李瑞強(qiáng)， 王玉祥， 孫玉蘭， 張 磊， 陳愛(ài)萍

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院/西部干旱荒漠區(qū)草地資源與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/新疆草地資源與生態(tài)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052)

土壤鹽漬化是造成土壤荒漠化的主要原因之一，不僅導(dǎo)致生物多樣性喪失及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，也嚴(yán)重影響農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)力，是一個(gè)世界性的難題[1]。目前，全世界大約有10億hm2的土壤受到不同程度鹽漬化的影響，至少1/5的耕地存在鹽堿化現(xiàn)象[2]。中國(guó)鹽漬土總面積約2億hm2，潛在鹽堿地面積約1733萬(wàn)hm2[3]，且主要分布在東北濱海地區(qū)以及降水較少的西北干旱、半干旱地區(qū)。新疆鹽漬土不僅分布廣泛，還具有明顯的區(qū)域特性，即不同地區(qū)積鹽的程度以及鹽分組成上有很大的差異。由于新疆有著其獨(dú)特的“三山夾兩盆”地貌，導(dǎo)致新疆各地區(qū)降雨分配不均勻[4]，新疆北部地區(qū)降水比較豐沛，易形成以硫酸鹽或氯化物-硫酸鹽為主的鹽漬土；新疆南部地區(qū)降水較少，鹽分的淋洗作用較弱，形成的鹽漬土則以氯化物或硫酸鹽-氯化物為主[5-6]。同時(shí)，新疆也是畜牧業(yè)大省，且家畜的飼養(yǎng)方式以放牧為主。天然草場(chǎng)的可持續(xù)利用發(fā)展是畜牧業(yè)良好發(fā)展的重要保障，但是由于新疆土壤植被較脆弱[7]，加上過(guò)度放牧和牧場(chǎng)的不合理利用等原因加速了當(dāng)?shù)氐柠}堿地草場(chǎng)退化，導(dǎo)致新疆可放牧的天然草地面積減小，進(jìn)而嚴(yán)重阻礙了畜牧業(yè)的發(fā)展。為了有效合理利用鹽漬化土地，發(fā)掘更多的耐鹽堿植物[8]，尤其是耐鹽堿的優(yōu)良牧草資源，是遏制鹽堿地退化，保護(hù)生物多樣性，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)以及保障畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑[9]。

植物首先會(huì)通過(guò)改變形態(tài)結(jié)構(gòu)來(lái)應(yīng)對(duì)鹽分脅迫[10]。葉片是裸露在空氣中且可被肉眼直接觀測(cè)的器官，也是反映植物對(duì)環(huán)境響應(yīng)的最敏感器官[11]，易受水分、溫度、光照、降水量、海拔、鹽堿等環(huán)境因子的影響，主要表現(xiàn)為葉形的變化，葉片的大小、厚度及解剖結(jié)構(gòu)的差異[12-14]。鹽堿成分以及含量的不同，致使葉片在解剖結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出不同的適應(yīng)規(guī)律。鹽脅迫下會(huì)導(dǎo)致葉片細(xì)胞失水使其變得更小更密集，導(dǎo)致葉片出現(xiàn)面積減小、葉片變短的特點(diǎn)，有研究指出，木槿(HibiscussyriacusLinn.)在鹽生環(huán)境中，葉片總數(shù)和葉片面積均顯著減小，其目的是減小植物葉片的蒸騰作用以降低體內(nèi)水分的損失[15]。而在解剖結(jié)構(gòu)上，中脈和機(jī)械組織變厚以便更好地支撐葉片，角質(zhì)層厚度增加進(jìn)而減少葉片細(xì)胞水分的散失，同時(shí)葉脈維管束、木質(zhì)部面積增大來(lái)提高葉片吸收水分和養(yǎng)分的能力[16]。

