曹 芳

(山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實(shí)驗(yàn)局金沙灘林場(chǎng)， 山西 懷仁 038302)

云杉(Piceaasperata)是我國(guó)北方重要的常綠樹種，也是重要的用材林、城市園林綠化及荒山綠化樹種，目前在很多地區(qū)有十分廣泛的應(yīng)用[1]。云杉具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，也是山西省山區(qū)及城鎮(zhèn)綠化中栽培較多的樹種。山西省地處干旱半干旱地區(qū)，干燥少雨，不恰當(dāng)?shù)母鞣绞胶腿祟惢顒?dòng)導(dǎo)致部分地區(qū)土壤次生鹽漬化，嚴(yán)重影響了云杉育苗及造林工作[2]。因此，在云杉育苗過程中通過外源物質(zhì)提高其抗鹽性的研究，對(duì)培育優(yōu)質(zhì)云杉?jí)衙缇哂惺种匾默F(xiàn)實(shí)意義。水楊酸(SA)是植物體內(nèi)一種重要的內(nèi)源激素，參與多種植物體代謝過程[3]，也是植物適應(yīng)逆境脅迫的一種信號(hào)分子，對(duì)提高植物抗鹽性有重要的作用[4-5]。已有研究表明，水楊酸調(diào)控植物耐鹽性的機(jī)理主要表現(xiàn)在提高植物保護(hù)酶活性，降低膜脂過氧化作用，調(diào)控物質(zhì)代謝以及信號(hào)物質(zhì)之間的交互作用[6]，但是外源水楊酸對(duì)植物耐鹽性的影響受植物種類、植物生長(zhǎng)發(fā)育狀況、鹽脅迫程度等因素影響較大[7]。呂旭才等[8]研究認(rèn)為，適宜濃度的外源水楊酸可以提高油菜植株內(nèi)游離脯氨酸和可溶性蛋白含量，提高CAT活性，有利于降低油菜的鹽脅迫效應(yīng)；周娟等[9]研究認(rèn)為，外源水楊酸降低了鹽脅迫下豇豆幼苗MDA含量，提高了抗氧化酶活性，促進(jìn)了幼苗生長(zhǎng)及其形態(tài)構(gòu)建；段輝國(guó)等[10]研究認(rèn)為，適宜濃度的外源水楊酸可以降低鹽脅迫下辣椒的MDA含量，提高其發(fā)芽率和抗鹽性；杜紅豆等[11]研究認(rèn)為，噴施外源水楊酸可以降低植物MDA含量，提高游離脯氨酸含量和抗氧化酶活性。從前人的相關(guān)研究來看，關(guān)于外源水楊酸對(duì)云杉抗鹽能力的研究鮮見報(bào)道。本研究通過分析外源水楊酸對(duì)鹽脅迫下云杉苗生理特性的影響規(guī)律，揭示水楊酸對(duì)云杉抗鹽效果的生理機(jī)制，為其育苗中降低鹽堿危害提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年3—7月在山西省金沙灘林場(chǎng)苗圃防雨棚內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)用云杉苗為2017年3月播種，2017年7月25日移栽至塑料栽植盆中的3年生實(shí)生苗。塑料栽植盆長(zhǎng)×寬×高為20 cm×20 cm×35 cm，每盆裝干土12 kg。移栽后對(duì)苗木進(jìn)行常規(guī)養(yǎng)護(hù)，未出現(xiàn)旱澇災(zāi)害和病蟲危害。2020年3月測(cè)定盆栽土壤的養(yǎng)分含量，其中堿解氮含量為23.65 mg·kg-1，P2O5含量為16.34 mg·kg-1，K2O含量為96.54 mg·kg-1，pH=7.46。將鹽(NaCl)于2020年3月15日溶解于2 L水中，然后澆入各鹽處理的盆栽土壤中。鹽濃度為1 g·kg-1，其濃度以干土質(zhì)量為計(jì)算依據(jù)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

