14~21天期間,0.3%~0.9%鹽處理POD活性緩慢上升,而1.2%~1.5%鹽處理則分別比脅迫第7天下降了56.3%和23.2%;在脅迫第28天時(shí),0.3%和0.6%鹽處理POD活性略有下降,0.9%和1.2%處理則達(dá)到最高峰值(分別為3 879.167和2 862.500 U·g-1·min-1),比同期CK分別增加5.47和3.77倍;至脅迫第35天時(shí),0.3%和0.6%鹽處理POD活性達(dá)到最高峰值(分別為1 525.000和3 116.667 U·g-1·min-1),比CK分別增加1.08和3.25倍。
其次,‘豐后’梅嫁接苗葉片POD活性在各濃度鹽脅迫0~21 d期間均逐漸上升,且0.3%、1.2%和1.5%處理在脅迫第21天時(shí)均達(dá)到最高峰值,分別為6 550.000、8 000.000、9 687.500 U·g-1·min-1,比CK分別增加2.43倍、3.19倍和4.08倍;在鹽脅迫第28天時(shí),0.3%和0.6%鹽處理POD活性略有下降,而0.9%處理則達(dá)到最高峰值(11 712.500 U·g-1·min-1),比同期CK增加了4.62倍;至脅迫第35天時(shí),0.3%處理POD活性略有下降,0.9%處理則急劇下降,而0.6%處理達(dá)到最高峰值(11 241.667 U·g-1·min-1),比CK增加了4.16倍。
圖2 鹽脅迫下‘豐后’梅及山杏葉片MDA含量的變化Fig.2 Changes in MDA content of P. mume‘Feng hou’and P. sibirica under salt stress
圖3 鹽脅迫下‘豐后’梅及山杏葉片POD活性的變化Fig.3 Changes in POD activity of P. mume‘Feng hou’and P. sibirica under salt stress
再次,山杏苗葉片POD活性在0.3%鹽脅迫處理第7天時(shí)大幅上升,在脅迫14~35 d期間緩慢變化,至脅迫第35天時(shí)達(dá)到高峰值(10 729.167 U·g-1·min-1),比同期CK增加了4.36倍。葉片POD活性在0.6%鹽處理7~14 d期間急劇上升,至第14天時(shí)達(dá)到高峰值(23 883.333 U·g-1·min-1),比同期CK大幅增加了21.22倍;在脅迫21~35 d期間總體呈現(xiàn)急劇下降趨勢(shì),相對(duì)第14天時(shí)下降了79%。葉片POD活性在0.9%鹽處理7~14 d時(shí)增幅較小,在脅迫第21天時(shí)又急劇上升到最高峰值(23 662.5 U·g-1·min-1),比同期CK增加了11.06倍;其在脅迫28~35 d期間逐漸下降,但降幅不大。葉片POD活性在1.2%和1.5%鹽脅迫處理7~21 d內(nèi)逐漸上升,至脅迫第28天及以后因植株葉片全部脫落無法繼續(xù)測(cè)定活性;1.5%處理POD活性比1.2%處理增幅更大,二者均在第21天時(shí)達(dá)到最高峰值,分別為16 729.167和30 625.000 U·g-1·min-1,比同期CK分別增加了7.52和14.61倍。
隨著NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),各鹽濃度脅迫處理‘豐后’梅自根苗葉片可溶性糖含量整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),‘豐后’梅嫁接苗和山杏則均總體呈現(xiàn)先下降后上升趨勢(shì),但個(gè)別較高鹽濃度處理呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)(圖4)。首先,‘豐后’梅自根苗葉片可溶性糖含量在各鹽濃度處理7~35 d期間均逐漸上升,0.3%和0.6%處理在第35天達(dá)到高峰值,0.9%和1.2%處理在第28天達(dá)到高峰值,它們的峰值分別為12.206、15.283、14.770和18.146 mg/g,比相應(yīng)CK分別增加了0.30、0.62、0.67和1.05倍;1.5%處理在脅迫第7天時(shí)就急劇上升到高峰值(15.304 mg/g),比同期CK增加0.73倍,而在脅迫14~28 d期間略有下降。