黃麗，譚芳林，林捷，樂(lè)通潮，游惠明，歐陽(yáng)亞群

(福建省林業(yè)科學(xué)研究院,福建省森林培育與林產(chǎn)品加工利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350012)

紅樹林生長(zhǎng)于熱帶亞熱帶的潮間帶，具有重要的生態(tài)功能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。20世紀(jì)50年代，紅樹林在我國(guó)仍有較大面積的分布，約占25萬(wàn) hm2。但是，紅樹林灘涂的轉(zhuǎn)換性開發(fā)利用，如開墾灘涂以改造成魚塘等造成紅樹林分布大面積減少，紅樹林資源不斷枯竭[2]。目前，不僅要保護(hù)現(xiàn)有的紅樹林來(lái)維持其生態(tài)功能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，還需要加強(qiáng)紅樹林的營(yíng)造工作。紅樹林宜林地選擇主要受如下因子的限制：溫度、潮位、水體鹽度、底泥和潮水流速[1]。潮位是影響紅樹造林成活的關(guān)鍵。潮位高低直接決定紅樹植物周期性淹水的時(shí)間，潮位越低，紅樹植物周期性淹水的時(shí)間就越長(zhǎng)。調(diào)查表明，低潮位灘涂上的紅樹植物的存活率低于中、高潮位[3]。水體鹽度影響紅樹植物幼苗生長(zhǎng)的好壞，對(duì)幼苗的存活具有重要意義[4]。因此，開展紅樹植物對(duì)鹽度及淹水環(huán)境的適應(yīng)性研究以確定最佳的水體鹽度和淹水時(shí)間，將為紅樹植物的造林提供重要的理論依據(jù)。前人關(guān)于淹水脅迫或鹽脅迫對(duì)紅樹植物幼苗生長(zhǎng)影響的研究大多數(shù)是單一脅迫[5-8]，而關(guān)于兩者的交互作用影響的研究為數(shù)不多[9，10]。木欖(Bruguieragymnorrhiza)是我國(guó)東南沿海一種重要的紅樹植物，也是紅樹造林的重要樹種。研究木欖幼苗對(duì)不同淹水-鹽脅迫的生理適應(yīng)特性，將進(jìn)一步揭示紅樹植物在淹水脅迫、鹽脅迫以及兩種脅迫交互作用下的抗逆性機(jī)制，為紅樹人工栽培提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料和設(shè)計(jì)

木欖胚軸采自漳江口紅樹林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。選取無(wú)病蟲害、生長(zhǎng)狀況相近的木欖胚軸種植于洗凈的河沙上。試驗(yàn)在福建省林業(yè)科學(xué)研究院潮汐模擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。水體鹽度設(shè)置為0‰、5‰、10‰、15‰、20‰和30‰6個(gè)水平；在不同鹽度水平下，每個(gè)半日潮苗木被完全水淹的時(shí)間設(shè)置為0、2、4、6和8 h5個(gè)水平，共30個(gè)處理(表1)，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)30株苗。培養(yǎng)周期為3個(gè)月，每周更換1次鹽水，每天補(bǔ)充適量的自來(lái)水以保持鹽度和水位高度。培養(yǎng)結(jié)束后隨機(jī)選取木欖幼苗中上部健康成熟的葉片進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定。

表1 試驗(yàn)組合設(shè)計(jì)表

1.2 試驗(yàn)方法

質(zhì)膜透性應(yīng)用電導(dǎo)法測(cè)定[11]；葉片丙二醛( MDA)含量應(yīng)用硫代巴比妥酸法測(cè)定[12]；超氧化物歧化酶( SOD )活性應(yīng)用氮藍(lán)四唑( NBT )比色法測(cè)定，一個(gè)SOD酶活性單位U定義為抑制NBT光化還原的50%所需要的酶量[12]；過(guò)氧化物酶( POD )活性應(yīng)用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，以每分鐘A470變化0.01為一個(gè)POD酶活單位U[12]；可溶性總糖含量應(yīng)用蒽酮比色法測(cè)定[12]；可溶性蛋白質(zhì)含量應(yīng)用Bradford法測(cè)定[13]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