共設(shè)置5個(gè)處理，其中T1為對(duì)照，NaCl濃度為0 g·kg-1，SA濃度為0 mmol·L-1；T2為鹽處理，NaCl濃度為1 g·kg-1，SA濃度為0 mmol·L-1；T3為鹽+低濃度SA處理，NaCl濃度為1 g·kg-1，SA濃度為0.7 mmol·L-1；T4為鹽+中濃度SA處理，NaCl濃度為1 g·kg-1，SA濃度為1.4 mmol·L-1；T5為鹽+高濃度SA處理，NaCl濃度為1 g·kg-1，SA濃度為2.1 mmol·L-1。各SA處理自2020年4月1日開始，每隔15 d噴施SA 1次，噴施量為100 mL·株-1，連續(xù)噴施5次，噴施時(shí)保證葉片正反面均勻并噴至滴水為宜。各處理每天18:00用土壤水分測(cè)定儀測(cè)定土壤含水量1次，當(dāng)土壤含水量降低至田間持水量的55%時(shí)澆水1次，每次澆水量為1000mL。每處理共15盆，各重復(fù)3次,共移栽225盆，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.3 取樣及生理指標(biāo)測(cè)定

分別于4月10日、4月25日、5月10日、5月25日、6月14日進(jìn)行取樣。每次每處理隨機(jī)選取3盆苗木，每株苗木隨機(jī)摘取12片針葉，然后迅速放入液氮中保存。將液氮保存的針葉帶回實(shí)驗(yàn)室后剪碎混勻，然后進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定。其中葉片MDA含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸法[12]；葉綠素含量測(cè)定采用浸提法[13]；可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法[12]；游離脯氨酸含量測(cè)定采用茚三酮比色法[12]；CAT活性測(cè)定采用紫外比色法[12]。每項(xiàng)生理指標(biāo)測(cè)定6次，取平均值作為最終結(jié)果。

1.4 圖表制作與數(shù)據(jù)分析

圖表采用Excel 2010版軟件制作；差異顯著性采用DPS 7.05版軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源水楊酸對(duì)云杉葉片內(nèi)MDA含量的影響

由圖1可知：不同取樣時(shí)間、不同濃度水楊酸處理的云杉，其葉片內(nèi)MDA含量存在差異。在整個(gè)試驗(yàn)期間，T2的MDA含量均為最高值，與對(duì)照均存在顯著差異，表明鹽脅迫會(huì)顯著提高云杉葉片內(nèi)的MDA含量。噴施水楊酸的處理與單純鹽脅迫的處理相比，云杉葉片內(nèi)的MDA含量均有所降低，但是不同濃度的水楊酸對(duì)MDA含量的影響存在差異。4月10日，T3的MDA含量較T2的低0.81 μmol·g-1，但兩者間無顯著差異，表明該濃度的水楊酸不會(huì)對(duì)云杉葉片內(nèi)的MDA含量產(chǎn)生顯著影響。T4、T5的MDA含量分別較T2的低3.49、2.67 μmol·g-1，T4、T5與T2間的差異均顯著，表明這2種濃度的水楊酸均可以顯著降低云杉葉片內(nèi)的MDA含量；T3、T4、T5的MDA含量均顯著高于對(duì)照的，表明這3種濃度的水楊酸均不能使云杉葉片內(nèi)的MDA含量在短期內(nèi)降低至對(duì)照水平。4月25日至5月25日，T3的MDA含量均顯著低于T2的，表明該濃度的水楊酸可以顯著降低鹽脅迫下云杉葉片內(nèi)的MDA含量；T3的MDA含量顯著高于對(duì)照的，表明該濃度的水楊酸雖然顯著降低了云杉葉片內(nèi)的MDA含量，但是仍未降到對(duì)照水平。T4、T5的MDA含量顯著低于T2、T3的，表明這2種濃度的水楊酸處理與T2相比均顯著降低了云杉鹽脅迫的危害；T4、T5的MDA含量與對(duì)照的無顯著差異，表明噴施這2種濃度水楊酸的處理均有效地緩解了鹽脅迫對(duì)云杉苗的危害。6月14日，T3、T4、T5的MDA含量分別比T2的降低了21.20%、26.08%和22.96%，T3、T4、T5與T2間的差異均顯著；T3、T4、T5與對(duì)照之間均無顯著差異，表明噴施該3種濃度水楊酸的處理均有效地緩解了鹽脅迫對(duì)云杉苗的危害。整個(gè)試驗(yàn)期間，T4、T5之間無顯著差異，表明試驗(yàn)設(shè)計(jì)的中濃度和高濃度的水楊酸處理對(duì)MDA含量的影響處于同一水平。

圖1 外源水楊酸對(duì)云杉葉片內(nèi)MDA含量的影響Fig.1 Effect of exogenous salicylic acid on MDA content in Picea asperata leaves

