不同濃度混合鈉鹽處理對3個地被菊品種生理特性的影響

喬謙，武沖，王璐，于永暢，王江勇，賈曦，張安寧，陶吉寒

（1．山東省果樹研究所，山東 泰安 271000；2．山東省農業科學院，山東 濟南 250100；3．泰山學院，山東 泰安 271000）

土壤鹽漬化是全球性生態問題，鹽堿土在世界100多個國家普遍存在，面積達9．55億hm2，占全球總面積的10%，且以每年100．0萬～150．0萬hm2的速度遞增，土壤鹽堿化已經成為備受矚目的世界性問題，制約了全球農業的發展［1，2］。由于同一區域種植作物種類常年單一、大量施用化肥農藥等因素，我國土壤鹽漬化問題嚴峻，鹽漬土地總面積達9 913萬hm2，約占國土面積的10．3%，這不僅影響著我們的生存環境，更影響著各類植物的正常生命過程［3，4］。土壤鹽分過多，可導致植物細胞內鹽度增大，離子平衡被破壞，有毒物質積累和營養失調，并抑制植物對養分的吸收［5］；同時，植物體內的活性氧水平會因滲透脅迫與離子脅迫而不斷升高，氧化傷害不斷加重，造成內部代謝紊亂，甚至導致植物死亡［6］。但不同植物對鹽堿脅迫的敏感程度有差別，響應機制也有所不同［7］。探究不同植物的耐鹽堿機制，提高其耐鹽堿性，對有效利用鹽漬化土地具有深遠意義。

菊花（Chrysanthemum morifolium）是菊科菊屬多年生宿根草本花卉，是中國十大傳統名花之一，也是世界四大鮮切花之一，栽培歷史悠久，應用也十分廣泛，觀賞價值和經濟價值高［8，9］。地被菊是由巖菊和多種類型野生菊花多次雜交而來的新類型，其萌蘗多，花量比較大，植株低矮，呈叢生狀覆蓋地面，繁密且齊整，觀賞價值突出［10］，并且抗逆性強、適應性廣、可粗放管理，應用范圍廣泛，盆栽、地栽、布置花壇等都可，由于花色十分豐富，北方地區多將其作為國慶花卉大量使用［11］。集約化的設施栽培可快速、大量繁殖地被菊，但設施中的土壤往往次生鹽漬化嚴重，會對其正常生長發育和觀賞特性產生不利影響［12］，因此，研究地被菊耐鹽堿性對于其集約化生產具有重要意義。但目前關于地被菊耐鹽堿性的研究報道還較少。本試驗選用3個地被菊品種，研究其對不同濃度混合鈉鹽（Na2CO3和NaHCO3的混合溶液）脅迫的生理響應，并采用隸屬函數法對其耐鹽堿性進行綜合評價，旨在為地被菊在土壤鹽堿化地區的引種栽培提供數據參考。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

試驗于2020年在山東省果樹研究所金牛山試驗示范基地及山東省果樹生物技術育種重點實驗室進行。選用3種地被菊品種‘黃菊1號’‘紅小’‘1709’的盆栽苗為試材，將用蛭石、石英砂等配制的栽培基質與土按1∶1混勻用于地被菊幼苗培養，后續進行正常管理，培養20 d后挑選生長健壯、長勢一致、苗長約25 cm的植株進行試驗。

1．2 試驗設計與處理

試驗設4個濃度的Na2CO3和NaHCO3（物質的量比為1∶1）混合鈉鹽處理，分別為0（CK）、100、200、300 mmol/L，每處理4盆。從7月1日起，以每天100 mmol/L的濃度逐漸遞增到目標濃度，計為處理的第0天，之后每3天澆灌一次，每次于上午9時對地被菊幼苗進行澆灌，直至盆底有水流出，并保證每盆澆灌量一致（約100 mL），共澆灌3次，之后進行長勢觀察。

1．3 測定項目與方法

分別于處理的第1、5、10天，從試驗植株上剪取相同部位的葉片，用于各項生理指標的測定，3次重復。

參照Ibrahim等［13］的氮藍四唑法測定SOD活性；參照李合生［14］的方法，用愈創木酚法測定POD活性，用紫外分光光度計法（TU-1901，北京普析通用儀器有限公司）測定CAT活性，用硫代巴比妥酸法測定MDA含量，用蒽酮比色法測定可溶性糖含量，用考馬斯亮藍染色法測定可溶性蛋白含量。

1．4 數據處理與分析

用Microsoft Excel 2003處理數據并作圖，利用SPSS 26．0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2．1 不同濃度混合鈉鹽處理對地被菊葉片SOD活性的影響

