李海燕 邵金彩 王靜 肖可 李慶衛(wèi)

(北京林業(yè)大學(xué)，北京，100083)

土壤鹽漬化已經(jīng)成為當(dāng)前全球性的生態(tài)環(huán)境難題之一，據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)[1]統(tǒng)計(jì)，全世界鹽漬土總面積為3.97億hm2，約占陸地總面積的3.10%；我國(guó)的鹽漬土總面積達(dá)到3 630萬(wàn)hm2，接近我國(guó)可利用土地面積的4.88%[2]，目前，僅有576.6萬(wàn)hm2已被開墾[3]。土壤鹽漬化已成為限制我國(guó)花卉生產(chǎn)與園林綠化應(yīng)用的主要環(huán)境因子之一。

蠟梅(Chimonanthuspraecox)，又稱臘梅、黃梅等，屬蠟梅科(Calycanthaceae)蠟梅屬落葉灌木，是第三紀(jì)孑遺植物，也是我國(guó)重要的傳統(tǒng)名花，栽培歷史悠久，被廣泛應(yīng)用于園林綠化、盆景、鮮切花、蠟梅香精等方面[4]。邵金彩等[5]研究了鹽脅迫對(duì)蠟梅種子萌發(fā)及幼苗影響，認(rèn)為蠟梅種子具有耐低鹽脅迫(0.4% NaCl以下)的特性，但蠟梅成年植株能否在鹽漬土上生長(zhǎng)以及對(duì)鹽脅迫耐受程度尚無(wú)定論。因此，擬通過(guò)研究鹽脅迫對(duì)5年生蠟梅生長(zhǎng)和生理特性的影響、探討蠟梅對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)機(jī)制和耐鹽性，對(duì)于指導(dǎo)蠟梅在鹽漬土地區(qū)的栽培應(yīng)用具有一定的理論意義與實(shí)踐價(jià)值。

1 材料與方法

試驗(yàn)場(chǎng)地位于北京林業(yè)大學(xué)苗圃內(nèi)，場(chǎng)地避雨且有充足的自然光照。以5年生‘一品晚黃’蠟梅(Chimonanthuspraecox‘Yipin Wanhuang’)健壯實(shí)生苗為試材，選取生長(zhǎng)健壯、生長(zhǎng)形態(tài)一致的植株，以V(草炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=4∶1∶1的混合土作為基質(zhì)，種植在300 mm×350 mm(底徑×高)的塑料花盆內(nèi)，花盆底下放置托盤，種植密度均為1株·盆-1。依據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，共設(shè)0.3%、0.6%、0.9%、1.2%四個(gè)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度處理，分別記為C1、C2、C3、C4，每個(gè)處理設(shè)5個(gè)重復(fù)，以蒸餾水為對(duì)照組，記為CK。試驗(yàn)前控制澆水使土壤干燥，于2016年5月16日開始進(jìn)行第一次土壤鹽化試驗(yàn)。依據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)配制相應(yīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽溶液各1 500 mL，一次性加入盆中，若有溶液流入托盤則立即倒回花盆，每10 d澆相應(yīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽溶液或蒸餾水(均澆1 500 mL)，處理40 d后結(jié)束試驗(yàn)。

每次澆鹽水前取位于植株上部第4～5片葉，立即帶回實(shí)驗(yàn)室處理，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。于試驗(yàn)結(jié)束后第1天，選擇長(zhǎng)勢(shì)中等的蠟梅實(shí)生苗觀察其根部的變化情況。

生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定：表觀變化的觀測(cè)主要于試驗(yàn)期間記錄葉片顏色、落葉程度等受脅迫癥狀，在試驗(yàn)結(jié)束后，觀測(cè)蠟梅根部表觀差異，并拍照記錄。生長(zhǎng)量觀測(cè)主要取株高、地徑、葉長(zhǎng)、葉寬等指標(biāo)，分別于鹽脅迫試驗(yàn)前和結(jié)束后測(cè)量，株高為植株基部到主干頂端的長(zhǎng)度，采用鋼卷尺測(cè)量，精度為0.1 cm；地徑為植株離地表0～5 cm處的莖干直徑，使用十字交叉的方式[6]用電子游標(biāo)卡尺測(cè)定，精度為0.02 cm；取植株中上部成熟葉片，每個(gè)處理選10枚以上葉片進(jìn)行葉片形態(tài)的測(cè)量，用直尺測(cè)量葉長(zhǎng)、葉寬，精度0.1 cm。每個(gè)指標(biāo)3個(gè)重復(fù)。

