赫蘭保，徐永清，李鳳蘭，于志強(qiáng)，劉 丹，蔡振學(xué)，周 晶，李 飛，胡寶忠

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150030)

魯梅克斯雜交酸模(Rumex patientia ×R. tianschanicus cv. Rumex)從烏克蘭引入我國(guó)是以巴天酸模(R. patientia)為母本，以天山酸模(R.tianschanicus)為父本，經(jīng)過(guò)雜交培育而成的植物新品種［1-2］。該品種屬于蓼科酸模屬，是一種多年生的宿根草本植物。魯梅克斯雜交酸模具有根系發(fā)達(dá)、抗寒、耐鹽堿、生長(zhǎng)速度快且產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，可以在貧瘠的土地上種植，是一種優(yōu)良的防止水土流失、改善生態(tài)環(huán)境的地被植物。同時(shí)，魯梅克斯?fàn)I養(yǎng)豐富，在非豆科飼料作物中粗蛋白質(zhì)含量較高，適于飼喂豬、牛、羊、兔和魚(yú)等，還可以作為蔬菜、制作食用酒、飲料等的原料，同時(shí)，還可以提取葉綠素、植物蛋白及活化氨基酸等，利用前景廣闊，在飼料、醫(yī)藥和化妝品行業(yè)有著巨大的市場(chǎng)前景［3］。

植物的生長(zhǎng)發(fā)育受環(huán)境條件的影響，而土壤鹽漬化是影響種子萌發(fā)和植物生長(zhǎng)的主要因素之一。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果顯示，全球有6%的陸地面積為鹽漬化土壤［4-5］，其中我國(guó)鹽漬土壤面積約為3.5 ×107hm2，約占可耕地面積的1/3［6］，造成大部分土地資源浪費(fèi)，嚴(yán)重威脅著農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展。因此，土壤鹽漬化已經(jīng)成為當(dāng)今世界農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中主要的資源問(wèn)題和生態(tài)問(wèn)題。如何改良鹽漬化土壤已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，試驗(yàn)證明，通過(guò)生物治鹽能夠有效改善生態(tài)環(huán)境、提高鹽漬土地利用率［7］。因此，篩選出高耐鹽的植物材料使其在難以利用的鹽漬土地上生長(zhǎng)，既可以提高土地利用率、改良鹽漬土壤，又可以給農(nóng)牧業(yè)發(fā)展帶來(lái)效益。

魯梅克斯雜交酸模作為優(yōu)良的飼用牧草于1990 年育成，并于1995 年從烏克蘭引入中國(guó)，由于其應(yīng)用價(jià)值較大，在我國(guó)很多的省份進(jìn)行了推廣種植，但近年來(lái)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的魯梅克斯雜交酸模與國(guó)外優(yōu)質(zhì)的魯梅克斯雜交酸模相比退化現(xiàn)象嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為抗性差、產(chǎn)量低、適口性差，因此，本研究對(duì)國(guó)外與國(guó)內(nèi)兩個(gè)不同來(lái)源的魯梅克斯雜交酸模的抗鹽能力進(jìn)行比較，用半衰減濃度P50作為抗鹽性衡量指標(biāo)。P50是指當(dāng)生物處于逆境中一定時(shí)間，相對(duì)生長(zhǎng)量降低一半時(shí)的環(huán)境指標(biāo)濃度，可作為植物抵御環(huán)境脅迫的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，常用于環(huán)境評(píng)價(jià)和植物的抗逆性研究［8］。本研究測(cè)定鹽脅迫下魯梅克斯種子萌發(fā)率及幼苗期抗逆生理指標(biāo)，比較國(guó)外與國(guó)內(nèi)兩個(gè)不同來(lái)源的魯梅克斯雜交酸模之間耐鹽性差異，以期為耐鹽性魯梅克斯牧草在我國(guó)的推廣種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究中，供試種子分別為Щавель Чемпион(記為材料1)與魯梅克斯K-1(記為材料2)，其中材料1 購(gòu)于烏克蘭，材料2 購(gòu)于山東曹縣農(nóng)牧科技研究所。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子萌發(fā)試驗(yàn) 隨機(jī)選取干凈飽滿的種子，用10% H2O2浸泡30 min 對(duì)種子進(jìn)行表面消毒［9］，再用蒸餾水徹底清洗7 ～8 次，為了模擬鹽脅迫條件，在無(wú)菌條件下，將種子培養(yǎng)在不同NaCl 濃度(0、50、100、150、200、250、300 mmol·L－1)的MS 培養(yǎng)基中。在25 ℃，相對(duì)濕度為65%，光/暗周期分別為12 h 的條件下進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)，3 次重復(fù)，每重復(fù)100 粒種子，試驗(yàn)第7 天測(cè)定萌發(fā)率，萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)為胚根從種皮明顯地突出至少2 mm 視為正常萌發(fā)。

