隋德宗，王保松，施士爭(zhēng)，教忠意

（江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院，江蘇 南京211153）

中國(guó)有各種類型的鹽漬土面積約為9 900萬(wàn)hm2，其中灘涂鹽土面積為267萬(wàn)hm2左右。這些灘涂土層深厚，雨水充沛，但由于土地鹽堿較重、生態(tài)環(huán)境惡劣致使林木稀少。研究表明，通過(guò)對(duì)遺傳基礎(chǔ)廣泛的樹種無(wú)性系進(jìn)行耐鹽篩選，利用優(yōu)良無(wú)性系造林能有效改良鹽堿土，綠化灘涂，改善沿海生態(tài)環(huán)境［1］。柳樹Salix spp.生長(zhǎng)快，適應(yīng)性廣，抗逆性強(qiáng)，是世界上分布最為廣泛的樹種之一。中國(guó)柳樹種質(zhì)資源豐富，自然分布的品種有257個(gè)，其中灌木柳190多種［2］。江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院從20世紀(jì)60年代起開展系統(tǒng)的柳樹栽培和育種工作，至今已保存優(yōu)良無(wú)性系2 000多個(gè)。為了選育耐鹽柳樹新無(wú)性系，綜合治理開發(fā)沿海低濕灘涂土地資源，課題組成員特選用新近雜交培育的6個(gè)灌木柳無(wú)性系為試驗(yàn)材料，研究其在鹽脅迫下的生長(zhǎng)和光合作用，為耐鹽柳樹品種選育提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)材料為江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院雜交培育的6個(gè)灌木柳雜種新無(wú)性系（表1）。

表1 供試灌木柳無(wú)性系Table 1 Shrub willow clones tested

1.2 試驗(yàn)方法

2008年3月16日至5月4日采用營(yíng)養(yǎng)液水培法，在江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院溫室內(nèi)進(jìn)行。室內(nèi)溫度控制在20～30℃，7 d更換1次溶液。用Hogland全營(yíng)養(yǎng)液加氯化鈉配成3種鹽質(zhì)量濃度溶液［3］（ρ=1，2，3 g·L－1）研究鹽脅迫對(duì)苗木生長(zhǎng)和光合作用的影響，對(duì)照（ck）為不加氯化鈉的全營(yíng)養(yǎng)液。水培容器為350 mL的玻璃瓶。每瓶為1個(gè)處理，每處理內(nèi)加280 mL溶液，水培2根插穗苗。各處理隨機(jī)排列，重復(fù)3次。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 試驗(yàn)處理50 d，測(cè)定苗高和根長(zhǎng)后分別取水培苗地上和地下部分，洗凈擦干，稱取鮮質(zhì)量。

1.3.2 葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定 參考Amon的方法并略改進(jìn)［4］，稱取相同部位葉片0.2 g剪碎，加入5 mL（體積分?jǐn)?shù)為95%）乙醇和5 mL丙酮于暗處浸提24 h，中間經(jīng)常搖動(dòng)，至葉片呈白色。用分光光度計(jì)（UV-760）分別在波長(zhǎng)為645 nm和663 nm處測(cè)定吸光度值，根據(jù)以下公式計(jì)算葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)：CT=8.02A663+20.21A645。

1.3.3 葉片光合指標(biāo)的測(cè)定 水培30 d后，選取相同部位的成熟葉片進(jìn)行凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間二氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)（Ci）測(cè)定，應(yīng)用美國(guó)產(chǎn)Li-6400于上午9:00－11:00進(jìn)行，測(cè)定時(shí)光強(qiáng)為1 100 μmol·m－2·s－1左右，溫度為20℃，大氣二氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)為385 μmol·mol－1左右。3 次重復(fù)，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel軟件和DPS軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)苗木生長(zhǎng)的影響

2.1.1 鹽脅迫對(duì)苗木根長(zhǎng)的影響 從表2可以看出，低鹽脅迫下（1 g·L－1和2 g·L－1）根長(zhǎng)與對(duì)照相比并無(wú)顯著降低，高鹽脅迫下（3 g·L－1），除JW2345無(wú)性系外其余無(wú)性系根長(zhǎng)均顯著低于對(duì)照。其中JW1065和JW2334無(wú)性系根長(zhǎng)受鹽脅迫影響較大，在3 g·L－1鹽處理下根系已死亡，根長(zhǎng)為0；JW22-2和JW2372無(wú)性系受鹽脅迫影響較小，在3 g·L－1鹽處理下根長(zhǎng)僅分別比對(duì)照減少23%和28%。

