寧夏野生沙蘆草苗期耐鹽性研究

高雪芹+伏兵哲+吳曉娟+蘭劍+李小偉

摘要:為研究寧夏荒漠草原上生長的野生沙蘆草(Agropyron mongolicum)的耐鹽性,以寧夏荒漠草原上收集的7份野生沙蘆草和蒙農1號蒙古冰草為材料,用不同濃度的NaCl和Na2SO4復合鹽對其幼苗進行鹽脅迫,測定其膜透性,葉綠素、類胡蘿卜素、游離脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性等生理生化指標,并利用隸屬函數對其耐鹽性進行了綜合評價。結果表明,隨著鹽脅迫濃度的增加,8份沙蘆草材料幼苗的細胞膜透性、Pro含量、SOD活性均呈上升趨勢;葉綠素和MDA含量呈下降趨勢;類胡蘿卜素含量無明顯變化。通過隸屬函數對8份沙蘆草的耐鹽性綜合評價,其耐鹽性排序為:蒙農1號蒙古冰草>3號沙蘆草>4號沙蘆草>2號沙蘆草>5號沙蘆草>7號沙蘆草>6號沙蘆草>1號沙蘆草。

關鍵詞:沙蘆草(Agropyron mongolicum);幼苗期;耐鹽性;鹽脅迫

中圖分類號:S54文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2014)11-2602-05

Salt Tolerance of Agropyron mongolicum at Seedling Stage

GAO Xue-qin,FU Bing-zhe,WU Xiao-Juan,LAN Jian,LI Xiao-wei

(Ningxia University,Yinchuan 750021,China)

Abstract:In order to study the salt tolerance of Agropyron mongolicum in Ningxia desert-steppe, seven samples of mild Agropyron mongolicum and one sample of Agropyron mongolicum Meng Nong No.1 at seedling stage were treated with different concentrations of NaCl and Na2SO4 solution. Cell membrane permeability, the content of Chlorophyll, Carotenoid, Pro and MDA and SOD activity were determined to evaluate the salt tolerance by using membership functions. The results showed that when the salt stress concentration was increased, the cell membrane permeability, free proline content and SOD activity of the eight Agropyron mongolicum was all increased, while the content of chlorophyll, carotenoid and MAD was decreased. Through comprehensive evaluation, the salt tolerance from strong to weak was in order of Agropyron mongolicum Meng Nong No.1, mild Agropyron mongolicum NO.3,NO.4,NO.2>NO.5 ,NO.7, NO.6and NO. 1.

Key words: Agropyron mongolicum;seedling stage;salt tolerance;salt stress

基金項目:寧夏自然科學基金項目(NZ1163);寧夏高校科學研究項目(NGY2013026);“十二五”國家科技支撐計劃項目(2011BAD17B05)

中國西北地區的環境比較惡劣,干旱少雨,土壤沙化、鹽漬化現象較為嚴重。隨著人們的過度放牧及不合理開墾等,沙化、鹽漬化土壤的面積不斷擴大,極大地制約了畜牧業的發展。因此,篩選出一批適合當地氣候條件的耐鹽牧草,為耐鹽新品種培育及干旱、鹽漬化地區草地建植和補播提供適宜的牧草種質材料等具有重要意義。

當前,國內外研究牧草耐鹽性主要分為直接鑒定和間接鑒定兩類。直接鑒定即田間直接觀察,通過比較各牧草間的形態特征進行鑒定;間接鑒定指在實驗室內通過對各牧草的種子萌發期、幼苗期和種期的生理、生化指標的測定并進行評價排序來鑒定其耐鹽性[1]。本試驗以8份沙蘆草(Agropyron mongolicum)為材料,通過對其幼苗期耐鹽性研究,綜合評價了8份沙蘆草種質的耐鹽能力,初步篩選出耐鹽性較強的沙蘆草種質材料,為今后耐鹽沙蘆草新品種培育和不同鹽堿地區的引種提供理論基礎。

