關(guān)鍵詞：培忠杉；基因型；堿脅迫；生理生化

中圖分類號：S718.43 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-923X（2024）01-0097-12

土壤鹽堿化是威脅農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的全球性環(huán)境問題，鹽堿土的形成受氣候、地下水、植被、不合理耕作等多種自然因素和人為因素的影響[1]。鹽堿化對于農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)在兩方面，一方面是對植物體的直接脅迫傷害，另一方面是通過影響土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，導(dǎo)致植物對水分和礦質(zhì)營養(yǎng)吸收困難所產(chǎn)生的間接傷害，而且其對土壤的影響效果具有累積性特點，這是導(dǎo)致土壤鹽堿化逐漸加重的重要原因。鹽堿化對于植物體的危害主要是造成植物生理干旱，在堿性環(huán)境尤其是較高的pH 值環(huán)境中，不僅細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)受到損傷，植物體內(nèi)正常的生理代謝也會受到影響。細(xì)胞結(jié)構(gòu)受損和代謝紊亂使得植物體逐漸受到傷害，傷害積累導(dǎo)致植物趨向死亡[2]。開展植物耐堿性研究對于揭示不同植物應(yīng)對堿脅迫的機制和篩選耐堿性植物具有重要意義。

培忠杉×Taxodiomera peizhongii 是我國自主培育的優(yōu)良林木雜交種，該樹種具有樹形優(yōu)美、生長速度快、落葉期短、耐潮濕和鹽堿等特性，在沿海沿江地區(qū)具有廣闊的開發(fā)利用前景[3]。目前，對于培忠杉苗木抗性研究主要集中在鹽脅迫、澇漬方面[4-5]，但有關(guān)該苗木耐堿性研究卻鮮有報道。本研究以不同基因型的培忠杉扦插容器苗為試驗材料，采用堿性鹽溶液浸泡育苗基質(zhì)以調(diào)節(jié)pH 值，模擬堿脅迫環(huán)境，系統(tǒng)研究堿脅迫條件下苗木生理生化指標(biāo)的動態(tài)變化，比較不同基因型苗木的耐堿性，為培忠杉苗木耐堿機理研究和推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用不同基因型（S1、S2、S3、S4 和S5）培忠杉苗木由上海市林業(yè)總站提供，苗木基因型通過ISSR 標(biāo)記技術(shù)篩選。苗木為2.5 年生扦插容器苗，苗木規(guī)格基本一致，苗高65 ～ 78 cm，地徑1.2 ～ 1.5 cm。育苗容器為圓柱形無紡布容器（直徑20 cm× 高度20 cm）；育苗基質(zhì)由泥炭∶珍珠巖∶有機肥∶園土以體積比3∶3∶2∶2 均勻混合而成。

1.2 試驗設(shè)計

堿脅迫試驗于2019 年7—9 月在南京林業(yè)大學(xué)生物技術(shù)大樓溫室進(jìn)行，溫室使用空調(diào)控溫至25 ℃左右。試驗采用雙因素隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置pH 值7（CK）、8、9、10 共4 種堿處理和5 個基因型，每個處理6 株苗木，重復(fù)3 次，總計360 株苗木。

使用Na₂CO₃ 和NaHCO₃ 溶液按照不同比例分別配制成pH 值8、9、10 的堿性鹽溶液，使用不同pH值的堿溶液分別浸泡容器苗基質(zhì)，浸泡1 h 后撈出并瀝干水分，待苗木需要澆水時再浸泡入堿溶液，直至將基質(zhì)pH 值分別調(diào)節(jié)至8、9 和10，對照組苗木使用去離子水浸泡苗木基質(zhì)。后續(xù)苗木養(yǎng)護(hù)管理過程中，每隔7 d 每盆苗木澆灌300 mL 去離子水，用小桶收集從育苗容器底部流出的水并再次澆灌進(jìn)入基質(zhì)。培忠杉苗木經(jīng)堿處理1 d 后采樣，此后每隔7 d 取樣一次，29 d 后每隔14 d 采樣一次，共采樣7 次。在各處理中分別采集全部苗木的中部枝條約20 g 葉片作為測試樣品，存放于-80 ℃冰箱內(nèi)備用。