其次,‘豐后’梅嫁接苗葉片可溶性糖含量在0.3%~1.2%鹽脅迫處理第7天時(shí)均有所下降,而在1.5%處理下則急劇上升;在脅迫處理第14天時(shí),0.3%~0.9%處理可溶性糖含量繼續(xù)下降,而1.2%處理急劇上升,1.5%處理緩慢上升;在脅迫第21天時(shí),各濃度鹽處理幼苗可溶性糖含量均上升,且1.2%和1.5%鹽處理達(dá)到最高峰值(分別為19.129和17.751 mg/g),比同期CK分別增加1.28和1.11倍;在鹽脅迫28~35 d之間時(shí),0.3%~0.9%處理可溶性糖含量逐漸上升,均在第35天時(shí)達(dá)到高峰值,分別為14.236、14.578和11.993 mg/g,比同期CK分別增加0.78、0.82和0.50倍。再次,山杏苗可溶性糖含量在0.3%、0.6%和1.2%鹽脅迫處理7 d時(shí)均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),而同期0.9%和1.5%處理則急劇上升并達(dá)到最高峰值(分別為21.042和33.339 mg/g),比CK分別增加0.30和1.07倍;在鹽脅迫第14天時(shí),0.3%鹽處理可溶性糖含量略有上升,0.6%~1.2%處理均呈現(xiàn)下降趨勢(shì);在鹽脅迫第21天時(shí),0.3%和1.5%鹽處理可溶性糖含量略有下降,而0.6%~1.2%鹽處理均呈現(xiàn)上升趨勢(shì);當(dāng)鹽脅迫處理28~35 d時(shí),0.3%~0.9%處理可溶性糖含量逐漸上升,且0.3%和0.6%處理在第35天達(dá)到最高峰值(分別為16.907和17.954 mg/g),但與同期CK無顯著差異。
圖4 鹽脅迫下‘豐后’梅及山杏葉片可溶性糖含量的變化Fig.4 Changes in soluble sugar content of P. mume‘Feng hou’and P. sibirica under salt stress
材料Material相對(duì)電導(dǎo)率Relative conductivity丙二醛Malonaldehyde過氧化物酶Peroxidase可溶性糖Soluble sugar綜合評(píng)判Comprehensive judgment位次Ranking梅自根苗Seedling ofP. mume00010.250 03梅嫁接苗Grafted seedling ofP. mume0.015 810.101 20.969 70.521 72山杏 P. sibirica10.653 8100.663 51
植物受到逆境脅迫時(shí)的生理變化錯(cuò)綜復(fù)雜,并受到多種因素的影響,孤立地用一個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)植物耐鹽能力很難真實(shí)反映植物的抗性本質(zhì)。因此,為綜合評(píng)價(jià)‘豐后’梅及山杏耐鹽能力的大小,采用隸屬函數(shù)值法,即用模糊數(shù)學(xué)隸屬度公式對(duì)各項(xiàng)生理指標(biāo)測(cè)定值進(jìn)行定量轉(zhuǎn)換,具體計(jì)算方法是,對(duì)POD活性和可溶性糖含量采用隸屬函數(shù),對(duì)相對(duì)電導(dǎo)率和MDA 含量采用反隸屬函數(shù)計(jì)算[22]。然后,用每個(gè)樹種各項(xiàng)指標(biāo)隸屬度的平均值作為樹種抗性能力綜合鑒定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,綜合評(píng)定結(jié)果如表2所示,3種植物耐鹽能力表現(xiàn)為山杏>‘豐后’梅嫁接苗>‘豐后’梅自根苗,這與各材料鹽害指數(shù)和鹽害率的表現(xiàn)一致,從而印證了采用隸屬函數(shù)值法評(píng)價(jià)植物耐鹽性的可行性。