無(wú)芒雀麥(Bromusinermis)為禾本科(Graminear)雀麥屬(Bromus)多年生植物，因其具有耐放牧、產(chǎn)量高、適口性好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高等優(yōu)良特性，素來(lái)就享有“禾草飼料之王”的美譽(yù)[17]，其優(yōu)異的耐鹽堿能力、以及抗旱、耐寒性使得其也在生態(tài)修復(fù)、退化草地改良方面發(fā)揮著重大作用。目前，無(wú)芒雀麥這種優(yōu)良牧草已成為歐亞大陸干旱、半干旱以及寒冷地區(qū)的重要栽培草種[18]，也是我國(guó)新疆地區(qū)牧草產(chǎn)業(yè)化的主要栽培種[19]。近年來(lái)，由于新疆畜牧業(yè)的發(fā)展以及過(guò)度放牧造成草地退化、土壤鹽堿化程度日益嚴(yán)重[20]，人們對(duì)無(wú)芒雀麥的需求不斷增加。然而，目前用于生產(chǎn)栽培和生態(tài)修復(fù)的無(wú)芒雀麥品種大都存在選育年代久遠(yuǎn)、優(yōu)良性狀退化、雜化嚴(yán)重的問(wèn)題，無(wú)法滿足生產(chǎn)栽培和生態(tài)修復(fù)的需求[21]，因此選育出優(yōu)良高產(chǎn)且抗逆性強(qiáng)的品種是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)芒雀麥的研究多集中在其種子生產(chǎn)和發(fā)育、遺傳多樣性、逆境脅迫下的生理生化響應(yīng)，種群結(jié)構(gòu)構(gòu)建以及栽培技術(shù)優(yōu)化等方面[22]，而有關(guān)鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥葉片解剖結(jié)構(gòu)影響的研究較少。為此，本試驗(yàn)以‘烏蘇一號(hào)’無(wú)芒雀麥為試驗(yàn)材料，分析葉片表觀形態(tài)與解剖結(jié)構(gòu)，探究不同配比組合及濃度的鹽脅迫處理對(duì)‘烏蘇一號(hào)’幼苗的影響，以期為探明無(wú)芒雀麥葉片結(jié)構(gòu)在鹽脅迫下的適應(yīng)性特征提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料來(lái)源

‘烏蘇一號(hào)’無(wú)芒雀麥(BromusinermisLeyss.‘Wusu No.1’)種子由新疆維吾爾自治區(qū)烏蘇市草原工作站提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪試驗(yàn)基地溫棚中進(jìn)行[晝夜溫度為(25±3)℃(晝)/(15±3)℃(夜)，相對(duì)濕度約為55%]，于2020年8月10日播種在高11.5 cm，頂部直徑15.7 cm、底部直徑10 cm的花盆中，每盆裝900 g營(yíng)養(yǎng)土，播種深度2 cm，每盆均勻播種5粒種子，期間正常供水，待幼苗長(zhǎng)至三葉期開(kāi)始間苗至1株/盆。當(dāng)幼苗長(zhǎng)至4～5片真葉時(shí)進(jìn)行鹽脅迫處理，每3 d澆灌一次鹽溶液，每次澆灌200 mL，共澆灌10次，試驗(yàn)結(jié)束后測(cè)定滲出液電導(dǎo)率(Electrical conductivity，EC)，見(jiàn)圖1。試驗(yàn)共設(shè)置3種混合鹽，其中A，B兩種鹽為中性鹽，C鹽為堿性鹽。按照不同的摩爾比例設(shè)置NaCl∶Na2SO4∶Na2CO3=4∶1∶0(A鹽)、NaCl∶Na2SO4∶Na2CO3=1∶4∶0(B鹽)、NaCl∶Na2SO4∶Na2CO3=1∶1∶8(C鹽)3種混合鹽[23]，每種混合鹽各設(shè)置四個(gè)不同的EC梯度：5，10，15，20ms·cm-1，以澆灌自來(lái)水(EC值為0.27 ms·cm-1)為對(duì)照組(CK)。每處理10盆，每處理設(shè)置3次重復(fù)。

圖1 土壤滲出液電導(dǎo)率Fig.1 Electrical conductivity of soil exudate

1.3 試驗(yàn)項(xiàng)目與方法

葉損傷評(píng)級(jí)：5完美、4-20%損傷、3-40%損傷、2-60%損傷、1-80%損傷、0死亡[24]。

用直尺測(cè)量倒數(shù)第二片完全展開(kāi)葉片的長(zhǎng)與寬并用系數(shù)法測(cè)定其葉面積。

葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×K(K=0.667)[25]