1.3 測定指標(biāo)及方法

葉片相對電導(dǎo)率采用電導(dǎo)儀法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑法測定，葉綠素含量采用分光光度計法測定，具體測定方法參照《植物生理生化實驗原理與技術(shù)》[6]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 和SPSS 21 軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)值法[7] 對不同基因型培忠杉苗木進(jìn)行耐堿能力綜合評價。將各項評價指標(biāo)換算成隸屬函數(shù)值，然后對各項指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行累加，求取平均值以評定植物的耐堿能力。平均值越大，說明耐堿能力越強，隸屬函數(shù)（X_（μ））計算方法如下：如果某一指標(biāo)與耐堿能力呈正相關(guān)關(guān)系時，則按公式（1）計算，如果某一指標(biāo)與耐堿能力呈負(fù)相關(guān)關(guān)系時，則按公式（2）計算。

式中：X 為某一指標(biāo)的測定值；X_max 為某一指標(biāo)測定值中的最大值；X_min 為某一指標(biāo)測定值中的最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 堿處理對不同基因型苗木膜系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

2.1.1 堿處理對不同基因型苗木相對電導(dǎo)率的影響

相對電導(dǎo)率是衡量細(xì)胞膜穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，在逆境脅迫過程中，相對電導(dǎo)率的變化可以反映細(xì)胞膜系統(tǒng)受損傷的程度[8]。由表1 可知，基因型、堿處理以及基因型與堿處理的交互作用對培忠杉苗木葉片相對電導(dǎo)率的影響均達(dá)到了極顯著水平（P ＜ 0.01），說明在不同pH 值堿處理條件下，不同基因型苗木葉片膜系統(tǒng)受損傷的程度存在較大差異。

由圖1 可知，在不同堿處理條件下，不同基因型苗木葉片相對電導(dǎo)率變化并不相同。隨著堿處理時間的延長，S1、S3 和S5 基因型苗木葉片相對電導(dǎo)率整體上均呈現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢，且均在堿處理第8 ～ 15 天達(dá)到峰值。在pH 值10 堿處理條件下，S2 基因型苗木相對電導(dǎo)率呈現(xiàn)出先升高后降低再升高的變化趨勢，但該基因型苗木在其他堿處理條件下整體表現(xiàn)為先上升后下降的變化趨勢。在4 種堿處理條件下，S4 基因型苗木的相對電導(dǎo)率總體呈現(xiàn)逐漸升高的變化趨勢。

堿處理第57 天時，在pH 值10 堿處理條件下，S1、S2、S4、S5 基因型苗木葉片相對電導(dǎo)率均極顯著高于其他3 種堿處理（P ＜ 0.01），且比CK 處理分別增高了18.13%、20.23%、11.00%、14.05%。在pH 值10 和9 堿處理條件下，S3 基因型苗木葉片相對電導(dǎo)率之間的差異不顯著（P ＞0.05），但卻極顯著高于CK 處理（P ＜ 0.01）。在pH 值8 堿處理條件下，S4 基因型苗木葉片相對電導(dǎo)率極顯著高于其他基因型苗木（P ＜ 0.01），但其他基因型苗木之間的差異并不顯著（P ＞0.05）。在pH 值9 堿處理條件下，S1 和S4 基因型苗木葉片相對電導(dǎo)率極顯著高于其他3 個基因型苗木（P ＜ 0.01）。在pH 值10 堿處理條件下，S1、S2、S4 基因型苗木相對電導(dǎo)率極顯著高于其他基因型苗木（P ＜ 0.01），且S3 基因型苗木葉片相對電導(dǎo)率最低。隨著pH 值的升高，所有基因型培忠杉苗木葉片相對電導(dǎo)率均顯著升高，堿脅迫對于苗木葉片細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷加?。辉趬A處理前期，苗木葉片相對電導(dǎo)率均快速增大，這是植物在遭受逆境脅迫時的應(yīng)激反應(yīng)，但不同基因型苗木在后續(xù)堿處理過程中卻表現(xiàn)出了較大差異，說明不同基因型苗木細(xì)胞膜系統(tǒng)在遭受不同酸堿度逆境脅迫時的反應(yīng)存在差異。

