鹽脅迫對油棕幼苗生理生化特性的影響

周麗霞,肖 勇,楊耀東

(中國熱帶農業科學院 椰子研究所/海南省熱帶油料作物生物學重點實驗室,海南 文昌571339)

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鹽脅迫對油棕幼苗生理生化特性的影響

周麗霞,肖 勇,楊耀東

(中國熱帶農業科學院 椰子研究所/海南省熱帶油料作物生物學重點實驗室,海南 文昌571339)

摘要：采用半年生盆栽油棕幼苗為研究材料,考察了鹽脅迫對其質膜透性、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛(MDA)含量以及SOD和POD活性的影響。研究結果表明:隨著鹽濃度的升高和鹽脅迫時間的延長,油棕幼苗葉片細胞質膜透性增大,可溶性糖、脯氨酸和丙二醛的含量均有不同程度的升高,SOD和POD活性呈現出先升高后降低的變化趨勢。

關鍵詞：油棕;幼苗；鹽脅迫;生理生化特性

鹽分是影響植物生長發育和產量的重要環境因子之一,近年來,我國鹽堿土面積已達1億hm2,其中7000萬hm2為農田[1-2]。土壤鹽漬化面積在逐年增加,鹽脅迫已經成為影響農業生產最重要的環境脅迫因子之一。因此,了解鹽脅迫對植物生理生化的影響,對明確鹽脅迫的作用機理和提高植物的抗鹽性都有十分重要的意義。

以往有關鹽脅迫對作物影響的研究,多選擇玉米、大豆等為供試作物[3-5],而有關鹽脅迫對油棕生理生化特征影響的研究報道甚少,油棕抗逆性的研究多集中在抗寒和抗旱等方面[6-7]。本研究以半年生盆栽油棕幼苗為試驗材料,通過用不同濃度的NaCl對試驗材料進行脅迫,來考察其質膜透性、可溶性糖、脯氨酸、丙二醛(MDA)、SOD酶和POD酶等生理生化特性的變化趨勢,以期為明確鹽對棕櫚科作物的危害和生物監測提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料及處理

試驗所用的油棕材料取自海南省文昌市中國熱帶農業科學院椰子研究所育苗基地,為半年生實生苗,高約60 cm,地徑25～30 cm。采用盆栽方法進行試驗，所用塑料盆體高約35 cm,直徑約25 cm,每盆裝土約7 kg。用純水溶解純NaCl,按照干土質量百分比將NaCl溶液一次性加入盆中,設置鹽梯度濃度0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%,以純水為對照組,每盆栽植1株。每個處理重復3次,共18株材料。各個處理除鹽量不同之外,其他條件如加水量、栽培管理措施等均保持一致。在處理后的第7天開始取樣，進行有關指標的測定。

1.2測定方法

通過電導率法[8]采用DDS-IIA型電導儀測定細胞質膜透性；采用蒽酮比色法檢測可溶性糖含量；采用酸性茚三酮比色法[9]測定脯氨酸含量；采用李合生的方法[10]測定丙二醛(MDA)含量和SOD活性；采用鄒琦的方法檢測POD活性。每個處理3次重復,測定數據求取平均值。

2結果與分析

2.1鹽脅迫對油棕質膜透性的影響

由圖1可知：對照組油棕葉片質膜透性相對穩定,基本上沒有變化；鹽脅迫對油棕葉片質膜相對透性的影響非常顯著,隨著鹽脅迫濃度的增大和脅迫時間的延長,質膜相對透性明顯變大。例如：當鹽脅迫0 d時,相對電導率為28.8%；隨著鹽濃度的升高,相同時間下其相對電導率逐漸增大；當脅迫時間達到21 d、鹽濃度達1.0%時,電導率達最大值(83.9%),是對照的2.91倍。該測定結果表明在鹽脅迫條件下,油棕葉片細胞質膜透性受到不良影響,當鹽濃度越大、鹽脅迫時間越長時,細胞質膜受到的傷害越大。

圖1　鹽脅迫對油棕相對電導率的影響

2.2鹽脅迫對油棕可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量的影響

由圖2可知:對照組樣本葉片中可溶性糖含量基本穩定,沒有較大的變化;而經過鹽脅迫后,在各個鹽濃度條件下,可溶性糖的含量均有所升高,且隨著鹽濃度的增大和脅迫時間的延長,可溶性糖的含量由原來的79.00 μg/g FW上升至519.10 μg/g FW,是脅迫前的6.57倍。

圖2　鹽脅迫對油棕葉片可溶性糖含量的影響

由圖3可見：油棕葉片脯氨酸含量在對照組中無明顯變化；而在脅迫條件下,隨著脅迫條件的加劇,脯氨酸含量呈上升趨勢,其中在第7天時,各種鹽濃度下的含量均明顯變大,分別是處理前的1.77、2.89、3.32、4.66和6.10倍；在第21天時,其含量分別是處理前的3.12、7.30、9.73、12.15和15.50倍。