應(yīng)用 Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表制作。應(yīng)用 DPS 15.10軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 淹水-鹽脅迫對(duì)木欖幼苗葉片膜脂過(guò)氧化作用的影響

如圖1A所示，在低鹽(鹽度≤15‰)處理下，隨著淹水時(shí)間的增加，MDA含量基本呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。而在高鹽(鹽度為20‰～30‰)脅迫下，MDA含量隨淹水時(shí)間的增加，先降低后增加。另外，在同一個(gè)淹水脅迫處理下，隨著水體鹽度的增加，MDA含量基本均呈現(xiàn)先降后增的趨勢(shì)，在8 h淹水-20‰鹽脅迫下的MDA含量最大。同時(shí)，質(zhì)膜透性的變化趨勢(shì)與MDA含量的一致(圖1B)，在8 h淹水-20‰鹽脅迫下的質(zhì)膜透性最大，高鹽脅迫下質(zhì)膜透性均普遍高于低鹽脅迫。

圖1 淹水-鹽脅迫對(duì)木欖幼苗葉片膜透性的影響

對(duì)MDA含量和質(zhì)膜透性進(jìn)行方差分析，結(jié)果顯示木欖幼苗葉片MDA含量、質(zhì)膜透性對(duì)淹水、鹽度及其交互作用影響具有極顯著性差異(P<0.01)。而且水體鹽度對(duì)木欖幼苗生長(zhǎng)的影響比淹水時(shí)間更大(表2)。

表2 木欖幼苗在淹水-鹽處理下的MDA含量及質(zhì)膜透性的方差分析

2.2 淹水-鹽脅迫對(duì)木欖幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

如圖2A所示，當(dāng)水體鹽度介于10‰和15‰之間時(shí)，隨著淹水時(shí)間的增加，POD活性呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)，且均在淹水時(shí)間為8 h時(shí)POD活性最高。當(dāng)水體鹽度<30‰，且淹水時(shí)間>4 h時(shí)，POD活性與淹水時(shí)間呈正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)水體鹽度位于10‰～20%區(qū)間時(shí)，短時(shí)水淹(2～4 h)使POD活性降低，長(zhǎng)時(shí)水淹(6-8 h)則使POD活性增強(qiáng)。

如圖2B所示，在2 h淹水處理下，水體鹽度由5‰增加到10‰時(shí)，SOD活性呈明顯的增強(qiáng)趨勢(shì)，增長(zhǎng)率為193.61%。長(zhǎng)時(shí)淹水環(huán)境下，且水體鹽度為5‰～20‰時(shí)，SOD活性均明顯增強(qiáng)，然而在30‰鹽度下反而降低。在10‰和20‰鹽脅迫條件下，隨著淹水時(shí)間的增加，SOD活性均呈現(xiàn)先增后降再增的趨勢(shì)，且在 2 h淹水環(huán)境下SOD活性最大。

圖2 淹水-鹽脅迫對(duì)木欖幼苗葉片POD、SOD活性的影響

由表3可以看出，淹水時(shí)間和水體鹽度分別對(duì)POD活性和SOD活性產(chǎn)生極顯著影響(P< 0.01)；淹水-鹽度交互作用對(duì)POD活性和SOD活性也具有極顯著影響(P< 0.01)。

表3 木欖幼苗在淹水-鹽脅迫處理下的POD、SOD活性的方差分析

2.3 淹水-鹽脅迫對(duì)木欖幼苗葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

如圖3A所示，當(dāng)水體鹽度<15‰時(shí)，可溶性總糖含量隨著淹水時(shí)間的增加呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)。只有鹽脅迫下，可溶性總糖含量與水體鹽度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)木欖幼苗受到鹽脅迫時(shí)，短時(shí)淹水脅迫下的可溶性總糖含量普遍低于長(zhǎng)時(shí)淹水脅迫，隨著淹水時(shí)間的增加，可溶性總糖不斷累積，有利于細(xì)胞膜的滲透調(diào)節(jié)。當(dāng)木欖幼苗受到淹水脅迫的同時(shí)，低鹽脅迫條件下的可溶性總糖含量普遍高于高鹽脅迫，然而高鹽脅迫造成可溶性總糖含量的降低，不利于滲透調(diào)節(jié)。由此可知，鹽脅迫對(duì)可溶性總糖含量的影響要高于淹水脅迫。

