酸棗的生長及生理特性對鹽脅迫的響應

麻云霞, 李鋼鐵, 張宏武, 藍登明, 姚慶智, 馮 斐

(1.內蒙古農業大學 沙漠治理學院, 內蒙古 呼和浩特 010018; 2.林業科學研究所,內蒙古 巴彥淖爾 015000; 3.內蒙古農業大學 生命科學學院, 內蒙古 呼和浩特 010018)

世界上分布著不同程度的鹽漬化土壤，據不完全統計，其面積超過3.80×108hm2，其中中國三北地區和沿海地帶分布約4.00×107hm2鹽漬化和次生鹽漬化土地[1]。鹽脅迫是制約植物生長和作物生產的重要因素，鹽脅迫影響養分運輸和分布，造成植物營養失衡，導致作物發育遲緩，植株矮小[2]，植物在受到鹽漬化土壤脅迫后，植株體內會產生適應新環境的生理機制和相關酶激素水平變化，最小程度減輕高鹽脅迫給植物帶來的危害，保證植物正常生長[3]。因此，在全球糧食需求增多、耕地資源日趨減少的情況下，了解植物適鹽、耐鹽機理，加強對強耐鹽性植物開發利用，對提高國民經濟，增加糧食產量和保護環境等有重要意義[4]。

酸棗(Zizyphusjujuba)屬鼠李科棗屬，為栽培棗的原生種，古稱棘，又叫“野棗”[5]。酸棗原產于中國，其果實可入藥，具有較大的科研價值和生態價值。目前關于酸棗的研究主要集中于成分[6]、提取技術[7]、遺傳多樣性[8]和生態學[9]方面，但對其抗逆特性研究較少。本試驗擬以酸棗幼苗為研究對象，探討不同濃度NaCl處理下其生長、葉綠素含量、丙二醛含量、滲透調節物質含量、抗氧化酶活性的變化，旨在探討酸棗的耐鹽機理，以豐富中國西北地區耐鹽種質資源，從而為酸棗耐鹽遺傳機理研究奠定基礎，同時也為在鹽漬地區栽培種植酸棗提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年3—8月在內蒙古農業大學溫室大棚(111°73′29″E，40°83′35″N，海拔1 051 m)中進行，試驗期間棚內日/夜均溫為12～25 ℃，相對濕度為50%～90%，材料為烏拉特后旗林業科學研究所提供的生長健壯的1年生酸棗幼苗，供試用鹽為NaCl(分析純)。

1.2 試驗方法

選擇大小基本一致的1年生酸棗苗種植于27 cm×35 cm×22 cm的塑料盆中，盆中裝試驗地土壤，每盆3株。進行1個月的緩苗期，于7月10日開始進行鹽脅迫處理，共設6個NaCl濃度梯度:0(CK)，1.5，3，4.5，6，7.5 g/L，每個處理5盆，3次重復。脅迫期間，在盆土內澆入相應濃度NaCl溶液，每盆置有托盤，防止因其他原因導致的鹽分流失，通過在澆灌前后測定電導值的方法，保證最終使盆土內與灌入營養液的電導值基本相同(±0.1)，整個脅迫期間，NaCl濃度能夠基本保持穩定。試驗持續進行5次，每隔10 d測1次相關指標。

1.3 測定指標及方法

(1) 生物量和存活率測定。生物量測定采取常規烘干法，并計算根冠比，用直尺和電子游標卡尺在試驗開始和結束時測量幼苗苗高和基徑，計算基徑生長量D和苗高生長量H，測定指標在第50 d測定。

根冠比=地下部分干質量/地上部分干質量

存活率=(各處理存活植株數/處理總植株數)×100%。

(2) 苗木受害狀況。測定時對處理植株葉片的受害狀況進行記錄。

(3) 生理指標測定。超氧化物歧化酶(SOD)的測定采用NBT還原法[10]，過氧化物酶(POD)的測定采用愈創木酚法，過氧化氫酶(CAT)的測定采用紫外吸收法[11]，丙二醛(MDA)的測定采用硫代巴比妥酸法，脯氨酸(Pro)的測定采用磺基水楊酸提取茚三酮顯色法測定[10]。

(4) 葉綠素(Chl)含量測定。采用丙酮乙醇混合液法，稱取新鮮葉片0．1 g，剪成細條后放入10 ml提取液中，在25 ℃黑暗條件下提取24 h，每個處理3個重復。測定提取液在663，645，470 nm處的吸光值，參照文獻[12]計算葉綠素a(Chla)、葉綠素b(Chlb)、葉綠素(Chl)和類胡蘿卜素(Car)。