1.2.2 抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)含量的測(cè)定

根據(jù)種子萌發(fā)試驗(yàn)中材料1 與材料2 萌發(fā)率之間的差值和半衰減濃度的篩選結(jié)果，分別對(duì)0 和150 mmol·L－1NaCl 處理?xiàng)l件下的材料1 和材料2 的新鮮植株進(jìn)行取樣測(cè)定。取樣時(shí)間分別為7、9、11、13和15 d，規(guī)格為每份樣品鮮重1.0 g。超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍(lán)四唑(NBT)法測(cè)定;過(guò)氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定;過(guò)氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸收法測(cè)定;丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法測(cè)定［10］。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果均采用Microsoft Excel 錄入，并作圖。采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)相同鹽濃度脅迫下不同材料的萌發(fā)率進(jìn)行獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)，對(duì)相同鹽濃度脅迫下不同材料的抗氧化酶活力及丙二醛(MDA)含量進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度鹽脅迫對(duì)魯梅克斯萌發(fā)率的影響

隨著NaCl 濃度的增加材料1 和材料2 的萌發(fā)率整體呈下降趨勢(shì)(圖1)。在無(wú)NaCl 脅迫條件下，材料1 的萌發(fā)率顯著高于(P ＜0.05)材料2。在50 ～250 mmol·L－1NaCl 脅迫條件下，材料1 的萌發(fā)率極顯著高于(P ＜0.01)材料2，且在NaCl 濃度達(dá)到150 mmol·L－1時(shí)，材料1 與材料2 萌發(fā)率之間的差值達(dá)到最大，材料1 的萌發(fā)率約為87%，而材料2 的萌發(fā)率僅為58%;當(dāng)NaCl 濃度到達(dá)200 mmol·L－1時(shí)，材料1 的萌發(fā)率在50%以上，而材料2的萌發(fā)率卻低于50%，材料1 的半衰減濃度大于200 mmol·L－1，而材料2 的半衰減濃度低于200 mmol·L－1，即材料1 的半衰減濃度高于材料2。當(dāng)NaCl 濃度到達(dá)300 mmol·L－1時(shí)材料1 與材料2 的萌發(fā)率均降為0。

圖1 不同濃度鹽脅迫對(duì)魯梅克斯萌發(fā)率的影響Fig.1 Effects of different concentrations of NaCl on Rumex germination rate

2.2 鹽脅迫對(duì)魯梅克斯雜交酸模幼苗中抗氧化酶體系及丙二醛(MDA)含量的影響

2.2.1 鹽脅迫對(duì)魯梅克斯雜交酸模幼苗中超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響 在未經(jīng)鹽脅迫下，材料1 中的SOD 活性整體均顯著高于(P ＜0.05)材料2(圖2);與未脅迫相比，經(jīng)鹽脅迫后，材料1 中的SOD 活性整體均顯著升高，材料2 中SOD 活性在15 d 之前顯著升高，15 d 時(shí)無(wú)顯著變化(P ＞0.05)。在脅迫條件下，材料1 中的SOD 活性整體均顯著高于材料2，脅迫7 －11 d 時(shí)材料1 與材料2 中SOD活性均有小幅度上升趨勢(shì)，脅迫11 －15 d 時(shí)材料1與材料2 中SOD 活性均呈小幅度下降趨勢(shì)，其中脅迫到11 d 時(shí)材料1 與材料2 的SOD 活性均達(dá)到最大值，材料1 中SOD 活性為78.15 U·g－1FW，而材料2 中SOD 活性僅為28.83 U·g－1FW。