在相同鹽脅迫條件下，隨著淹水時(shí)間的增加，可溶性蛋白含量不斷下降，均低于未淹水處理(即淹水時(shí)間為0 h)。而在相同淹水脅迫下，隨著水體鹽度的增加，可溶性蛋白含量變化比較復(fù)雜；總體上看，在短時(shí)淹水處理下，可溶性蛋白含量隨著水體鹽度的增加先增加后下降，而在長(zhǎng)時(shí)淹水處理下，鹽度越高其可溶性蛋白含量也越高。

圖3 淹水-鹽脅迫對(duì)木欖幼苗葉片可溶性總糖、

如表4所示，鹽脅迫、淹水脅迫及其淹水-鹽脅迫交互作用極顯著地影響木欖幼苗葉片內(nèi)的可溶性總糖含量和可溶性蛋白質(zhì)含量(P< 0.01)。

表4 木欖幼苗在淹水-鹽脅迫處理下的可溶性總糖、可溶性蛋白含量的方差分析

3 討論與結(jié)論

3.1 淹水-鹽脅迫下木欖幼苗葉片抗氧化作用

在脅迫環(huán)境下，植物可通過(guò)提高SOD和POD的活性以達(dá)到清除過(guò)多ROS的目的。高鹽脅迫下秋茄葉片中SOD和POD的活性顯著提高[14]。在水淹脅迫下，秋茄葉片中的POD和SOD活性隨著水淹時(shí)間的增加而明顯增強(qiáng)，木欖葉片的POD和SOD活性也顯著提高[15，16]。在淹水-鹽雙脅迫處理下，木欖幼苗葉片POD活性在適宜鹽度(< 15‰)下隨著淹水時(shí)間的增加，先降低后提高，而SOD活性均普遍降低；在4 h淹水-30‰鹽脅迫下，木欖幼苗葉片中POD活性最大，而4 h淹水-10‰鹽脅迫下，其SOD活性最大。這些結(jié)果說(shuō)明木欖幼苗葉片內(nèi)SOD對(duì)鹽度變化的敏感性高于POD，且能高鹽度抑制SOD活性，促進(jìn)POD活性，而低鹽度促進(jìn)SOD活性。這與前人研究結(jié)果不一致，這可能與試驗(yàn)考慮的脅迫因素和試驗(yàn)材料的不同有關(guān)，具體原因還需后續(xù)深入研究。

3.2 淹水-鹽脅迫下木欖幼苗葉片膜脂過(guò)氧化作用

水淹、鹽脅迫等逆境脅迫會(huì)對(duì)植物體內(nèi)的活性氧(ROS)含量的動(dòng)態(tài)平衡產(chǎn)生不利影響，造成ROS的大量累積，超過(guò)了閾值就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞中膜脂物質(zhì)受到破壞，MDA含量將會(huì)升高。在未淹水條件下，木欖幼苗葉片中MDA含量最大，然而隨著淹水時(shí)間的增加，木欖幼苗葉片內(nèi)MDA含量在總體上呈降低趨勢(shì)，這表明隨著淹水脅迫的加劇，木欖幼苗通過(guò)積極的抗氧化作用來(lái)減輕ROS對(duì)植物的傷害，同時(shí)淹水環(huán)境有利于木欖幼苗的生長(zhǎng)。低鹽脅迫下 MDA含量明顯增加，隨著鹽脅迫的加劇，MDA含量顯著降低，這說(shuō)明木欖幼苗在低鹽脅迫下開始響應(yīng)鹽脅迫，抗氧化系統(tǒng)還未起作用，隨著鹽度的增加，抗氧化酶發(fā)揮作用，有效地降低膜脂過(guò)氧化作用，降低逆境對(duì)植物造成的傷害[4]，這與抗氧化酶活性變化趨勢(shì)相一致。