1材料與方法

1.1材料

本試驗所用的7份野生沙蘆草材料是2011年7月在寧夏鹽池的馬兒莊、四墩子、羅山等地采集;對照蒙農1號蒙古冰草由內蒙古農業大學提供(表1)。

1.2試驗方法

1.2.1幼苗培養采用溫室盆栽。選用大田的壤土,過篩,裝入塑料花盆(規格:口徑為20 cm,高度為15 cm),每盆裝土1.5 kg,置于寧夏大學農科學生實習基地的日光溫室中。將寧夏荒漠草原上收集的7份野生沙蘆草和1份蒙農1號蒙古冰草(栽培種)播種在花盆里,每份材料種植12盆,出苗后每盆(為1個居群)定株10株。定期澆水,以保證幼苗的正常生長。

1.2.2鹽脅迫待幼苗長到4葉1心時開始進行鹽脅迫。分別用0、0.50%、1.00%、2.00%的NaCl和Na2SO4的復合鹽(NaCl占60%,Na2SO4占40%)對幼苗處理7 d,每個處理3次重復。第七天上午8:00~9:00采樣帶回實驗室,于4 ℃冰箱保存。

1.2.3指標測定指標測定參照李合生[2]、王學奎[3]的方法。采用電導率儀試驗方法測定細胞膜透性;采用丙酮-乙醇萃取法測定葉綠素和類胡蘿卜素含量;采用酸性茚三酮法測定游離脯氨酸(Pro)含量;采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛(MDA)含量;采用氮藍四唑光還原法測定超氧化物歧化酶(SOD)活性。

1.3耐鹽性綜合評價方法

用模糊數學隸屬法進行耐鹽性綜合評價[4],公式為:

X(u)=■ (1)

X(u)=1-■(2)

式中,X為參試植物某一耐鹽指標的測定值,Xmax為該指標中的最大值,Xmin為該指標中的最小值。如果某一指標與耐鹽性成正相關用公式(1);如果某一指標與耐鹽性呈負相關,可通過公式(2)反隸屬函數計算其耐鹽性隸屬函數值,先求出各份材料各個耐鹽指標在不同鹽濃度下的隸屬值,然后把每一指標在不同濃度下的隸屬值累加求平均值,最后再將每一材料各耐鹽指標的隸屬值累加,求其平均值。通過比較各材料的耐鹽隸屬值的平均值大小,確定其耐鹽性的強弱。

2結果與分析

2.1鹽脅迫下沙蘆草細胞膜透性變化

細胞膜是活細胞和環境之間的界面和屏障,各種不良環境對細胞的影響往往首先作用于細胞膜。一般說來,鹽脅迫處理后耐鹽品種細胞膜系統遭到破壞的程度小,表現在細胞膜透性小;敏感品種細胞膜系統破壞嚴重,表現為細胞膜透性大。從圖1中可以看出,隨著鹽脅迫濃度的增加,8份沙蘆草材料幼苗葉片的細胞膜透性均呈增加趨勢,從0(CK)至2.00%脅迫梯度下8份沙蘆草相對電導率均值分別為23.01%、29.35%、37.07%、50.91%。經方差分析,在0.50%鹽脅迫下1號和8號材料的相對電導率顯著高于2號和3號材料;在1.00%鹽脅迫時各材料之間的相對電導率差異均不顯著;在2.00%鹽脅迫下除7號材料的相對電導率顯著低于1號和2號外,其他材料之間差異不顯著。從總體來看,8份沙蘆草在鹽脅迫下細胞膜透性差異不明顯。

2.2鹽脅迫下沙蘆草葉綠素和類胡蘿卜素含量變化

在鹽脅迫環境下,由于水分虧缺、礦質營養不良、能量不足等原因,植物的生理代謝過程受到干擾,致使與光合作用相關的膜結構受到損害,進而影響葉綠素的合成,造成植物光合強度的降低,導致植物生長發育受到抑制[5]。翁森紅等[6]在牧草葉片的葉綠素含量與牧草耐鹽性的關系中指出,葉綠素含量隨著土壤鹽分升高而降低,在同一鹽分條件下,較耐鹽品種比不耐鹽品種葉綠素含量高。Rao等[7]研究發現,Cl-或Na+能提高葉綠素酶的活性,促進葉綠素分解,使葉綠素含量降低,從而影響植物光合作用的光反應和植物生長。

