NaCl脅迫對不同倍性西瓜幼苗葉片葉綠素含量的影響

朱紅菊　劉文革　趙勝杰　路緒強　閻志紅　何楠　豆峻嶺　高磊

摘 要： 為探討NaCl脅迫對不同倍性西瓜幼苗葉綠素含量的影響，用濃度為0、100、200、300、400 mmol·L-1的NaCl處理西瓜幼苗，95%（φ）乙醇提取葉片中的葉綠素，比較NaCl脅迫下不同倍性西瓜幼苗葉綠素含量的變化。結果表明，在低鹽濃度下，西瓜幼苗葉片中的葉綠素含量隨脅迫時間增加的變化較小。在NaCl濃度為100 mmol·L-1時，隨著NaCl脅迫時間的增加，2x、3x、4x葉片中的葉綠素含量分別由33.4、33.5、32.3 mg·g-1降為30.2、32.8、29.8 mg·g-1。隨著NaCl濃度的增加，西瓜幼苗葉片中的葉綠素含量逐漸減少。在NaCl濃度為400 mmol·L-1時，2x、3x、4x葉片中的葉綠素含量分別由33.0、33.6、33.4 mg·g-1減少到9.2、4.6、5.5 mg·g-1。葉綠素含量受低鹽濃度影響較小，高鹽濃度條件下，葉綠素含量隨著NaCl脅迫時間的增加而逐漸減少，2x、3x、4x西瓜葉片葉綠素含量受NaCl脅迫后變化趨勢一致，并且在各倍性之間葉綠素含量變化沒有明顯差異。

關鍵詞： 西瓜倍性； NaCl脅迫； 葉綠素含量

Abstract： The chlorophyll contents were investigated by comparing their tolerances to 0，100，200，100 and 400 mmol·L-1 NaCl concentrations in diploid，triploid，and tetraploid watermelon seedlings. The contents of chlorophyll were measured by 95% ethanol. The results showed that the decreasing amplitude of chlorophyll contents changed less with the increasing of salt stress days under low salt concentration. The chlorophyll contents of leaves in 2x，3x and 4x changed from 33.4，33.5，32.3 mg·g-1 to 30.2，32.8，29.8 mg·g-1 by prolonging stress time under 100 mmol·L-1 NaCl concentration，while at 400 mmol·L-1 NaCl concentration，they changed from 33.0，33.6，33.4 mg·g-1 to 9.2，4.6，5.5 mg·g-1. Chlorophyll contents in watermelon seedlings were less affected by low salt concentration，but the chlorophyll contents in 2x，3x and 4x watermelon seedlings decreased with the increasing of salt stress days，the chlorophyll contents in the three plants showed the same trend with no obvious difference.

Key words： Watermelon Ploidy； NaCl stress； Chlorophyll contents

多倍化是高等植物進化的最重要的動力之一[1]，據統計70%以上的被子植物在進化過程中都至少經歷一次多倍化[2]。多倍體在高等植物中廣泛存在，因其獨有的特性，近年來對多倍體的研究日益增多。西瓜（Citrullus lanatus）是全球廣泛種植的園藝作物，三倍體無籽西瓜是目前在生產上多倍體種植面積最大的園藝作物之一，與二倍體西瓜相比具有抗逆性強、含糖量高、無籽、耐貯運、產量高等優點[3]。有研究發現，同源四倍體和同源三倍體西瓜對枯萎病的抗性高于同源二倍體[4]，多倍體西瓜較二倍體有較強的耐低溫脅迫能力[5]。多倍體西瓜因其獨特的優勢，在西瓜的育種及栽培中受到廣泛重視。

土壤鹽漬化是農作物生產中常遇到的自然逆境之一，目前已成為限制我國農業生產的一個主要因素，我國約有鹽漬土3 400萬hm2[6]。土壤鹽漬化不僅直接危害到作物正常生長，影響作物的產量和品質，也易引發其他相關生產問題，因此在耕地有限、人口不斷增長的今天，研究植物鹽脅迫具有重要的現實意義[7]。