(5) 光合作用測定。于10∶30—11∶00采用LI-6 400便攜式光合測定儀(Li-Cor公司，美國)測定光合氣體參數：凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)，每個處理共測定3株，待測葉為每株2～4個葉片，隨機選取其中1片葉進行測定。

1.4 數據處理與分析

數據采用Excel和SPSS 16.0軟件進行數據統計與分析，Duncan法比較差異顯著性(p<0.05)。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對酸棗生長指標的影響

不同濃度鹽脅迫處理對酸棗存活率及生長狀況影響差異較大。由表1可以看出，隨著鹽濃度的增大，酸棗幼苗的存活率逐漸降低。當濃度為0～3 g/L時，酸棗的存活率和生長狀況影響不大，當濃度>3 g/L時，酸棗的存活率顯著下降，生長狀況受到嚴重的影響。

如表2所示，隨著NaCl脅迫濃度的加強，酸棗H(苗高生長量)、D(基徑生長量)和干生物量呈逐漸降低的趨勢，當NaCl濃度為1.5 g/L，三者與對照均差異不顯著(p>0.05)，其他濃度均與對照呈顯著性差異(p<0.05)。說明鹽脅迫對酸棗幼苗的生長產生了消極作用，且NaCl脅迫濃度越強，酸棗生長狀況越差，抑制作用越顯著。根冠比可以反映植物各器官對脅迫的敏感程度和逆境下植株生物量在地下部分和地上部分的分配關系。脅迫期間，酸棗的根冠比逐漸上升，各處理組與對照均呈顯著性差異(p<0.05)，說明在鹽脅迫條件下酸棗的地上部分對鹽脅迫的敏感度要高于根系。以上結果表明，尤其在NaCl脅迫濃度為6～7.5 g/L的高濃度脅迫下，酸棗幼苗生長狀況最差，抑制作用最為顯著。

表1 不同濃度鹽脅迫對酸棗的存活率與生長狀況的影響

表2 鹽脅迫對酸棗幼苗生物量分配及根冠比的影響

2.2 鹽脅迫對酸棗生理指標的影響

2.2.1 鹽脅迫對酸棗幼苗葉片抗氧化酶活性的影響 由圖1可以得出：隨著鹽濃度和脅迫時間的增加，酸棗幼苗葉片中SOD活性呈先上升后下降的趨勢。當鹽脅迫時間為10 d時，6和7.5 g/L與CK均呈顯著性差異(p<0.05)，升高了9.67%和13.98%；第20 d時，1.5和3 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)，其中6和7.5 g/L酶活性達到最大值；第30 d時，除1.5 g/L外，其他處理組與CK均呈顯著性差異(p<0.05)；第40 d時，處理組4.5 g/L與CK呈顯著性差異(p<0.05)，酶活性升高了13.54%；第50 d時，處理組4.5 g/L與CK相比，顯著上升了9.57%，而6和7.5 g/L與CK相比，顯著下降了9.85%和19.73%。

酸棗幼苗葉片中POD活性呈先上升后下降的趨勢。第10 d時，4.5，6和7.5 g/L與CK均呈顯著性差異(p<0.05)；第20 d時，處理組1.5和3 g/L與對照差異不顯著，其他處理組與CK分別顯著上升了14.30%，30.19%，40.39%；第30 d時，除1.5 g/L外，其余處理組與CK均呈顯著性差異(p<0.05)，其中3和4.5 g/L活性達到最大值；第40 d時，所有處理組酶活性都開始下降，處理組4.5 g/L與CK呈顯著性差異(p<0.05)，酶活性升高了13.21%，1.5，6和7.5 g/L與CK相比有提升，但差異不顯著；第50 d時，1.5和3 g/L與CK差異不顯著，處理組4.5 g/L與CK相比，顯著上升了11.81%，而6和7.5 g/L與CK相比顯著下降。

酸棗幼苗葉片中CAT活性呈先上升后下降的趨勢。10 d時，1.5和3 g/L與CK差異不顯著，4.5，6和7.5 g/L與CK均呈顯著性差異(p<0.05)；第20 d時，1.5和3 g/L與對照差異不顯著，其他處理組與CK分別顯著上升了38.22%，59.55%，84.60%，其中6和7.5 g/L酶活性達到最大值，之后開始下降；第30 d時，除1.5 g/L外，其他處理組與CK相比分別上升了34.54%，67.88%，44.19%，56.24%；第40 d時，3和4.5 g/L與CK均呈顯著性差異(p<0.05)，分別升高了23.53%和31.18%；第50 d時，4.5 g/L與CK相比，呈顯著性差異(p<0.05)，上升了22.77%；6和7.50 g/L顯著低于對照(p<0.05)。

