趙 斌，徐張俊，吳向崇，郭 昊，崔正坤，陳 穎

(1.南京林業(yè)大學南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037；2.南京林業(yè)大學生物與環(huán)境學院，江蘇 南京 210037；3.三亞新大興園林生態(tài)有限公司，海南 三亞 572000)

土壤鹽漬化是影響植物生長的主要因素之一，目前全球約有8×109hm2土地鹽漬化[1]。在我國約有3.6×108hm2鹽漬化土壤，占全國可利用土地面積的4.9%[2]。鹽脅迫對植物產生的傷害有形態(tài)和生理的表現(xiàn)，其中，生理表現(xiàn)包括質膜傷害、滲透脅迫、離子平衡失調、代謝紊亂等[3]。有些植物具有耐鹽性，它們的耐鹽機制主要包括滲透調節(jié)與離子分布、鹽分的外排和細胞內區(qū)隔化、活性氧清除及基因的轉錄調節(jié)等幾個方面[4-5]。篩選耐鹽植物在鹽堿地栽植，可以對鹽堿地進行修復和改良，對發(fā)揮耐鹽植物的防護、觀賞、綠化和經濟等效能具有重要意義。

鳳凰木[Delonixregia(Boj.) Raf]為豆科(Leguminosae)鳳凰木屬(Delonix)的高大落葉喬木；洋金鳳[Caesalpiniapulcherrima(L.) Sw.]為豆科云實屬(Caesalpinia)的直立常綠灌木或小喬木；雨樹[Samaneasaman(Jacq.) Merr.]為豆科雨樹屬(Samanea)無刺大喬木。這3種植物是我國熱帶地區(qū)重要的常綠植物，鳳凰木和洋金鳳都具有鮮艷絢麗的花序，因而具有較強的觀賞價值，鳳凰木還被多個城市選為市樹，如廈門市、中山市等[6-7]，雨樹生長迅速、抗性強，其莢果含有較多糖分還可用作牛飼料[8]。盡管這3種植物都引自國外，但都已引種多年，有的已成為當地的鄉(xiāng)土樹種[9]。目前，對鳳凰木的藥用價值與抗寒性[10-11]、洋金鳳種子萌發(fā)與活力[12]、雨樹在園林綠化中的應用[13]等方面已有研究，但對它們的耐鹽性的研究鮮有報道。鑒于此，以鳳凰木、洋金鳳和雨樹3個具有代表性的熱帶樹種為研究對象，對其進行鹽脅迫處理，測定其生長和生理指標，并采用隸屬函數法對其耐鹽性進行綜合評價，篩選出耐鹽性強的樹種，為南方沿海地區(qū)耐鹽堿植物的選育提供理論依據和指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2019年3月，于海南省三亞市采集鳳凰木、洋金鳳和雨樹的種子，采集后進行發(fā)芽、苗木培育。洋金鳳和雨樹用蒸餾水直接浸泡發(fā)芽，鳳凰木用酸處理腐蝕種皮后再進行蒸餾水浸泡發(fā)芽。當種胚發(fā)芽后，胚根長度達到1 cm以上時，將幼苗播種于盛有基質(V珍珠巖∶V泥炭土∶V園土=5 ∶ 3 ∶ 2)的育苗缽中，每缽1棵，初次澆水澆透，以后每隔3 d澆1次水，一周澆1次1/4 Hoagland營養(yǎng)液，培養(yǎng)3個月。當苗木長至3片羽狀葉時，分別選擇生長一致、無病蟲害的植物苗木進行對照(0 mmol· L-1, CK)、低鹽(100 mmol· L-1, N1)、高鹽(200 mmol· L-1, N2)的NaCl處理，每個處理20株，3次重復。期間，每隔5 d用各處理所對應的鹽溶液20 mL澆灌1次，共澆灌2次，并在育苗缽底部放置托盤回收滲出的鹽溶液，保持鹽脅迫狀態(tài)，15 d時測定苗高等生長指標，每個處理隨機選取6株，將根剪下，分別測定根和莖葉的質量含水量，剩余植株取葉片用于其他生理指標的測定，3次重復。