梅花作為中國(guó)傳統(tǒng)名花,是中國(guó)園林綠化和園林造景中的重要植物材料,而梅花的繁殖以嫁接為主要手段[23]。本研究以一年生‘豐后’梅自根苗、山杏為砧木的‘豐后’梅嫁接苗以及山杏自根苗為試材,通過測(cè)定4個(gè)生理指標(biāo)并應(yīng)用隸屬函數(shù)值法綜合評(píng)定三者耐鹽性,結(jié)果表現(xiàn)為山杏>‘豐后’梅嫁接苗>‘豐后’梅自根苗;通過測(cè)定鹽害指數(shù)和鹽害率并依據(jù)Logistic方程求得山杏、‘豐后’梅嫁接苗、‘豐后’梅自根苗耐鹽閾值分別為土壤NaCl含量0.705%、0.695%和0.545%;與‘豐后’梅自根苗相比,嫁接明顯增加了‘豐后’梅的耐鹽閾值,提高了葉片中POD活性,降低了葉片中相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量增加幅度,說明以耐鹽性較強(qiáng)的山杏作為嫁接砧木后,‘豐后’梅嫁接苗耐鹽性比其自根苗更強(qiáng),嫁接對(duì)梅花耐鹽性具有一定的促進(jìn)作用,這與李婭娜[24]采用耐鹽性強(qiáng)的砧木嫁接黃瓜幼苗后提高了其耐鹽性的研究結(jié)論一致。這為梅花向鹽漬土分布較廣的北方地區(qū)繁殖推廣過程中梅花品種、梅花繁殖方法及梅花砧木的選擇提供了理論依據(jù)。
在鹽分脅迫條件下,植物細(xì)胞膜系統(tǒng)的變化分成兩個(gè)階段。首先表現(xiàn)為鹽分對(duì)膜系統(tǒng)的破壞,也反映其對(duì)鹽分的忍耐程度;然后是植物對(duì)膜系統(tǒng)的修復(fù)。電解質(zhì)外滲率可以反映膜系統(tǒng)的完整性,電解質(zhì)外滲越多,細(xì)胞膜的損傷程度越大[25],電解質(zhì)滲透的多少通常用相對(duì)電導(dǎo)率來測(cè)定。MDA作為脂質(zhì)過氧化作用的產(chǎn)物,其含量的多少可以代表膜損傷程度的大小,MDA含量就越高,氧自由基產(chǎn)生速率就越快,植物的抗逆性就越差[26]。POD是清除過氧化物和H2O2主要的抗氧化酶,保護(hù)膜系統(tǒng)不受自由基的傷害,膜系統(tǒng)的修復(fù)與POD活性的升高密不可分。
本次試驗(yàn)中,‘豐后’梅及山杏苗葉片MDA含量在不同測(cè)定天數(shù)隨著NaCl脅迫程度的逐漸升高而總體呈現(xiàn)逐漸升高趨勢(shì),說明鹽濃度越高,葉片中積累的MDA及電解質(zhì)外滲越多,對(duì)梅花及山杏苗造成的傷害越大。但隨著鹽處理時(shí)間的延長(zhǎng),各濃度處理葉中MDA含量均呈下降趨勢(shì),但下降時(shí)間有所差異。由此可見,在同一濃度NaCl脅迫下,隨著處理時(shí)間的推移,各材料植株對(duì)鹽溶液產(chǎn)生了一定的適應(yīng)性,這與孫偉澤等[27]對(duì)不同濃度鹽脅迫下苜蓿MDA含量變化的研究結(jié)果一致。同時(shí),‘豐后’梅自根苗相對(duì)電導(dǎo)率值在脅迫第7天時(shí)達(dá)到高峰值,后隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)變化較為緩慢,一直處于較高值,而‘豐后’嫁接苗和山杏苗相對(duì)電導(dǎo)率值均在鹽脅迫21~28 d期間有所下降;‘豐后’梅自根苗MDA含量除了在0.3%和0.6%兩個(gè)較低濃度鹽處理35 d后略有下降外,在0.9%~1.5%較高濃度鹽處理下基本處于上升趨勢(shì),而‘豐后’嫁接苗和山杏苗均在各濃度鹽脅迫處理14~28 d的不同時(shí)間段急劇下降。以上兩點(diǎn)說明‘豐后’嫁接苗和山杏隨著脅迫時(shí)間的推移能對(duì)鹽溶液產(chǎn)生一定的適應(yīng)性,而‘豐后’梅自根苗細(xì)胞膜受到鹽脅迫損傷程度較‘豐后’嫁接苗和山杏更大,且不可逆轉(zhuǎn),從而證明‘豐后’嫁接苗和山杏耐鹽性強(qiáng)于豐后’梅自根苗。