2.2 外源水楊酸對(duì)云杉葉片內(nèi)葉綠素含量的影響

由圖2可知：不同取樣時(shí)間、不同濃度水楊酸處理的云杉，其葉片內(nèi)葉綠素含量存在差異。4月10日，T2、T3、T4、T5的葉綠素含量分別較對(duì)照的高0.71、0.37、0.09、0.25 mg·g-1，其中T2、T3的顯著高于對(duì)照的，T4、T5與對(duì)照之間均無顯著差異。4月25日至6月14日，T2的葉綠素含量均顯著低于對(duì)照的，表明鹽脅迫顯著降低了云杉葉片內(nèi)的葉綠素含量。4月25日、5月10日、5月25日，T3的葉綠素含量分別較T2的高0.14、0.21、0.10mg·g-1，但兩者間均無顯著差異，表明該濃度的水楊酸不能顯著提高鹽脅迫下云杉葉片內(nèi)葉綠素含量；4月25日，T4、T5的葉綠素含量與對(duì)照的均無顯著差異；5月10日、5月25日、6月14日，T4的葉綠素含量分別較T2的高0.38、0.79 、1.49 mg·g-1，兩者間差異均顯著，但T4與對(duì)照之間均無顯著差異，表明該濃度的水楊酸可以顯著緩解鹽脅迫對(duì)云杉葉片內(nèi)葉綠素的影響。4月25日、5月25日，葉綠素含量在T5與T2之間無顯著差異。5月10日、6月14日，T5的葉綠素含量均顯著高于T2的；T4與T5之間無顯著差異，T4的均高于T5的，表明T4對(duì)提高云杉葉片葉綠素含量影響的效果優(yōu)于T5的。

圖2 外源水楊酸對(duì)云杉葉片內(nèi)葉綠素含量的影響Fig.2 Effect of exogenous salicylic acid on chlorophyll content in Picea asperata leaves

2.3 外源水楊酸對(duì)云杉葉片內(nèi)可溶性蛋白含量的影響

由圖3可知：云杉葉片內(nèi)可溶性蛋白含量在整個(gè)試驗(yàn)期間均表現(xiàn)出一直升高的變化趨勢(shì)，不同處理的可溶性蛋白含量存在差異。4月10日，可溶性蛋白含量在T2與對(duì)照之間無顯著差異。4月25日至6月14日，T2的可溶性蛋白含量均顯著高于對(duì)照的，表明鹽脅迫顯著提高了云杉葉片內(nèi)可溶性蛋白含量。4月10日、4月25日、5月10日、5月25日、6月14日，T4的可溶性蛋白含量分別比T2的提高了29.10%、34.85%、25.97%、20.12%、18.19%，兩者間差異均顯著，表明T4與T2相比，顯著提高了云杉葉片內(nèi)可溶性蛋白含量，該濃度的水楊酸可以顯著緩解鹽脅迫對(duì)云杉苗的危害；T3的較T4的分別低0.65、1.06、0.61、1.11、0.80 mg·g-1，兩者間差異均顯著。4月10日、4月25日、5月25日，T3與T2之間無顯著差異。以上結(jié)果表明，T4對(duì)提高鹽脅迫下云杉葉片內(nèi)可溶性蛋白含量的效果優(yōu)于T3的。4月10日、5月10日、6月14日，T5的可溶性蛋白含量分別較T4的高0.08、0.19、0.47 mg·g-1，但兩者間均無顯著差異。4月25日、5月25日，T5的可溶性蛋白含量較T4的分別低0.06、0.17 mg·g-1，但兩者間均無顯著差異，表明在T4的基礎(chǔ)上提高水楊酸濃度至T5的，不會(huì)對(duì)云杉葉片內(nèi)可溶性蛋白含量產(chǎn)生顯著影響。

圖3 外源水楊酸對(duì)云杉葉片內(nèi)可溶性蛋白含量的影響Fig.3 Effect of exogenous salicylic acid on soluble protein content in Picea asperata leaves