2.1.2 鹽脅迫對(duì)苗木根系生物量的影響 同時(shí)由表2可知，在低鹽脅迫下6個(gè)無(wú)性系苗根系生物量與對(duì)照相比沒有顯著差異，但在3 g·L－1鹽脅迫時(shí)比對(duì)照顯著下降。其中JW1065和JW2334無(wú)性系根生物量受鹽脅迫影響較大，在鹽質(zhì)量濃度3 g·L－1時(shí)，根質(zhì)量比對(duì)照降低100%；JW22-2和JW2345無(wú)性系根生物量受鹽脅迫影響較小，在3 g·L－1鹽質(zhì)量濃度時(shí)根質(zhì)量?jī)H比對(duì)照下降25%和24%。

表2 鹽脅迫對(duì)灌木柳無(wú)性系幼苗地下部分（根）生長(zhǎng)的影響Table 2 Root growth of shrub willow clones in salt stress

2.1.3 鹽脅迫對(duì)苗木苗高的影響 由表3結(jié)果可知，鹽脅迫對(duì)6個(gè)無(wú)性系苗高均有顯著影響，各處理均低于對(duì)照，差異極顯著（F處理=25.81，F(xiàn)0.01=5.42）。其中，JW2345和JW2372無(wú)性系苗高受鹽脅迫影響最小，3 g·L－1鹽處理下分別比對(duì)照下降31%和43%。JW1065和JW2334無(wú)性系苗高生長(zhǎng)受鹽脅迫影響最大，3 g·L－1鹽處理下莖葉已全部萎蔫致死亡，苗高數(shù)據(jù)為0。

2.1.4 鹽脅迫對(duì)苗木莖葉生物量的影響 同時(shí)由表3可知，鹽處理對(duì)6個(gè)無(wú)性系苗木莖葉鮮質(zhì)量均有顯著影響，各處理均比對(duì)照降低，差異極顯著（F處理＝33.89，F(xiàn)0.01=5.42）。其中，JW1065和JW2334無(wú)性系莖葉鮮質(zhì)量受鹽脅迫影響較大，在3 g·L－1鹽質(zhì)量濃度脅迫下莖葉鮮質(zhì)量比對(duì)照降低100%。JW2345無(wú)性系和JW 2372無(wú)性系苗莖葉鮮質(zhì)量受鹽脅迫影響較小，3 g·L－1莖葉鮮質(zhì)量?jī)H比對(duì)照分別降低35%和53%。

表3 鹽脅迫對(duì)灌木柳無(wú)性系幼苗地上部分（莖葉）生長(zhǎng)的影響Table 3 Stems and leaves growth of shrub willow clones in salt stress

2.2 鹽脅迫對(duì)苗木光合作用的影響

2.2.1 對(duì)苗木葉凈光合速率（Pn）的影響 由圖1可知，鹽脅迫對(duì)6個(gè)灌木柳無(wú)性系苗凈光合速率有顯著影響。雙因素方差分析表明：處理間差異極顯著（F處理＝9.78，F(xiàn)0.01=5.42），無(wú)性系間差異顯著（F無(wú)性系＝3.86，F(xiàn)0.05=2.90）。各處理與對(duì)照相比均降低，且隨著鹽處理質(zhì)量濃度的提高，Pn下降幅度增大。不同無(wú)性系苗Pn對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)程度不同，JW2345和JW2372無(wú)性系葉片Pn受鹽脅迫影響較小，在鹽質(zhì)量濃度為3 g·L－1時(shí)與對(duì)照相比分別下降6%和32%。JW51-3和JW2334無(wú)性系葉片Pn受鹽脅迫影響較大，在3 g·L－1鹽質(zhì)量濃度脅迫下比對(duì)照分別下降67%和83%。

2.2.2 鹽脅迫對(duì)苗木葉氣孔導(dǎo)度（Gs）的影響 從圖2看出，鹽脅迫對(duì)6個(gè)無(wú)性系的氣孔導(dǎo)度有顯著影響。雙因素方差分析表明：處理間差異極顯著（F處理＝13.50，F(xiàn)0.01=5.42），無(wú)性系間無(wú)顯著差異（F無(wú)性系＝1.87，F(xiàn)0.05=2.90）。各處理均比對(duì)照降低，并隨著鹽脅迫質(zhì)量濃度的提高，Gs的下降幅度也逐漸加大。鹽脅迫對(duì)不同無(wú)性系葉片Gs的影響程度不同。JW2345和JW2372無(wú)性系受鹽脅迫影響較小，在3 g·L－1鹽質(zhì)量濃度脅迫下葉片Gs分別比對(duì)照下降39%和48%，JW1065和JW2334無(wú)性系受鹽脅迫影響較大，在3 g·L－1鹽質(zhì)量濃度下葉片Gs分別比對(duì)照下降88%和95%。