由表2可以看出,從0(CK)至1.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草葉綠素平均含量隨鹽脅迫強度的增強顯著下降,在1.00%和2.00%的鹽脅迫下溶液沙蘆草葉綠素平均含量差異不顯著。鹽濃度0(CK)水平下,4號材料葉綠素含量與5號材料之間存在顯著差異,而其他材料之間差異不顯著;在0.50%水平鹽脅迫下,3號材料葉綠素含量顯著高于其他材料,7號材料葉綠素含量最低;在1.00%和2.00%水平鹽脅迫下,均為5號材料葉綠素含量最高,7號材料葉綠素含量最低。

從表3中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草類胡蘿卜素含量的均值分別為0.32、0.25、0.22、0.21 mg/g FM。在3種鹽脅迫濃度下沙蘆草的類胡蘿卜素含量較對照均有明顯下降,但隨著鹽脅迫濃度的增加類胡蘿卜素含量變化不顯著。方差分析表明,在0.50%水平鹽脅迫下,除3號材料的類胡蘿卜素含量顯著高于1號、7號材料外,其他材料之間差異均不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,1號、7號材料類胡蘿卜素含量均顯著低于8號材料;在2.00%水平鹽脅迫下,6號、7號材料類胡蘿卜素含量顯著低于其他材料。

2.3鹽脅迫下沙蘆草Pro含量變化

Pro是植物體內有效的滲透調節劑之一,Pro的積累是植物體抵抗滲透脅迫的有效方式之一[8]。大量研究表明,許多植物在鹽脅迫下Pro迅速積累[9]。

從表4中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草Pro含量的均值分別為115.46、160.98、208.89、294.04 μg/g FM。隨著鹽脅迫濃度的增加,8份沙蘆草材料幼苗的Pro含量均值呈明顯的上升趨勢。在0.50%水平鹽脅迫下,除6號材料的Pro含量顯著低于8號材料外,其他材料之間差異均不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,1號、3號、4號、6號材料的Pro含量均顯著低于8號材料;在2.00%水平鹽脅迫下,4號、6號、7號材料的Pro含量均顯著低于1號材料,其他材料之間差異不顯著。

2.4 鹽脅迫下沙蘆草MDA含量變化

植物在逆境條件下誘發的自由基使膜脂質過氧化,MDA是膜脂質過氧化作用的產物,其含量多少可代表膜損傷程度的大小。從表5中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草MDA含量的均值分別為42.63、33.67、28.25、26.13 nmol/g,隨著鹽脅迫濃度的增加,沙蘆草材料幼苗的MDA含量均值呈明顯下降趨勢。在0.50%鹽脅迫下,除7號材料的MDA含量顯著低于6號材料外,其他材料之間差異均不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,各材料之間MDA含量均無顯著差異;在2.00%水平鹽脅迫下,1號、2號、4號材料的MDA含量均顯著低于3號材料,2號、4號材料的MDA含量均顯著低于7號材料,其他材料之間差異不顯著。

2.5鹽脅迫下沙蘆草葉片SOD活性變化

鹽脅迫使植物產生大量自由基,它們能直接或間接啟動膜脂的過氧化作用,導致膜的損傷或破壞。SOD是植物體內第一個清除活性氧的關鍵酶,其活性大小能較好地反映品種的耐鹽性強弱[10]。從表6中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草SOD活性均值分別為48.87、64.72、75.41、109.53 U/g FM。隨著鹽脅迫濃度的增加,沙蘆草幼苗中的SOD活性呈明顯的上升趨勢。在0.50%水平鹽脅迫下,除4號材料的SOD活性顯著低于3號材料外,其他材料之間差異不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,各材料之間的SOD活性差異均不顯著;在2.00%水平鹽脅迫下,8號材料SOD活性顯著低于7號材料,其他材料之間差異均不顯著。

2.6綜合評價結果

為全面評價沙蘆草幼苗期耐鹽性的強弱,需要對測定的各指標進行綜合評價。隸屬函數綜合評價值反映了各沙蘆草種間的綜合耐鹽能力的大小,數值越大表明其越耐鹽[11]。通過對鹽脅迫下葉片的電導率、葉綠素總含量、類胡蘿卜素含量、MDA含量、SOD活性和Pro含量這6項指標的測定結果進行綜合評價(表7),得到了8種沙蘆草幼苗期的隸屬函數平均值。利用隸屬函數分析得出8個沙蘆草品種的耐鹽性強弱排序為:蒙農1號蒙古冰草>3號沙蘆草>4號沙蘆草>2號沙蘆草>5號沙蘆草>7號沙蘆草>6號沙蘆草>1號沙蘆草。