2.4 外源水楊酸對(duì)云杉葉片內(nèi)游離脯氨酸含量的影響

由圖4可知：云杉葉片內(nèi)游離脯氨酸含量在整個(gè)試驗(yàn)期間均表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢(shì)，不同處理的游離脯氨酸含量存在差異。4月10日，T2的游離脯氨酸含量較對(duì)照的高4.99 μmol·g-1，兩者間差異顯著；T3的較T2的低0.82 μmol·g-1，但兩者間無顯著差異；T4的較T2的高1.21 μmol·g-1，但兩者間無顯著差異；T4與T5之間也無顯著差異。4月25日、5月10日、5月25日、6月14日，T2的游離脯氨酸含量較對(duì)照的分別高2.49、4.13、1.99、1.86 μmol·g-1，兩者間差異均顯著，表明鹽脅迫顯著提高了云杉葉片內(nèi)的游離脯氨酸含量；T4的較T2的分別高3.22、6.07、4.54、3.55 μmol·g-1，兩者間差異均顯著，表明該濃度的水楊酸可顯著提高鹽脅迫下云杉葉片內(nèi)的游離脯氨酸含量；T3的較T4的分別低1.96、4.23、2.45、2.39 μmol·g-1。4月25日與5月25日，游離脯氨酸含量在T3和T4之間均無顯著差異；在T3與T2之間也均無顯著差異，表明T3與T2相比雖然提高了游離脯氨酸含量，但是效果并未達(dá)到顯著水平。5月10日、6月14日，T4的游離脯氨酸含量均顯著高于T3的，表明T4與T3相比更顯著地提高了云杉葉片內(nèi)的游離脯氨酸含量。4月10日、4月25日、5月10日、5月25日、6月14日，T5的游離脯氨酸含量較T4的分別高1.09、0.29、1.79、1.58、1.42 μmol·g-1，但兩者間均無顯著差異，表明水楊酸濃度在T4的基礎(chǔ)上提高至T5的后，雖然提高了游離脯氨酸含量，但效果并未達(dá)到顯著水平。

圖4 外源水楊酸對(duì)云杉葉片內(nèi)游離脯氨酸含量的影響Fig.4 Effect of exogenous salicylic acid on free proline content in Picea asperata leaves

2.5 外源水楊酸對(duì)云杉CAT活性的影響

由圖5可知：云杉的CAT活性在整個(gè)試驗(yàn)期間均表現(xiàn)出一直增加的變化趨勢(shì)，不同處理之間存在差異。4月10日，T2、T3、T4、T5的CAT活性分別比對(duì)照提高了3.21、4.00、5.40、4.79U·g-1，該4種處理與對(duì)照間差異均顯著；T3、T4、T5與T2之間無顯著差異，表明經(jīng)水楊酸處理后提高了鹽脅迫下云杉CAT活性，但是效果不顯著。4月25日至6月14日，T2的CAT活性均顯著高于對(duì)照的，表明鹽脅迫顯著提高了云杉CAT活性；4月25日、5月10日、5月25日、6月14日，T4的比T2的分別提高了13.80%、15.57%、18.71%、14.41%，兩者間差異均顯著，表明該濃度的水楊酸可以顯著提高云杉葉片內(nèi)CAT活性。4月25日至5月10日，CAT活性在T3與T4之間均無顯著差異；在T3與T2之間也均無顯著差異，表明該濃度的水楊酸不會(huì)對(duì)云杉CAT活性產(chǎn)生顯

圖5 外源水楊酸對(duì)云杉CAT活性的影響Fig.5 Effect of exogenous salicylic acid on CAT activity of Picea asperata

著影響。5月25日，T3的CAT活性顯著高于T2的，表明該濃度的水楊酸可以顯著提高鹽脅迫下云杉的CAT活性。5月25日、6月14日,T3的CAT活性均顯著低于T4的，表明水楊酸濃度在T3的基礎(chǔ)上提高至T4的可以顯著提高鹽脅迫下云杉的CAT活性。整個(gè)試驗(yàn)期間，CAT活性在T5與T4之間無顯著差異，表明水楊酸濃度從T4提高至T5的不會(huì)對(duì)云杉CAT活性產(chǎn)生顯著影響。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

(1)鹽(NaCl)脅迫處理與對(duì)照相比顯著提高了云杉葉片內(nèi)MDA含量；葉面噴施水楊酸降低了云杉葉片內(nèi)的MDA含量，除鹽脅迫后期(鹽脅迫3個(gè)月時(shí))外，噴施1.4 mmol·L-1水楊酸處理的降低幅度均顯著大于噴施0.7 mmo·L-1水楊酸處理的。

(2)除鹽脅迫初期(鹽脅迫26 d時(shí))外，鹽脅迫均顯著降低了云杉葉片內(nèi)葉綠素含量；噴施水楊酸的鹽脅迫處理較僅進(jìn)行鹽脅迫的處理提高了葉片內(nèi)葉綠素含量，噴施1.4 mmol·L-1和噴施2.1 mmol·L-1的水楊酸對(duì)葉綠素含量的影響處于同一水平。