圖1 鹽脅迫對(duì)灌木柳無(wú)性系葉片Pn的影響Figure 1 The photosynthetic rate of shrub willow clones in salt stress

圖2 鹽脅迫對(duì)灌木柳無(wú)性系葉片Gs的影響Figure 2 The stomatal conduction of shrub willow clones in salt stress

2.2.3 鹽脅迫對(duì)苗木葉胞間二氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)（Ci）的影響 鹽脅迫對(duì)6個(gè)無(wú)性系胞間二氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)（Ci）的影響見圖3。雙因素方差分析表明，品種和無(wú)性系間均無(wú)顯著差異（F處理＝0.21，F(xiàn)0.01=3.29；F無(wú)性系＝2.38，F(xiàn)0.05=2.90）。在鹽脅迫處理下，JW22-2，JW51-3，JW2345和JW2372無(wú)性系的Ci與對(duì)照相比均降低，并隨著鹽處理質(zhì)量濃度的提高下降幅度逐漸加大。JW22-2和JW51-3無(wú)性系在3 g·L－1鹽脅迫下的Ci與對(duì)照相比分別下降20%和22%。鹽處理下JW1065和JW2334無(wú)性系的Ci高于對(duì)照，其中3 g·L－1鹽處理時(shí)分別比對(duì)照增加18%和7%。

2.2.4 鹽脅迫對(duì)苗木葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ρchl）的影響 由圖4可知，鹽脅迫對(duì)6個(gè)無(wú)性系苗木葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ρchl）均有顯著影響。方差分析表明：處理間差異極顯著（F處理＝69.7，F(xiàn)0.01=5.42），無(wú)性系間存在顯著差異（F無(wú)性系＝4.29，F(xiàn)0.05=2.90）。各處理與對(duì)照相比均降低，并隨著鹽處理質(zhì)量濃度的提高下降幅度增大。在 3 g·L－1鹽脅迫下6個(gè)無(wú)性系葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ρchl）均受到嚴(yán)重抑制。其中，JW2345無(wú)性系和JW51-3無(wú)性系受影響較小，比對(duì)照分別下降68%和75%。JW22-2無(wú)性系和JW2372無(wú)性系下降較多，為79%和80%。JW1065和JW2334無(wú)性系受鹽脅迫影響最大，地上部分全部萎蔫致死亡，因而未獲得葉綠素?cái)?shù)據(jù)。

3 結(jié)論與討論

圖3 鹽脅迫對(duì)灌木柳無(wú)性系葉片Ci的影響Figure 3 The intercellulan CO2concentration of shrub willow clones in salt stress

圖4 鹽脅迫下灌木柳無(wú)性系葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)Figure 4 The chlorophyll content of shrub willow clones in salt stress

在鹽分脅迫下，植物的根系與鹽分直接接觸，是最早的受害器官，因此，它的生長(zhǎng)發(fā)育情況是植物適應(yīng)鹽脅迫的重要標(biāo)志［5－6］。有研究表明，非鹽生植物受到鹽脅迫后的早期反應(yīng)是地上部分生長(zhǎng)變得緩慢，根的生長(zhǎng)總是很少或幾乎不受影響［7－8］。本研究的結(jié)果表明：低鹽脅迫（1～2 g·L－1）對(duì)6個(gè)無(wú)性系的根長(zhǎng)和根生物量均無(wú)顯著影響，高質(zhì)量濃度鹽脅迫（3 g·L－1）使根長(zhǎng)和根生物量顯著降低。在鹽脅迫條件下，植物具有最大的生長(zhǎng)量和生物量是耐鹽育種的根本目的，因此，生長(zhǎng)量和生物量可作為評(píng)價(jià)植物耐鹽性強(qiáng)弱的可靠指標(biāo)。但是，僅根據(jù)苗期的生長(zhǎng)進(jìn)行選種是不可靠的，將脅迫和非脅迫條件下苗木的生長(zhǎng)相比較，則能較好地反映植物對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)能力［9］。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，鹽處理下6個(gè)無(wú)性系苗高和莖葉生物量均低于對(duì)照，并隨著鹽處理質(zhì)量濃度的提高下降幅度逐漸增大，6個(gè)無(wú)性系的下降幅度有所不同，JW2345和JW2372下降幅度最小，3 g·L－1鹽質(zhì)量濃度處理時(shí)莖葉鮮質(zhì)量?jī)H比對(duì)照分別降低35%和53%。JW1065和JW2334下降幅度最大，在鹽質(zhì)量濃度為3 g·L－1時(shí)苗已全部死亡。