3小結與討論

1)本試驗所測定的指標均是目前較常用且與耐鹽性密切相關的生理生化指標,盡管隨著研究進一步的深入,人們對于某些指標與耐鹽性的關系產生了質疑。但可以肯定的是,這些指標與耐鹽性是相關的,只是它們之間的關系可能并不是以前人們所認識的那樣呈簡單的線性關系。目前對于Pro是否適宜作為耐鹽性指標的爭議是最多的。最大的疑問在于,鹽脅迫下Pro的累積途徑有很多,既可能有適應性的意義,又可能是細胞結構和功能受損傷的表現[12]。由此可見,Pro的積累與植物的耐鹽性之間可能并不是簡單的正相關關系。但Pro在鹽脅迫下大量積累,證明了其對鹽的敏感性,本研究也證實了這一點,因此還是可以把它作為評判品種耐鹽性強弱的指標或者參數。但是,在本試驗中也出現了隨著脅迫的加劇,某些沙蘆草品種的Pro含量呈下降趨勢的現象,這可能是沙蘆草幼苗對于鹽脅迫的一種適應性反應,其葉片可能產生了暫時性的生理休克[13]。試驗中各沙蘆草幼苗細胞膜透性增大的程度和開始增大時的濃度也因品種不同而不同,表現出了對鹽脅迫的適應和抵抗能力。耐鹽品種細胞膜透性增大程度小且起始濃度較大,相反地,敏感品種細胞膜透性增大幅度較大且起始濃度較小。8份沙蘆草材料幼苗細胞膜透性、Pro含量、SOD活性均隨著鹽脅迫程度的加劇呈上升趨勢,但不同材料在各濃度下的變化趨勢存在明顯的差異;葉綠素總含量和MDA含量隨著鹽脅迫程度的加劇呈下降趨勢;類胡蘿卜素含量沒有明顯的變化趨勢,對鹽脅迫不敏感。

2)植物在鹽脅迫下表現出的耐鹽性是一個復雜的過程,單一指標很難說明某種植物(品種)的耐鹽性強弱,只有通過多種指標的綜合評價分析才能客觀地反映牧草的真實耐鹽性[14]。因此,通過隸屬函數對8份沙蘆草6個指標進行綜合評定,結果表明耐鹽性較強的品種有蒙農1號蒙古冰草、3號沙蘆草、4號沙蘆草;耐鹽性中等的品種有2號沙蘆草、5號沙蘆草;耐鹽性較弱的品種有1號沙蘆草、6號沙蘆草和7號沙蘆草。

參考文獻:

[1] 謝振宇,楊光穗.牧草耐鹽性研究進展[J].草業科學,2003, 20(8):11-17.

[2] 李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京:高等教育出版社,2000.134-261.

[3] 王學奎.植物生理生化實驗原理和技術[M]. 第二版.北京:高等教育出版社,2006.

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[5] 倪秀珍,張強.抗鹽植物研究進展[J].特產研究,2004(4):58-62.

[6] 翁森紅,徐柱,師文貴,等.牧草葉片的葉綠素含量與牧草耐鹽性的關系[J].四川草原,1999(1):11-13,17.

[7] RAO G G, RAO G R. Rigment composition and chlorphyllase activity in pigeon pea and ginegelley and NaCl salinity[J].Indian Journal Experimental Biology,1981,19: 768-770.

[8] 劉小京,劉孟雨.八個苜蓿品種的耐鹽性分析[A].鹽生植物利用與區域農業可持續發展[M].北京:氣象出版社,2002.275-277.

[9] 周榮仁,楊燮榮,余叔文.利用組織培養選擇煙草耐鹽愈傷組織變異體并分化出再生植株[J].實驗生物學報,1986,19(3):279-287.

[10] 王洪春.植物抗性生理[J].植物生理學通訊,1981(6):72-73.

[11] 陳德明,俞仁培,楊勁松.鹽漬條件下小麥抗鹽性的隸屬函數值法評價[J].土壤學報,2002,39(3):368-374.