1.2 指標測定

根、莖葉質量含水量的測定：分別稱其根和莖葉鮮質量(fresh weight, FW)，分別放入60 ℃烘箱中24 h，取出分別稱其干質量(dry weight, DW)，計算含水量，含水量(%)=(根或莖葉鮮質量-根或莖葉干質量)×100/根或莖葉鮮質量。

生理指標的測定：相對電導率、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性、過氧化物酶(peroxidase, POD)活性和過氧化氫酶(catalase, CAT)活性的測定均采用CHENetal[14]的方法。抗壞血酸過氧化物酶(ascorbic peroxidase, APX)活性測定參照NAKANOetal[15]的方法，其中，3 mL的反應體系中包含100 mmol· L-1的磷酸緩沖液(pH值6.8)1.8 mL、6 mmol· L-1的抗壞血酸(ascorbic acid, AsA)0.1 mL，60 mmol· L-1的H2O2溶液1 mL和酶提取液0.1 mL，在290 nm波長下測定吸光度值，以1 min內光密度(optical density, OD)值減少0.1為1個酶活性單位(active unit, U)。AsA含量測定參照UEDAetal[16]的方法。

1.3 數據處理

采用SPSS 20.0軟件進行數據的顯著性分析，采用Origin 8.0軟件繪圖。用隸屬函數法進行3種植物幼苗的耐鹽性綜合評價。隸屬函數值計算公式如下：

f(xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(1)

反隸屬函數值計算公式如下：

f(xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(2)

式中：f(xi)為隸屬函數值；Xi為指標測定值；Xmin、Xmax分別為所有參試材料某一指標的最小值和最大值[17]。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對植物幼苗生長的影響

鹽脅迫對3種植物幼苗生長的影響如表1所示。鹽脅迫顯著抑制了鳳凰木幼苗根系的生長，鹽濃度越大，抑制越嚴重；N2處理下，鳳凰木的根長生長比對照減少了36.4%。N1處理促進了洋金鳳和雨樹幼苗的根長生長，分別比對照增加了12.1%和23.2%；N2處理下洋金鳳幼苗的根長生長與對照相比有增加但都沒有顯著差異?？傮w來說，低鹽脅迫促進了洋金鳳和雨樹幼苗根長的生長，高鹽脅迫沒有明顯抑制，鳳凰木根長的生長隨著鹽濃度的增加而被顯著抑制。從表1可以看出，N1處理下，鳳凰木的苗高顯著低于對照23.5%，而洋金鳳和雨樹的苗高則顯著高于對照28.0%和15.3%。N2處理下，鳳凰木的苗高與對照比顯著降低了24.8%，而洋金鳳和雨樹的苗高與對照比都有所下降，但差異不顯著。低鹽脅迫促進了洋金鳳和雨樹幼苗苗高的生長，高鹽脅迫抑制了這兩種植物幼苗苗高的生長但并不顯著，在不同濃度鹽脅迫下鳳凰木幼苗苗高的生長都被抑制。N1處理下，鳳凰木幼苗的根含水量比對照增加了3.2%，莖葉含水量與對照比沒有顯著變化；洋金鳳幼苗的根和莖葉的含水量與對照比都顯著降低。N2處理下，鳳凰木的根和莖葉含水量與對照比均無顯著差異；洋金鳳的根和莖葉含水量比對照分別顯著下降了11.90%和3.3%。不同濃度鹽脅迫對雨樹的根含水量和莖葉的含水量均無顯著影響。N1處理下，鳳凰木和洋金鳳幼苗的根冠比顯著增加，分別比對照增加了13.3%和50.0%，而N2處理對這兩種植物幼苗的根冠比均無顯著影響。不同濃度鹽脅迫顯著增加了雨樹的根冠比，其中N1處理增加最明顯，比對照增加了28.6%。在低鹽脅迫下，3種植物幼苗為適應鹽脅迫根冠比都有所增加，雨樹增加量最顯著；高鹽脅迫下，雨樹的根冠比也顯著大于對照，而鳳凰木和洋金鳳的根冠比則沒有顯著變化。