葉片解剖結(jié)構(gòu)：采用石蠟切片法觀察葉片解剖結(jié)構(gòu)[26]。于Nikon-E100光學(xué)顯微鏡下觀察并拍照。用NIS-Elements D 4.10.00軟件測(cè)定葉片厚度、中脈厚度，上下表皮厚度、角質(zhì)層厚度、花環(huán)結(jié)構(gòu)厚度、維管束直徑、木質(zhì)部面積、韌皮部面積等指標(biāo)。每個(gè)處理觀察10張切片，每張切片觀察5個(gè)葉片中部視野。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，單因素方差分析各指標(biāo)間的差異，最后用Graphpad prism 7.00作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

由表1可知，葉長(zhǎng)、葉面積、綠葉數(shù)、葉片損傷程度在不同EC值鹽處理下表現(xiàn)出不同的適應(yīng)方式。EC值的增加導(dǎo)致了烏蘇一號(hào)無(wú)芒雀麥幼苗葉片受損程度增大，降低了單株綠葉數(shù)，且在相同EC值處理下，A，B鹽處理下的葉損傷評(píng)級(jí)均大于C鹽，但3種鹽處理對(duì)葉寬均無(wú)顯著影響。

表1 鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響Table 1 Effects of salt stress on leaf morphological structure of Bromus inermis seedlings

續(xù)表1

當(dāng)EC≤10 ms·cm-1時(shí)，和CK相比，3種鹽處理均促進(jìn)倒二葉葉長(zhǎng)的生長(zhǎng)，且均在EC值為10 ms·cm-1時(shí)葉片長(zhǎng)度最大，A，B，C鹽處理分別比CK顯著增加了23.02%，31.89%，24.82%(P<0.05)。EC值為15 ms·cm-1時(shí)，A，B鹽處理下葉片長(zhǎng)度與CK無(wú)顯著差異，此時(shí)C鹽處理的葉片出現(xiàn)枯黃死亡。EC為20 ms·cm-1時(shí)，C鹽處理地上部分完全干枯死亡，A，B鹽處理顯著抑制了無(wú)芒雀麥幼苗的生長(zhǎng)且對(duì)葉片長(zhǎng)度增加的抑制最大，分別較CK顯著降低了17.67%，35.08%(P<0.05)。葉面積對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)與葉長(zhǎng)一致。

3種鹽處理下，綠葉數(shù)均表現(xiàn)為隨著EC值的升高而呈現(xiàn)不斷減少的變化趨勢(shì)。當(dāng)EC值為5 ms·cm-1時(shí)，C鹽處理與CK相比無(wú)顯著差異，A,B鹽處理分別較CK顯著降低了18.25%和17.11%(P<0.05)；當(dāng)EC值為10 ms·cm-1時(shí)，C鹽處理對(duì)綠葉數(shù)的抑制作用最大且較CK顯著降低了49.17%(P<0.05)，A，B鹽處理在EC為20 ms·cm-1時(shí)分別較CK顯著降低了56.25%，59.77%(P<0.05)；當(dāng)EC值為5 ms·cm-1時(shí)，3種鹽處理葉損傷程度較CK無(wú)顯著差異。C鹽處理在EC值為10 ms·cm-1時(shí)基部葉片出現(xiàn)大面積枯黃，EC值為15 ms·cm-1時(shí)葉片完全枯黃；EC值為20 ms·cm-1時(shí)，A，B鹽處理葉損傷評(píng)級(jí)分別較CK顯著降低了40.60%，24.41%(P<0.05)，葉片表面出現(xiàn)大面積鹽漬癍，且葉尖開(kāi)始出現(xiàn)發(fā)黃萎蔫，C鹽處理下無(wú)芒雀麥幼苗完全死亡。

