張敏，翟軍團，韓占江*，師建銀 ，孫陽

（1塔里木大學生命科學學院/塔里木盆地生物資源保護利用兵團重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）（2新疆生產(chǎn)建設兵團林業(yè)工作管理總站，新疆 烏魯木齊 830000）

新疆是我國典型鹽堿土的分布區(qū)［1］，其鹽堿土的總面積占全國鹽堿土面積的22.01%，鹽堿地土壤環(huán)境條件惡劣，對新疆地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展造成了不利影響［2-3］。鹽堿地土地資源開發(fā)利用是我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一，選擇耐鹽性較高的植物在鹽堿地上種植對于提高鹽堿地利用和經(jīng)濟效益具有重要意義［4］。目前開發(fā)和利用鹽堿地主要有兩種途徑，一是運用技術改良土壤，但是需要大量資源［5-7］；二是選擇培育可以適應鹽堿地生長的植物品種，提高鹽堿地利用效率［8-10］。鹽堿地的改良應用與種植密切結合，選擇適應于塔里木盆地鹽堿環(huán)境的植物尤為重要，可通過持續(xù)種植耐鹽植物改良鹽堿土地，做到生態(tài)保護與社會經(jīng)濟共同發(fā)展［11-12］。

密胡楊（Populus talassica×P.euphratica）是密葉楊（P.talassica）和胡楊（P.euphratica）的雜交種［12］。密胡楊屬于落葉喬木，高度一般在10～20 m，具有抗性強、無性繁殖能力高和生長速度快的特點，是沙荒地區(qū)控制風沙的良好樹種［13-15］。目前關于密胡楊的研究，主要集中在苗木扦插培養(yǎng)，提高繁殖能力等方面［13-16］，但關于密胡楊的耐鹽性研究報道較少。因此，本研究通過揭示密胡楊對塔里木盆地鹽堿環(huán)境的適應性，為塔里木盆地鹽堿地的利用以及密胡楊的鹽脅迫響應機制研究提供參考。

1 材料與方法

本試驗以密胡楊為研究對象，主要分為樣地調查以及盆栽試驗。

1.1 塔里木盆地密胡楊調查

塔里木盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)南部，氣候干燥，降水少，年降水量大多在50 mm以下。密胡楊幼苗栽植在新疆生產(chǎn)建設兵團塔里木盆地的不同團場，試驗地點主要有第一師3團（1個樣點）、第二師22團（2個樣點）、29團（3個樣點）、30團（3個樣點）、第三師53團（2個樣點）、第十四師224團（3個樣點），共計14個樣點。

1.2 不同樣點土壤類型的劃分

表1 不同樣點土壤按易溶鹽中各種陰離子相對含量對土壤類型劃分

1.3 密胡楊盆栽試驗

采用盆栽法，在塔里木大學園藝試驗站進行，將同一時間扦插的一年生密胡楊幼苗分成5組，每組10株，進行NaCl處理，設置5個濃度梯度：0 mmol/L、50 mmol/L、100 mmol/L、150 mmol/L、200 mmol/L，間隔5 d澆灌一次，共澆灌6次。保持3個月相同條件生長，定期觀察密胡楊幼苗的生長情況，3個月后取樣，測定生理指標，每個處理3次重復。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 成活率、土壤鹽分及養(yǎng)分測定

每個樣點逐行調查密胡楊總株樹和成活株樹，計算成活率。選擇能夠充分反映密胡楊的生長狀況，具有代表性的樣點，利用土鉆法，取密胡楊根際地表 0～60 cm 深的土層土壤，分為 0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm共3層，每個土層取土500～1000 g，將土壤樣品帶回實驗室自然風干，磨碎，過2 mm土壤篩，采用電位法測定pH值（土水比1∶5），水溶鹽總量采用殘渣烘干法，Cl-含量采用硝酸銀滴定法含量采用EDTA間接絡合滴定法［17］。

1.4.2 生理指標的測定

取盆栽試驗中的密胡楊部分新鮮葉片，采用電導法測定相對電導率，MDA含量采用硫代巴比妥酸法測定，POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測定，CAT活性采用紫外吸收法測定，SOD活性采用氮藍四唑法測定，脯氨酸含量采用磺基水楊酸法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法測定［18-19］。