在淹水、鹽度及其交互作用下，木欖幼苗葉片的質(zhì)膜透性，隨著脅迫的增強(qiáng)，表現(xiàn)出先增加后降低，這與MDA含量的變化趨勢(shì)相一致性。木欖幼苗在短時(shí)間鹽脅迫下，葉片質(zhì)膜透性未發(fā)生顯著變化，而在長(zhǎng)時(shí)間鹽脅迫下，葉片質(zhì)膜透性下降，這表明長(zhǎng)時(shí)間鹽脅迫下木欖幼苗表現(xiàn)出對(duì)鹽脅迫更大的適應(yīng)性[17]。這也說(shuō)明膜脂過(guò)氧化不是鹽脅迫下木欖葉片膜損傷的主要原因。本試驗(yàn)中，木欖幼苗因受到低鹽脅迫的傷害而導(dǎo)致質(zhì)膜透性加強(qiáng)，隨著鹽脅迫的加劇，木欖幼苗通過(guò)積極的防護(hù)措施降低質(zhì)膜透性，保證細(xì)胞不受到逆境傷害。當(dāng)淹水-鹽脅迫超出木欖幼苗承受范圍時(shí)，質(zhì)膜透性再次增強(qiáng)。

3.3 淹水-鹽脅迫下木欖幼苗葉片滲透調(diào)節(jié)作用

在逆境脅迫條件下，植物通過(guò)細(xì)胞內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)作用，適應(yīng)不良環(huán)境條件，增強(qiáng)植物抗性[18]?？扇苄钥偺呛涂扇苄缘鞍资菂⑴c植物滲透調(diào)節(jié)作用的主要物質(zhì)，在環(huán)境脅迫下，這兩類物質(zhì)的大量積累，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的滲透勢(shì)，維持滲透平衡，穩(wěn)定蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜的正常功能[19,20]。木欖幼苗在鹽脅迫下，隨著水體鹽度的增加，可溶性總糖和可溶性蛋白含量先增加后降低。當(dāng)水體鹽度從20‰增加到30‰時(shí)，可溶性總糖和可溶性蛋白含量均沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明高鹽脅迫范圍，細(xì)胞內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)作用不再發(fā)生改變。整體上，低鹽脅迫促進(jìn)可溶性物質(zhì)的積累，從而抵御不良環(huán)境；高鹽脅迫對(duì)植物細(xì)胞造成一定程度的傷害，從而導(dǎo)致可溶性物質(zhì)的降低。在淹水環(huán)境下，短時(shí)淹水使細(xì)胞內(nèi)可溶性總糖含量增加，而長(zhǎng)時(shí)淹水可促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白積累，這說(shuō)明在淹水脅迫下，木欖幼苗可溶性總糖和可溶性蛋白起到的滲透調(diào)節(jié)作用并不一致，短時(shí)淹水主要是可溶性蛋白發(fā)揮作用，長(zhǎng)時(shí)淹水主要是可溶性總糖在起作用。另外，在淹水-鹽雙脅迫下，可溶性物質(zhì)的含量均明顯低于單一脅迫，這說(shuō)明淹水-鹽雙脅迫對(duì)植物造成的傷害要高于單一脅迫。這與譚芳林等在淹水-鹽脅迫秋茄的結(jié)果相一致。

總體上，木欖幼苗對(duì)低鹽脅迫或短時(shí)脅迫產(chǎn)生一定的適應(yīng)性，而對(duì)高鹽脅迫或長(zhǎng)時(shí)脅迫適應(yīng)性降低。淹水-鹽雙脅迫對(duì)木欖幼苗的傷害更嚴(yán)重，增加逆境對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)及新陳代謝的破壞作用。通過(guò)本試驗(yàn)分析，我們認(rèn)為較適合木欖幼苗生長(zhǎng)的淹水時(shí)間-水體鹽度組合為：2 h-15‰、2 h-20‰、4 h-15‰。但是，在實(shí)際種植過(guò)程中，除了淹水時(shí)間和鹽度對(duì)紅樹植物生長(zhǎng)會(huì)造成影響外，還要多重考慮各類因素的影響，因而本研究結(jié)果僅能為木欖造林提供一定的建議。