圖1 鹽脅迫對酸棗幼苗葉片中抗氧化酶活性的影響

2.2.2 鹽脅迫對酸棗幼苗葉片MDA和Pro含量的影響 如圖2所示，MDA含量表現為增加的趨勢，同一時期，各處理組(1.5，3，4.5，6，7.5 g/LNaCl)含量高于CK，第10 d時，各處理組與CK相比分別上升了1.03%，3.33%，5.16%，10.60%，13.13%；第20 d時，各處理組與CK相比分別上升了4.31%，9.74%，14.69%，20.29%，25.94%；第30 d時分別上升了5.66%，20.80%，31.14%，33.60%，43.73%；第40 d時上升了7.31%，24.93%，37.78%，46.62%，62.50%；第50 d時上升了12.14%，26.97%，40.49%，61.66%，92.18%。

圖2 鹽脅迫對酸棗幼苗葉片MDA含量的影響

如圖3所示，Pro含量表現為增加的趨勢，當鹽脅迫時間為10 d時，各處理組(1.5，3，4.5，6，7.5 g/L NaCl)與CK相比分別，上升了5.69%，14.54%，32.58%，50.95%，62.76%；第20 d時上升了15.34%，29.73%，42.22%，64.77%，82.12%；第30 d時上升了20.33%，29.31%，52.02%，72.34%，105.62%；第40 d時上升了24.24%，33.80%，72.53%，90.71%，134.72%；第50 d時上升了28.84%，65.44%，112.44%，129.94%，191.58%。以上結果表明在同一處理組，MDA含量和Pro含量與脅迫時間成正比，1.5 g/L與CK差異不顯著(p>0.05)，其他處理組均與CK呈顯著性差異(p<0.05)。

圖3 鹽脅迫對酸棗幼苗葉片Pro含量的影響

2.3 鹽脅迫對酸棗幼苗葉片光合色素含量的影響

由圖4可以得出，隨著鹽濃度提高，脅迫時間的增長，酸棗幼苗葉片中Chla含量在逐漸下降。當鹽脅迫時間為20 d時，1.5和3 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK分別顯著降低了4.59%，9.72%，13.45%；第30 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)，降低了4.45%，10.28%，16.04%，22.35%；第40 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)；第50 d時，各處理組與CK均呈顯著性差異(p<0.05)。

圖4 鹽脅迫對酸棗幼苗葉片中光合色素含量的影響

酸棗幼苗葉片中Chlb含量呈下降趨勢。第10 d時，1.5和3 g/L與CK相比略有下降，4.5，6和7.5 g/L與CK均呈顯著性差異(p<0.05)；20 d時，1.5和3 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)，分別降低了11.13%，16.36%，20.00%；第30 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)；第40 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK分別顯著降低了9.76%，19.30%，26.28%，37.44%；第50 d時，各處理組與CK均呈顯著性差異(p<0.05)。

酸棗幼苗葉片中Chl含量呈下降趨勢。第10 d時，1.5和3 g/L與CK相比略有下降，4.5，6和7.5 g/L與CK均顯著降低了4.58%，6.32%，8.35%；第20 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)；第30 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)；第40 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK分別顯著降低了7.07%，14.61%，24.66%，34.24%；第50 d時，各處理組與CK均呈顯著性差異(p<0.05)。

酸棗幼苗葉片中Car素含量呈下降趨勢。第10 d時，4.5，6和7.5 g/L與CK分別顯著降低了7.55%，11.15%，14.75%；第20 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)；第30 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)；第40 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK降低了11.28%，17.36%，23.26%，32.12%；第50 d時，各處理組與CK均呈顯著性差異(p<0.05)。

2.4 鹽脅迫對酸棗幼苗葉片光合參數的影響

由圖5可以得出：隨著鹽濃度和脅迫時間的增加，酸棗幼苗葉片Pn呈下降趨勢。第10 d，1.5和3 g/L與CK相比略有下降，4.5，6和7.5 g/L與CK均呈顯著性差異(p<0.05)；第20 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)，分別降低了17.5%，29.7%，40.75%，51.61%；第30，40，50 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)。