2.1.2 堿處理對不同基因型苗木丙二醛（MDA）含量的影響

在逆境脅迫條件下，植物細(xì)胞膜系統(tǒng)受到自由基的破壞，膜脂過氧化會產(chǎn)生MDA，其含量在一定程度上可以反映膜系統(tǒng)受傷害的程度[9]。由表1 可知，基因型、堿處理以及基因型與堿處理的交互作用對培忠杉苗木葉片丙二醛（MDA）含量的影響均達(dá)到了極顯著水平（P ＜ 0.01），說明在不同堿脅迫條件下，不同基因型培忠杉苗木膜系統(tǒng)受到的破壞程度存在差異，膜脂過氧化產(chǎn)物MDA積累量也存在較大差異。

由圖2 可知，在pH 值8、9、10 堿處理條件下，隨著處理時間的延長，S1、S3、S4、S5 基因型培忠杉苗木葉片MDA 含量整體上呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，S2 基因型苗木MDA 含量卻先升高后降低再升高。

堿處理第57 天時，在3 種堿處理環(huán)境中的S1、S2、S3 和S5 基因培忠杉苗木葉片MDA 含量均高于CK 處理；在pH 值9 和10 處理條件下，S4 基因型苗木葉片MDA 含量均極顯著高于CK處理（P ＜ 0.01），該基因型苗木MDA 含量在pH 值8 處理條件下雖然低于CK 處理，但兩者之間并無顯著差異（P ＞ 0.05）。在pH 值10 處理條件下，S1、S2、S4、S5 基因型苗木葉片MDA含量均極顯著高于CK 處理（P ＜ 0.01），分別比CK 處理高54.79%、130.57%、72.79%、75.45%；S3 基因型苗木MDA 含量顯著高于CK 處理（P ＜0.05），比CK 處理高25.94%。在3 種堿處理條件下，S1 和S3 基因型苗木MDA 含量均極顯著低于S2 和S5 基因型苗木（P ＜ 0.01），且S3 基因型苗木MDA 含量均最低，而S2 基因型苗木葉片MDA 含量均最高。在遭受堿脅迫后，不同基因型苗木膜系統(tǒng)受傷害程度存在差異，不同基因型苗木忍耐堿脅迫的能力也存在差異；在pH 值較高的堿脅迫環(huán)境中，苗木葉片MDA 含量增加，膜系統(tǒng)受傷害的程度較深。

2.2 堿處理對不同基因型苗木可溶性糖含量的影響

當(dāng)遭受逆境脅迫時，植物可以通過調(diào)節(jié)包括可溶性糖在內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來保持細(xì)胞滲透壓，以維持系統(tǒng)的正常生理代謝，可溶性糖含量的變化可以反映植物應(yīng)對逆境脅迫的能力[10]。由表1可知，基因型、堿處理以及基因型與堿處理的交互作用對培忠杉苗木葉片可溶性糖含量的影響均達(dá)到了極顯著水平（P ＜ 0.01），說明在堿脅迫條件下，不同基因型培忠杉苗木自身調(diào)動滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的能力存在較大差異。

由圖3 可知，隨著堿處理時間的延長，S1、S2、S3、S5 基因型培忠杉苗木葉片可溶性糖含量整體均呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢。在pH 值8堿處理條件下，S4 基因型苗木葉片可溶性糖含量先升高后降低，而該基因型苗木在pH 值9 和10堿處理條件下卻呈現(xiàn)出先升高后降低再升高的變化趨勢，CK 處理苗木可溶性糖含量則呈現(xiàn)出平穩(wěn)下降的變化趨勢。