2 結果與分析

2.1 不同樣點密胡楊的成活率調查與不同層土壤鹽分的相關性分析

對栽植在新疆生產(chǎn)建設兵團密胡楊幼苗成活率進行調查，結果顯示（圖1），3團樣點1、29團樣點3、30團樣點2、53團樣點2的密胡楊幼苗成活率顯著低于其他團場樣點密胡楊的成活率。

圖1 不同樣點密胡楊的成活率

從不同團場樣點密胡楊成活率與不同土壤層鹽分的相關分析顯示（表2），存活率與0～20 cm土層土壤、20～40 cm土層土壤和40～60 cm土層土壤的pH均呈正相關；存活率與0～20 cm土層土壤、20～40 cm土層土壤和40～60 cm土層土壤的水溶性鹽總量均呈負相關；存活率與0～20 cm土層土壤和20～40 cm土層土壤的Cl-呈負相關，與40～60 cm土層土壤的Cl-呈正相關；存活率與0～20 cm土層土壤、20～40 cm土層土壤和40～60 cm土層土壤的均呈負相關；但均未達到顯著水平，說明塔里木盆地的鹽堿不是影響密胡楊成活的決定因素，密胡楊可以適應塔里木盆地的鹽堿環(huán)境。

表2 不同團場樣點密胡楊成活率與不同層土壤鹽分的相關分析

2.2 NaCl對密胡楊幼苗生理指標的影響

2.2.1 NaCl對密胡楊幼苗相對電導率的影響

植物質膜受傷害的程度顯示電導率的大小，電導率數(shù)值越大，質膜受到的傷害越大，說明植物的生長受到了影響［20］。由圖2可以看出，與對照（CK：0 mmol/L的NaCl）相比，在50～200 mmol/L濃度的NaCl處理下，密胡楊幼苗葉片的相對電導率無顯著變化，說明本試驗中不同NaCl濃度條件下并未造成密胡楊幼苗細胞膜透性的改變。

圖2 不同濃度NaCl溶液對密胡楊幼苗相對電導率的影響

2.2.2 NaCl對密胡楊幼苗MDA含量變化的影響

MDA是植物膜脂過氧化作用的終產(chǎn)物，其含量可作為膜脂過氧化水平的指標［21］。由圖3可以看出，經(jīng)濃度為50～150 mmol/L NaCl溶液處理的密胡楊幼苗的MDA含量與對照相比無顯著變化，趨于正常的生理指標。說明密胡楊幼苗在50～150 mmol/L濃度條件下受NaCl溶液的影響弱，當NaCl濃度達到200 mmol/L時，密胡楊幼苗的MDA含量顯著增加。

圖3 不同濃度NaCl溶液對密胡楊幼苗MDA含量的影響

2.2.3 NaCl對密胡楊幼苗SOD、CAT及POD活性的影響

不同濃度NaCl溶液對SOD、CAT及POD活性的影響不同，如圖4所示，密胡楊幼苗葉片中SOD活性隨NaCl濃度的增大呈先增后減的趨勢，說明密胡楊幼苗葉片在不同NaCl濃度條件下，SOD活性有適應和調節(jié)的過程。由圖5所示，與對照相比，NaCl溶液的濃度在200 mmol/L時，密胡楊幼苗CAT活性顯著增加，說明密胡楊幼苗葉片的生理活動受到了較強的脅迫，密胡楊的抗性增強。由圖6所示，經(jīng)不同濃度NaCl處理后的密胡楊幼苗POD活性均顯著高于對照。說明在本試驗的NaCl溶液中，密胡楊幼苗通過增強POD活性來減少高濃度NaCl溶液造成的傷害，從而提高耐鹽性。

圖4 不同濃度NaCl溶液對密胡楊幼苗SOD活性的影響

圖5 不同濃度NaCl溶液對密胡楊幼苗CAT活性的影響

圖6 不同濃度NaCl溶液對密胡楊幼苗POD活性的影響

2.2.4 NaCl對密胡楊幼苗葉片游離脯氨酸含量的影響

游離脯氨酸的積累與植物對環(huán)境脅迫的耐受能力呈正比，植物在處于脅迫狀態(tài)時，游離脯氨酸的含量可反應植物的抗逆性。由圖7所示，與對照相比，NaCl濃度為50 mmol/L時，密胡楊幼苗葉片的游離脯氨酸含量顯著增加，說明此濃度條件下密胡楊幼苗做出了抗逆反應，當NaCl濃度為100～200 mmol/L時，密胡楊幼苗的游離脯氨酸含量無顯著變化。

