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NaCl脅迫對(duì)馬藺生長(zhǎng)及生理生化指標(biāo)的影響

2011-12-31 13:49:48張明軒黃蘇珍繩仁立原海燕
關(guān)鍵詞:脯氨酸細(xì)胞膜幼苗

張明軒,黃蘇珍,繩仁立,原海燕

〔江蘇省·中國(guó)科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園),江蘇 南京 210014〕

鹽堿土是一種廣泛分布的土壤類(lèi)型,在全球五大洲及大多數(shù)島嶼的濱海地帶和干旱、半干旱地帶都有分布。全世界鹽堿地總面積約為9.55×108hm2,占地球陸地總面積的7.26%;中國(guó)鹽堿地總面積約為9.913×107hm2,主要分布在東北、華北、西北內(nèi)陸地區(qū)以及長(zhǎng)江以北沿海地帶[1]。目前,鹽堿脅迫是人類(lèi)面臨的生態(tài)危機(jī)之一,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的損失僅次于干旱,而糧食安全問(wèn)題是人類(lèi)正面臨的前所未有的挑戰(zhàn),因此人類(lèi)必須盡可能地利用各種土地資源,包括面積較大的鹽堿土地。然而,一般植物(作物)對(duì)鹽堿脅迫的適應(yīng)能力有限,因此提高農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物的抗(耐)鹽能力及利用耐鹽堿植物改良鹽堿土地是迫切需要解決的問(wèn)題之一。近年來(lái),人們對(duì)植物的耐鹽性進(jìn)行了大量的研究,在鹽堿脅迫對(duì)植物的傷害機(jī)制、植物對(duì)鹽堿脅迫的適應(yīng)性反應(yīng)和如何提高植物的耐鹽性等方面取得了一定的成果[2-3]。

馬藺〔Iris lactea Pall.var.chinensis(Fisch.) Koidz.〕也稱(chēng)馬蓮(花、草)、馬蘭(花)、紫藍(lán)草、蘭花草等,是鳶尾科(Iridaceae)鳶尾屬(Iris L.)多年生宿根草本植物,廣泛分布于中國(guó)的東北、華北和西北等地[4-5]。馬藺不僅分布范圍廣、生態(tài)類(lèi)型豐富,而且是鳶尾科中觀賞價(jià)值最高的種類(lèi)之一[6]。該種植物不僅抗性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、生物量較大,且對(duì)多種重金屬脅迫均具有較好的抗性。近幾年來(lái),國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)馬藺的部分生物學(xué)特性、栽培技術(shù)和耐重金屬脅迫能力等進(jìn)行了研究[7-8],但對(duì)馬藺耐鹽脅迫方面的研究報(bào)道較少。

作者采用水培法研究了NaCl脅迫對(duì)馬藺部分生長(zhǎng)及生理生化指標(biāo)的影響,以期探討NaCl脅迫對(duì)馬藺的毒害機(jī)制及其耐鹽機(jī)制,為進(jìn)一步開(kāi)展耐鹽堿植物種質(zhì)資源的研究及利用耐鹽堿植物對(duì)鹽堿地進(jìn)行生態(tài)修復(fù)奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用馬藺種子為引種自中國(guó)黑龍江并栽培于江蘇省·中國(guó)科學(xué)院植物研究所鳶尾種質(zhì)圃6 a以上的無(wú)性繁殖群體自然結(jié)實(shí)的籽實(shí)。用自來(lái)水浸泡種子,發(fā)芽后播種于盛滿石英砂的苗盤(pán)中,每天用1/4 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液澆灌2次(營(yíng)養(yǎng)液澆灌量視石英砂干濕程度而定)。待苗高約10 cm時(shí)取出幼苗,用去離子水沖洗干凈后,選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗用于NaCl脅迫處理。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 NaCl脅迫的處理方法 實(shí)驗(yàn)于2009年8月至10月在南京中山植物園普通溫室內(nèi)進(jìn)行。將供試幼苗用海綿條和1 cm厚的泡沫板固定在5 L的塑料周轉(zhuǎn)箱中,用1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液預(yù)培養(yǎng)7 d后,加入固體NaCl,使培養(yǎng)液中NaCl的最終質(zhì)量濃度分別為0(CK)、1、2、3、4、6、8和10 g·L-1。每處理30株幼苗,各3次重復(fù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,每4天更換1次含相應(yīng)質(zhì)量濃度NaCl的1/2Hoagland營(yíng)養(yǎng)液,共脅迫處理30 d。分別于NaCl脅迫處理的7、14、21及28 d取樣測(cè)定各生理生化指標(biāo),并于脅迫處理結(jié)束時(shí)(30 d)取樣測(cè)定各生長(zhǎng)指標(biāo)。