堿處理第57 天時，S3、S4、S5 基因型培忠杉苗木葉片可溶性糖含量在3 種堿處理條件下均高于CK 處理，在pH 值10 堿處理條件下，3 個基因型苗木可溶性糖含量分別比CK 處理高10.99%、35.20%、42.08%，其中，在pH 值9、10 處理條件下，S4、S5 基因型苗木可溶性糖含量均極顯著高于pH 值8 堿處理和CK 處理（P ＜ 0.01）。在不同堿處理條件下，S1 基因型苗木葉片可溶性糖含量與CK 處理之間的差異不顯著（P ＞ 0.05）。在pH 值8 處理條件下，S4 和S5 基因型苗木可溶性糖含量均極顯著低于其他基因型苗木（P ＜ 0.01），S2 基因型苗木可溶性糖含量最高。在pH 值9 處理條件下，S1 和S5 基因型苗木葉片可溶性糖含量極顯著高于其他基因型苗木（P ＜ 0.01），S2 基因型苗木可溶性糖含量最低。在pH 值10 處理條件下，S5 基因型苗木可溶性糖含量均極顯著高于其他基因型苗木（P ＜ 0.01），S2 基因型苗木葉片可溶性糖含量最低。在遭受堿脅迫時，不同基因型培忠杉苗木均可以通過可溶性糖的積累以應(yīng)對脅迫環(huán)境；在堿脅迫前期，苗木可溶性糖變化的幅度較大，但后期逐漸趨于平穩(wěn)；在不同堿脅迫環(huán)境中，不同基因型苗木可溶性糖含量的變化存在較大差異。

2.3 堿處理對不同基因型苗木超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

SOD 是植物酶保護(hù)系統(tǒng)中的重要酶，具有清除活性氧和自由基的作用，可作為植物抵抗逆境脅迫的指示性酶類物質(zhì)[11]。由表1 可知，基因型、堿處理以及基因型與堿處理的交互作用對培忠杉苗木葉片SOD 活性的影響均達(dá)到了極顯著水平（P ＜ 0.01），說明在不同堿脅迫環(huán)境中，不同基因型培忠杉苗木自身酶保護(hù)系統(tǒng)反應(yīng)存在較大差異，體現(xiàn)了不同基因型苗木清除自由基能力的差異。

由圖4 可知，在3 種堿處理條件下，隨著處理時間的延長，S1、S2、S5 基因型培忠杉苗木葉片SOD活性整體均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢；在pH 值9 和10 處理條件下，S3 和S4 基因型苗木SOD 活性均呈現(xiàn)先升高后降低再升高的變化趨勢；在pH 值7 環(huán)境中，所有基因型苗木SOD 活性變化則比較平緩，無較大波動。

堿處理第57 天時，3 種堿處理環(huán)境中的S1、S3 和S5 基因型培忠杉苗木葉片SOD 活性均高于CK 處理。在pH 值8 處理條件下，S2 和S4 基因型苗木葉片SOD 活性均低于CK 處理，S4 基因型苗木SOD 活性與CK 處理之間的差異達(dá)到了極顯著水平（P ＜ 0.01），但S2 基因型苗木與CK處理之間的差異并不顯著（P ＞ 0.05）。在pH值9 和10 處理條件下，S2 和S4 基因型苗木葉片SOD 活性均高于CK 處理。在pH 值10 處理條件下，所有基因型苗木葉片SOD 活性均高于CK 處理， 分別高5.09%、3.49%、25.33%、13.07%、25.26%，其中，S3、S4、S5 基因型苗木葉片SOD活性極顯著高于CK 處理（P ＜ 0.01）。在3 種堿處理條件下，S3 和S5 基因型苗木葉片SOD 活性均極顯著高于S2 和S4 基因型苗木（P ＜ 0.01）；在pH 值8 處理條件下，S4 和S2 基因型苗木葉片SOD 活性最低；在pH 值9 和10 處理條件下，S1和S2 基因型苗木葉片SOD 活性最低。在受到堿脅迫時，培忠杉苗木SOD 活性升高以應(yīng)對脅迫環(huán)境，苗木SOD 活性隨著堿性脅迫的加劇而增強；不同基因型苗木SOD 活性變化存在較大差異，體現(xiàn)出不同基因型苗木耐堿性的差異。

2.4 堿處理對不同基因型苗木葉綠素含量及比值的影響

2.4.1 堿處理對不同基因型苗木葉綠素含量的影響

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的一類主要綠色色素，在遭受逆境脅迫時，植物葉綠素會發(fā)生降解，影響光合作用，其含量在某種程度也可以反映植物受到傷害的程度[12]。由表1 可知，基因型、堿處理以及基因型與堿處理的交互作用對培忠杉苗木葉片葉綠素含量的影響均達(dá)到了極顯著水平（P ＜ 0.01），說明在不同堿脅迫條件下，不同基因型苗木光合系統(tǒng)以及葉綠素受到脅迫傷害的程度存在較大差異。