鹽脅迫降低光合速率，減小同化物與能量供給，從而限制植物的生長(zhǎng)發(fā)育［10－12］。本研究表明，鹽脅迫處理下，6個(gè)灌木柳無(wú)性系的凈光合速率均比對(duì)照降低，并隨鹽質(zhì)量濃度的提高下降愈加明顯。6個(gè)無(wú)性系中JW2345和JW2372下降幅度較小，3 g·L－1鹽質(zhì)量濃度時(shí)與對(duì)照相比分別下降6%和32%，JW51-3和JW2334下降幅度最大，在3 g·L－1質(zhì)量濃度鹽脅迫下比對(duì)照分別下降67%和83%。導(dǎo)致光合速率降低的因素包括氣孔限制和非氣孔限制［13］，如果脅迫使氣孔導(dǎo)度減小而葉肉細(xì)胞仍在活躍地進(jìn)行光合作用，胞間二氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)明顯下降，這種情況是典型的氣孔限制所致。如果葉肉細(xì)胞光合能力顯著降低，即使在氣孔導(dǎo)度降低的情況下，胞間二氧化碳摩爾分?jǐn)?shù)也有可能升高或者不變［14］。本試驗(yàn)結(jié)果為，鹽脅迫處理下6個(gè)灌木柳無(wú)性系的Gs均比對(duì)照降低，并隨鹽質(zhì)量濃度的提高下降愈加明顯。Ci的變化趨勢(shì)因品種不同而有所不同，鹽脅迫處理下JW22-2，JW51-3，JW2345和JW2372的Ci比對(duì)照降低，也呈隨著鹽處理質(zhì)量濃度的提高下降幅度加大的趨勢(shì)，而JW1065和JW2334無(wú)性系在鹽脅迫處理下的Ci均高于對(duì)照。這說(shuō)明，JW22-2，JW51-3，JW2345和JW2372無(wú)性系光合速率的下降主要是由氣孔限制因素引起的，而JW1065和JW2334無(wú)性系葉光合速率的下降是由非氣孔因素即細(xì)胞光合性能下降引起的［13］。葉綠素是光合色素中重要的色素分子，參與光合作用中光能的吸收、傳遞和光能的轉(zhuǎn)化，在光合作用中占有重要地位。研究表明，在鹽脅迫下葉綠素酶能加速葉綠素的降解，同時(shí)過(guò)量的Na＋滲入細(xì)胞后使原生質(zhì)凝聚導(dǎo)致植物葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，從而降低植物的光合作用［15－19］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鹽處理對(duì)6個(gè)供試無(wú)性系葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有顯著影響，各處理均比對(duì)照顯著下降，并隨著鹽處理質(zhì)量濃度的提高，下降幅度加大。在3 g·L－1鹽質(zhì)量濃度處理下，JW2345無(wú)性系的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，僅達(dá)對(duì)照32%。

綜上研究，在鹽脅迫下，JW2345和JW2372無(wú)性系水培苗的苗高、生物量鮮質(zhì)量、葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和凈光合速率下降幅度最小，因此耐鹽性相對(duì)較強(qiáng)；JW1065和JW2334無(wú)性系在相同鹽脅迫處理?xiàng)l件下的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、凈光合速率、苗高和生物量下降幅度最大，耐鹽性較弱。研究結(jié)果尚需在沿海灘涂造林實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證。

致謝：研究工作得到李曉儲(chǔ)研究員、李博碩士和焦秀潔碩士的支持與幫助，在此致以最誠(chéng)摯的謝意。

［1］翟鳳林，曹鳴慶.植物的耐鹽性及其改良［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1984.

［2］涂忠虞.柳樹育種與栽培［M］.南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1982：19－20.

［3］潘瑞熾.植物生理學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2001：28－29.