生理指標(biāo)測(cè)定：分別于試驗(yàn)前、試驗(yàn)第10、20、30、40 d采取植物葉片，并將其置于-80 ℃的超低溫冰箱中(其中葉片組織含水量、相對(duì)電導(dǎo)率在葉片采后立即測(cè)定)，用于測(cè)定生理生化指標(biāo)。其中葉片組織含水量采用烘干法測(cè)定[7]。相對(duì)電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀測(cè)定。過(guò)氧化物酶(POD)活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[8]，超氧化物歧化酶(SOD)活性測(cè)定采用NBT法[8]，丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度的測(cè)定采用巴比妥酸顯色法[7]，可溶性蛋白(SP)質(zhì)量摩爾濃度測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[8]，可溶性糖(SS)質(zhì)量摩爾濃度測(cè)定采用蒽酮比色法[8]，游離脯氨酸(Pro)質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定采用酸性茚三酮法[8]。每個(gè)指標(biāo)3個(gè)重復(fù)。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定：試驗(yàn)第10、20、30、40 d于08:00—11:00，用便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xPAM-2500測(cè)定各項(xiàng)葉綠素?zé)晒鈪?shù)，每個(gè)處理9個(gè)重復(fù)，每次測(cè)定相同葉片。測(cè)定前暗適應(yīng)30 min后，進(jìn)行最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、實(shí)際光合效率(Y(II))、光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)以及相對(duì)電子傳遞速率(rE，T，R)等的測(cè)定。測(cè)量時(shí)保持儀器角度一致，并使葉片平展。在9個(gè)重復(fù)中，去掉最高值和最低值，將剩余的5個(gè)值進(jìn)行結(jié)果分析。

耐鹽因子的綜合分析：先對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化[9]。計(jì)算各指標(biāo)的耐鹽系數(shù)(α)，若指標(biāo)與植物耐鹽性呈正相關(guān)，則該指標(biāo)的α=(處理組平均值/測(cè)定組平均值)×100%；若指標(biāo)與植物耐鹽性呈負(fù)相關(guān)，則該指標(biāo)的α=(測(cè)定組平均值/處理組平均值)×100%。之后對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的α值進(jìn)行Person相關(guān)性分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的α值進(jìn)行主成分分析得到不同主成分下各指標(biāo)的負(fù)載權(quán)數(shù)及貢獻(xiàn)率，獲得綜合指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)蠟梅各生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

對(duì)表觀特征的影響：鹽脅迫40 d后，C1處理后有少量下部葉片葉尖及邊緣干枯，成活率100%，說(shuō)明低鹽脅迫對(duì)5年生蠟梅的生長(zhǎng)影響不顯著，在C1處理后能正常生長(zhǎng)；C2處理后有50%植株的中下部葉片出現(xiàn)干枯，受害癥狀較嚴(yán)重；C3和C4處理后植株老葉片100%脫落，但有新葉繼續(xù)形成，嚴(yán)重卷縮失水，直至干枯。由圖1可知，0.3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)下處理40 d后的蠟梅根系表觀與對(duì)照無(wú)明顯差異，在0.6%～1.2%質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，蠟梅側(cè)根的數(shù)量隨鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而減少。鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1.2%時(shí)，幾乎已無(wú)側(cè)根。

對(duì)生長(zhǎng)量的影響：株高、地徑、葉長(zhǎng)和葉寬的生長(zhǎng)量均隨鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)不同程度減小(表1)。在C1處理下，株高、地徑、葉長(zhǎng)和葉寬生長(zhǎng)量降幅依次分別為4.29%、10.77%、5.26%、13.79%。在C2處理下，葉寬生長(zhǎng)量的降幅達(dá)到50%以上，其余3個(gè)指標(biāo)的降幅均在50%以下。在C1處理下，地徑生長(zhǎng)量的差異與對(duì)照達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，株高、葉長(zhǎng)與葉寬的生長(zhǎng)量與對(duì)照的差異不顯著(P<0.05)；在C2、C3、C4處理下，植株各指標(biāo)生長(zhǎng)量與CK處理下的差異均達(dá)到了極顯著水平(P<0.05)。不同鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理下植株的株高、地徑、葉長(zhǎng)和葉寬生長(zhǎng)量的差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。