1.2.2 生長(zhǎng)及生理生化指標(biāo)的測(cè)定方法 用直尺直接測(cè)量每株幼苗的株高和根長(zhǎng),結(jié)果取平均值。將幼苗用自來(lái)水沖洗干凈,吸水紙吸干表面水分,用剪刀將地上部分和根系分開(kāi),分別置于105℃殺青2 h,然后于60℃烘干至恒質(zhì)量后稱(chēng)量,記錄馬藺植株的地上部分和根系的干質(zhì)量,并計(jì)算全株干質(zhì)量。

各處理組均隨機(jī)選取幼苗若干株,迅速用去離子水沖洗干凈后用吸水紙吸干表面水分,分別稱(chēng)取葉片0.5 g用于測(cè)定各生理生化指標(biāo)。參照文獻(xiàn)[9]的方法測(cè)定葉綠素含量;參照文獻(xiàn)[10]的方法測(cè)定丙二醛(MDA)含量;參照文獻(xiàn)[11]的方法測(cè)定脯氨酸含量;參照文獻(xiàn)[12]的電導(dǎo)儀法測(cè)定細(xì)胞膜相對(duì)透性(即相對(duì)電導(dǎo)率);參照文獻(xiàn)[13]的方法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)含量;參照文獻(xiàn)[14]的方法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)的活性。各指標(biāo)均重復(fù)測(cè)量3次,結(jié)果取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 10.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和處理。

2 結(jié)果和分析

2.1 NaCl脅迫對(duì)馬藺生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響見(jiàn)表1。由表1可以看出,較低質(zhì)量濃度的NaCl脅迫對(duì)馬藺的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用,而較高質(zhì)量濃度的NaCl脅迫則表現(xiàn)出抑制作用。1和2 g·L-1NaCl脅迫條件下馬藺幼苗株高和地上部分干質(zhì)量基本上較對(duì)照顯著增加(P<0.05),株高分別為對(duì)照的1.124和1.045倍,地上部分干質(zhì)量分別為對(duì)照的1.151和1.070倍;其中,1 g·L-1NaCl處理組馬藺幼苗的株高和地上部分干質(zhì)量最大,這一結(jié)果與郭建華等[15]對(duì)小麥(Triticum aestivum L.)的研究結(jié)果一致。質(zhì)量濃度3~10 g·L-1的NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗株高和地上部分生長(zhǎng)有抑制作用,隨NaCl質(zhì)量濃度的提高,馬藺幼苗的株高和地上部分干質(zhì)量均呈持續(xù)下降的趨勢(shì),且4~10 g·L-1NaCl脅迫處理組的株高和地上部分干質(zhì)量顯著低于對(duì)照(P<0.05)。在3、4、6、8和10 g·L-1NaCl脅迫條件下,馬藺幼苗的株高分別為對(duì)照的92.6%、81.7%、79.7%、77.2%和 68.8%,地上部分干質(zhì)量分別為對(duì)照的 97.7%、86.6%、75.0%、68.6%和53.5%。

表1結(jié)果還顯示,隨NaCl質(zhì)量濃度的提高,馬藺幼苗根系生長(zhǎng)受到明顯抑制,根長(zhǎng)和根干質(zhì)量不斷下降。在NaCl質(zhì)量濃度相對(duì)較高的條件下,馬藺的根長(zhǎng)和根干質(zhì)量均顯著低于對(duì)照(P<0.05);在6、8和10 g·L-1NaCl脅迫條件下,馬藺根長(zhǎng)分別為對(duì)照的65.9%、54.9%和50.0%,根干質(zhì)量分別為對(duì)照的56.8%、50.6%和43.2%,降幅均大于株高和地上部分干質(zhì)量。根系是植物暴露于鹽堿環(huán)境中的首要組織[16],由于NaCl處理液直接作用于根系,因而根系受到的抑制作用大于地上部分。

