韓浩章,張麗華,李素華,王芳,王曉立,張穎
(宿遷學(xué)院建筑工程學(xué)院,江蘇 宿遷 223800)
猴樟(Cinnamomun bodinieri Levl.) 為樟科樟屬常綠喬木,主要分布在我國南方地區(qū),最早被作為精油資源和林用樹種進(jìn)行研究與應(yīng)用[1~3]。最近研究顯示,猴樟的生長速度[4]、抗寒性[5]和抗鹽堿性[6]均優(yōu)于香樟,猴樟有可能替代香樟在我國蘇北地區(qū)城區(qū)園林綠化中推廣應(yīng)用。樟屬植物較適宜生長在微酸性土壤上,而我國蘇北地區(qū)部分城區(qū)綠地土壤緊實(shí)度高、容重過大、有機(jī)質(zhì)含量普遍較低、偏堿性[7],不利于樟屬植物的引種推廣。研究表明,樟屬植物種內(nèi)遺傳多樣性高[8],易受栽培環(huán)境的影響[9],地理類型多,北方種源較南方種源抗性更高,樟屬植物實(shí)生后代變異程度大[10],這為猴樟耐鹽堿、耐低溫品種選育提供了有效資源。但是,我國對猴樟新品種選育的研究極少。基于此,以不同表型猴樟為試材,研究鹽堿土壤環(huán)境下其滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的變化,旨為猴樟新品種選育以及猴樟在蘇北地區(qū)引種推廣提供參考。
試驗(yàn)在宿遷學(xué)院樟屬植物基地鹽堿土壤環(huán)境試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行。土壤pH 值8.17,電導(dǎo)率1 153 μS/cm,含有機(jī)質(zhì)13.85 g/kg、有效鉀15.94 μg/g、有效鐵12.07 μg/g、銨態(tài)氮61.75 μg/g、硝態(tài)氮266.75 μg/g、有效磷36.55 μg/g,可溶性鹽含量15.89 mg/g。
2017 年4 月15 日播種猴樟;2018 年9 月根據(jù)植物學(xué)特性進(jìn)行表型區(qū)分,選擇5 個(gè)表現(xiàn)較好表型20180901(表型1)、20180903(表型2)、20180904(表型3)、20180909(表型4) 和20180912(表型5) 的實(shí)生苗進(jìn)行露地移栽,每個(gè)表型種植15 株,株、行距均為1.6 m,行間鋪黑色園藝地布,正常水分管理;2019 年8 月15 日每個(gè)表型均各隨機(jī)選取3 株,每株選取3 個(gè)樹冠中部的當(dāng)年生枝,每個(gè)枝上選取3 個(gè)功能葉片進(jìn)行生理指標(biāo)測定。3 次重復(fù)。其中,葉綠素含量測定采用乙醇法[11];丙二醛(MDA) 含量測定采用硫代巴比妥酸(TBA)法[11];可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法[11];可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍(lán)法[11];脯氨酸含量測定采用磺基水楊酸法[11]。指標(biāo)數(shù)據(jù)均取3 次重復(fù)的平均值。
利用Excel 2007 和SPSS 21.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;采用最小顯著差異法(LSD) 進(jìn)行差異顯著性分析,小寫英文字母不同表示在0.05 水平上差異顯著,反之亦然。
鹽堿條件下,不同表型猴樟的MDA 含量差異達(dá)到了顯著水平(圖1)。其中,表型1 的MDA 含量最低,與其他表型差異均達(dá)到了顯著水平;表型5 的MDA 含量最高,表型4 次之,二者差異顯著,且均與其他3 個(gè)表型差異也達(dá)到了顯著水平,指標(biāo)值分別為表型1 的3.77 倍和1.86 倍;表型2 與表型3 的MDA含量差異不顯著,但二者與表型1 差異均達(dá)到了顯著水平,指標(biāo)值分別較表型1 高85.54%和112.05%。
圖1 鹽堿條件下不同表型猴樟的MDA 含量變化Fig.1 Change of on MDA content of different phenotypes of C. bodinieri seedlings under on saline-alkali condition
鹽堿條件下,不同表型猴樟的可溶性糖含量差異達(dá)到了顯著水平(圖2)。其中,表型5 的可溶性糖含量最低,與其他表型差異均達(dá)到了顯著水平;表型1 的可溶性糖含量最高,表型2 次之,二者差異不顯著,但均與其他3 個(gè)表型差異達(dá)到了顯著水平,指標(biāo)值分別較表型5 高16.41%和14.94%;表型3 與表型4的可溶性糖含量差異不顯著,但二者與表型5 差異均達(dá)到了顯著水平,指標(biāo)值分別較表型5 高9.05%和6.34%。
圖2 鹽堿條件下不同表型猴樟的可溶性糖含量變化Fig.2 Change of soluble sugar content of different phenotypes of C. bodinieri seedlings under on saline-alkali condition
