3個苦蕎品種對鹽脅迫的生理響應及耐受性評價

施 嫻 李洪有 盧丙越 周 云 趙繼菊 趙孟麗 梁 京 孟衡玲

（1紅河學院生物科學與農學學院，661199，云南蒙自；2貴州師范大學苦蕎研究中心，550000，貴州貴陽）

土壤鹽漬化已成為當今世界土壤環境問題[1]。在農業生產中，土壤鹽漬化會使作物產量降低，品質變差，嚴重影響農業的可持續發展[2]，成為我國在農業生產中需要突破的一大難點。我國鹽堿土地約有3694.3萬hm2，殘余鹽堿土地約4482.7hm2，過渡鹽堿土地約1733.3萬hm2，同時，隨著我國工業化加快和過度施用化肥等因素，導致鹽堿地得不到改善反而加重[3]。在鹽脅迫下，會使作物外觀表現出養分虧缺癥狀，同時破壞滲透調節能力，生理上會損傷植物的光合系統和抗氧化酶系統，導致作物細胞膜蛋白受損，膜脂過氧化加強，光合作用減弱，作物生長受到抑制[4-6]?？嗍w（Fagopyrum tataricum）是一種耐鹽堿、耐旱、耐瘠薄和耐冷涼的作物[7-9]，主要在我國陜西、內蒙古、山西、甘肅、寧夏、四川、貴州和云南等省份大量種植[10-11]，其中陜西、內蒙古、甘肅和寧夏等省都有大面積的鹽堿地。在鹽堿地播種耐鹽性強的品種，可增加鹽漬化土地資源的利用率，提高糧食作物的產量。因此，選育并種植耐鹽苦蕎品種成為開發利用鹽堿土，改善生態環境，促進鹽堿土農業發展的一種途徑。目前，關于苦蕎受鹽脅迫影響的試驗研究甚少，許多研究只是局限于苦蕎的形態指標，對苦蕎生理指標及耐受性的研究很少。

因此，本研究從耐鹽性苦蕎品種推廣及環境因素考慮，選擇課題組前期在貴州的試驗中發現具有一定耐鹽性品種野雞苦蕎、寧苦2號和湖南苦蕎7-2為試驗材料，設置不同濃度NaCl處理，通過觀察測定苦蕎形態特征、生理生化指標和相對電導率等，探究苦蕎耐鹽生理機制，運用隸屬函數法分析不同品種耐鹽性強弱，明確苦蕎品種耐鹽閾值，為以后苦蕎耐鹽品種選育推廣及我國鹽漬土改良提供理論依據和生產指導。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.2 試驗設計

于2019年10月播種在寬280mm、長540mm、每盤50穴的穴盤中，培養基質為河沙、蛭石（體積1:1），每穴播種2粒，播種深度為5～10mm，每個苦蕎品種播4盤。播種后的苦蕎置于紅河學院溫室大棚進行管理。待真葉完全展開后每2d澆1次1/4 Hoagland營養液，每穴每次澆20mL。待幼苗長出4片真葉后，開始進行鹽脅迫處理。每個苦蕎品種均設置4個處理，NaCl濃度分別為0（CK）、50（Y1）、100（Y2）和150mmol/L（Y3）。在進行鹽脅迫處理時，用20mL的注射器進行定量處理，每穴澆20mL處理液，每2d澆1次，共進行3次。最后1次處理完間隔3d測定各項生理生化指標，最后1次處理后間隔10d測定形態指標。不同NaCl濃度脅迫后16d觀察記錄3個苦蕎品種幼苗葉片皺縮、失水、黃化和腐爛程度，由此判斷苦蕎的受害狀況。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 生長指標 鹽脅迫處理9d后，將植株連根取出，洗凈根部，用濾紙吸干根部及葉面水分，分別測定株高、莖粗、根長和鮮重。然后將植株鮮樣放入105℃烘箱殺青15min后，在70℃下烘至恒重，測定干重。每個指標重復8次。

1.3.2 生理生化指標 根據文獻[12]測定以下指標，采用乙醇提取法測定葉綠素含量，采用硫代巴比妥酸（TBA）法測定丙二醛（MDA）含量，采用愈創木酚法測定過氧化物酶（POD）活性，采用氮藍四唑法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用TTC法測定根系活力，采用電導率法測定質膜相對透性。

1.4 隸屬函數分析

采用模糊綜合評判法[13]計算各苦蕎品種的隸屬函數值X=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)，式中X為各苦蕎某一指標的測定值，Xmin為該指標測定最小值，Xmax為該指標測定最大值。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel進行數據處理及繪圖，通過SPSS 19.0統計軟件進行數據分析，采用LSD法進行差異顯著性檢驗（P=0.05），采用Pearson相關系數進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫對苦蕎葉片形態的影響

由圖1可知，Y1處理下，苦蕎葉片表面出現輕微的皺縮，有輕微的失水表現；Y2處理下，苦蕎葉片皺縮加劇，葉片邊緣失綠變黃，葉片開始出現腐爛；Y3處理下，葉片邊緣黃化腐爛更嚴重，葉片受到嚴重損傷。說明高鹽脅迫下，苦蕎均受到不同程度的傷害。