由圖5 可知，隨著堿處理時間的延長，所有基因型苗木葉片葉綠素含量整體上均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，并且在pH 值8、9 和10 處理條件下，5 個基因型苗木葉片的葉綠素含量均在堿處理8 ～ 15 d 達(dá)到最大值。堿處理第57 天時，在pH 值8、9 和10 處理條件下，S1、S2、S3 和S4基因型培忠杉苗木葉片葉綠素含量均與CK 處理無顯著差異（P ＞ 0.05）。在pH 值9 和10 處理條件下，S5 基因型苗木葉片葉綠素含量極顯著高于CK 處理（P ＜ 0.01），但該基因型苗木葉綠素含量在pH 值8 處理條件下與CK 處理之間的差異不顯著（P ＞ 0.05）。在pH 值8 處理條件下，所有基因型苗木葉片葉綠素含量之間的差異均不顯著；在pH 值9 和10 處理條件下，S5 基因型苗木葉片葉綠素含量均顯著高于其他基因型苗木（P ＞ 0.05）。在堿脅迫條件下，不同基因型培忠杉苗木葉綠素含量會產(chǎn)生變化，S5 基因型苗木與其他基因型苗木之間差異較大，但其他4 種基因型苗木之間的差異較小。

2.4.2 堿處理對不同基因型苗木葉綠素a/b 值的影響

葉綠素a 和葉綠素b 在光合作用中發(fā)揮重要作用，葉綠素a/b 比值可以反映植物光能利用效率，該比值可在一定程度上衡量植物的抗逆性[13]。由表1 可知，基因型以及基因型與堿處理的交互作用對培忠杉苗木葉綠素a/b 值的影響均達(dá)到極顯著水平（P ＜ 0.01），但堿處理對其無顯著影響（P ＞ 0.05），說明堿處理并未影響苗木光能利用效率，但不同基因型苗木之間葉綠素a/b 比值存在較大差異。

由圖6 可知，隨著堿處理時間的延長，所有基因型培忠杉苗木葉片葉綠素a/b 值基本呈現(xiàn)“M”形變化趨勢，并且均在堿處理第22 天時到達(dá)最小值。堿處理第57 天時，不同pH 值環(huán)境中的所有基因型培忠杉苗木葉片葉綠素a/b 值之間均無顯著差異（P ＞ 0.05）。在pH 值8 處理條件下，S1 基因型苗木葉片葉綠素a/b 值顯著高于S4 基因型（P ＜ 0.05），但與其他3 個基因型之間無顯著差異（P ＞ 0.05）。在pH 值9 處理條件下，S1 和S2 基因型苗木葉綠素a/b 值極顯著高于S3 基因型（P ＜ 0.01），但與其他2 個基因型苗木之間無顯著差異（P ＞ 0.05）。在pH 值10 處理條件下，S2 基因型苗木葉片葉綠素a/b 值顯著高于S4 基因型（P ＜ 0.05），其他3 個基因型苗木之間無顯著差異（P ＞ 0.05）。在堿脅迫環(huán)境中，不同基因型苗木葉綠素a/b 值波動變化，不同基因型苗木之間葉綠素a/b 值存在較大差異，但不同堿處理之間的苗木葉綠素a/b 值無顯著性差異。

2.5 不同基因型培忠杉苗木耐堿能力綜合評價

植物的抗逆性是一個由多因素控制的復(fù)雜性狀，綜合多個指標(biāo)更能全面反映植物的抗逆能力。目前，模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法被普遍應(yīng)用于植物抗逆性評價，這種方法采用Fuzzy 數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)對植物各個測試指標(biāo)的隸屬數(shù)值進(jìn)行累加，求取平均值以評定植物的抗逆性[7]。