2.2.2 鹽脅迫對(duì)魯梅克斯雜交酸模幼苗中過(guò)氧化物酶(POD)活性的影響 隨著鹽脅迫時(shí)間的增加，材料1 與材料2 的POD 活性均呈現(xiàn)出先小幅度上升后明顯下降的趨勢(shì)(圖2)。在未經(jīng)鹽脅迫下，材料1 中的POD 活性整體均顯著高于(P ＜0.05)材料2。與未脅迫相比，材料1 與材料2 經(jīng)鹽脅迫后，材料1 中的POD 活性整體均顯著升高，但材料2 中POD 活性在15 d 之前顯著升高，15 d 時(shí)無(wú)明顯變化(P ＞0.05)。在脅迫條件下，材料1 中的POD 活性整體均顯著高于材料2。

2.2.3 鹽脅迫對(duì)魯梅克斯雜交酸模幼苗中過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的影響 材料1 與材料2 在鹽脅迫下CAT 活性變化量差異較大(圖2)。在未經(jīng)鹽脅迫下，材料1 中的CAT 活性整體均顯著高于(P ＜0.05)材料2;與未脅迫相比，材料1 與材料2經(jīng)鹽脅迫7 －13 d 后，CAT 活性整體均顯著升高，隨著脅迫時(shí)間的增加，在7 －11 d 時(shí)材料1 與材料2 的CAT 活性均有上升趨勢(shì)，在11 －15 d 時(shí)材料1 與材料2 的CAT 活性均呈大幅度下降趨勢(shì)。在11 d 時(shí)材料1 與材料2 的CAT 活性達(dá)到最大值，材料1 的CAT 活性為21.35 U·g－1·min－1，材料2 的CAT 活性為14.74 U·g－1·min－1。脅迫條件下，材料1 中CAT 活性整體均顯著高于材料2。

2.2.4 鹽脅迫對(duì)魯梅克斯雜交酸模幼苗中丙二醛(MDA)含量的影響 材料1 與材料2 在鹽脅迫下MDA 含量變化量存在較大差異(圖2)。在未經(jīng)鹽脅迫下，材料1 與材料2 中的MDA 含量(除9 d 外)無(wú)顯著差異。但與未脅迫相比，材料1 與材料2 的MDA 含量呈顯著上升趨勢(shì)(P ＜0.05)，且隨著脅迫時(shí)間的增加，材料1 與材料2 的MDA 含量均有所升高。但材料2 中MDA 含量升高更明顯，脅迫15 d時(shí)，材料1 中MDA 含量是未脅迫的4.35 倍，材料2中MDA 含量是未脅迫的6.75 倍。脅迫后材料2 中的MDA 含量整體均顯著高于材料1。

圖2 鹽脅迫下兩個(gè)材料SOD、POD、CAT 活性和MDA 含量的變化Fig.2 Changes of content of SOD，POD，CAT activity and MDA under salt stress

3 討論與結(jié)論

研究植物的耐鹽機(jī)制選擇最佳的脅迫時(shí)期是關(guān)鍵，植物在整個(gè)生活史中，不同的發(fā)育階段耐鹽性是不同的［11］，其中植物對(duì)鹽脅迫最敏感時(shí)期為種子萌發(fā)期和幼苗期［12-13］，而生殖期及其他發(fā)育階段相對(duì)不敏感。因此，種子在萌發(fā)期和幼苗期的耐鹽性可以反映出該品種的耐鹽性［14］。