圖1 鹽脅迫對苦蕎葉片形態的影響Fig.1 Effects of salt stress on leaf morphology of tartary buckwheat

2.2 鹽脅迫對苦蕎生長的影響

2.2.1 對苦蕎鮮重和干重的影響 由表1可知，隨NaCl濃度增加，苦蕎鮮重和干重均表現出減小趨勢，但不同品種和鹽濃度下表現各異。與CK處理相比，野雞苦蕎各處理鮮重和干重分別減少27.6%～52.6%和21.9%～56.0%，均以Y3處理減少最多，Y3與CK、Y1、Y2處理達顯著差異；寧苦2號各處理鮮重和干重分別減少5.6%～31.1%和3.9%～36.1%，均以Y3處理減少最多，與CK處理達顯著差異；湖南苦蕎7-2各處理鮮重和干重分別減少43.6%～53.8%和27.4%～45.7%，均以Y3處理下降最多，Y3和CK、Y1處理達顯著差異。各品種下降趨勢表現為寧苦2號＞野雞苦蕎＞湖南苦蕎7-2。

表1 鹽脅迫對苦蕎鮮重和干重的影響Table 1 Effects of salt stress on fresh and dry weight of tartary buckwheat g

2.2.2 對苦蕎株高、莖粗和根長的影響 由表2可知，3個苦蕎品種株高、莖粗和根長均隨NaCl濃度增加表現出下降趨勢，但各品種表現各異。和CK處理相比，寧苦2號各處理的株高、莖粗和根長分別減少2.2%～15.1%、4.4%～12.8%和24.8%～27.7%，均以Y3處理下降最多，和CK處理達顯著差異；野雞苦蕎各處理的株高、莖粗、根長分別下降24.0%～38.2%、5.7%～11.7%、16.6%～23.3%，Y3減少最多，與CK和Y1處理均達顯著差異；湖南苦蕎7-2各處理的株高、莖粗和根長均低于CK處理，分別下降12.6%～21.6%、4.0%～20.7%和10.2%～23.6%，均以Y3處理最低，和CK處理達顯著差異?？傮w上看，不同NaCl濃度處理后，下降趨勢最明顯的為野雞苦蕎，湖南苦蕎7-2次之，寧苦2號最低。

綜上所述，生長抑素輔助治療急性胰腺炎患者的療效顯著，可有效改善Try-2、CER及AMY水平，同時降低TNF-α、IL-6水平。具有較高的臨床推廣應用價值。

表2 鹽脅迫對苦蕎株高、莖粗和根長的影響Table 2 Effects of salt stress on plant height,stem diameter and root length of tartary buckwheat

2.3 鹽脅迫對苦蕎幼苗生理生化的影響

由圖2可知，鹽脅迫對3種苦蕎幼苗葉綠素含量、MDA、POD、SOD、根系活力和相對電導率均有一定影響，葉綠素含量、MDA含量（寧苦2號除外）和SOD活性隨NaCl濃度增加表現出先增加再下降趨勢，POD活性和相對電導率表現為持續增加趨勢，根系活力表現為持續減少趨勢，但各品種表現各異。

圖2 鹽脅迫對苦蕎幼苗生理生化的影響Fig.2 Effects of salt stress on physiology and biochemistry of tartary buckwheat seedlings

除Y1處理外，3個品種葉綠素含量均表現為低于CK處理，以Y3處理受抑制最顯著。和CK處理相比，野雞苦蕎減少41.21%，寧苦2號減少27.28%，湖南苦蕎7-2減少29.95%。

除Y3處理，野雞苦蕎和寧苦2號中MDA含量均高于CK處理，均以Y2處理最高，分別比CK處理增加31.05%和31.95%，與CK和其他處理達顯著差異。湖南苦蕎7-2各處理MDA含量均高于CK處理，以Y3處理最高，比CK處理增加56.67%，與其余處理達顯著差異。

野雞苦蕎、寧苦2號和湖南苦蕎7-2在各處理下的POD活性分別比CK處理增加32.90%～95.76%、47.95%～144.70%和43.56%～99.63%，均以Y3處理最高，均與CK和其余處理達顯著差異；野雞苦蕎各處理下SOD活性除Y3處理外，均高于CK處理，以Y2處理最高，增加35.74%，寧苦2號各處理SOD活性比CK處理增加41.84%～97.13%，以Y2處理最高與CK和其余處理達顯著差異，湖南苦蕎7-2各處理除Y1處理外均低于CK處理，以Y3處理最低，比CK處理減少29.91%，與CK、Y1和Y2處理達顯著差異。

野雞苦蕎、寧苦2號和湖南苦蕎7-2各處理中根系活力比CK處理分別減少13.96%～55.82%、32.22%～46.94%和9.85%～75.14%，均以Y3處理最低且與CK、Y1和Y2處理達顯著差異。野雞苦蕎、寧苦2號和湖南苦蕎7-2各處理中相對電導率比CK處理分別增加14.62%～51.71%、13.14%～44.01%和10.75%～40.86%，均以Y3處理最高，與CK處理達顯著差異。