圖3　鹽脅迫對油棕葉片脯氨酸含量的影響

由圖4可見：對照組中油棕葉片丙二醛含量基本穩定；而在鹽處理組中,丙二醛的含量有所上升,其中,短時間脅迫條件下含量上升不明顯,當處理時間達到14 d時,隨著鹽濃度的升高,丙二醛含量迅速上升,在鹽濃度為1.0%時,丙二醛含量為5.31 μg/g FW,是脅迫前的4.43倍;當脅迫時間 達21 d時,含量達到最大值8.54 μg/g FW,是處理前的7.12倍。

以上結果顯示,鹽脅迫對油棕幼苗葉片的質膜相對透性、可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量都有顯著的影響,且隨著鹽濃度的增大和脅迫時間的延長,質膜相對透性、可溶性糖、脯氨酸和丙二醛的含量均呈增大的趨勢。對質膜透性和丙二醛含量進行相關分析,發現兩者呈極顯著的正相關(r=0.9718)。由此可見,膜脂過氧化作用的加劇會引起膜的損傷,導致質膜透性的變大。

圖4　鹽脅迫對油棕葉片丙二醛含量的影響

2.3鹽脅迫對油棕葉片SOD和POD活性的影響

由圖5可知：對照組油棕葉片的SOD活性基本處于同一水平,無明顯的變化；SOD活性對鹽的脅迫較為敏感,經低濃度(0.2%)的鹽處理7 d后,SOD活性(16.87 U/g FW)較對照組(15.60 U/g FW)略高,但隨著脅迫時間的延長,其活性迅速減弱,并低于對照組；在高濃度的鹽處理條件下,在整個培養過程中,SOD活性下降顯著,且隨著脅迫時間的延長和鹽濃度的增大,酶活性下降更顯著。該結果表明,當油棕受到外界不良因子脅迫時,會激發自身的防御功能以適應外界環境,但重度脅迫會擾亂破壞其自身的防御機能。

圖5　鹽脅迫下油棕葉片SOD活性的變化

POD活性在對照組中基本穩定,當受到外界鹽脅迫時,5種鹽濃度條件下的POD活性均增大,在第7天時出現最高峰,之后出現下降趨勢,但酶活性仍比處理前高(圖6)。

圖6　鹽脅迫下油棕葉片POD活性的變化

3結論與討論

目前,有諸多學者通過生理生化特性的變化來研究油棕抗逆性的強弱,但大多集中在抗寒、抗旱等領域，而有關鹽脅迫對油棕生理生化特性影響的研究報道較少。本研究結果表明，經鹽脅迫后，油棕細胞質膜相對透性變大,可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量上升, SOD和POD活性呈先上升后下降的趨勢。這與油棕其他抗性研究的結果基本一致。

鹽可以與植物細胞質膜結合,加大其氧化程度,增加細胞質膜的透性。隨著鹽濃度的升高和脅迫時間的延長,細胞質膜透性逐漸變大,使得細胞內含物質外滲,破壞了細胞的正常代謝功能,細胞質膜透性變大是油棕受到損傷的最初表現。

SOD在細胞酶系統中的主要作用是清除超氧自由基O2-,將其分解成H2O2。質膜過氧化程度的加深必然會引起SOD活性的增強,保護細胞免受自由基傷害,提高植物的自我防御能力；但在重度脅迫條件下,SOD活性急速下降,從而使油棕幼苗對鹽毒害的抵御能力減弱。

POD是一種含Fe的金屬蛋白質酶,有催化分解H2O2的作用,使植物免受毒害；當SOD活性升高產生大量H2O2后,POD活性也上升,分解H2O2,這是多種酶之間的互補作用,這兩種酶在油棕細胞防御活性氧和其他過氧化物自由基傷害過程中互相配合,使油棕能更好地適應外界不良環境；在重度脅迫下, POD活性呈下降趨勢,但總體上仍高于對照組的。

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(責任編輯:黃榮華)

收稿日期：2015-12-22

基金項目：海南省自然科學基金項目(20153070)。

作者簡介：周麗霞(1982─),女,山東聊城人,助理研究員,碩士,從事生物化學與分子生物學研究。

中圖分類號：S565.9

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8581(2016)07-0043-03

Effects of NaCl Stress on Physiological and Biochemical Characteristics of Oil Palm (Elaeisguineensis) Seedlings

ZHOU Li-xia, XIAO Yong, YANG Yao-dong

(Coconut Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Science /Hainan Provincial Key Laboratory of Tropical Oil Crops Biology, Wenchang 571339, China)

Abstract：The effects of NaCl stress on the physiological and biochemical characteristics of 6-month-old potted oil palm (Elaeis guineensis) seedlings were studied. The results showed that: along with the increase in NaCl concentration and in NaCl stress time, the plasma membrane permeability, and the contents of soluble sugar, proline and MDA in the leaves of oil palm seedlings increased, and the activities of superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) revealed the change trend of rising first and then declining.

Key words：Oil palm; Seedling; NaCl stress; Physiological and biochemical characteristics