本研究中經(jīng)堿處理后的苗木均未出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，說明培忠杉苗木具有一定的耐堿能力?，F(xiàn)使用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法，對堿處理條件下5 個基因型培忠杉苗木的6 個生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)加權(quán)平均值進(jìn)行計算，綜合評價不同基因型苗木的耐堿能力。各測試指標(biāo)綜合性評價分析結(jié)果（表2）表明，不同基因型苗木的耐堿能力強弱排序為S5 ＞ S4 ＞ S3 ＞ S1 ＞ S2，即S5 基因型苗木的隸函數(shù)值平均值最大，綜合耐堿能力最強，S2 基因型苗木的隸函數(shù)值平均值最小，綜合耐堿能力最弱。

3 討論

堿脅迫作為逆境脅迫的一種形式，其對于植物體的傷害與其他逆境傷害的機理具有相似之處。堿脅迫會使植物體內(nèi)積累大量活性氧，導(dǎo)致膜脂過氧化，產(chǎn)生MDA，破壞膜系統(tǒng)完整性和細(xì)胞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電解質(zhì)外滲，相對電導(dǎo)率升高[14]。堿脅迫也會促使植物葉綠體和類囊體結(jié)構(gòu)遭到損害，導(dǎo)致光合色素降解，影響植物的光合作用[15]。在堿脅迫條件下，植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)和抗氧化酶系統(tǒng)會積極響應(yīng)，相關(guān)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累和抗氧化酶活性的增強可以部分消減逆境所產(chǎn)生的毒害作用，增加植物的耐堿性[16]。堿脅迫在細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能方面的迫害性逐漸累積，使得植物體內(nèi)的正常生理代謝受到影響，逐漸傷及植物體各器官，導(dǎo)致植物生長逐漸衰弱甚至死亡。

3.1 堿脅迫對培忠杉苗木膜系統(tǒng)的傷害

植物細(xì)胞膜具有重要的生理功能，它可以維持穩(wěn)定代謝的胞內(nèi)環(huán)境，又能調(diào)節(jié)和選擇物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。逆境脅迫常破壞膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得膜透性增大，積累的自由基導(dǎo)致膜脂過氧化，相對電導(dǎo)率和MDA 含量是指示膜系統(tǒng)完整性和受損傷程度的重要指標(biāo)[17-19]。本研究中，隨著堿處理pH 值的增大，不同基因型培忠杉苗木葉片相對電導(dǎo)率均逐漸升高，苗木細(xì)胞膜系統(tǒng)受傷害程度逐漸加重。隨著堿處理時間的延長，S1、S3 和S5 基因型苗木相對電導(dǎo)率整體表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢，這與徐曉雪[16] 對高粱Sorghum bicolor幼苗的研究結(jié)果相似。在pH 值8、9 和10 處理條件下，所有基因型苗木MDA 含量均高于同時期CK 處理，說明堿脅迫致使培忠杉苗木體內(nèi)MDA含量增加，堿脅迫對于膜系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生傷害，加劇了膜脂過氧化。隨著堿處理時間的延長，S1、S3、S4、S5 基因型苗木MDA 含量表現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢，這與韓麗霞等[20] 對流蘇樹Chionanthus retusue 幼苗耐鹽堿性的研究結(jié)果相似。在遭受逆境脅迫后，培忠杉苗木膜系統(tǒng)受到傷害，導(dǎo)致膜透性增大，相對電導(dǎo)率增大；逆境誘導(dǎo)自由基超量產(chǎn)生和積累，引發(fā)或加劇膜脂過氧化作用，產(chǎn)生大量MDA。堿脅迫使得苗木自身啟動適應(yīng)機制，通過調(diào)節(jié)酶保護(hù)系統(tǒng)和細(xì)胞膜自我修復(fù)功能，消除自由基，減弱膜脂過氧化，盡量維持膜系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，以適應(yīng)堿脅迫環(huán)境。