鹽堿條件下,不同表型猴樟的可溶性蛋白含量差異達(dá)到了顯著水平(圖3)。其中,表型1 的可溶性蛋白含量最低,表型2 指標(biāo)值較表型1 高13.06%,二者差異不顯著,但均與其他3 個(gè)表型差異達(dá)到了顯著水平;表型4 的可溶性蛋白含量最高,其次是表型3 和表型5,三者差異不顯著,指標(biāo)值分別是表型1 的1.64 倍、1.62 倍和1.49 倍。
圖3 鹽堿條件下不同表型猴樟的可溶性蛋白含量變化Fig.3 Change of soluble protein content of different phenotypes of C. bodinieri seedlings under on saline-alkali condition
鹽堿條件下,不同表型猴樟的脯氨酸含量差異達(dá)到了顯著水平(圖4)。其中,表型4 的脯氨酸含量最低,與表型5(指標(biāo)值較表型4 高11.84%) 除外的其他表型差異均達(dá)到了顯著水平;表型1 的脯氨酸含量最高,表型2 次之,二者差異顯著,且均與其他表型差異也達(dá)到了顯著水平,指標(biāo)值分別是表型4 的3.26 倍和2.49 倍;表型3 的脯氨酸含量與表型5 差異不顯著,但顯著高于表型4,指標(biāo)值較表型4 高38.1%。
圖4 鹽堿條件下不同表型猴樟的脯氨酸含量變化Fig.4 Change of proline content of different phenotypes of C. bodinieri seedlings under on saline-alkali condition
鹽堿條件下,不同表型猴樟的葉綠素含量差異達(dá)到了顯著水平(圖5)。其中,表型5 的葉綠素含量最低,其次是表型4(指標(biāo)值較表型5 高6.33%) 和表型3(指標(biāo)值較表型5 高7.59%),三者差異不顯著,但均與其他2 個(gè)表型差異達(dá)到了顯著水平;表型1 的葉綠素含量最高,表型2 次之,二者差異顯著,指標(biāo)值分別較表型5 高94.30%和37.97%。
圖5 鹽堿條件下不同表型猴樟的葉綠素含量變化Fig.5 Change of chlorophyll content of different phenotypes of C. bodinieri seedlings uneder on saline-alkali condition
土壤鹽堿是限制樟屬植物在我國蘇北地區(qū)引種栽培的主要因子之一。鹽堿條件下,土壤養(yǎng)分有效性差,有機(jī)質(zhì)含量低,易板結(jié)[7],致使植物根系生長受到抑制,養(yǎng)分吸收和運(yùn)輸能力變差,葉綠素含量降低,光合速率下降[12~14],嚴(yán)重時(shí)引起植物葉片黃化,進(jìn)一步導(dǎo)致光氧化傷害。植物受鹽堿的影響首先是滲透脅迫,表現(xiàn)為細(xì)胞膜受傷,脂質(zhì)過氧化,丙二醛含量提高[15,16]。滲透調(diào)節(jié)是植物抵御逆境的重要生理機(jī)制,植物可以通過合成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)(脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等) 來調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透平衡,提高耐鹽堿性[17~19],鹽堿脅迫時(shí)植物葉片中與脯氨酸、甜菜堿和肌醇合成相關(guān)的P5CS、BADH1、BADH2、IMP表達(dá)量也會高于對照[20]。通常認(rèn)為,MDA、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量是反映植物抗逆性的指標(biāo)。本研究中,表型1 和表型2 的MDA含量較低,可溶性糖、脯氨酸和葉綠素含量均較高,葉色深綠,表現(xiàn)較好,其中表型1 的表現(xiàn)優(yōu)于表型2;其他3 個(gè)表型的MDA 含量較高,可溶性糖、脯氨酸和葉綠素含量均較低,葉色偏黃綠,其中表型5葉色最黃,表現(xiàn)最差??梢钥闯?,表型1 和表型2的抗鹽堿能力優(yōu)于其他3 個(gè)表型,可以在我國蘇北地區(qū)引種栽培。值得注意的是,表型1 和表型2 的可溶性蛋白含量并沒有大幅度提高,而是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗性較差的其他3 個(gè)表型,究其原因可能是本研究是在猴樟生長速度最快的8 月進(jìn)行,表型1 和表型2 抗鹽堿能力強(qiáng),二者生長發(fā)育受土壤鹽堿的影響較小,光合速率依然較高[21],其生長發(fā)育消耗了大量的碳素和氮素[22],因而留在葉片中的可溶性蛋白含量較低;而抗鹽堿能力較差的3 個(gè)表型,生長發(fā)育受土壤鹽堿影響較大,光合速率較低,消耗的碳素和氮素較少,并且三者需要大量的可溶性蛋白以調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢,因而葉片中可溶性蛋白含量高。另外,我們在本研究還發(fā)現(xiàn),表型1 和表型2 的脯氨酸含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他3 個(gè)表型,推測脯氨酸可能在樟屬植物抗鹽堿過程的初期階段起主要作用[20,23]。