圖7 不同濃度NaCl溶液對密胡楊幼苗脯氨酸含量的影響

2.2.5 NaCl對密胡楊幼苗可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白是鹽分脅迫條件下植物細胞內重要的滲透調節(jié)劑之一，可溶性蛋白在細胞內的積累對于降低細胞內溶質的滲透勢、平衡原生質體內外的滲透壓等具有重要作用［22］。由圖8所示，與對照相比，密胡楊幼苗的可溶性蛋白含量隨NaCl濃度的升高呈先增加后減少的趨勢，說明密胡楊幼苗葉片的可溶性蛋白含量在不同濃度NaCl條件下表現(xiàn)復雜的代謝適應。

圖8 不同濃度NaCl溶液對密胡楊幼苗可溶性蛋白含量的影響

2.2.6 NaCl對密胡楊幼苗可溶性糖含量的影響

可溶性糖參與植物細胞內滲透壓的調節(jié)，保證細胞的正常生理功能。由圖9所示，與對照相比，密胡楊幼苗葉片可溶性糖含量在濃度為50～200 mmol/L的NaCl溶液處理下，可溶性糖含量無顯著變化，說明本試驗的密胡楊幼苗在此濃度NaCl溶液的處理下，可溶性糖含量變化不顯著。

圖9 不同濃度NaCl溶液對密胡楊幼苗可溶性糖含量的影響

3 討論

植物膜系統(tǒng)是受環(huán)境脅迫最敏感的部位之一，在植物的抗性生理中具有重要作用，當受到脅迫時，細胞膜滲透性增大，內物質外滲，MDA含量增加，膜脂過氧化加?。?1］。相對電導率是衡量細胞膜透性的重要指標，MDA含量的高低可以衡量細胞膜受損傷的程度［23］。本研究結果顯示，經(jīng)濃度為200 mmol/L NaCl溶液處理后，密胡楊幼苗葉片的MDA含量增加，說明細胞膜受到了傷害。滲透調節(jié)是植物適應鹽脅迫的基本特征之一，鹽脅迫下，細胞可以通過積累一些物質，如脯氨酸、多胺、可溶性糖和可溶性蛋白等來調節(jié)細胞內的滲透勢，維持水分平衡，還可以保護細胞內許多重要代謝活動所需的酶類活性［24］。脯氨酸是植物對鹽堿脅迫反應敏感的生理指標［25］，大量的研究表明，在鹽脅迫下游離脯氨酸會發(fā)生積累，對提高植物的抗逆性具有十分重要的意義［19］。本研究中NaCl濃度為50 mmol/L時，密胡楊幼苗的游離脯氨酸含量顯著增加，NaCl濃度為100 mmol/L時可溶性蛋白含量顯著增加，說明在不同NaCl濃度下植物做出了一定的抗逆反應，密胡楊幼苗可通過合成和積累滲透調節(jié)物質來維持細胞滲透勢從而適應鹽脅迫的環(huán)境。在鹽脅迫下幼苗可通過積累可溶性糖來維持細胞滲透平衡［26］，本試驗中密胡楊葉片的可溶性糖含量和可溶性蛋白含量隨著NaCl濃度的增大先升后降，通過增加體內可溶性糖和可溶性蛋白含量以調節(jié)自身的滲透平衡。SOD、CAT和POD是植物抗逆的3種重要的保護酶［27］，CAT是抗氧化酶系統(tǒng)中重要的組成部分，可以將H2O2分解為O2和H2O［28］，本研究顯示，與對照相比，50～200 mmol/L NaCl溶液處理下，3種保護酶活性呈現(xiàn)不同的變化趨勢，說明密胡楊幼苗在鹽環(huán)境下可通過調節(jié)保護酶活性來維持細胞內活性氧的動態(tài)平衡。

4 結論

在樣地調查中發(fā)現(xiàn)，密胡楊可適應塔里木盆地團場的鹽堿環(huán)境。盆栽試驗中，不同濃度NaCl處理下，隨著NaCl濃度的升高，密胡楊幼苗的POD活性、游離脯氨酸含量和可溶性蛋白含量呈先增加后減少的趨勢。表明密胡楊通過調節(jié)POD活性、游離脯氨酸含量和可溶性蛋白含量來適應不同濃度的NaCl。本研究為密胡楊在鹽環(huán)境的栽培及推廣提供參考。