2.2 鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響

由圖2所示，無(wú)芒雀麥葉片解剖結(jié)構(gòu)由表皮、葉肉和葉脈3部分組成。表皮為一層形狀不規(guī)則的橢圓狀細(xì)胞，表皮細(xì)胞表面附著一層角質(zhì)膜，葉脈之間的上表皮細(xì)胞分化為泡狀細(xì)胞嵌于葉肉組織中；葉肉細(xì)胞為不規(guī)則狀，無(wú)柵欄組織、海綿組織之分；葉脈為平行脈，由維管束和機(jī)械組織構(gòu)成，主脈較粗且維管束內(nèi)部分化出較發(fā)達(dá)的木質(zhì)部和韌皮部，具有較強(qiáng)的水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸能力，維管束上下與表皮之間分布有發(fā)達(dá)的厚壁組織(機(jī)械組織)以增加輸導(dǎo)和支撐能力，維管束鞘細(xì)胞外側(cè)的葉肉細(xì)胞形成“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)，屬于典型的C4植物。

圖2 無(wú)芒雀麥幼苗葉片解剖結(jié)構(gòu)Fig.2 Anatomical structure of leaves of Bromus inermis seedlings.注：A，中脈；B，葉尖；C，主維管束；D，葉片中部；le，下表皮；ph，韌皮部；vb，維管束；xy，木質(zhì)部；ue，上表皮；bc，泡狀細(xì)胞；kmc，花環(huán)細(xì)胞；tmv，中脈厚度；mt，機(jī)械組織。下圖同Note:A,Middle of blade;B:Leaf apex;C:Main vascular bundle;D:Middle part of leaf;le:Lower epidermis;ph:Phloem;vb:Vascular bundle;xy:Xylem;ue:Upper epidermis;bc:Bulliform cell;kmc:Kranz mesophyll cell;tmv:Thickness of middle vein;mt:Mechanical tissue. The same as below

2.2.1鹽脅迫對(duì)葉片中脈厚度和機(jī)械組織厚度的影響 由圖3和圖4可知，在A，B鹽處理下，中脈厚度的總體變化表現(xiàn)為在EC值為5 ms·cm-1時(shí)較CK顯著增加，而當(dāng)EC值≥10 ms·cm-1時(shí)顯著下降，C鹽處理則隨著EC值的增加呈現(xiàn)逐步降低的趨勢(shì)。方差分析結(jié)果顯示，當(dāng)EC值為5 ms·cm-1時(shí)，A，B鹽處理顯著增加了中脈厚度，分別較CK增加了7.56%，5.83%(P<0.05)，而C鹽處理較CK顯著降低了14.45%(P<0.05)；當(dāng)EC值為10 ms·cm-1時(shí)，3種鹽處理均顯著降低了中脈厚度(P<0.05)，且A，C兩種鹽對(duì)中脈厚度的抑制作用明顯大于B鹽，A，B兩種鹽處理在EC值為20 ms·cm-1時(shí)對(duì)中脈厚度的抑制作用最大，分別較CK顯著降低了38.52%，32.87%(P<0.05)。

圖3 鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片中脈厚度和機(jī)械組織厚度的影響Fig.3 Effects of salt stress on leaf midvein thickness and mechanical tissue thickness of Bromus inermis seedlings注：不同小寫(xiě)字母表示同一指標(biāo)在不同鹽處理之間差異顯著(P<0.05)，下圖同Note:different lowercase letters showed significant difference in the same index among different salt treatments (P<0.05),the same as below

圖4 鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片中脈結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 Effects of salt stress on leaf midrib structure of Bromus inermis seedlings注:大寫(xiě)字母表示鹽類(lèi)型，數(shù)字表示EC值Note:Capital letters indicate salt type,numbers indicate EC value

方差分析結(jié)果顯示，當(dāng)EC值為5 ms·cm-1時(shí)，3種鹽處理下的機(jī)械組織厚度與CK相比無(wú)顯著差異；當(dāng)EC值為10 ms·cm-1時(shí)，A鹽處理較CK顯著降低了12.89%(P<0.05)，C鹽處理與CK相比無(wú)顯著差異。因此在此EC下，B鹽處理對(duì)機(jī)械組織厚度的抑制作用小于另外兩種鹽處理。隨著電導(dǎo)率的升高，機(jī)械組織厚度顯著降低，A和B兩種鹽在20 ms·cm-1時(shí)分別較對(duì)照組顯著降低了35.18%和25.18%(P<0.05)。