圖1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽脅迫處理40 d后根系狀況對(duì)照?qǐng)D

表1 鹽脅迫對(duì)5年生蠟梅生長(zhǎng)量的影響

2.2 鹽脅迫對(duì)蠟梅各生理指標(biāo)的影響

對(duì)葉片組織含水量的影響：鹽脅迫對(duì)葉片組織含水量的影響如表2所示，C1處理下與CK相比變化趨勢(shì)穩(wěn)定；C2、C3和C4處理下整體均隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)表現(xiàn)出不同程度的減少。在C1處理下的葉片含水量數(shù)值較CK處理稍低，但二者之間差異不顯著；在C2處理下，葉片含水量顯著下降了31.13%(P<0.05)。在高質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽脅迫下(0.9%～1.2%)，葉片組織含水量在30d時(shí)均降至最低，同時(shí)在試驗(yàn)后期(40 d時(shí))葉片全部干枯脫落。

對(duì)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響：鹽脅迫對(duì)游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可溶性蛋白、可溶性糖質(zhì)量摩爾濃度的影響如表2所示。不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽脅迫下，游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)均逐漸升高，而可溶性蛋白、可溶性糖質(zhì)量摩爾濃度隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)先降低后增加。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(C1、C2于脅迫40 d時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，C3、C4于脅迫30 d時(shí)結(jié)束試驗(yàn))，C1、C2、C3、C4處理的游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是0 d時(shí)的5.96、12.28、9.61、8.06倍(P<0.05)。脅迫10 d時(shí)，C1、C2、C3、C4處理下的可溶性蛋白質(zhì)量摩爾濃度較0 d時(shí)依次顯著下降了51.40%、51.13%、51.99%、54.75%(P<0.05)。10～40 d時(shí)，可溶性蛋白、可溶性糖質(zhì)量摩爾濃度均轉(zhuǎn)而加速上升，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(C1、C2于脅迫40 d時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，C3、C4于脅迫30 d時(shí)結(jié)束試驗(yàn))，C1、C2、C3、C4處理下較10 d時(shí)的差異顯著(P<0.05)，可溶性蛋白質(zhì)量摩爾濃度依次是10 d時(shí)的2.43、3.01、2.86、3.68倍，C1和C2處理下的值高于CK處理；可溶性糖質(zhì)量摩爾濃度依次是10 d時(shí)的2.03、2.78、4.71、3.62倍(P<0.05)，同時(shí)均顯著高于CK處理(P<0.05)。說(shuō)明在各質(zhì)量分?jǐn)?shù)脅迫下，蠟梅幼苗能通過(guò)增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量來(lái)抵抗鹽脅迫的傷害，且鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的增加量越大。

對(duì)細(xì)胞膜透性的影響：鹽脅迫對(duì)相對(duì)電導(dǎo)率、MDA質(zhì)量摩爾濃度和POD、SOD活性的影響如表2所示。葉片的相對(duì)電導(dǎo)率隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)整體呈上升的趨勢(shì)，脅迫10 d時(shí)，C2、C3、C4處理下葉片相對(duì)電導(dǎo)率驟升；20～40 d時(shí)，整體增速減緩；試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(C1、C2于脅迫40 d時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，C3、C4于脅迫30 d時(shí)結(jié)束試驗(yàn))，C1、C2、C3、C4處理下的值依次是0 d時(shí)的1.64、4.38、4.37、4.17倍(P<0.05)，分別是CK處理下的1.85、4.38、4.09、4.12倍(P<0.05)。在不同鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理下，脅迫10 d以后，MDA質(zhì)量摩爾濃度均隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)顯著的升高趨勢(shì)。在40 d時(shí)，C1和C2處理下葉片的MDA質(zhì)量摩爾濃度分別是0 d時(shí)的2.65倍和2.67倍(P<0.05)；分別是CK處理下的2.55倍和2.83倍(P<0.05)。說(shuō)明，蠟梅幼苗的葉片細(xì)胞膜透性在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽脅迫下受到不同程度的影響，除0.3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)外，其余鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)脅迫均導(dǎo)致細(xì)胞膜穩(wěn)定性下降。