(3)除鹽脅迫初期外，鹽脅迫均顯著提高了云杉葉片內(nèi)可溶性蛋白與游離脯氨酸含量；在鹽脅迫下，噴施0.7 mmol·L-1的水楊酸不能顯著提高游離脯氨酸含量，噴施1.4 mmol·L-1和噴施2.1 mmol·L-1的水楊酸對(duì)鹽脅迫下可溶性蛋白與游離脯氨酸含量的影響處于同一水平。

(4) 鹽脅迫顯著提高了云杉CAT活性；除鹽脅迫初期外，噴施1.4 mmol·L-1和噴施2.1 mmol·L-1的水楊酸鹽脅迫處理與僅進(jìn)行鹽脅迫的處理相比，均顯著提高了云杉的CAT活性。

(5) 1.4 mmol·L-1水楊酸對(duì)云杉生理特性的改善效果整體優(yōu)于其他濃度水楊酸的。

3.2 討論

對(duì)于大多數(shù)植物來說，苗期抗逆性相對(duì)較低，因此，研究水楊酸對(duì)云杉苗期生理特性的影響對(duì)于揭示水楊酸緩解鹽脅迫機(jī)理具有重要意義[14]。丙二醛(MDA)含量是直接反應(yīng)生物膜系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，而膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性與其抗鹽性直接相關(guān)[15]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鹽脅迫下云杉葉片內(nèi)的MDA含量顯著升高，說明鹽脅迫對(duì)云杉膜系統(tǒng)造成了一定的傷害[16]；噴施水楊酸后，MDA含量降低，表明水楊酸有效地緩解了云杉的鹽脅迫傷害。李潤(rùn)枝[15]分析認(rèn)為，這可能是因?yàn)樗畻钏嵊欣诰S持云杉膜系統(tǒng)穩(wěn)定，從而提高了其抗鹽能力，這也是水楊酸提高植物耐鹽性的重要機(jī)理。鹽脅迫會(huì)影響植物葉綠素的合成，在鹽脅迫早期，植物葉綠素含量會(huì)升高，但是隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)反而有所降低。本試驗(yàn)中，鹽脅迫處理的葉綠素含量在4月25日開始顯著降低。蘆翔[17]研究認(rèn)為，這可能是因?yàn)辂}脅迫提高了葉綠素酶活性，從而提高了葉綠素分解速率，導(dǎo)致葉綠素含量降低。鹽脅迫下噴施水楊酸的處理，其云杉葉片內(nèi)的葉綠素含量與僅進(jìn)行鹽脅迫的處理相比表現(xiàn)為升高，這可能與水楊酸在一定程度上緩解了云杉的鹽脅迫有關(guān)，但是水楊酸緩解鹽脅迫造成葉綠素含量降低的機(jī)理目前尚不清楚。閆艷華[18]分析認(rèn)為，這是否與水楊酸可以直接與葉綠素酶作用有關(guān)，還有待于驗(yàn)證?？扇苄缘鞍着c游離脯氨酸含量高低與植物抗逆性高低直接相關(guān)。植物在逆境條件下可溶性蛋白和游離脯氨酸含量會(huì)顯著升高，從而起到維持細(xì)胞內(nèi)水分代謝平衡的作用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在鹽脅迫下，云杉葉片內(nèi)可溶性蛋白和游離脯氨酸含量均表現(xiàn)為顯著升高，這與李秀華[19]的研究結(jié)果相似。鹽脅迫下噴施水楊酸的處理與僅進(jìn)行鹽脅迫的處理相比，提高了云杉葉片內(nèi)可溶性蛋白與游離脯氨酸含量，這對(duì)于云杉細(xì)胞水分在鹽脅迫下保持平衡具有重要的作用。從水楊酸的濃度來看，1.4 mmol·L-1水楊酸對(duì)提高游離脯氨酸含量和可溶性蛋白含量效果顯著優(yōu)于0.7 mmol·L-1的，但2.1 mmol·L-1的處理與1.4 mmol·L-1處理相比，提高的效果不明顯，這是否與濃度差異較小有關(guān)，還有待于進(jìn)一步的研究來驗(yàn)證。鹽脅迫下噴施水楊酸的處理與僅進(jìn)行鹽脅迫的處理相比，提高了云杉保護(hù)酶的活性，這與閆艷華[18]的研究結(jié)果一致。CAT活性的提高有利于云杉清除其植株內(nèi)過多的活性氧，提高了云杉的抗鹽能力。