由表1還可見(jiàn),在1 g·L-1NaCl脅迫條件下,馬藺的全株干質(zhì)量最大且顯著高于對(duì)照(P<0.05),為對(duì)照的1.087倍,說(shuō)明低質(zhì)量濃度NaCl對(duì)馬藺生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。隨NaCl質(zhì)量濃度的繼續(xù)提高,馬藺全株干質(zhì)量呈逐漸下降趨勢(shì)且均低于對(duì)照;高質(zhì)量濃度NaCl導(dǎo)致根系損傷加重,同時(shí)影響地上部分生物量的合成和積累。據(jù)此推斷,NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗的傷害可能是通過(guò)限制根系的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)以影響對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收,從而對(duì)馬藺全株的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。

表1 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響(±SD)1)Table 1 Effect of NaCl stresswith different concentrations on grow th indexes of Iris lactea Pall.var.chinensis(Fisch.)Koidz.seedling(± SD)1)

表1 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響(±SD)1)Table 1 Effect of NaCl stresswith different concentrations on grow th indexes of Iris lactea Pall.var.chinensis(Fisch.)Koidz.seedling(± SD)1)

1)同列中不同的小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference(P<0.05).

NaCl質(zhì)量濃度/g·L-1 Conc.of NaCl株高/cm Height 根長(zhǎng)/cmRoot length干質(zhì)量/g Dry weight地上部分 Above-ground part 根 Root 全株Whole plant 0(CK)20.2±1.0bc 16.4±0.5a 0.172±0.006c 0.081±0.004a 0.253±0.010b 1 22.7±0.4a 14.8±0.6b 0.198±0.004a 0.077±0.003a 0.275±0.006a 2 21.1±0.9b 15.2±0.6ab 0.184±0.005b 0.064±0.004b 0.248±0.008b 3 18.7±0.8c 13.9±1.0b 0.168±0.005c 0.060±0.004b 0.228±0.008c 4 16.5±0.8d 12.1±0.6c 0.149±0.006d 0.052±0.005c 0.201±0.009d 6 16.1±1.2d 10.8±0.4c 0.129±0.004e 0.046±0.003c 0.175±0.006e 8 15.6±0.9d 9.0±1.0d 0.118±0.006e 0.041±0.003d 0.159±0.011e 10 13.9±0.6e 8.2±0.7d 0.092±0.005 f 0.035±0.002d 0.127±0.010f

2.2 NaCl脅迫對(duì)馬藺生理生化指標(biāo)的影響

2.2.1 對(duì)葉綠素含量的影響 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗葉片葉綠素含量的影響見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn),在不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫條件下,各處理組馬藺葉片葉綠素含量均隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而呈先升高后下降的變化趨勢(shì),最大值出現(xiàn)在脅迫的第21天;但在脅迫處理的第28天,盡管各處理組馬藺葉片葉綠素含量有所降低,但降低幅度不大。在NaCl質(zhì)量濃度較低的條件下,馬藺葉片葉綠素含量隨NaCl質(zhì)量濃度提高呈增加的趨勢(shì),在3和4 g·L-1NaCl脅迫處理?xiàng)l件下達(dá)到最大值,且顯著高于對(duì)照(P<0.05);而在NaCl質(zhì)量濃度較高的條件下,葉綠素含量隨NaCl質(zhì)量濃度的提高呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。

表2 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗葉片葉綠素含量的影響1) Table 2 Effect of NaCl stress w ith different concentrations on chlorophyll content in leaf of Iris lactea Pall.var.chinensis(Fisch.) Koidz.seedling1)

2.2.2 對(duì)葉片相對(duì)電導(dǎo)率的影響 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗葉片細(xì)胞相對(duì)電導(dǎo)率的影響見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn),隨NaCl脅迫濃度的提高和處理時(shí)間的延長(zhǎng),馬藺幼苗葉片細(xì)胞的相對(duì)電導(dǎo)率總體上呈增加趨勢(shì)并均高于對(duì)照,說(shuō)明NaCl脅迫處理對(duì)細(xì)胞膜造成傷害,改變了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu),破壞了細(xì)胞膜的正常生理功能,反映在生理指標(biāo)上則為相對(duì)電導(dǎo)率增加。其中,1、2、3和4 g·L-1NaCl脅迫處理7或14 d,相對(duì)電導(dǎo)率有小幅增加但與對(duì)照差異不顯著;而10 g·L-1NaCl脅迫處理7 d或6、8和10 g·L-1NaCl脅迫處理14 d,相對(duì)電導(dǎo)率顯著高于對(duì)照(P<0.05)。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)(21和28 d),葉片細(xì)胞膜受傷害的程度加劇,與對(duì)照相比,各脅迫處理組的相對(duì)電導(dǎo)率均顯著增加。用10 g·L-1NaCl脅迫處理28 d,馬藺幼苗葉片細(xì)胞膜受傷害的程度最大,相對(duì)電導(dǎo)率為對(duì)照的2.39倍。