對(duì)抗氧化酶的影響：鹽脅迫對(duì)POD、SOD活性的影響如表2所示。POD、SOD活性在不同鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)脅迫下，隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)均逐漸增大。在試驗(yàn)初期POD活性與CK處理間差異不顯著，隨鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，葉片POD活性在30 d時(shí)達(dá)到最大漲幅，C1、C2、C3、C4處理下較20 d依次增加55.58%、33.05%、26.46%、11.41%(P<0.05)，鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，漲幅越小。在40 d時(shí)，C1、C2處理下的SOD活性分別是0 d時(shí)的2.11、2.62倍(P<0.05)，分別是CK處理的2.08、2.50倍(P<0.05)。脅迫20 d后，C3、C4處理下的SOD活性均低于C2處理，C1處理下的POD活性則始終高于其他處理，說(shuō)明當(dāng)脅迫質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.3%～0.6%時(shí)，保護(hù)酶活性得到顯著提高，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于這個(gè)范圍，保護(hù)酶活性受到抑制。

表2 鹽脅迫對(duì)5年生蠟梅各生理指標(biāo)的影響

鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·g-10d10d20d30d40dCK(0.31±0.03)Cb(0.44±0.05)Dab(0.40±0.03)Cab(0.32±0.04)Cb(0.64±0.18)Ca0.3(0.45±0.02)Bd(1.00±0.03)Cc(1.61±0.11)BCb(2.33±0.28)Ba(2.68±0.14)Ba0.6(0.29±0.02)Cd(1.04±0.11)Cc(2.62±0.07)ABb(2.92±0.34)Bb(3.65±0.20)Aa0.9(0.36±0.03)Cb(2.26±0.15)Aa(3.37±0.71)Aa(3.46±0.68)ABa—1.2(0.53±0.03)Ad(1.66±0.10)Bc(2.61±0.53)ABb(4.27±0.03)Aa—

鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%可溶性蛋白質(zhì)量摩爾濃度/mmol·g-10d10d20d30d40dCK(18.48±2.24)Aa(19.83±0.65)Aa(19.77±1.61)Aa(23.01±2.17)Ba(21.59±0.87)Aa0.3(20.78±2.07)Aa(10.10±0.22)Bb(17.33±2.76)Aab(23.54±1.93)Ba(24.59±5.70)Aa0.6(16.47±0.86)Ab(7.39±0.91)Cc(18.02±0.13)Aab(20.97±1.08)Bab(22.26±2.94)Aa0.9(19.33±0.34)Ab(9.28±0.35)BCc(17.38±0.60)Ab(26.50±1.87)ABa—1.2(18.43±1.86)Ab(8.34±0.67)BCc(19.15±0.73)Ab(30.69±2.36)Aa—

鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%可溶性糖質(zhì)量摩爾濃度/mmol·g-10d10d20d30d40dCK(697.14±45.92)ABa(879.24±17.46)Aa(836.06±109.67)Ca(795.43±123.11)Da(700.19±151.30)Ba0.3(649.52±25.76)Bc(576.38±14.45)Bc(901.14±102.96)BCb(1111.30±120.16)Cab(1168.13±45.39)Aa0.6(640.79±25.80)Bc(507.49±52.01)Bc(942.73±57.79)BCb(1304.63±109.76)Ca(1411.62±132.11)Aa0.9(782.86±15.49)Ac(525.48±13.67)Bbc(1434.16±204.66)Ab(2476.70±56.52)Aa—1.2(773.33±35.74)Ac(524.00±13.74)Bd(1307.81±100.07)ABa(1897.65±53.98)Ba—

鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%相對(duì)電導(dǎo)率/%0d10d20d30d40dCK(22.41±1.85)Aa(22.61±1.27)Ea(20.71±1.17)Ea(23.84±2.42)Ca(21.28±1.57)Ca0.3(24.01±1.19)Ac(29.64±1.33)Dbc(34.42±2.49)Dab(35.78±1.24)Bab(39.34±3.89)Ba0.6(21.62±2.79)Ad(52.55±0.86)Cc(87.16±3.36)Cb(95.24±2.79)Aa(94.61±1.33)Aab0.9(22.30±2.27)Ac(79.27±2.93)Bb(93.95±2.83)ABa(97.40±0.10)Aa—1.2(23.62±3.20)Ac(88.46±3.49)Ab(97.49±0.75)Aa(98.30±0.56)Aa—

鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%MDA質(zhì)量摩爾濃度/mmol·g-10d10d20d30d40dCK(16.53±0.44)Aa(15.93±1.95)Aa(17.49±0.98)Ba(13.72±2.24)Da(15.61±1.25)Ba0.3(15.20±0.98)Ac(17.75±2.89)Ac(22.73±2.68)Bbc(30.56±3.73)Cb(39.86±1.34)Ba0.6(16.51±1.64)Ab(18.24±2.31)Ab(23.46±3.38)Bb(38.55±1.27)Ba(44.15±2.46)Aa0.9(16.11±1.11)Ac(17.74±2.61)Ac(32.18±1.10)Ab(46.61±1.20)Aa—1.2(16.19±2.65)Ac(19.97±2.27)Ac(30.72±1.22)ABb(44.58±2.39)ABa—

鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%POD活性/U·g-1·min-10d10d20d30d40dCK(13791.67±1046.65)Aa (15025.00±123.32)Aa (14041.67±622.22)Aa (15000.00±1637.07)Aa(15400.00±2274.50)Aa0.3(13666.67±2312.03)Ab(13958.33±1433.12)Ab(15083.33±830.20)Ab(23466.67±4347.16)Aab(24866.67±3892.44)Aa0.6(13708.33±341.06)Aa(14583.33±700.94)Aa(15583.33±2802.84)Aa(20733.33±3668.48)Aa(21200.00±4916.64)Aa0.9(13625.00±1226.87)Aab(14791.67±1744.54)Aab(17291.67±9602.88)Aa(21866.67±2659.16)Aa—1.2(12791.67±985.13)Aa(13833.33±1364.23)Aa(17533.33±4217.95)Aa(19533.33±1179.45)Aa—

續(xù)(表2)

2.3 鹽脅迫對(duì)蠟梅葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

鹽脅迫對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響如表3所示。Fv/Fm和Y(II)變化趨勢(shì)基本一致，C1處理下變化較穩(wěn)定，與CK接近；C2、C3和C4處理下隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)總體表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(C1、C2于脅迫40 d時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，C3、C4于脅迫30 d時(shí)結(jié)束試驗(yàn))，除C1處理下與0 d時(shí)及CK處理間的差異不顯著外，其他處理組的最終測(cè)量值均與0 d時(shí)及CK處理間存在顯著差異(P<0.05)，C2、C3和C4處理的Fv/Fm值比0 d時(shí)分別下降了33.33%、18.18%、44.16%，C2、C3和C4處理的Y(II)值比0 d時(shí)分別下降了58.33%、48.00%、88.00%。qP和rE，T，R的變化趨勢(shì)也基本類似：C1處理在試驗(yàn)前30 d時(shí)，qP和rE，T，R的值逐漸下降，但在40 d時(shí)轉(zhuǎn)而上升，向CK處理靠近；C2、C3和C4處理下隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈明顯下降趨勢(shì)。C1處理在40 d時(shí)qP、rE，T，R的值較30 d時(shí)分別增長(zhǎng)14.08%、4.87%，同時(shí)C1處理與CK處理下的差異不顯著(P<0.05)。說(shuō)明0.3%鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)蠟梅葉片PSII反應(yīng)中心未造成明顯傷害，隨鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，加劇了脅迫對(duì)PSII反應(yīng)中心活性的降低和電子傳遞效率的降低，造成不可逆的傷害。

表3 鹽脅迫對(duì)5年生蠟梅葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%Y(II)0d10d20d30d40dCK(0.54±0.01)Aa (0.50±0.03)Aa(0.52±0.01)Aa(0.53±0.01)Aa(0.51±0.01)Aa0.3(0.52±0.01)ABa(0.46±0.02)ABb(0.54±0)Aa(0.54±0)Aa(0.54±0.01)Aa0.6(0.48±0.02)Aa(0.42±0.02)BCab(0.39±0.03)Bb(0.36±0.03)Bb(0.20±0.04)Bc0.9(0.50±0.01)ABa(0.42±0.02)BCa(0.29±0.04)Cb(0.26±0.04)Cb—1.2(0.50±0.02)ABa(0.37±0.03)Cb(0.19±0.02)Dc(0.06±0.02)Dd—

鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%qP0d10d20d30d40dCK(0.86±0.01)Aa (0.83±0.01)Aab(0.86±0.01)Aa(0.84±0.02)Aab(0.82±0)Ab 0.3(0.85±0.01)ABa(0.77±0.01)Bc(0.73±0.01)Bd(0.71±0.01)Bd(0.81±0.01)Ab0.6(0.84±0.01)ABa(0.74±0)Bb(0.69±0.02)Bbc(0.64±0.02)Bc(0.56±0.04)Bd0.9(0.82±0.01)Ba(0.68±0.01)Cb(0.57±0.06)Cc(0.52±0.01)Cc—1.2(0.85±0.01)ABa(0.67±0.03)Cb(0.50±0.02)Cc(0.27±0.05)Dd—

鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%rE,T,R0d10d20d30d40dCK(23.50±0.38)Aa(21.84±1.01)Aa (22.50±0.59)Aa (22.74±0.65)Aa (21.98±0.36)Aa0.3(22.50±0.59)Aa(20.58±0.63)ABab(19.26±0.76)ABb(18.48±0.98)Bb(19.38±0.89)Bb0.6(22.16±0.41)Aa(18.00±0.83)BCb(16.46±0.75)BCb(15.18±0.84)BCb(8.80±1.57)Cc0.9(21.36±0.53)Aa(18.10±0.78)BCa(13.24±2.19)Cb(11.84±2.01)Cb—1.2(22.00±1.11)Aa(16.12±1.12)Cb(8.42±1.06)Dc(2.48±0.66)Dd—

2.4 蠟梅耐鹽因子綜合分析

通過(guò)對(duì)蠟梅12個(gè)單項(xiàng)生理指標(biāo)的耐鹽系數(shù)進(jìn)行Person相關(guān)性分析，從表4可以看出，各指標(biāo)間存在一定的相關(guān)性，其中部分指標(biāo)間己達(dá)到顯著或極顯著水平，即這些指標(biāo)提供的耐鹽信息發(fā)生了重疊[10]。植物耐鹽性由多種因素決定，各項(xiàng)指標(biāo)在耐鹽性評(píng)價(jià)中所起的作用不同，單一指標(biāo)的評(píng)價(jià)存在一定片面性，因此，需要對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。由表5可知，主成分1和主成分2的貢獻(xiàn)率分別為79.819%和14.070%，累計(jì)貢獻(xiàn)率高達(dá)93.889%，主成分1中含水量、POD活性，MDA、可溶性糖質(zhì)量摩爾濃度，游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，F(xiàn)v/Fm、Y(II)、rE，T，R的負(fù)載權(quán)數(shù)絕對(duì)值大于0.900；主成分2中可溶性蛋白質(zhì)量摩爾濃度的負(fù)載權(quán)數(shù)大于0.700。