［4］ZOU Qi.Laboratory Manual of Plant Physiology and Biochemistry ［M］.Beijing：China Agriculture Press，1995：23－25.

［5］苗海霞，孫明高，夏陽(yáng)，等.鹽脅迫對(duì)苦楝根系活力的影響［J］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，36（1）：9－12.MIAO Haixia，SUN Minggao，XIA Yang，et a1.Effects of salt stress on root activity of Melia azedarach L.seedling ［J］.J Shandong Agric Univ Nat Sci，2005，36（1）：9－12.

［6］張立欽，鄭勇平，吳紀(jì)良，等.黑楊派新無(wú)性系水培苗對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)研究［J］.浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，17（2）：121－125.ZHANG Liqin，ZHENG Yongping，WU Jiliang，et al.NaCl stress of new Aigeiros clones seedlings from water cultures［J］.J Zhejiang For Coll，2000，17（2）：121－125.

［7］CHARTZOULAKIS K，LOUPASSAKI M，BERTAKI M，et al.Effects of NaCl salinity on growth ion content and CO2assimilation rate of six olive cuhivars ［J］.Sci Hortic，2002，96：235－247.

［8］FUNG L E，WANG S S，ALTMAN A，et a1.Effect of NaCl on growth，photosynthesis，ion and water relations of four poplar genotypes ［J］.For Ecol Manage，1998，107：135－146.

［9］楊敏生，李艷華，梁海永，等.白楊派雜種無(wú)性系及其親本光合和生長(zhǎng)對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)［J］.林業(yè)科學(xué)，2006，42（4）：19－26.YANG Minsheng，LI Yanhua，LIANG Haiyong，et al.Comparison of growth and photosynthesis in response to salt stress in Populus hybridization clones and their parent species ［J］.Sci Silv Sin，2006，42（4）：19－26.

［10］朱新廣，張其德.NaCl對(duì)光合作用影響的研究進(jìn)展［J］.植物學(xué)通報(bào)，1999，16（4）：332－338.ZHU Xinguang，ZHANG Qide.Advances in the research on the effects of NaCl on photosynthesis［J］.Chin Bull Bot，1999，16（4）：332－338.

［11］PARIDA A K，DAS A B.Salt tolerance and salinity effects on plants：a review ［J］.Ecotoxicol Environ Saf，2005，60：324－349.

［12］MANSOUR M M F，SALAMA K H A.Cellular basis of salinity tolerance in plants ［J］.Environ Exp Bot，2004，52：113－122.

［13］BERRY J A，DOWNTON W J S.Environmental Regulation of Photosynthesis ［M］.New York：Academic Press，1982：263－345.

［14］FARQUHAR G D，SHARKEY T D.Stormatal conductance and hotosynthesis ［J］.Annu Rev Plant Physiol，1982，33：317－345.

［15］ARO E M，MCCAFFERY S，ANDERSON J M.Photoinhibition and DI protein degradation in peas acclimated to different growth irradiances ［J］.Plant Physiol，1993，103：599－626.

［16］葛江麗，石雷，谷衛(wèi)彬，等.鹽脅迫條件下甜高粱幼苗的光合特性及光系統(tǒng)（Ⅱ）功能調(diào)節(jié)［J］.作物學(xué)報(bào)，2007，33（8）：1272－1278.GE Jiangli，SHI Lei，GU Weibin，et al.Photosynthetic characteristics and the salt-stressed sweet sorghum seedlings［J］.Acta Agron Sin，2007，33（8）：1272－1278.

［17］惠紅霞，許興，李守明.鹽脅迫抑制枸杞光合作用的可能機(jī)理［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2004，23（1）：5－9.HUI Hongxia，XU Xing，LI Shouming.Possible mechanism of inhibition on photosynthesis of Lyeium barbarum under salt stress ［J］.Chin J Ecol，2004，23（1）：5－9.

［18］DEMMING-ADAMS B.Photoprotection and oter responses of plants to high light stress ［J］.Ann Rev Plant Physiol Plant Mol Biol，1992，43：599－626.

［19］王慰，黃勝利，丁國(guó)劍，等.鹽脅迫下舟山新木姜子1年生苗形態(tài)變化與生理反應(yīng) ［J］.浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，24（2）：168－172.WANG Wei，HUANG Shengli，DING Guojian，et al.Morphological and physiological changes accompanying the induction of salt tolerance in Neolitsea sericea seedlings ［J］.J Zhejiang For Coll，2007，24（2）：168－172.