以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,在較低質(zhì)量濃度NaCl脅迫條件下,馬藺葉片細(xì)胞膜受傷害的程度不大,而較高質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)葉片細(xì)胞膜造成了較大程度的破壞;在脅迫初期對(duì)細(xì)胞膜的傷害程度較小,但隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),對(duì)細(xì)胞膜的傷害程度加劇。

表3 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率的影響1) Table 3 Effect of NaCl stressw ith different concentrations on relative conductivity in leaf of Iris lactea Pall.var.chinensis(Fisch.)Koidz.seed ling1)

2.2.3 對(duì)脯氨酸含量的影響 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗葉片脯氨酸含量的影響見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn),用1或2 g·L-1NaCl脅迫處理7 d,馬藺幼苗葉片脯氨酸含量略低于對(duì)照但差異不顯著;除此之外,各處理組和不同的處理時(shí)間馬藺幼苗葉片的脯氨酸含量均高于對(duì)照,僅差異幅度不同。隨處理時(shí)間的延長(zhǎng),各脅迫處理組馬藺葉片脯氨酸含量呈先增加后下降的趨勢(shì),最高值出現(xiàn)在脅迫處理的第14天或第21天;而隨NaCl脅迫濃度的提高,在同一處理時(shí)間,馬藺葉片的脯氨酸含量表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)。用10 g·L-1NaCl脅迫處理7、14、21和28 d,脯氨酸含量均最高,分別為對(duì)照的1.522、2.007、2.931和2.574倍,顯著高于其他處理組和對(duì)照組。

以上結(jié)果表明:在較高質(zhì)量濃度NaCl脅迫條件下馬藺體內(nèi)能夠積累大量的脯氨酸,而在較低質(zhì)量濃度NaCl脅迫條件下脯氨酸積累不明顯;隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)脯氨酸含量呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢(shì),說(shuō)明經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的脅迫處理后,馬藺對(duì)NaCl脅迫具有了一定的適應(yīng)性。

表4 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗葉片脯氨酸含量的影響1) Table 4 Effect of NaCl stressw ith different concentrations on proline content in leaf of Iris lactea Pall.var.chinensis(Fisch.)Koidz.seed ling1)

2.2.4 對(duì)丙二醛(MDA)含量的影響 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫條件下馬藺幼苗葉片的丙二醛(MDA)含量見(jiàn)表5。由表5可以看出,馬藺葉片MDA含量基本上隨NaCl質(zhì)量濃度的提高和處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。用質(zhì)量濃度1~8 g·L-1NaCl脅迫處理7 d,MDA含量與對(duì)照差異不顯著;而用質(zhì)量濃度10 g·L-1NaCl脅迫處理28 d,MDA含量大幅增加,為對(duì)照的1.860倍,顯著高于對(duì)照。

以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,馬藺幼苗體內(nèi)細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化的程度受到NaCl脅迫濃度和脅迫時(shí)間的雙重影響,NaCl脅迫濃度越高、脅迫時(shí)間越長(zhǎng),MDA含量越高,即細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化的程度越高,植株受到的傷害也越大。

表5 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗葉片丙二醛(MDA)含量的影響1)Table 5 Effect of NaCl stress with different concentrations on MDA content in leaf of Iris lactea Pall.var.chinensis(Fisch.)Koidz.seed ling1)