2.4 品種隸屬函數分析及綜合評價

隸屬度是將各苦蕎品種每個指標的隸屬函數值相加后求得的平均值，其大小可反映品種耐鹽性，隸屬度越大，受害越輕，耐受性越強。由表3可知，野雞苦蕎、寧苦2號和湖南苦蕎7-2綜合評價值依次為0.4591、0.5021和0.4819。說明在0～150mmol/L NaCl濃度下，寧苦2號受害最輕，耐受性最強，野雞苦蕎受害最強，耐受性最差。

3 討論

植物生長過程中，幼苗生長時期是作物對鹽脅迫最敏感的時期，它是決定植物能否在鹽脅迫環境下建植成功的關鍵時期[14-16]。顧恒等[17]研究發現在鹽脅迫下金桂生長受到抑制，高濃度下出現葉片枯黃、脫落甚至植株死亡的現象，本研究也發現苦蕎在高鹽濃度表現出同樣癥狀，如葉片皺縮、葉邊緣失綠變黃、葉邊緣腐爛，生長受到抑制。植物為應對鹽脅迫會消耗更多的能量，使植物生長受到抑制[18-20]。本研究發現，隨NaCl濃度增加，3個苦蕎品種鮮重、干重、株高和莖粗均表現減少趨勢，這一結果和周琦等[21]研究鹽脅迫下鵝耳櫪隨鹽濃度增加，生長量和總干質量均出現下降趨勢一致。本研究還發現鹽脅迫下，苦蕎品種中根系活力和根長均有下降，相對電導率出現增加的趨勢，以150mmol/L處理下降最多。這可能是因為高濃度鹽脅迫會破壞細胞膜結構，造成膜透性變大，導致細胞失水，引起體內溶液環境發生改變，最終影響細胞的正常生理代謝活動[22-24]，但還需進一步研究。

葉綠體作為植物體內有機物的生產車間，其含量是衡量植物光合作用能力和生長狀況的重要指標之一，葉綠素含量下降會使植物光合能力下降，進而導致作物生長和產量下降，因此，植物受到鹽脅迫后，葉綠素的含量變化可以反映出植物耐鹽的敏感性[25-26]。本研究中發現，隨著鹽濃度增加，3個苦蕎品種葉片中的葉綠素含量均呈先增加后下降的趨勢，均以150mmol/L處理最少，這一結果與楊發榮等[14]研究鹽脅迫下不同藜麥品種葉綠素含量變化基本一致。

當植物受到逆境脅迫時，生物膜會發生膜脂過氧化，造成過氧化產物大量積累。MDA是主要的膜脂過氧化產物，其含量的高低反映生物膜受損傷的程度，可作為衡量植物膜系統穩定性的重要指標之一。楊洪兵等[27]和陸啟環等[28]研究表明，在鹽脅迫下各苦蕎品種MDA含量均有顯著增加，這和本研究結果變化趨勢基本一致。抗氧化酶系統可防御自由基氧化損傷，其中POD消除線粒體或胞漿中產生的 H2O2，SOD 是消除 O2·-的關鍵酶之一[29-30]。楊發榮等[14]研究藜麥品種耐鹽性發現，幼苗葉片SOD、POD和過氧化氫酶（CAT）活性先升高后降低，均在300mmol/L NaCl濃度下達到最大值。本研究結果發現，3個苦蕎品種中POD活性隨鹽濃度增加表現增加趨勢，以150mmol/L NaCl濃度下最大，SOD活性表現先增加后下降趨勢，野雞苦蕎和寧苦2號以100mmol/L NaCl濃度處理時最強，湖南苦蕎7-2以50mmol/L NaCl濃度處理時最強。

鹽脅迫可影響作物的生長，且不同品種對鹽濃度響應不同，主要反映品種間耐鹽性的差異[31]。苦蕎耐鹽性的強弱在苗期表現出明顯不同，因此可以用幼苗期作為苦蕎耐鹽性鑒定的一個重要時期[14]。而幼苗期苦蕎的產量、相對生長量、脯氨酸含量和酶活性等指標可作耐鹽性鑒定的主要依據[32-34]。本研究中采用隸屬函數分析苦蕎品種相關指標的隸屬函數值來綜合評價3個苦蕎品種耐鹽性。發現寧苦2號受害最輕，耐受性最強，野雞苦蕎受害最強，耐受性最差，但還需大田試驗進一步驗證。

4 結論

在鹽脅迫下，3個苦蕎品種葉片均出現鹽脅迫傷害癥狀，以高濃度傷害最明顯；3個苦蕎品種的鮮重、干重、株高、莖粗、根長和根系活力以150mmol/L NaCl濃度處理最低；葉綠素、MDA含量和SOD活性以100mmol/L NaCl濃度處理最高，POD活性和相對電導率以150mmol/L NaCl濃度處理最高。耐鹽性表現為寧苦2號＞湖南苦蕎7-2＞野雞苦蕎。另外，苦蕎鹽脅迫生理響應和耐鹽性還受到數量性狀遺傳、基因控制和遺傳機理等因素綜合影響，因此，還需要利用分子手段進行耐受性基因分析和大田生產驗證。