如圖1所示，在相同的鹽濃度和處理天數下，‘1709’品種的SOD活性最高，‘黃菊1號’的最低。在同一鹽濃度下，隨著脅迫時間的延長，3個品種地被菊葉片的SOD活性均呈上升趨勢，其中‘1709’的上升幅度較大。在同一脅迫時間下，隨著鹽濃度增大，‘紅小’和‘1709’的SOD活性總體表現為先顯著上升后顯著降低（P＜0．01），分別在200 mmol/L和100 mmol/L處理時最高；而‘黃菊1號’的SOD活性呈先降低后升高趨勢，100 mmol/L處理下明顯降低，300 mmol/L處理下有所回升，與對照差異不顯著。

不同小、大寫字母分別表示同一時間不同處理之間差異顯著（P＜0．05）、極顯著（P＜0．01），未標注字母表示處理間差異不顯著。下同。

2．2 不同濃度混合鈉鹽處理對地被菊葉片POD活性的影響

如圖2所示，隨著處理天數的增加，相同濃度鹽處理下，‘紅小’的POD活性不斷升高，‘1709’的POD活性逐漸降低，而‘黃菊1號’在0～100 mmol/L處理下逐漸升高、在200～300 mmol/L處理下先略有降低后大幅上升。在相同處理時間下，3個地被菊品種的幼苗葉片POD活性均呈現出隨著混合鈉鹽濃度的增大而升高的趨勢，且濃度越高、處理時間越長，提升越顯著。與對照相比，‘黃菊1號’‘紅小’‘1709’葉片中的POD活性在100 mmol/L混合鈉鹽處理下上升10．44%～31．67%，在200 mmol/L處理下上升24．80% ～39．82%，在300 mmol/L處理下上升34．98% ～74．44%。

圖2 不同濃度混合鈉鹽處理對地被菊葉片POD活性的影響

2．3 不同濃度混合鈉鹽處理對地被菊葉片CAT活性的影響

如圖3所示，總體來說，與對照相比，混合鈉鹽處理降低‘黃菊1號’葉片的CAT活性，提高‘紅小’和‘1709’的CAT活性。在同一處理時間下，隨鹽濃度的增加，‘黃菊1號’的CAT活性呈降低趨勢，‘紅小’呈升高趨勢，濃度越高、處理時間越長，變化越明顯；而‘1709’不同處理時間的變化趨勢不同，基本以100 mmol/L處理的CAT活性最高，僅300 mmol/L處理10 d的CAT活性顯著低于對照。同一品種、相同濃度處理下，隨處理時間延長，‘黃菊1號’0～100 mmol/L處理的CAT活性逐漸升高，200～300 mmol/L處理逐漸降低；‘紅小’的CAT活性總體呈先升高后降低；而‘1709’各濃度鹽處理下的變化趨勢不同，100 mmol/L處理下先降后升，200 mmol/L處理下逐漸升高，300 mmol/L處理下逐漸降低。

2．4 不同濃度混合鈉鹽處理對地被菊葉片MDA含量的影響

如圖4所示，與對照相比，200～300 mmol/L混合鈉鹽處理能顯著提高3個地被菊品種葉片中的MDA含量，而100 mmol/L處理下不同時間3個品種變化不同，‘黃菊1號’在處理1 d、‘紅小’在處理5 d內MDA含量有所降低，但未達顯著水平，其余時間各品種的MDA含量均顯著增加。在混合鈉鹽處理下，隨著鹽濃度的增加，3個品種的MDA含量呈上升趨勢，300 mmol/L處理下含量最高。

圖3 不同濃度混合鈉鹽處理對地被菊葉片CAT活性的影響

圖4 不同濃度混合鈉鹽處理對地被菊葉片MDA含量的影響

2．5 不同濃度混合鈉鹽處理對地被菊葉片可溶性蛋白含量的影響

如圖5所示，混合鈉鹽處理下，3個地被菊品種葉片中可溶性蛋白含量的變化趨勢基本一致，除‘1709’在300 mmol/L處理下隨處理時間的延長無明顯變化外，總體表現為隨處理濃度的升高和時間的延長而增加。3個品種中，‘黃菊1號’和‘紅小’的可溶性蛋白含量總體相差不大，‘1709’稍多于二者。

2．6 不同濃度混合鈉鹽處理對地被菊葉片可溶性糖含量的影響

如圖6所示，在混合鈉鹽處理下，3個地被菊品種葉片中可溶性糖含量的變化趨勢基本一致，總體隨鈉鹽濃度和處理時間的延長而增加，僅‘紅小’在300 mmol/L處理5 d時最高，繼續延長處理時間對其影響不顯著。