表4 蠟梅幼苗各測(cè)定指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣

表5 蠟梅各測(cè)定指標(biāo)的主成分分析

3 結(jié)論與討論

外部形態(tài)的變化是判斷植物鹽害程度最直觀的指標(biāo)[11]，且植物能通過(guò)改變自身的形態(tài)來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境的變化并保證自我生存與茂盛生長(zhǎng)[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，蠟梅植株地上部分各部位生長(zhǎng)量隨鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而下降，葉片出現(xiàn)不同程度的萎蔫和脫落現(xiàn)象。0.3%鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理組，少量下部葉片的葉尖與邊緣出現(xiàn)暫時(shí)性萎蔫，存活率100%，與對(duì)照組相比差異不顯著。當(dāng)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.6%時(shí)，下部葉片萎蔫脫落，存活率降低，在1.2%的鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，處理后期葉片全部脫落，植株死亡。這與多數(shù)研究結(jié)果一致，如梅花(Prunusmume)[13]和蜆木(Excentrodendronhsienmu)[14]。說(shuō)明在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽脅迫下，蠟梅幼苗能通過(guò)減緩生長(zhǎng)速率來(lái)應(yīng)對(duì)，但隨著脅迫強(qiáng)度的增大，植物生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制，加速衰老及死亡。鹽離子逐漸積累不僅抑制植物地上部分的生長(zhǎng)，還嚴(yán)重影響根系伸長(zhǎng)區(qū)與成熟區(qū)細(xì)胞的分裂與分化，并導(dǎo)致根系分泌的黏性物質(zhì)減少，影響有益細(xì)菌的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響植物根冠的生長(zhǎng)[15]。在本研究中，植株根系的側(cè)根數(shù)量隨脅迫加劇而顯著減少，說(shuō)明在鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.6%后，蠟梅根系生長(zhǎng)受到明顯抑制，這可能影響植物從土壤中吸取水分，進(jìn)而導(dǎo)致蠟梅葉片萎蔫和地上部分生長(zhǎng)受到抑制，但關(guān)于鹽脅迫對(duì)根系影響的機(jī)理需進(jìn)一步探討。

植物對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)是多種生理生化作用相互影響的結(jié)果，植物葉片的組織含水量能真實(shí)地反映植物體內(nèi)水分虧缺情況。本研究中，葉片組織含水量隨著鹽脅迫程度加劇而逐漸下降，這與梅花(Prunusmume)[16]、夏蠟梅(Calycanthuschinensis)[11]的研究結(jié)果一致，說(shuō)明在高鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)脅迫下，由于土壤含水量的降低，導(dǎo)致植株細(xì)胞吸水困難，也可能是持續(xù)的鹽脅迫(40 d)使蠟梅體內(nèi)產(chǎn)生離子毒害，造成水分代謝的紊亂，造成細(xì)胞失水嚴(yán)重。當(dāng)植物體內(nèi)水分虧缺時(shí)，細(xì)胞可通過(guò)積累可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、游離脯氨酸(Pro)等有機(jī)溶質(zhì)來(lái)降低細(xì)胞內(nèi)的滲透勢(shì)，提高細(xì)胞保水性，維持自身水分平衡。本研究中，蠟梅幼苗葉片可溶性蛋白、可溶性糖質(zhì)量摩爾濃度隨鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)均呈先減少后增加的變化趨勢(shì)，游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)則持續(xù)上升。這與梅花(Prunusmume)[13]的持續(xù)增加趨勢(shì)有所不同，說(shuō)明蠟梅幼苗在鹽脅迫初期，植物因合成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)而消耗可溶性糖，隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，細(xì)胞水分外滲，糖利用減少，可溶性糖質(zhì)量摩爾濃度轉(zhuǎn)而增加；葉片細(xì)胞受離子毒害，促使蛋白質(zhì)分解[16]，可溶性蛋白質(zhì)量摩爾濃度大幅下降，可溶性蛋白具有脫水保護(hù)功能[17]，隨著植物的失水，細(xì)胞開始合成蛋白質(zhì)[18]，可溶性蛋白質(zhì)量摩爾濃度轉(zhuǎn)而增加。蛋白質(zhì)被分解成各種氨基酸，使游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)持續(xù)增加，降低葉片的滲透勢(shì)，減輕植物的鹽害程度[19]。