另外,本次試驗(yàn)中 ‘豐后’梅及山杏苗POD活性隨著NaCl脅迫程度升高和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)總體均呈現(xiàn)升高趨勢(shì),這與李永德等[28]研究不同濃度NaCl脅迫下文冠果幼苗POD活性總體變化趨勢(shì)一致。但是,本試驗(yàn)中3種植物在各濃度鹽脅迫處理下POD活性的高峰值差異較大,同期三者POD活性整體表現(xiàn)為山杏>‘豐后’梅嫁接苗>‘豐后’梅自根苗。說明3種植物在鹽脅迫下均能通過提高保護(hù)酶活性來消除脅迫產(chǎn)生的過多氧自由基,從而保持體內(nèi)活性氧產(chǎn)生與清除之間的平衡,使其免受鹽脅迫傷害,但耐鹽性較強(qiáng)的植物POD活性更高,對(duì)膜系統(tǒng)的修復(fù)能力更強(qiáng)。
滲透調(diào)節(jié)是植物適應(yīng)鹽脅迫的基本特征之一。在鹽脅迫條件下,細(xì)胞可以通過積累一些物質(zhì),如脯氨酸、多胺、可溶性糖等來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的滲透勢(shì),維持自身水分平衡,還可以保護(hù)細(xì)胞內(nèi)許多重要代謝活動(dòng)所需的酶類活性[29]。可溶性糖是很多植物主要的滲透調(diào)節(jié)劑,也是合成其他有機(jī)溶質(zhì)的碳架和能量來源,對(duì)細(xì)胞膜和原生質(zhì)膠體起穩(wěn)定作用。有研究表明,逆境脅迫下植物積累的可溶性糖越多,其抗逆性就越強(qiáng)[30]。本次試驗(yàn)中,隨著NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),‘豐后’梅及山杏苗可溶性糖含量整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì),說明3種植物在NaCl脅迫下可以通過增加體內(nèi)的可溶性糖含量來維持自身滲透平衡,均表現(xiàn)出一定的耐鹽性;但是,某些鹽濃度處理的可溶性糖含量呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì),原因可能是植物通過積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)——可溶性糖,從而增加細(xì)胞內(nèi)的膨壓,提高植物的吸水能力,而鹽脅迫后期葉片中可溶性糖含量逐漸下降,原因可能是由于脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),植物體內(nèi)的生理生化反應(yīng)發(fā)生了變化,可溶性糖的分解速度加快,合成速度變慢,分解速度大于合成速度,致使可溶性糖含量下降[31]。
綜上所述,梅花作為中國(guó)傳統(tǒng)名花,在中國(guó)園林應(yīng)用中有著舉足輕重的地位和影響,是中國(guó)園林綠化和園林造景中的重要植物材料。隨著抗寒梅花的繁殖推廣呈現(xiàn)以北京為中心向“三北”地區(qū)輻射的趨勢(shì),梅花耐鹽性研究在其向鹽漬土分布較為廣泛的北方地區(qū)繁殖推廣過程中勢(shì)必成為重要研究?jī)?nèi)容。本研究通過探討‘豐后’梅和山杏自根苗及其嫁接苗的耐鹽特性和耐NaCl閾值,以及它們可能的耐鹽生理機(jī)制,論證了以耐鹽性較強(qiáng)的山杏作為嫁接砧木后,‘豐后’梅嫁接苗耐鹽性比其自根苗增強(qiáng),即嫁接對(duì)梅花耐鹽性具有一定的促進(jìn)作用。但不同地區(qū)鹽堿地所含鹽分種類、比例不同,具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)視不同地域的情況而引種。另外,本次試驗(yàn)涉及的梅花品種、梅花嫁接砧木類型及梅花嫁接組合較少,要進(jìn)一步深入研究梅花耐鹽機(jī)制及嫁接對(duì)梅花耐鹽性的影響可以選擇不同品系梅花類型、不同砧木種類及各種嫁接組合進(jìn)行耐鹽性試驗(yàn),從而對(duì)梅花耐鹽性進(jìn)行全面研究分析評(píng)價(jià),進(jìn)而篩選出耐鹽性且抗寒性強(qiáng)的梅花品種及嫁接組合在北方地區(qū)繁殖推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn):
[1] 陳俊愉. 中國(guó)梅花[M]. ??冢褐袊?guó)海南出版社, 1996: 69-70.