圖5 鹽脅迫對酸棗幼苗葉片光合參數的影響

酸棗幼苗葉片Gs呈下降趨勢。當鹽脅迫時間為10 d時，4.5，6和7.5 g/L與CK均呈顯著性差異(p<0.05)，分別降低了12.46%，22.43%，31.15%；第20，30，40 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)；第50 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK分別顯著降低了27.36%，34.35%，43.16%，54.10%。

酸棗幼苗葉片Ci呈先下降后上升的趨勢。第10 d時，1.5 g/L與CK相比略有下降，其他處理組與CK分別顯著降低了5.13%，11.68%，18.18%，23.92%；第20 d時，整體呈下降趨勢，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)；第30 d時，開始上升，但是仍比CK低，除了1.5 g/L外，其他處理組與CK分別顯著降低了8.72%，13.18%，11.00%，14.31%；第40 d時，處理組均與CK差異不顯著；第50 d時，1.5，3，4.5 g/L與CK差異不顯著，6和7.5 g/L與CK呈顯著性差異(p<0.05)，分別上升了10.38%，15.97%。

酸棗幼苗葉片Tr呈下降趨勢。第10 d時，1.5 g/L與CK相比略有下降，其他處理組與CK相比，均顯著性下降(p<0.05)；第20 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組下降較明顯，分別降低了20.81%，28.80%，36.67%，48.37%；第30 d后，下降趨勢比較平緩，1.5 g/L仍與CK差異不顯著，其他處理組與CK分別降低了23.79%，34.01%，39.28%，53.65%；第40，50 d時，1.5 g/L與CK差異不顯著，其他處理組與CK呈顯著性差異(p<0.05)。

3 討 論

3.1 鹽脅迫對酸棗幼苗生長的影響

生長抑制、生物量降低是鹽脅迫下植物最敏感的生理響應[13]，本研究中酸棗H和D隨鹽濃度增加呈下降趨勢，可見鹽脅迫對酸棗的生長發育具有抑制作用，這與靳娟等[14]、不合力杰木等[15]對酸棗在NaCl脅迫下的研究結論一致。隨著脅迫時間的延長，酸棗幼苗開始出現葉緣向內卷曲，無新葉生長，慢慢變成葉片發黃，失去水分，逐漸脫落的過程，在高強度脅迫下更早地產生黃葉、萎蔫和落葉現象。前有研究證明，大部分植物能通過生物量的重新再分配以適應新的鹽脅迫環境[16]，我們觀察到鹽脅迫提高了酸棗幼苗的根冠比，這可能是鹽脅迫下植物通過增大根冠比來提高對土壤中營養元素和水分的吸收以增強其在鹽脅迫條件下的生長適應性，表明鹽脅迫對地上部生長的抑制作用大于對根系生長的抑制，趙春橋等[17]在對不同鹽脅迫對柳枝稷生物量、品質和光合生理的影響的研究中得出：不同鹽脅迫下，柳枝稷植株營養器官與生殖器官生物量的分配體現出顯著差異，也更進一步驗證了上述結論。洪文君等[18]在對鹽脅迫對竹柳幼苗的研究中得出結論：毛葉山桐子幼苗在0.1% NaCl濃度脅迫下，生長狀況發生顯著變化，植物進行生理指標適應性調整，所以0.1%為毛葉山桐子耐受臨界鹽分濃度；孫聰聰等[19]對銀杏幼樹生長的研究中發現銀杏幼樹生長量耐鹽閾值約為0.4%NaCl，本研究中發現NaCl濃度為0～3 g/L時，酸棗的存活率和生長狀況影響不大，當濃度>3 g/L時，酸棗的存活率下降的顯著，出現生長不良現象，說明酸棗幼苗能夠忍受0～3 g/L鹽濃度，具有一定的耐低鹽性，當鹽處理達到一定濃度，抑制作用顯著，說明3 g/L鹽濃度溶液作為對酸棗抑制作用的拐點，是適生耐鹽范圍的最大閾值。