[12] 劉娥娥,宗會,郭振飛,等.干旱、鹽和低溫脅迫對水稻幼苗脯氨酸含量的影響[J].熱帶亞熱帶植物學報,2000,8(3):235-238.

[13] 錢永常,余叔文.大豆對SO2的適應性反應[J].植物生理學報,1991,17(3):232-238.

[14] 郭美蘭.小麥族10種多年生禾草耐鹽性綜合評價[D].呼和浩特:內蒙古農業大學,2006.

2.2鹽脅迫下沙蘆草葉綠素和類胡蘿卜素含量變化

在鹽脅迫環境下,由于水分虧缺、礦質營養不良、能量不足等原因,植物的生理代謝過程受到干擾,致使與光合作用相關的膜結構受到損害,進而影響葉綠素的合成,造成植物光合強度的降低,導致植物生長發育受到抑制[5]。翁森紅等[6]在牧草葉片的葉綠素含量與牧草耐鹽性的關系中指出,葉綠素含量隨著土壤鹽分升高而降低,在同一鹽分條件下,較耐鹽品種比不耐鹽品種葉綠素含量高。Rao等[7]研究發現,Cl-或Na+能提高葉綠素酶的活性,促進葉綠素分解,使葉綠素含量降低,從而影響植物光合作用的光反應和植物生長。

由表2可以看出,從0(CK)至1.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草葉綠素平均含量隨鹽脅迫強度的增強顯著下降,在1.00%和2.00%的鹽脅迫下溶液沙蘆草葉綠素平均含量差異不顯著。鹽濃度0(CK)水平下,4號材料葉綠素含量與5號材料之間存在顯著差異,而其他材料之間差異不顯著;在0.50%水平鹽脅迫下,3號材料葉綠素含量顯著高于其他材料,7號材料葉綠素含量最低;在1.00%和2.00%水平鹽脅迫下,均為5號材料葉綠素含量最高,7號材料葉綠素含量最低。

從表3中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草類胡蘿卜素含量的均值分別為0.32、0.25、0.22、0.21 mg/g FM。在3種鹽脅迫濃度下沙蘆草的類胡蘿卜素含量較對照均有明顯下降,但隨著鹽脅迫濃度的增加類胡蘿卜素含量變化不顯著。方差分析表明,在0.50%水平鹽脅迫下,除3號材料的類胡蘿卜素含量顯著高于1號、7號材料外,其他材料之間差異均不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,1號、7號材料類胡蘿卜素含量均顯著低于8號材料;在2.00%水平鹽脅迫下,6號、7號材料類胡蘿卜素含量顯著低于其他材料。

2.3鹽脅迫下沙蘆草Pro含量變化

Pro是植物體內有效的滲透調節劑之一,Pro的積累是植物體抵抗滲透脅迫的有效方式之一[8]。大量研究表明,許多植物在鹽脅迫下Pro迅速積累[9]。

從表4中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草Pro含量的均值分別為115.46、160.98、208.89、294.04 μg/g FM。隨著鹽脅迫濃度的增加,8份沙蘆草材料幼苗的Pro含量均值呈明顯的上升趨勢。在0.50%水平鹽脅迫下,除6號材料的Pro含量顯著低于8號材料外,其他材料之間差異均不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,1號、3號、4號、6號材料的Pro含量均顯著低于8號材料;在2.00%水平鹽脅迫下,4號、6號、7號材料的Pro含量均顯著低于1號材料,其他材料之間差異不顯著。

2.4 鹽脅迫下沙蘆草MDA含量變化

植物在逆境條件下誘發的自由基使膜脂質過氧化,MDA是膜脂質過氧化作用的產物,其含量多少可代表膜損傷程度的大小。從表5中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草MDA含量的均值分別為42.63、33.67、28.25、26.13 nmol/g,隨著鹽脅迫濃度的增加,沙蘆草材料幼苗的MDA含量均值呈明顯下降趨勢。在0.50%鹽脅迫下,除7號材料的MDA含量顯著低于6號材料外,其他材料之間差異均不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,各材料之間MDA含量均無顯著差異;在2.00%水平鹽脅迫下,1號、2號、4號材料的MDA含量均顯著低于3號材料,2號、4號材料的MDA含量均顯著低于7號材料,其他材料之間差異不顯著。