本研究對(duì)魯梅克斯雜交酸模種子萌發(fā)率的測(cè)定結(jié)果表明，在不同濃度梯度的NaCl 脅迫下，材料1與材料2 的萌發(fā)率有顯著差異，隨著NaCl 濃度的增加，材料1 與材料2 的萌發(fā)率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，該結(jié)果與鹽脅迫下的蕎麥(Fagopyrum esculentum)［15］，豇豆(Vigna unguiculata)［16］，甜瓜(Cucumis melo)［17］的結(jié)果一致。但材料1 的萌發(fā)率顯著高于材料2 的萌發(fā)率，說(shuō)明材料1 的耐鹽性強(qiáng)于材料2。

研究表明，逆境脅迫對(duì)植物所產(chǎn)生的傷害，是由于植物體內(nèi)所產(chǎn)生的活性氧(ROS)大量積累從而啟動(dòng)了膜脂過(guò)氧化作用［18-19］，而這些ROS 可以通過(guò)細(xì)胞內(nèi)的SOD、POD 和CAT 等抗氧化酶系統(tǒng)所清除［20-22］。因此，在適度的環(huán)境脅迫下，耐鹽品種的抗氧化酶水平要高于敏感品種。本研究對(duì)魯梅克斯雜交酸模幼苗的抗氧化酶活性的測(cè)定結(jié)果表明，兩個(gè)不同來(lái)源的雜交酸模材料在不同濃度梯度的NaCl 脅迫下，SOD、POD 和CAT 活性存在較大差異，隨著NaCl 濃度的升高，材料1 和材料2 中的SOD、POD 和CAT 活性均有顯著升高趨勢(shì)，但材料1 中SOD、POD 和CAT 活性顯著高于材料2。同樣，這些結(jié)果也在紫花苜蓿(Medicago sativa)［23］，野大豆(Glycine soja)［24］和椒樣薄荷(Mentha piperita)［25］等報(bào)道中被確定。本研究表明，材料1 比材料2 具有更強(qiáng)的活性氧清除能力，即材料1 的耐鹽性強(qiáng)于材料2。

當(dāng)植物處于逆境條件時(shí)，細(xì)胞中膜脂過(guò)氧化作用加重，其產(chǎn)物MDA 含量也會(huì)隨之升高［26］，MDA 作為植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用的終產(chǎn)物，能夠與質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合交聯(lián)，而使之失活，改變質(zhì)膜的孔隙度和通透性，使生物膜結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞，進(jìn)而引起細(xì)胞代謝紊亂。常用MDA 含量的多少來(lái)衡量植物處于逆境中時(shí)，所受到的膜脂過(guò)氧化程度及對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱程度 。即膜脂過(guò)氧化過(guò)程中，終產(chǎn)物MDA 含量越高，說(shuō)明植物所受到的傷害越嚴(yán)重。在NaCl 脅迫下，隨著鹽濃度的增加及脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，柳樹(shù)(Salix babylonica)幼苗中MDA 含量呈上升趨勢(shì)［29］，中型狼尾 草(Pennisetum longissimum var. intermedium)幼苗［30］和番茄(Lycopersicon esculentum)幼苗［31］中MDA 含量也是隨著NaCl 濃度的增大而增加。同樣，本研究中，在NaCl 脅迫下兩個(gè)不同來(lái)源的材料中MDA 含量均有所升高，但材料2 中MDA 含量顯著高于材料1，這一結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明了材料1的耐鹽性強(qiáng)于材料2。

綜上可知，通過(guò)鹽脅迫下對(duì)魯梅克斯雜交酸模種子萌發(fā)率及幼苗期各項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定，可以比較出不同來(lái)源的魯梅克斯雜交酸模之間耐鹽性差異，材料1 與材料2 相比有較強(qiáng)的耐鹽性，因此，材料1 更適于在土壤鹽漬化地區(qū)進(jìn)行推廣和種植。

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