3.2 鹽脅迫對酸棗幼苗葉片保護酶(SOD，POD，CAT)活性和MDA和Pro含量的影響

活性氧的積累是鹽脅迫對植物細胞造成傷害乃至死亡的主要原因[20]，本研究結果表明，脅迫期間，酸棗幼苗葉片中抗氧化酶(SOD，POD，CAT)活性呈現先升后降的變化趨勢，說明鹽脅迫初期，幼苗可通過調節自身生理特性，增強SOD，POD和CAT的活性，提高植株對鹽脅迫環境的抵御能力，脅迫后期，酶活性開始有所下降，意味著幼苗的調節能力無法消除脅迫對植株內部產生的消極影響，高濃度鹽分開始超出植物的承受范圍，這與鄭欣穎等[21]對龍船花(Ixorachinensis)、紅背桂(Excoecariacochinchinensis)、朱蕉(Cordylinefruticosa)抗鹽生理研究和朱金方等[22]對中國檉柳的研究中得出的結論相似。大量試驗研究表明，MDA含量隨著鹽脅迫濃度的增加會有不同程度的增加，Pro的積累緩解鹽脅迫對幼苗造成的傷害[23]，酸棗葉片Pro和MDA含量隨鹽脅迫加劇呈現上升的趨勢，反映了高度鹽脅迫會抑制酸棗葉片滲透調節物質的形成和造成葉片膜質結構的破壞，酸棗MDA含量上升，說明其抗鹽能力弱，Pro含量的增加提高了酸棗葉肉細胞保水能力，同時也可提高對鹽逆境的適應能力，這與Shaheen等[24]、程淑娟等[25]和范希峰等[26]的研究結果一致。

3.3 鹽脅迫對酸棗幼苗葉片光合色素含量和光合參數的影響

本試驗發現幼苗Chla，Chl，Car和Chl隨鹽濃度的增加呈遞減的趨勢，脅迫末期即第50 d時含量為脅迫期間最低，光合色素含量的降低影響植物對營養物質儲存的機能，在鹽脅迫下植株葉片發黃，可能是由于低鹽條件下對植株生長發育不利，沒能激活其對鹽脅迫的抵抗機制，在高鹽脅迫下，光和色素含量降低，表明高濃度鹽脅迫對酸棗有較大的危害，并且鹽脅迫加速了葉綠素酶對葉綠素的分解，這與王志強[27]對酸棗研究結論有所差異，可能是因為不同鹽類和同一鹽類不同鹽濃度、不同種源地和同一植物不同器官、不同發育階段以及鹽脅迫時間的長短等，都會產生不同的結果，鹽分的抑制機理也不相同。

光合作用是植物生長的物質和能量基礎，在逆境條件下，光合速率降低一方面是因為Gs降低導致CO2供應不足，另一方面則是由葉綠體光合機構活力降低造成的[28]。鹽脅迫下，引起植物葉片光合效率降低的因素主要有2種[29]。本研究表明，脅迫前期Pn下降的原因是氣孔限制，因為Gs下降的同時伴隨著Ci也在下降，到脅迫后期為Gs下降，Ci不變或升高，Pn下降的原因是非氣孔限制，后期非氣孔限制因素可能是導致酸棗生物量降低的關鍵因素，這與王仁雷等[30]研究得出大部分植物鹽脅迫期間前期以氣孔限制為主，后續才發生非氣孔限制的結論完全一致。

4 結 論

(1) 隨著NaCl脅迫濃度的增加，酸棗的生長受到抑制，當濃度為0～3 g/L時，酸棗的存活率和生長狀況影響不大，當濃度>3 g/L時，酸棗的存活率下降的顯著，尤其在6～7.5 g/L的高濃度脅迫下，酸棗幼苗生長受到嚴重抑制，3 g/LNaCl濃度作為對酸棗抑制作用的拐點，是適生耐鹽范圍的最大閾值。

(2) 隨著鹽濃度的增加和脅迫時間的延長，酸棗幼苗葉片中抗氧化酶(SOD，POD，CAT)活性呈先上升后下降的趨勢，MDA含量和Pro含量均為增加的趨勢，且與脅迫時間成正比，1.5 g/L下與CK差異不顯著(p>0.05)，其他處理組均與CK呈顯著性差異(p<0.05)。

(3) 鹽脅迫會破壞葉綠素的合成，葉綠素含量呈下降趨勢；酸棗葉片的凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)以及蒸騰速率(Tr)呈現下降趨勢，而胞間二氧化碳濃度(Ci)呈先下降后上升的趨勢，Pn下降的原因前期是因為氣孔因素，后期是由非氣孔因素引起的，后期非氣孔限制因素可能是導致酸棗生物量降低的主要原因。

本研究通過對鹽脅迫下酸棗生理特性的研究，發現酸棗具有一定的耐低鹽性，高濃度鹽脅迫將會對植物生長造成危害，該鹽分濃度閾值的發現，能夠為酸棗在鹽堿地區的種植和栽培提供理論依據，對于提高經濟效益和生態效益有重要意義，但植物的耐鹽性還受諸多因素的影響，如土壤中鹽的成分和氣候因子等，自然條件下酸棗的耐鹽性還需進一步驗證與研究。