2.5鹽脅迫下沙蘆草葉片SOD活性變化

鹽脅迫使植物產生大量自由基,它們能直接或間接啟動膜脂的過氧化作用,導致膜的損傷或破壞。SOD是植物體內第一個清除活性氧的關鍵酶,其活性大小能較好地反映品種的耐鹽性強弱[10]。從表6中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草SOD活性均值分別為48.87、64.72、75.41、109.53 U/g FM。隨著鹽脅迫濃度的增加,沙蘆草幼苗中的SOD活性呈明顯的上升趨勢。在0.50%水平鹽脅迫下,除4號材料的SOD活性顯著低于3號材料外,其他材料之間差異不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,各材料之間的SOD活性差異均不顯著;在2.00%水平鹽脅迫下,8號材料SOD活性顯著低于7號材料,其他材料之間差異均不顯著。

2.6綜合評價結果

為全面評價沙蘆草幼苗期耐鹽性的強弱,需要對測定的各指標進行綜合評價。隸屬函數綜合評價值反映了各沙蘆草種間的綜合耐鹽能力的大小,數值越大表明其越耐鹽[11]。通過對鹽脅迫下葉片的電導率、葉綠素總含量、類胡蘿卜素含量、MDA含量、SOD活性和Pro含量這6項指標的測定結果進行綜合評價(表7),得到了8種沙蘆草幼苗期的隸屬函數平均值。利用隸屬函數分析得出8個沙蘆草品種的耐鹽性強弱排序為:蒙農1號蒙古冰草>3號沙蘆草>4號沙蘆草>2號沙蘆草>5號沙蘆草>7號沙蘆草>6號沙蘆草>1號沙蘆草。

3小結與討論

1)本試驗所測定的指標均是目前較常用且與耐鹽性密切相關的生理生化指標,盡管隨著研究進一步的深入,人們對于某些指標與耐鹽性的關系產生了質疑。但可以肯定的是,這些指標與耐鹽性是相關的,只是它們之間的關系可能并不是以前人們所認識的那樣呈簡單的線性關系。目前對于Pro是否適宜作為耐鹽性指標的爭議是最多的。最大的疑問在于,鹽脅迫下Pro的累積途徑有很多,既可能有適應性的意義,又可能是細胞結構和功能受損傷的表現[12]。由此可見,Pro的積累與植物的耐鹽性之間可能并不是簡單的正相關關系。但Pro在鹽脅迫下大量積累,證明了其對鹽的敏感性,本研究也證實了這一點,因此還是可以把它作為評判品種耐鹽性強弱的指標或者參數。但是,在本試驗中也出現了隨著脅迫的加劇,某些沙蘆草品種的Pro含量呈下降趨勢的現象,這可能是沙蘆草幼苗對于鹽脅迫的一種適應性反應,其葉片可能產生了暫時性的生理休克[13]。試驗中各沙蘆草幼苗細胞膜透性增大的程度和開始增大時的濃度也因品種不同而不同,表現出了對鹽脅迫的適應和抵抗能力。耐鹽品種細胞膜透性增大程度小且起始濃度較大,相反地,敏感品種細胞膜透性增大幅度較大且起始濃度較小。8份沙蘆草材料幼苗細胞膜透性、Pro含量、SOD活性均隨著鹽脅迫程度的加劇呈上升趨勢,但不同材料在各濃度下的變化趨勢存在明顯的差異;葉綠素總含量和MDA含量隨著鹽脅迫程度的加劇呈下降趨勢;類胡蘿卜素含量沒有明顯的變化趨勢,對鹽脅迫不敏感。

2)植物在鹽脅迫下表現出的耐鹽性是一個復雜的過程,單一指標很難說明某種植物(品種)的耐鹽性強弱,只有通過多種指標的綜合評價分析才能客觀地反映牧草的真實耐鹽性[14]。因此,通過隸屬函數對8份沙蘆草6個指標進行綜合評定,結果表明耐鹽性較強的品種有蒙農1號蒙古冰草、3號沙蘆草、4號沙蘆草;耐鹽性中等的品種有2號沙蘆草、5號沙蘆草;耐鹽性較弱的品種有1號沙蘆草、6號沙蘆草和7號沙蘆草。

參考文獻:

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[13] 錢永常,余叔文.大豆對SO2的適應性反應[J].植物生理學報,1991,17(3):232-238.