2.2.5 對(duì)可溶性蛋白質(zhì)含量的影響 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的影響見(jiàn)表6。用1~10 g·L-1NaCl脅迫處理7或14 d,各處理組馬藺幼苗葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量略低于對(duì)照或與對(duì)照持平。用1~6 g·L-1NaCl脅迫處理21 d,馬藺幼苗葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量均高于對(duì)照,其中3 g·L-1NaCl處理組最高,達(dá)到4.28 mg·g-1;用8~10 g·L-1NaCl脅迫處理21 d,葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量均低于對(duì)照,且隨著NaCl質(zhì)量濃度的提高不斷減小。脅迫處理28 d,各處理組的可溶性蛋白質(zhì)含量均低于對(duì)照,并隨NaCl質(zhì)量濃度的提高不斷減小,其中,用10 g·L-1NaCl脅迫處理28 d,葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量最低,僅為對(duì)照的80.9%。

以上結(jié)果說(shuō)明,較低質(zhì)量濃度和短時(shí)間的NaCl處理對(duì)馬藺葉片可溶性蛋白質(zhì)合成和積累的影響不大,甚至略有促進(jìn)作用;只有在NaCl脅迫濃度和脅迫時(shí)間達(dá)到一定程度后(8~10 g·L-1NaCl脅迫21 d或3~10 g·L-1NaCl脅迫28 d),馬藺幼苗葉片的可溶性蛋白質(zhì)的合成及積累才受到明顯的抑制,表明馬藺對(duì)NaCl脅迫具有一定的耐受性。

表6 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的影響1)Table 6 Effect of NaCl stressw ith different concentrations on soluble protein content in leaf of Iris lactea Pall.var.chinensis(Fisch.) Koidz.seedling1)

2.2.6 對(duì)超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗葉片SOD活性的影響見(jiàn)表7。由表7可見(jiàn),隨NaCl質(zhì)量濃度的提高,馬藺幼苗葉片的SOD活性呈上升的趨勢(shì);除用1 g·L-1NaCl脅迫處理28 d后SOD活性略低于對(duì)照外,其他各處理組不同脅迫時(shí)間的SOD活性均高于對(duì)照,其中在10 g·L-1NaCl脅迫條件下SOD活性均最高。

隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),馬藺幼苗葉片的SOD活性呈先升后降的趨勢(shì),在脅迫處理的第14天達(dá)到最高;其中用10 g·L-1NaCl脅迫處理14 d,SOD活性達(dá)到峰值,為對(duì)照的3.262倍。之后,葉片SOD活性逐漸降低,表明隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),馬藺體內(nèi)的抗氧化酶防御系統(tǒng)可能受到一定程度的破壞。

表7 不同質(zhì)量濃度NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗葉片SOD活性的影響1)Table 7 Effect of NaCl stress w ith different concentrations on SOD activity in leaf of Iris lactea Pall.var.chinensis(Fisch.)Koidz.seed ling1)

3 討 論

植物耐鹽性是一個(gè)受多基因控制的極為復(fù)雜的生理過(guò)程,不同植物的耐鹽機(jī)制不盡相同。在鹽脅迫條件下,植物體內(nèi)的許多生理代謝過(guò)程發(fā)生紊亂,表現(xiàn)為生長(zhǎng)受到明顯抑制,抑制作用的程度既取決于鹽脅迫水平,又取決于植物的抗鹽能力和鹽脅迫的時(shí)間[17]。因此,本研究從脅迫水平和脅迫時(shí)間2個(gè)方面探討馬藺的耐鹽能力。

生物量是植物對(duì)鹽脅迫反應(yīng)的綜合體現(xiàn),也是體現(xiàn)植物耐鹽性的直接指標(biāo)之一[18]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在較高質(zhì)量濃度(4~10 g·L-1)的NaCl脅迫條件下,馬藺植株地上部分的生長(zhǎng)受到明顯抑制,這與甜菊(Stevia rebaudiana Bertoni)、甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)、萵苣(Lactuca sativa L.)和海濱錦葵〔Kostelezkya virginica(L.)Presl〕等植物在不同鹽脅迫條件下的生長(zhǎng)狀況相一致[19-22]。然而,較低質(zhì)量濃度(1~3 g·L-1)NaCl脅迫對(duì)馬藺植株地上部分的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用,表現(xiàn)在株高和地上部分干質(zhì)量及全株干質(zhì)量均略有升高。NaCl脅迫對(duì)馬藺根長(zhǎng)和根干質(zhì)量均有明顯的抑制作用并隨NaCl質(zhì)量濃度提高不斷減小,這可能與根系直接暴露于鹽脅迫環(huán)境中并直接受到鹽脅迫的傷害有關(guān)。