鹽脅迫下植物體內(nèi)產(chǎn)生大量活性氧自由基，對(duì)細(xì)胞膜脂造成直接損傷[20]，電解質(zhì)外滲率能反映膜系統(tǒng)的完整性，電解質(zhì)外滲越多，細(xì)胞膜的損傷程度越大[21]，電解質(zhì)外滲程度通常用相對(duì)電導(dǎo)率來(lái)衡量；MDA是膜脂過(guò)氧化的主要產(chǎn)物，可衡量膜損傷程度的大小[22]；POD和SOD是清除活性氧的主要抗氧化酶，較高的活性能保護(hù)膜系統(tǒng)不受自由基的傷害。本研究結(jié)果表明，MDA質(zhì)量摩爾濃度和相對(duì)電導(dǎo)率隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)和脅迫程度加劇而逐漸增加，兩者的變化趨勢(shì)與觀音竹(Bambusadeamultiplexvar.riviereorum)[20]的研究結(jié)果基本一致。另外，蠟梅幼苗的POD、SOD活性隨鹽脅迫程度加劇和時(shí)間的延長(zhǎng)均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，尤其是在脅迫20～30 d時(shí)急劇上升。這說(shuō)明蠟梅葉片細(xì)胞膜在0.3%鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)以下的低鹽環(huán)境中受害程度較低，葉片能通過(guò)保護(hù)酶系統(tǒng)來(lái)維持細(xì)胞的正常代謝，當(dāng)鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.9%時(shí)，植株葉片焦枯脫落嚴(yán)重，高鹽脅迫使蠟梅產(chǎn)生過(guò)多活性氧，超過(guò)保護(hù)酶系統(tǒng)的清除能力[23]。脅迫初期，蠟梅幼苗能通過(guò)保護(hù)酶的協(xié)同作用，使植物體不受活性氧自由基的傷害，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，在高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽脅迫下，膜系統(tǒng)遭到不可逆損傷，持續(xù)升高的POD和SOD活性不足以清除過(guò)量的自由基。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)能有效反映光合作用能量捕獲及電子傳遞等諸多方面的情況，可以作為內(nèi)在探針研究植物光合作用與環(huán)境脅迫的關(guān)系[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，在0.3%的鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，F(xiàn)v/Fm和Y(II)與對(duì)照間無(wú)顯著差異，而qP和rE，T，R試驗(yàn)前30 d時(shí)逐漸下降，40 d時(shí)轉(zhuǎn)而上升，靠近對(duì)照；在0.6%～1.2%的鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，蠟梅的Fv/Fm、Y(II)、qP、rE，T，R總體上呈持續(xù)下降趨勢(shì)。該結(jié)果與梅花(Prunusmume)自根苗、嫁接苗[25]的研究結(jié)果相符，表明蠟梅能適應(yīng)0.3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的低鹽脅迫，PSII潛在活性雖然受到暫時(shí)性抑制，但在后期恢復(fù)，在超過(guò)0.6%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高鹽脅迫下，PSII光合中心受到不可逆的損傷，光合電子傳遞受到嚴(yán)重抑制，推測(cè)與蠟梅在高鹽脅迫下糖的積累有關(guān)，鹽脅迫下糖利用減少，使PSII潛在活性中心受到損傷，不利于激發(fā)能由捕光色素蛋白復(fù)合體(LHC)向PSII進(jìn)行傳遞，進(jìn)而抑制光合作用[26]。

由耐鹽因子的綜合分析可知，主成分反映了90%以上的耐鹽信息，可將葉片組織含水量、POD活性、MDA質(zhì)量摩爾濃度、Fv/Fm、Y(II)、rE，T，R、游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性糖質(zhì)量摩爾濃度篩選為主要評(píng)定指標(biāo)，而相對(duì)電導(dǎo)率、SOD活性、可溶性蛋白、qP歸為蠟梅耐鹽性的次要參考指標(biāo)。

不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽脅迫對(duì)5年生蠟梅的生長(zhǎng)和生理特性試驗(yàn)結(jié)果表明，蠟梅有一定的耐鹽能力，植株在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.3%)時(shí)表觀特征、葉片組織含水量、相對(duì)電導(dǎo)率的變化不顯著，通過(guò)提高POD、SOD活性來(lái)清除活性氧的危害和通過(guò)增加游離脯氨酸(Pro)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)量摩爾濃度來(lái)減輕滲透脅迫的危害；隨鹽脅迫程度的加深，植株出現(xiàn)葉片發(fā)黃焦枯、卷曲、根系減少、植株死亡等表觀癥狀，蠟梅植株的各器官生長(zhǎng)量與鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)間呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，相對(duì)電導(dǎo)率和MDA質(zhì)量摩爾濃度增加，葉片組織含水量、各葉綠素?zé)晒鈪?shù)值顯著降低，造成PSII中心的損傷，嚴(yán)重影響植株的光合作用。因此，蠟梅在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽脅迫下能保持正常的代謝，但不適宜在重度鹽堿地生長(zhǎng)，同時(shí)篩選出葉片組織含水量、POD活性、MDA質(zhì)量摩爾濃度、游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性糖質(zhì)量摩爾濃度、Fv/Fm、Y(II)、rE，T，R作為評(píng)價(jià)蠟梅耐鹽性的主要生理指標(biāo)。