[14] 郭美蘭.小麥族10種多年生禾草耐鹽性綜合評價[D].呼和浩特:內蒙古農業大學,2006.

2.2鹽脅迫下沙蘆草葉綠素和類胡蘿卜素含量變化

在鹽脅迫環境下,由于水分虧缺、礦質營養不良、能量不足等原因,植物的生理代謝過程受到干擾,致使與光合作用相關的膜結構受到損害,進而影響葉綠素的合成,造成植物光合強度的降低,導致植物生長發育受到抑制[5]。翁森紅等[6]在牧草葉片的葉綠素含量與牧草耐鹽性的關系中指出,葉綠素含量隨著土壤鹽分升高而降低,在同一鹽分條件下,較耐鹽品種比不耐鹽品種葉綠素含量高。Rao等[7]研究發現,Cl-或Na+能提高葉綠素酶的活性,促進葉綠素分解,使葉綠素含量降低,從而影響植物光合作用的光反應和植物生長。

由表2可以看出,從0(CK)至1.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草葉綠素平均含量隨鹽脅迫強度的增強顯著下降,在1.00%和2.00%的鹽脅迫下溶液沙蘆草葉綠素平均含量差異不顯著。鹽濃度0(CK)水平下,4號材料葉綠素含量與5號材料之間存在顯著差異,而其他材料之間差異不顯著;在0.50%水平鹽脅迫下,3號材料葉綠素含量顯著高于其他材料,7號材料葉綠素含量最低;在1.00%和2.00%水平鹽脅迫下,均為5號材料葉綠素含量最高,7號材料葉綠素含量最低。

從表3中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草類胡蘿卜素含量的均值分別為0.32、0.25、0.22、0.21 mg/g FM。在3種鹽脅迫濃度下沙蘆草的類胡蘿卜素含量較對照均有明顯下降,但隨著鹽脅迫濃度的增加類胡蘿卜素含量變化不顯著。方差分析表明,在0.50%水平鹽脅迫下,除3號材料的類胡蘿卜素含量顯著高于1號、7號材料外,其他材料之間差異均不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,1號、7號材料類胡蘿卜素含量均顯著低于8號材料;在2.00%水平鹽脅迫下,6號、7號材料類胡蘿卜素含量顯著低于其他材料。

2.3鹽脅迫下沙蘆草Pro含量變化

Pro是植物體內有效的滲透調節劑之一,Pro的積累是植物體抵抗滲透脅迫的有效方式之一[8]。大量研究表明,許多植物在鹽脅迫下Pro迅速積累[9]。

從表4中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草Pro含量的均值分別為115.46、160.98、208.89、294.04 μg/g FM。隨著鹽脅迫濃度的增加,8份沙蘆草材料幼苗的Pro含量均值呈明顯的上升趨勢。在0.50%水平鹽脅迫下,除6號材料的Pro含量顯著低于8號材料外,其他材料之間差異均不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,1號、3號、4號、6號材料的Pro含量均顯著低于8號材料;在2.00%水平鹽脅迫下,4號、6號、7號材料的Pro含量均顯著低于1號材料,其他材料之間差異不顯著。

2.4 鹽脅迫下沙蘆草MDA含量變化

植物在逆境條件下誘發的自由基使膜脂質過氧化,MDA是膜脂質過氧化作用的產物,其含量多少可代表膜損傷程度的大小。從表5中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草MDA含量的均值分別為42.63、33.67、28.25、26.13 nmol/g,隨著鹽脅迫濃度的增加,沙蘆草材料幼苗的MDA含量均值呈明顯下降趨勢。在0.50%鹽脅迫下,除7號材料的MDA含量顯著低于6號材料外,其他材料之間差異均不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,各材料之間MDA含量均無顯著差異;在2.00%水平鹽脅迫下,1號、2號、4號材料的MDA含量均顯著低于3號材料,2號、4號材料的MDA含量均顯著低于7號材料,其他材料之間差異不顯著。