我國是西瓜生產與消費大國，2011年，種植面積114萬hm2，占世界西瓜生產面積的58%，總產量的72%[8]。近年來隨著設施園藝的飛速發展，西瓜設施栽培面積逐年擴大，但由于復種指數高、施肥不合理等，設施內土壤鹽漬化現象日趨嚴重，西瓜產量和品質逐年下降，已成為制約設施西瓜健康持續發展的重要因素[9]。關于西瓜耐鹽性的研究有很多，主要集中在嫁接、耐鹽性砧木、耐鹽性種質資源、光合性能和種子萌發等方面，但是對不同倍性西瓜的耐鹽性研究比較少，劉文革等[10]對不同倍性西瓜發芽種子成苗過程中的耐鹽性進行了研究，朱紅菊等[11]對不同倍性西瓜幼苗受NaCl脅迫后Na+、K+、Ca2+質量分數進行了研究，發現多倍體較二倍體耐鹽，但是不同倍性西瓜受鹽脅迫后葉綠素含量差異的研究尚未見報道。本試驗以3種不同倍性的‘黃枚西瓜為試材，研究不同NaCl濃度脅迫下西瓜幼苗葉片中葉綠素含量的變化，為多倍體西瓜育種及植物多倍體抗逆性研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為‘黃枚二倍體西瓜（2x）及其人工誘導同源四倍體（4x）和同源三倍體（3x=4x×2x），其性狀見表1。

1.2 方法

1.2.1 西瓜幼苗NaCl脅迫試驗方法 試驗在中國農業科學院鄭州果樹研究所智能型溫室中進行，西瓜種子于55 ℃ 溫水浸種8 h，33 ℃ 恒溫催芽24 h。種子發芽1 cm時，挑選發芽一致的種子播于裝有珍珠巖與蛭石體積比1 ∶ 1塑料營養缽（16 cm × 16 cm）中。當子葉展平時，用Hongland營養液澆灌，待試驗材料長至3葉1心后，選取生長一致的健壯幼苗進行NaCl不同濃度脅迫處理。不同處理為用Hongland營養液配制成含NaCl濃度為0、100、200、300、400 mmol·L-1的溶液澆灌。分別于處理后0、2、4、6、8 d取幼苗相同位置的真葉，每個處理每次取3個重復，每個重復0.3 g左右，用塑料袋封好，置于-20 ℃ 的冰箱中保存待測。

1.2.2 葉綠素含量的測定方法 取西瓜幼苗同一部位的葉片，棉球擦凈葉表面，剪碎。稱取0.2 g，放入含有10 mL 95%（φ，后同）乙醇的試管中浸提。浸提在黑暗中進行，期間不時地搖動，浸提14 h之后用UVP100紫外可見分光光度計測定吸光值。以95% 乙醇為空白對照，在波長663、645 nm下測定吸光值[12]，并用下列公式計算葉綠素含量。

2 結果與分析

葉綠素含量的變化影響植物的光合作用，從而影響植物的正常生長。葉綠素含量受環境影響很敏感，在脅迫條件下葉綠素含量變化明顯。由圖1可以看出，在100 mmol·L-1和200 mmol·L-1低NaCl濃度條件下，隨著脅迫時間的增加，3個倍性材料的葉綠素含量變化都不明顯，不同倍性材料之間差異不大。在300 mmol·L-1和400 mmol·L-1高NaCl濃度條件下，葉綠素含量隨著NaCl脅迫時間的增加而逐漸減少，葉綠素含量變化量較大，但是3個倍性之間差異不大，并且變化趨勢一致。

3 討論與結論

葉綠素含量直接影響植物光合作用的質量，脅迫條件下，葉綠體最先受到影響，因為葉綠體是光合作用的場所，內部會含有比別的細胞器更多的O2，更容易受到超氧陰離子和自由基的破壞，鹽脅迫時葉綠素含量的變化也最明顯[13]。柯玉琴等[14]分析認為可能是NaCl脅迫改變了葉綠體中酶的活性，使葉綠體結構受到破壞，加快葉綠素的分解，降低葉綠素含量，葉片發黃變褐。過曉明等[15]研究也發現，隨NaCl濃度增大5種甘薯幼苗的葉綠素總量均呈下降趨勢，與本研究的結果一致。

本試驗表明，在低NaCl濃度條件下，隨著脅迫時間的增加，葉綠素含量變化都不明顯，不同倍性材料之間差異不大；高NaCl濃度條件下，葉綠素含量隨著NaCl脅迫時間的增加而逐漸減少，在3組材料的3個倍性之間差異不大，變化趨勢一致。但是劉文革等[10]、朱紅菊等[11]的研究結果均認為不同倍性西瓜之間鹽脅迫后受傷害程度存在差異，本試驗結果產生的原因可能是正常生長的2x、3x、4x西瓜葉片葉綠素含量幾乎是一致的，NaCl脅迫后，雖然2x、3x、4x西瓜受傷害程度不一致，但由于脅迫時間較短，NaCl對2x、3x、4x西瓜幼苗葉綠體結構的傷害速率遠大于葉綠素降解速率，導致脅迫后各材料間葉綠素含量差異不明，但具體原因還有待進一步驗證。

參考文獻

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