3.2 堿脅迫對培忠杉苗木滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的調(diào)控

植物感知逆境脅迫，自身通過調(diào)控滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以調(diào)解細(xì)胞滲透勢，保持細(xì)胞滲透壓，維持細(xì)胞內(nèi)各項生理生化功能的正常運行，以減輕脅迫對植物的傷害，增加植物對逆境的適應(yīng)性[21]?？扇苄蕴蔷褪侵参矬w內(nèi)一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量的變化是評價植物抗逆性強弱的重要指標(biāo)之一[22]。在中性及低度堿脅迫條件下，大豆Glycine max 子葉中的糖類物質(zhì)含量均呈現(xiàn)上升的趨勢，可溶性糖參與了堿脅迫條件下大豆萌發(fā)過程中的滲透調(diào)節(jié)過程[23]。本研究中，在堿脅迫條件下，S3、S4、S5 基因型培忠杉苗木葉片可溶性糖含量均有所提高，說明堿脅迫導(dǎo)致苗木可溶性糖積累；隨著堿脅迫時間的延長，不同基因型苗木可溶性糖含量基本呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，說明當(dāng)基質(zhì)pH 值趨于穩(wěn)定時，各基因型苗木逐漸適應(yīng)了堿性環(huán)境，苗木可溶性糖含量逐漸下降。培忠杉苗木在受到堿脅迫時，苗木自行調(diào)控體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)從而緩解脅迫所產(chǎn)生的傷害，苗木逐漸恢復(fù)，這與張一弓等[24] 對塔烏庫姆冰草Agropyron cristatum‘Tawukumu’的研究結(jié)果具有相似之處。但在pH 值9 和10 處理條件下，S4 基因型苗木可溶性糖含量出現(xiàn)先升高后降低再升高的現(xiàn)象，說明堿脅迫較嚴(yán)重時，苗木自身的滲透調(diào)節(jié)作用將受到挑戰(zhàn)，細(xì)胞需通過長時間的調(diào)控作用以適應(yīng)逆境脅迫環(huán)境。

3.3 堿脅迫對培忠杉苗木酶保護(hù)系統(tǒng)的影響

在逆境脅迫條件下，植物酶保護(hù)系統(tǒng)將充分發(fā)揮調(diào)動作用，以清除植物體內(nèi)過量的活性氧和自由基，SOD 就是植物酶保護(hù)系統(tǒng)中重要的酶類，可以催化超氧陰離子自由基O2- 轉(zhuǎn)化為H2O2 和O2，降低膜脂過氧化[25]。本研究中，隨著堿處理時間的延長，S1、S2、S5 基因型培忠杉苗木SOD活性均整體表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢，這與黑麥草Lolium perenne 堿脅迫試驗結(jié)論相似[19]。在堿脅迫初期，培忠杉不同基因型苗木SOD 活性均有所提高，說明堿脅迫導(dǎo)致自由基的積累，苗木為應(yīng)對堿脅迫，通過自身調(diào)整酶保護(hù)系統(tǒng)，SOD 酶活性大幅升高，消除自由基，降低堿脅迫對膜系統(tǒng)的傷害，苗木在一定程度上適應(yīng)了脅迫環(huán)境，保護(hù)酶系統(tǒng)逐漸恢復(fù)到正常水平。

3.4 堿脅迫對培忠杉苗木葉片光合系統(tǒng)的影響

逆境脅迫常降低植物葉片的光合作用，表現(xiàn)為降低葉綠素含量和光能利用效率，葉綠素含量下降常視作逆境脅迫導(dǎo)致植物體由功能性影響到器質(zhì)性傷害的指示，葉綠素a/b 可以反映植物的光能利用效率，因此，葉綠素含量的高低和葉綠素a/b 可在一定程度上衡量植株的抗逆性[26]。本研究中，在堿脅迫條件下，各基因型培忠杉苗木葉片葉綠素總量呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，這與韓陽等[27]對紫花苜蓿Medicago stativa、韓麗霞等[20] 對流蘇樹幼苗的研究結(jié)論相似。在堿脅迫初期，培忠杉苗木可以通過提高葉綠素的合成以維持正常的光合作用來適應(yīng)堿脅迫環(huán)境，但隨著脅迫時間的延長，苗木葉片葉綠素含量下降，培忠杉苗木已逐漸適應(yīng)堿脅迫環(huán)境，葉綠素含量下降至正常水平。在逆境脅迫條件下，杜梨Pyrus betulaefolia 和豆梨Pyruscalleryana 葉片葉綠素a/b 值均表現(xiàn)為先上升后下降的變化趨勢[28]。本研究中，各基因型的葉綠素a/b 值均呈現(xiàn)反復(fù)上升、下降的變化趨勢，說明堿脅迫對葉綠素的合成和分解均產(chǎn)生了影響，這與張誠誠等[29] 的研究結(jié)論相符。