2.5鹽脅迫下沙蘆草葉片SOD活性變化

鹽脅迫使植物產生大量自由基,它們能直接或間接啟動膜脂的過氧化作用,導致膜的損傷或破壞。SOD是植物體內第一個清除活性氧的關鍵酶,其活性大小能較好地反映品種的耐鹽性強弱[10]。從表6中可以看出,從0(CK)至2.00%鹽脅迫梯度下,8份沙蘆草SOD活性均值分別為48.87、64.72、75.41、109.53 U/g FM。隨著鹽脅迫濃度的增加,沙蘆草幼苗中的SOD活性呈明顯的上升趨勢。在0.50%水平鹽脅迫下,除4號材料的SOD活性顯著低于3號材料外,其他材料之間差異不顯著;在1.00%水平鹽脅迫下,各材料之間的SOD活性差異均不顯著;在2.00%水平鹽脅迫下,8號材料SOD活性顯著低于7號材料,其他材料之間差異均不顯著。

2.6綜合評價結果

為全面評價沙蘆草幼苗期耐鹽性的強弱,需要對測定的各指標進行綜合評價。隸屬函數綜合評價值反映了各沙蘆草種間的綜合耐鹽能力的大小,數值越大表明其越耐鹽[11]。通過對鹽脅迫下葉片的電導率、葉綠素總含量、類胡蘿卜素含量、MDA含量、SOD活性和Pro含量這6項指標的測定結果進行綜合評價(表7),得到了8種沙蘆草幼苗期的隸屬函數平均值。利用隸屬函數分析得出8個沙蘆草品種的耐鹽性強弱排序為:蒙農1號蒙古冰草>3號沙蘆草>4號沙蘆草>2號沙蘆草>5號沙蘆草>7號沙蘆草>6號沙蘆草>1號沙蘆草。

3小結與討論

1)本試驗所測定的指標均是目前較常用且與耐鹽性密切相關的生理生化指標,盡管隨著研究進一步的深入,人們對于某些指標與耐鹽性的關系產生了質疑。但可以肯定的是,這些指標與耐鹽性是相關的,只是它們之間的關系可能并不是以前人們所認識的那樣呈簡單的線性關系。目前對于Pro是否適宜作為耐鹽性指標的爭議是最多的。最大的疑問在于,鹽脅迫下Pro的累積途徑有很多,既可能有適應性的意義,又可能是細胞結構和功能受損傷的表現[12]。由此可見,Pro的積累與植物的耐鹽性之間可能并不是簡單的正相關關系。但Pro在鹽脅迫下大量積累,證明了其對鹽的敏感性,本研究也證實了這一點,因此還是可以把它作為評判品種耐鹽性強弱的指標或者參數。但是,在本試驗中也出現了隨著脅迫的加劇,某些沙蘆草品種的Pro含量呈下降趨勢的現象,這可能是沙蘆草幼苗對于鹽脅迫的一種適應性反應,其葉片可能產生了暫時性的生理休克[13]。試驗中各沙蘆草幼苗細胞膜透性增大的程度和開始增大時的濃度也因品種不同而不同,表現出了對鹽脅迫的適應和抵抗能力。耐鹽品種細胞膜透性增大程度小且起始濃度較大,相反地,敏感品種細胞膜透性增大幅度較大且起始濃度較小。8份沙蘆草材料幼苗細胞膜透性、Pro含量、SOD活性均隨著鹽脅迫程度的加劇呈上升趨勢,但不同材料在各濃度下的變化趨勢存在明顯的差異;葉綠素總含量和MDA含量隨著鹽脅迫程度的加劇呈下降趨勢;類胡蘿卜素含量沒有明顯的變化趨勢,對鹽脅迫不敏感。

2)植物在鹽脅迫下表現出的耐鹽性是一個復雜的過程,單一指標很難說明某種植物(品種)的耐鹽性強弱,只有通過多種指標的綜合評價分析才能客觀地反映牧草的真實耐鹽性[14]。因此,通過隸屬函數對8份沙蘆草6個指標進行綜合評定,結果表明耐鹽性較強的品種有蒙農1號蒙古冰草、3號沙蘆草、4號沙蘆草;耐鹽性中等的品種有2號沙蘆草、5號沙蘆草;耐鹽性較弱的品種有1號沙蘆草、6號沙蘆草和7號沙蘆草。

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