表1 不同鹽脅迫對3種熱帶植物幼苗生長的影響

2.2 鹽脅迫對植物幼苗相對電導率和丙二醛含量的影響

鹽脅迫對植物幼苗相對電導率的影響如圖1(a)所示，3種植物幼苗的相對電導率都隨著鹽脅迫濃度的增加而增加，且與對照相比差異均達顯著水平。在N2處理下，鳳凰木和洋金鳳幼苗的相對電導率達到最大值，分別比對照增加了22.7%和54.6%。雨樹幼苗在不同濃度鹽脅迫下的相對電導率相等，且比對照增加了40.7%。在N1和N2處理下，洋金鳳和雨樹的相對電導率都沒有顯著差異，表明低鹽和高鹽脅迫下對這兩種植物的膜透性影響差距不大。隨著鹽濃度的增加，3種植物幼苗的細胞膜透性都受到顯著影響，在高鹽脅迫下，洋金鳳受影響最嚴重，其次雨樹，最后為鳳凰木。

鹽脅迫對植物幼苗MDA含量的影響如圖1(b)所示。鳳凰木幼苗的MDA含量在N1處理下盡管有所降低但不顯著，而在N2處理下，鳳凰木的MAD含量比對照增加了32.0%。洋金鳳幼苗的MDA含量在N1和N2之間無顯著變化，但是與對照比分別顯著增加了30.8%和33.0%；雨樹幼苗的MDA含量在N1處理下稍有增加，在N2處理下顯著增加，比對照增加了21.4%。低鹽脅迫下，鳳凰木和雨樹的細胞膜基本沒受到影響，而在高鹽脅迫下鳳凰木和洋金鳳的細胞膜過氧化程度都高于雨樹。

注：不同小寫字母表示同一樹種在不同濃度鹽脅迫處理間差異顯著(P<0.05)。Note: different lowercase letters indicate significant differences among different salt concentrations for the same tree species(P<0.05).

2.3 鹽脅迫對植物幼苗抗壞血酸含量的影響

鹽脅迫對植物幼苗AsA含量的影響如圖2所示。不同濃度鹽脅迫下，鳳凰木幼苗的AsA含量降低，在N1處理下降最明顯，比對照降低了38.8%；洋金鳳和雨樹幼苗的AsA含量與對照相比均顯著升高，在N1處理下分別比對照提高了42.8%和87.5%，雨樹幼苗的AsA含量增幅最大。表明在不同鹽脅迫下與對照比，鳳凰木的AsA含量是降低的，而洋金鳳和雨樹均升高。

2.4 鹽脅迫對植物幼苗抗氧化酶活性的影響

鹽脅迫對3種植物幼苗酶活性的影響如圖3所示。與對照相比，在N1處理下鳳凰木幼苗的SOD、POD活性有所下降，CAT和APX活性沒有顯著變化；洋金鳳幼苗的SOD活性有所增加，POD、CAT、APX活性無顯著變化；雨樹幼苗的SOD活性顯著降低，POD、CAT、APX活性都顯著增加。與對照相比，在N2處理下，鳳凰木幼苗的SOD、CAT、APX活性無顯著變化；洋金鳳幼苗的SOD活性顯著下降，CAT活性顯著增加，POD和APX活性無顯著變化；雨樹幼苗的SOD活性顯著下降，POD、CAT、APX活性也都顯著增加。3種植物的酶活性對鹽脅迫的敏感程度不一，因此，單一的酶活性無法判斷它們的耐鹽性。

注：不同小寫字母表示同一樹種在不同濃度鹽脅迫處理間差異顯著(P<0.05)。Note: different lowercase letters indicate significant differences among different salt concentrations for the same tree species(P<0.05).

注：不同小寫字母表示同一樹種在不同濃度鹽脅迫處理間差異顯著(P<0.05)。Note: different lowercase letters indicate significant differences among different salt concentrations for the same tree species(P<0.05).