3.5 培忠杉苗木耐堿能力評價

在堿脅迫環(huán)境中，植物體結(jié)構(gòu)和生理機能的反應(yīng)較為復(fù)雜，僅從單項指標(biāo)難以準(zhǔn)確衡量植物的耐堿性，利用隸屬函數(shù)分析法可以綜合多項生理生化指標(biāo)，對不同植物材料的耐堿性進(jìn)行綜合評價[30]。本研究利用隸屬函數(shù)分析法對不同基因型培忠杉苗木的耐堿性進(jìn)行綜合評價，各基因型苗木耐堿能力排序依次為S5 ＞ S4 ＞ S3 ＞ S1 ＞S2，即S5 基因型苗木的耐堿能力最強。通過對不同基因型培忠杉苗木生理生化指標(biāo)的測定，采取綜合評價方法獲得不同基因型苗木的耐堿能力評價結(jié)果，該方法所獲得的結(jié)論對于指導(dǎo)培忠杉苗木的推廣和應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義，同時，不同基因型苗木的耐堿能力也有待通過實際造林地種植試驗進(jìn)行生產(chǎn)性驗證。

4 結(jié)論

在堿脅迫條件下，各基因型培忠杉苗木相對電導(dǎo)率、MDA 含量、可溶性糖含量、SOD 活性、葉綠素含量及a/b 值均受到一定程度的影響，脅迫初期均表現(xiàn)為測定值升高或增大，而在脅迫處理中后期，又呈現(xiàn)出降低或減小的變化趨勢，說明在堿脅迫條件下培忠杉苗木可以啟動自身適應(yīng)和調(diào)節(jié)機制，促使苗木在不同堿脅迫條件下產(chǎn)生相應(yīng)的生理變化以響應(yīng)堿脅迫環(huán)境；各基因型苗木生理測定指標(biāo)的變化又存在差異，說明不同基因型耐堿能力并不相同，利用隸屬函數(shù)分析法綜合評價各基因型苗木的耐堿能力，排序為S5 ＞S4 ＞ S3 ＞ S1 ＞ S2，這為各基因型培忠杉苗木在堿性立地條件下的植樹造林提供了參考依據(jù)。

本研究使用堿性水溶液灌溉苗木基質(zhì)以使苗木處于堿性環(huán)境中，從而分析其對堿性環(huán)境的耐受能力；宋珂等[31] 的研究證實培忠杉苗木耐受全淹水（苗體全部淹水）的時間為70 d，而淺淹（苗木根部淹水）和半淹（苗體中部以下淹水）條件下難以對苗木造成致命的傷害；張曉磊等[32] 認(rèn)為培忠杉苗木的耐鹽臨界值在0.4% 左右；史鋒厚等[33] 的研究結(jié)果表明培忠杉苗木在土壤鹽含量0.3%、0.4% 和0.5%（干物質(zhì)含量）條件下處理92 d，苗木均未出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，并通過自身調(diào)節(jié)形成了自身的適應(yīng)機制。以上研究結(jié)果說明培忠杉苗木對淹水、鹽脅迫及堿脅迫的耐受能力較強，若將苗木在鹽- 堿- 水系統(tǒng)中進(jìn)行研究，更能充分探究其在鹽堿水環(huán)境中的生長機制及耐受能力，為培忠杉苗木在沿海灘涂地區(qū)的植樹造林提供科學(xué)依據(jù)。

本研究時間較短，未能探明培忠杉苗木耐堿性的極限值，且堿脅迫對苗木的傷害及苗木對堿脅迫的響應(yīng)還表現(xiàn)在苗木生長、根系等方面，因此后續(xù)將擴(kuò)大樣本量，延長處理時間，對培忠杉苗木耐堿性機理進(jìn)行深入全面的研究。

[ 本文編校：謝榮秀]