葉綠素含量的高低能夠反映出植物在鹽脅迫條件下光合作用能力的強(qiáng)弱,常與其他指標(biāo)共同作為植物抗鹽性能力的判斷依據(jù)[23]。總體來(lái)說(shuō),馬藺幼苗葉片葉綠素含量隨著NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)和質(zhì)量濃度的提高表現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì),表明低質(zhì)量濃度和短時(shí)間的NaCl脅迫可使馬藺葉片葉綠素含量增加,可能的原因是:一方面低質(zhì)量濃度和短時(shí)間的NaCl脅迫對(duì)葉綠素的合成有一定的促進(jìn)作用;另一方面NaCl脅迫使馬藺葉片失水,導(dǎo)致葉片中的水分含量下降,間接表現(xiàn)為葉綠素含量的增加。隨著NaCl脅迫濃度提高和脅迫時(shí)間延長(zhǎng),特別是在NaCl脅迫濃度相對(duì)較高的條件下,馬藺葉片的葉綠素合成受到抑制,且這種抑制作用的強(qiáng)度呈逐漸加強(qiáng)的趨勢(shì)。

在低濃度和短時(shí)間NaCl脅迫條件下,馬藺葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量略低于對(duì)照或與對(duì)照持平,而高濃度及較長(zhǎng)時(shí)間的NaCl脅迫可導(dǎo)致馬藺葉片可溶性蛋白質(zhì)含量明顯下降。結(jié)合NaCl脅迫條件下馬藺幼苗株高、地上部分干質(zhì)量、全株干質(zhì)量和葉綠素含量的變化,初步認(rèn)為低質(zhì)量濃度和短時(shí)間的NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗有“刺激生長(zhǎng)”的作用,其作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

為了抵抗逆境造成的傷害,植物通過(guò)鹽脅迫應(yīng)答基因的作用產(chǎn)生滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸,以維持細(xì)胞正常的滲透勢(shì)。在高質(zhì)量濃度NaCl脅迫條件下,馬藺幼苗葉片脯氨酸含量迅速積累,特別是在10 g·L-1NaCl條件下,脯氨酸含量達(dá)到最高;而隨NaCl脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),脯氨酸含量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。NaCl脅迫條件下馬藺體內(nèi)脯氨酸含量的這種變化趨勢(shì)與前人的研究結(jié)果是一致的[24]。有研究表明,鹽脅迫對(duì)植物危害的另一個(gè)重要方面是對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和組成的影響[25],丙二醛(MDA)含量和細(xì)胞膜透性(即相對(duì)電導(dǎo)率)是反映細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化程度強(qiáng)弱和質(zhì)膜受破壞程度的重要指標(biāo)。隨NaCl脅迫濃度提高和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),馬藺葉片的MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率總體上不斷增高,說(shuō)明在高質(zhì)量濃度NaCl長(zhǎng)時(shí)間脅迫條件下,馬藺的細(xì)胞膜系統(tǒng)受到損傷,從而誘發(fā)細(xì)胞膜的脂質(zhì)過(guò)氧化,這與李明等對(duì)甘草的研究結(jié)果相似[26]。

超氧化物歧化酶(SOD)是重要的抗氧化酶之一,在受到一定時(shí)間和一定質(zhì)量濃度的NaCl脅迫后,馬藺體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)啟動(dòng),SOD活性明顯升高,以及時(shí)清除體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧,避免膜脂過(guò)氧化。但隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),抗氧化酶防御系統(tǒng)可能也遭到破壞,導(dǎo)致SOD活性有所下降,隨之活性氧增加、膜脂過(guò)氧化程度加強(qiáng),引起MDA含量升高。

綜上所述,低質(zhì)量濃度和短時(shí)間的NaCl脅迫對(duì)馬藺幼苗沒(méi)有明顯的傷害甚至有一定的“刺激生長(zhǎng)”作用,隨NaCl脅迫濃度的提高和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),各項(xiàng)生長(zhǎng)和生理生化指標(biāo)出現(xiàn)明顯變化,表明馬藺受到明顯傷害。但經(jīng)過(guò)較高質(zhì)量濃度NaCl脅迫處理30 d后,供試的全部馬藺幼苗并沒(méi)有死亡且都能夠存活,在一定程度上說(shuō)明馬藺對(duì)NaCl脅迫具有較強(qiáng)的耐性。

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