2.5 3種熱帶植物幼苗耐鹽性的綜合評價

耐鹽性強的植株根長、苗高、根含水量、莖葉含水量、根/冠比、相對電導率、SOD、POD、CAT、APX和AsA活性受鹽分影響相對較小，變幅小，MDA的增幅小，反之受影響較大。采用隸屬函數法將上述12種指標進行綜合評價，分別計算隸屬函數值，比較平均隸屬函數值，值越大耐鹽性越強。由表2可以看出，耐鹽性從強到弱依次排序為：雨樹>洋金鳳>鳳凰木。

表2 耐鹽性綜合評價相關指標的隸屬函數值

3 討論與結論

植物在逆境脅迫下的生理生化變化以及對逆境適應能力是近年來研究的熱點[18]，本研究以3種熱帶植物的幼苗為研究對象，分析逆境下植物的生長和生理響應，用隸屬函數法對3種熱帶植物的耐鹽性進行評價。鹽脅迫下，幼苗的生長情況更能體現(xiàn)植物對鹽的耐受程度，主要通過苗期根長、苗高和生物量等指標來體現(xiàn)[19-21]。與對照相比，不同濃度鹽脅迫處理下，鳳凰木幼苗的根長和苗高均減少，而洋金鳳和雨樹幼苗則在低鹽脅迫下升高。與對照相比，鳳凰木幼苗根含水量在低鹽脅迫下減少，洋金鳳幼苗的根和莖葉含水量在不同濃度鹽脅迫下均減少，雨樹則無顯著變化。隨著鹽脅迫濃度的增加，3種植物幼苗的根冠比均表現(xiàn)出先增后減的趨勢。然而，從單個生長指標無法清楚的看出哪一種植物耐鹽性比較好，需要進一步分析與總結。

植物組織電解質滲漏量的高低代表環(huán)境脅迫細胞膜損壞的程度，是評價植物抗逆性的有效指標，MDA是膜脂過氧化作用的最終產物，其含量高低可以表征膜脂的過氧化程度[22]。研究表明，相對電導率的大小與鹽濃度成正比[23]。3種植物幼苗的相對電導率隨著鹽脅迫濃度的增加而增加，并在高鹽脅迫下達到最高，說明鹽脅迫增加了這些植物的膜透性。隨鹽脅迫濃度的增加，MDA的含量一般都會升高[24]，然而，鳳凰木幼苗在低鹽脅迫下降低，可能是因為低鹽能促進其生長，在高鹽脅迫下3種植物幼苗的MDA含量都顯著大于對照，從增加量來看鳳凰木和洋金鳳大于雨樹，說明雨樹耐鹽性較強。

植物在遭受鹽脅迫能夠產生大量的活性氧，造成膜脂的過氧化，而此時植物體內的SOD、POD、CAT、APX等酶系統(tǒng)和AsA非酶抗氧化系統(tǒng)開始發(fā)揮作用清除過多的活性氧，以維持植物體內的動態(tài)平衡[25]。當活性氧積累超過抗氧化系統(tǒng)的清除能力時，就會造成抗氧化酶活性的降低[26]。已有研究表明[27-28]，隨鹽脅迫濃度的增加，酶系統(tǒng)活性表現(xiàn)出先升后降的趨勢。在不同濃度鹽脅迫下，3種植物幼苗在活性氧代謝方面表現(xiàn)出了一定的差異：高鹽脅迫下鳳凰木幼苗的抗氧化酶活性下降，說明高鹽對其產生了氧化脅迫，膜脂過氧化產物(MDA)和質膜相對透性(相對電導率)的增加，從而導致活性氧清除系統(tǒng)和活性氧積累的平衡打破，產生鹽脅迫癥狀；洋金鳳和雨樹幼苗在高鹽脅迫下，盡管SOD活性降低，但POD等其他清除過氧化氫的酶仍保持較高的活性，清除多余的H2O2，降低膜脂過氧化程度，產生耐鹽性。從鹽脅迫對3種植物幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響來看，其耐鹽性強弱為：雨樹>洋金鳳>鳳凰木。

綜上所述，鹽脅迫對3種植物的生長和生理代謝具有顯著的影響。植物的耐鹽性受生理生化特征和遺傳表現(xiàn)的綜合作用，因此，單靠某一個或幾個指標很難對其耐鹽性強弱做出準確的評價，本研究采用隸屬函數法對3種植物的12項生長和生理指標進行耐鹽性綜合評價，得出3種植物的耐鹽性強弱為：雨樹>洋金鳳>鳳凰木。