圖5 不同濃度混合鈉鹽處理對地被菊葉片可溶性蛋白含量的影響

圖6 不同濃度混合鈉鹽處理對地被菊葉片可溶性糖含量的影響

2．7 耐鹽性綜合評價

由隸屬函數法所得綜合評價值（D）在0～1之間，代表抗鹽堿性大小，D值越接近1表示抗鹽堿性越強，反之則抗鹽堿性越弱［15］。由表1可以看出，在所有的鹽堿脅迫處理條件下，‘1709’幼苗的綜合評價值為0．6669，‘紅小’為0．4032，‘黃菊1號’為0．3452，耐鹽堿能力表現為‘1709’＞‘紅小’＞‘黃菊1號’。

表1 三個地被菊品種耐鹽堿性綜合評價值

3 討論與結論

3．1 不同品種地被菊對混合鈉鹽脅迫的生理響應

鹽堿脅迫會導致植物組織離子濃度過高，產生離子毒害作用，引起植物生理性干旱，同時，又會引發植物體內一系列次生代謝反應，如抗氧化酶活性改變、細胞膜損傷、滲透調節物質積累等，從而影響植株生長發育［16-19］。

活性氧（ROS）作為滲透脅迫和離子毒害的副產物，會在受逆境脅迫的植物體內過度積累，導致細胞膜功能喪失甚至細胞死亡［20，21］。SOD、POD、CAT是植物體內清除ROS的主要酶，對植物抵御逆境脅迫有極其重要的作用［22，23］。本研究結果顯示，地被菊體內的抗氧化酶系統在較低濃度鹽堿脅迫下被激活，以清除ROS，去除其對植株造成的傷害；但當鹽堿濃度過高時，抗氧化酶系統受損，尤其SOD和CAT活性下降，致使活性氧清除能力受到抑制。這一結果與在文冠果［24］上的研究結論基本一致。而地被菊幼苗葉片中的POD活性隨著鹽堿脅迫濃度的增加被進一步誘導，且隨脅迫時間的延長持續升高，以幫助SOD更好地清除ROS［25］，這與在海濱植物［26］上的研究結果一致。表明在鹽堿脅迫下，3個地被菊品種通過提高抗氧化酶活性以對抗多余的活性氧，在一定程度上保護植株免受氧化損傷［27］。

丙二醛（MDA）含量可反映植物在逆境條件下的細胞膜脂過氧化程度［28，29］。本研究結果顯示，在Na2CO3和NaHCO3混合鹽堿脅迫下，3種地被菊葉片中積累的MDA含量均隨著鹽堿脅迫程度的加劇而增多，但品種間有所不同，表明3個地被菊品種的耐鹽堿性存在差異，MDA含量積累最少的‘1709’膜脂過氧化程度最輕，擁有更強的耐鹽堿能力，這與在黑麥草［30］、玉米［31］上的研究結果一致。但隨著脅迫的持續加重，勢必引發不可逆的傷害［32］。

可溶性蛋白、可溶性糖的積累是植物在逆境脅迫下誘發的一種防御行為，也是植物遭受逆境脅迫的信號［33］。隨著鹽濃度的增大，植物體內的可溶性蛋白和可溶性糖含量持續上升，表明植物通過積累可溶性蛋白和可溶性糖調節細胞滲透勢，以緩解滲透脅迫對其生長的抑制作用［34，35］。本研究結果也顯示，在混合鹽堿脅迫下，3個地被菊品種的可溶性蛋白和可溶性糖含量隨鹽堿濃度的增加呈上升趨勢，進一步說明為了應對滲透脅迫，植株通過積累更多的滲透調節物質維持細胞內外的滲透平衡，以維持正常的生長發育［36-38］。

華北地區平均土壤含鹽量在0．3%左右，最高達到1．39%［39］，在園林綠化中，華北平原輕、中度鹽漬化土壤可選擇地被菊應用推廣。

3．2 3個地被菊品種耐鹽堿能力的綜合評價

植物的耐鹽堿性是其多項生理生化反應綜合作用的結果，單一指標難以判斷植物對鹽堿脅迫的綜合適應能力［40］。本研究采用隸屬函數法，基于SOD、POD、CAT活性及MDA、可溶性糖、可溶性蛋白含量等指標，對‘黃菊1號’‘紅小’和‘1709’3個地被菊品種幼苗的耐鹽堿能力進行綜合評價，發現‘1709’耐鹽堿能力優于另兩者，可將其作為耐鹽堿品種進一步研究和推廣。