2.2.2鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片表皮細(xì)胞厚度的影響 所有鹽脅迫處理均會(huì)引起植物葉片的上、下表皮細(xì)胞厚度下降(圖5)。A，B兩種鹽處理下，上、下表皮細(xì)胞厚度隨EC值的增加呈現(xiàn)顯著降低的變化趨勢(shì)。當(dāng)EC值為10 ms·cm-1時(shí)，葉片上下表皮細(xì)胞厚度均達(dá)到最低值，A鹽處理下的上、下表皮細(xì)胞厚度分別較CK降低了46.18%和43.77%，B鹽處理下的上、下表皮細(xì)胞厚度分別較CK降低了28.25%和28.10%。C鹽處理下，EC值由5 ms·cm-1增加到10 ms·cm-1時(shí)，上、下表皮細(xì)胞厚度呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，當(dāng)EC≥15 ms·cm-1時(shí)，葉片完全干枯死亡。當(dāng)A，B兩種鹽處理EC值相同時(shí)，B鹽處理下的上、下表皮細(xì)胞厚度均高于A鹽，且在EC值為20 ms·cm-1時(shí)，A鹽處理下的上、下表皮細(xì)胞較B鹽處理分別顯著降低了7.94%，12.32%(P<0.05)，說(shuō)明EC值為20 ms·cm-1時(shí)A鹽對(duì)葉片上、下表皮細(xì)胞厚度的抑制作用強(qiáng)于B鹽。

圖5 鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片表皮細(xì)胞的影響Fig.5 Effects of salt stress on leaf epidermal cells of Bromus inermis seedlings

2.2.3鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片表皮角質(zhì)層厚度的影響 上、下表皮角質(zhì)層厚度隨著EC值的升高呈現(xiàn)先增后降的變化趨勢(shì)(圖6)。所有鹽處理下，上表皮角質(zhì)層厚度均高于CK。當(dāng)EC值為5 ms·cm-1時(shí)，三種鹽脅迫下的上表皮角質(zhì)層厚度顯著大于CK且促進(jìn)作用顯著高于其他EC值處理，分別較CK增加了45.95%，67.95%，79.54%(P<0.05)，當(dāng)EC值>5 ms·cm-1時(shí)，3種鹽處理隨著EC的增加而顯著降低。

圖6 鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片上、下表皮角質(zhì)層厚度的影響Fig.6 Effects of salt stress on cuticle thickness of upper and lower epidermis of Bromus inermis seedlings

下表皮角質(zhì)層厚度對(duì)EC的響應(yīng)與上角質(zhì)層相同。在EC值為5 ms·cm-1時(shí)，B，C鹽處理顯著促進(jìn)下表皮角質(zhì)層厚度的增加，分別較CK顯著增加了22.19%，21.90%(P<0.05)，A鹽處理較CK相比無(wú)顯著差異。在EC值為10 ms·cm-1時(shí)，A鹽處理較CK增加了14.12%，B鹽處理開(kāi)始抑制下角質(zhì)層的增長(zhǎng)，C鹽處理在EC值為5和10 ms·cm-1這兩個(gè)處理間并無(wú)顯著性差異。當(dāng)EC值≥15 ms·cm-1時(shí)，A，B鹽處理開(kāi)始抑制下表皮角質(zhì)層厚度的增長(zhǎng)且EC值為20 ms·cm-1時(shí)抑制作用最強(qiáng)，其中B鹽處理較CK顯著降低了12.10%(P<0.05)，此時(shí)B鹽處理明顯抑制了下表皮角質(zhì)層厚度，A鹽處理較CK無(wú)顯著差異，說(shuō)明B鹽處理對(duì)下表皮角質(zhì)層的抑制作用大于A鹽處理，并且鹽脅迫對(duì)下表皮角質(zhì)層厚度的抑制作用高于上表皮角質(zhì)層。