[2] 張啟翔. 梅花品種抗寒性的比較分析[J]. 北京林學(xué)院學(xué)報(bào), 1985,(2): 47-56.
ZHANG Q X. A comparative study on differences in cold hardiness in some of Mei flower cultivars[J].JournalofBeijingForestryUniversity, 1985,(2): 47-56.
[3] 張文嬌. ‘東方朱砂’等5個(gè)梅花品種生理特性及梅花造景研究[D]. 杭州:浙江農(nóng)林大學(xué), 2011.
[4] 段美紅, 李文廣, 高祥利, 等. 三種梅花品種枝條抗寒性研究[J]. 中國(guó)觀賞園藝研究進(jìn)展, 2015: 495-499.
DUAN M H, LI W G, GAO X L,etal. Study on cold tolerance of three varieties ofPrunusmume[J].AdvancesinOrnamentalHorticultureofChina, 2015: 495-499.
[5] 李慶衛(wèi). 川、滇、藏、黔野梅種質(zhì)資源調(diào)查和梅花抗寒品種區(qū)域試驗(yàn)的研究[D]. 北京:北京林業(yè)大學(xué), 2009.
[6] 張秦英. 抗寒梅花品種區(qū)域試驗(yàn)及離體培養(yǎng)的研究[D]. 北京:北京林業(yè)大學(xué), 2004.
[7] 彭 婷. 不同梅花品種CBF/DREB1同源基因的克隆及功能分析[D]. 武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2016.
[8] 過 聰.梅花CBF/DREB1同源基因的克隆和功能的初步分析[D]. 武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2010.
[9] 呂曉倩. 梅花雜交育種與后代耐熱性評(píng)價(jià)研究[D]. 北京:北京林業(yè)大學(xué), 2014.
[10] 劉德良, 賴萬年. 夏季梅花品種耐熱性生理生化指標(biāo)研究[J]. 北方園藝, 2012,(2): 57-61.
LIU D L, LAI W N. Research on physio-biochemistry indexes of heat resistant ofPrunusmumein summer[J].NorthernHorticulture, 2012,(2): 57-61.
[11] 劉玉霞, 楊佳鑫, 段美紅, 等. 高pH對(duì)梅花生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J]. 北方園藝, 2017,(6): 99-102.
LIU Y X, YANG J X, DUAN M H. Research onPrunusmumeresponse to high pH[J].NorthernHorticulture, 2017,(6): 99-102.
[12] 趙 宣, 韓霽昌, 王歡元, 等. 鹽漬土改良技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2016,32(8): 113-116.
ZHAO X, HAN J C, WANG H Y,etal. Research progress of saline soil improvement technology[J].ChineseAgriculturalScienceBulletin, 2016,32(8): 113-116.
[13] 張秦英, 陳俊愉, 魏淑秋. 梅花在中國(guó)分布北界變化的研究[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2007,29(增刊1): 35-37.
ZHANG Q Y,CHEN J Y,WEI S Q. The change of Mei’ snorth boundary of distribution in China[J].JournalofBeijingForestryUniversity, 2007,29(Suppl.1): 35-37.
[14] RADICS, RADIC-STOJKOVICM, PEVALEK-KOZLINAB. Influence of NaCl and mannitol on peroxidase activity and lipid peroxidation inCentaurearagusinaL.roots and shoots[J].PlantPhysiol, 2006,163(12): 1 284-1 292.
[15] 黃國(guó)林, 張孝岳, 龍次平. 不同砧木對(duì)梅花嫁接繁殖影響研究[J]. 園藝學(xué)文集, 2005: 219-221.
HUANG G L, ZHANG X Y, LONG C P. Study on the grafting and breeding influence ofPrunusmumeby different cutting boards[J].HorticultureAnthology, 2005: 219-221.
[16] 張加正, 潘仙鵬, 洪 莉. 梅花嫁接繁殖技術(shù)[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2006, (5): 539-540.
ZHANG J Z, PAN X P, HONG L. Grafting and breeding technology ofPrunusmume[J].JournalofZhejiangAgricultureSciences, 2006, (5): 539-540.