2.2.4鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片維管束組織的影響 在3種鹽處理下，主脈維管束直徑、花環(huán)組織厚度、木質(zhì)部面積隨著EC值的增加呈現(xiàn)逐步降低的變化趨勢(shì)(圖7)，韌皮部面積隨著EC值的增加呈現(xiàn)低EC值顯著升高、高EC值顯著降低的變化趨勢(shì)。

圖7 鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片維管束組織的影響Fig.7 Effects of salt stress on leaf vascular tissue of Bromus inermis seedlings

EC值為5 ms·cm-1時(shí)，A，C鹽處理下的主維管束直徑較CK分別顯著降低了10.54%，9.34%(P<0.05)，B鹽處理與CK并無(wú)顯著性差異；當(dāng)EC值≥10 ms·cm-1時(shí)，3種鹽處理較CK均顯著降低(P<0.05)；在EC值為20 ms·cm-1時(shí)，A，B兩種鹽處理下的主維管束直徑受抑制程度顯著高于其他EC值處理，分別較CK顯著降低了25.13%和21.78%(P<0.05)。

在EC值為5 ms·cm-1時(shí)，3種鹽處理下的植物葉片花環(huán)細(xì)胞厚度與CK相比均無(wú)顯著差異，在EC值為10 ms·cm-1時(shí)，C鹽處理與CK相比無(wú)顯著差異，但A，B鹽處理顯著抑制了花環(huán)細(xì)胞厚度，分別較CK顯著降低了28.57%和24.55%(P<0.05)。A，B鹽處理下花環(huán)細(xì)胞厚度在EC為20 ms·cm-1時(shí)受抑制程度顯著高于其他EC值處理，分別較CK顯著降低了39.39%和30.35%(P<0.05)，當(dāng)3種鹽處理EC值相同時(shí)，A鹽處理下的花環(huán)細(xì)胞厚度均小于其他兩種鹽處理。

A，B鹽處理在所有EC值下的木質(zhì)部面積較CK均顯著降低(P<0.05)。EC值為5 ms·cm-1時(shí)，A，B鹽處理下的木質(zhì)部面積與CK相比顯著降低了23.60%和21.81%(P<0.05)，C鹽處理與CK相比無(wú)顯著差異。A，B鹽處理在EC值為20 ms·cm-1時(shí)受到顯著抑制且分別較CK顯著降低了39.39%，30.35%(P<0.05)。

在EC值為5 ms·cm-1時(shí)，A鹽處理下的韌皮部面積與CK相比無(wú)顯著差異，在B，C鹽處理時(shí)受到顯著促進(jìn)作用且分別較CK顯著增加了24.31%，30.39%(P<0.05)。A鹽處理對(duì)韌皮部面積的促進(jìn)作用顯著高于B，C兩種鹽，較CK顯著增加了22.66%(P<0.05)。在EC值為20 ms·cm-1時(shí)，A鹽處理與CK并無(wú)顯著差異，B鹽處理對(duì)韌皮部面積的抑制作用最強(qiáng)，較CK顯著降低了39.24%(P<0.05)。

3 討論

3.1 鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥幼苗葉片形態(tài)的影響

鹽脅迫主要是通過(guò)滲透脅迫和離子毒害作用來(lái)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，使植物在外部形態(tài)上表現(xiàn)出受害癥狀。葉是植物進(jìn)行同化功能的器官，也是對(duì)周?chē)h(huán)境變化反映最直接的器官[9]。葉片在鹽脅迫下會(huì)發(fā)生失水卷曲、枯黃、表面出現(xiàn)鹽癍等鹽害癥狀，通過(guò)觀測(cè)鹽害癥狀程度的大小，可直觀的評(píng)定植物耐鹽能力的強(qiáng)弱[27]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，無(wú)芒雀麥幼苗葉片鹽害損傷程度隨EC值的增加而逐漸加重，且葉片在高EC值下出現(xiàn)鹽害現(xiàn)象的時(shí)間早于低EC值，在高EC值下，堿性鹽C對(duì)葉片的傷害明顯高于中性鹽A和B，說(shuō)明堿性環(huán)境會(huì)加劇鹽離子對(duì)植物的脅迫作用，這與章英才的研究結(jié)果一致[28]。