[17] 胡曉立, 李彥慧, 陳東亮, 等. 3種李屬彩葉植物對(duì)NaCl脅迫的生理響應(yīng)[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2010,30(2): 370-376.
HU X L, LI Y H, CHEN D L,etal. Physiological responses of three colored-leaf species ofPrunusunder NaCl stress[J].ActaBot.Boreal.-Occident.Sin, 2010,30(2): 370-376.
[18] 劉從霞. 4種李屬彩葉植物抗寒生理研究[D]. 河北保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.
[19] 高俊鳳. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
[20] 高 茜. 貯藏溫度對(duì)紅砂種子生理特性的影響[D]. 蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.
[21] 李合生. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
[22] 楊敏生, 裴保華, 朱之悌. 白楊雙交雜種無性系抗旱性鑒定指標(biāo)分析[J]. 林業(yè)科學(xué), 2002,38(6): 36-42.
YANG M S, PEI B H, ZHU Z D. Index analysis on comprehensive judgement of drought resistance ability of white poplar hybrid clones[J].ScientiaSilvaeSinicae, 2002,38(6): 36-42.
[23] 朱 玲, 常 平, 梁英梅, 等. 南京梅花的嫁接繁殖技術(shù)及嫁接苗的管理[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2013,35(增刊1): 157-159.
ZHU L, CHANG P, LIANG Y M,etal. Grafting propagation technology and management of grafted Mei flower (Prunusmume) plants in Nanjing[J].JournalofBeijingForestryUniversity, 2013,35(Suppl.1): 157-159.
[24] 李婭娜. 不同砧木的耐鹽性差異及其對(duì)黃瓜幼苗耐鹽性的影響[D]. 武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2006.
[25] 王瑞剛, 陳少良, 劉力源, 等. 鹽脅迫下3種楊樹的抗氧化能力與耐鹽性研究[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2005,27(3): 46-52.
WANG R G, CHEN S L, LIU L Y,etal. Genotypic differences in antioxidative ability and salt tolerance of three poplars under sact stress[J].JournalofBeijingForestryUniversity, 2005,27(3): 46-52.
[26] 王愛國(guó). 丙二醛作為脂質(zhì)過氧化指標(biāo)的探討[J]. 植物生理學(xué)通訊, 1986, (2): 55-57.
WANG A G. Inquiry into Malondialdegyde as index of peroxidation of plant lipids[J].PlantPhysiologyCommunications, 1986, (2): 55-57.
[27] 孫偉澤, 韓 博, 胡曉寧, 等. 不同濃度鹽脅迫下苜蓿丙二醛含量變化[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009,37(5): 1 905-1 906,1 911.
SUN W Z, HAN B, HU X N,etal. Malonyldialdehyde changes of alfalfa under salt stress[J].JournalofAnhuiAgri.Sci., 2009,37(5):1 905-1 906,1 911.
[28] 李永德, 李 旭, 金香花, 等. NaCl脅迫對(duì)文冠果幼苗生長(zhǎng)和生理生化特征的影響[J]. 延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào), 2015,37(3): 212-216.
LI Y D, LI X, JIN X H,etal. Growth and physiological characteristics ofXanthocerassorbifoliaseedlings under NaCl stress[J].AgriculturalScienceJournalofYanbianUniversity, 2015,37(3): 212-216.
[29] 史軍輝, 王新英, 劉茂秀. NaCl脅迫對(duì)胡楊幼苗葉生理生化指標(biāo)的影響[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012,49(11): 2 022-2 028.
SHI J H, WANG X Y, LIU M X. Effects of NaCl stress on the physiological and biochemical indexes in seedling leaves ofPopuluseuphraticaOliv[J].XinjiangAgricultureSciences, 2012,49(11): 2 022-2 028.
[30] 方志紅, 董寬虎. NaCl脅迫對(duì)堿蒿可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2010,26(16): 147-149.
FANG Z H, DONG K H. Effects of NaCl stress on soluble protein contents and soluble carbohydrate contents ofArtemisiaCnethifolia[J].ChineseAgriculturalScienceBulletin, 2010,26(16): 147-149.
[31] 劉 行. 金露梅耐鹽生理特性研究[D]. 河北保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2009.