植物為了適應(yīng)一定程度的鹽堿環(huán)境，通常葉片的形態(tài)特征會(huì)發(fā)生改變，往往會(huì)通過(guò)葉片卷曲或減小葉片長(zhǎng)度的方式來(lái)適當(dāng)減少葉面積，進(jìn)而降低植物葉片的蒸騰速率[29]。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，低EC值會(huì)促進(jìn)葉片長(zhǎng)度增加以增加對(duì)光能的捕獲，在高EC值下，葉片會(huì)選擇葉長(zhǎng)變短的生存方式，從而造成葉面積的減少進(jìn)而降低植物葉片的蒸騰速率。

本研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)芒雀麥單株綠葉數(shù)受到鹽脅迫的影響，且單株綠葉數(shù)隨著EC值的升高顯著降低。在EC值為10 ms·cm-1時(shí)，C鹽處理比A，B兩種中性鹽更顯著減少了單株綠葉數(shù)，說(shuō)明在同等EC值鹽脅迫下，堿性鹽比中性鹽對(duì)植物的損傷更大，此時(shí)無(wú)芒雀麥不僅受到離子毒害和滲透脅迫的影響[30]，還受到pH值對(duì)植株生長(zhǎng)的抑制作用[31]。植物在鹽堿生境中，禾本科植物主要通過(guò)抑制植株生物量的增加和分蘗能力從而影響單株綠葉數(shù)[32]。鹽脅迫不僅會(huì)加速植物提前完成物候期，導(dǎo)致葉片早衰，還會(huì)因?yàn)闈B透脅迫使葉片失水導(dǎo)致枯萎死亡[33]，本研究發(fā)現(xiàn)高EC值下無(wú)芒雀麥葉片損傷程度加大，枯黃率較CK顯著增加。

3.2 鹽脅迫對(duì)無(wú)芒雀麥葉片解剖結(jié)構(gòu)的影響

葉片解剖結(jié)構(gòu)可以體現(xiàn)植物在逆境環(huán)境下所選擇的適應(yīng)性類(lèi)型，是探究植物生態(tài)適應(yīng)性的基礎(chǔ)[1,34-35]。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植物的耐鹽性與葉片解剖結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)[36-37]。李芳蘭[38]等人認(rèn)為，在鹽脅迫下，葉片細(xì)胞直徑和細(xì)胞間隙減小，從而使表皮細(xì)胞、中脈厚度減小。張霞[39]發(fā)現(xiàn)象草(PennisetumpurpureumSchumach)葉片組織細(xì)胞在高濃度鹽生環(huán)境中受到滲透脅迫而失水變小，導(dǎo)致細(xì)胞排列稀疏以及葉片厚度減小。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在EC值為5 ms·cm-1時(shí)，A，B鹽處理下的中脈厚度較CK顯著增加，說(shuō)明低EC值鹽脅迫會(huì)促進(jìn)葉片生長(zhǎng)發(fā)育。當(dāng)EC值>5 ms·cm-1時(shí)，中脈厚度隨EC值的增加而逐步降低，于EC值為20 ms·cm-1時(shí)受到顯著抑制，且抑制程度顯著大于其他EC值處理。在相同EC值的鹽脅迫下，B鹽處理下的葉片中脈厚度均顯著大于A鹽處理，說(shuō)明A鹽的抑制作用明顯高于B鹽。

葉片組織在應(yīng)對(duì)鹽脅迫時(shí)有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)和適應(yīng)能力，通常會(huì)調(diào)節(jié)角質(zhì)層和葉片厚度來(lái)適應(yīng)輕度鹽脅迫環(huán)境，進(jìn)而保護(hù)植物，這種變化在一定程度上減少了葉片水分的蒸騰，提高了葉片的保水性，是植物的一種適應(yīng)性的反應(yīng)[40]。角質(zhì)層主要能夠減少葉片水分流失而達(dá)到一定程度上的保水作用，因此，角質(zhì)層越厚，植物的保水能力和抗性越強(qiáng)[41]。鹽脅迫可能會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞加速細(xì)胞壁物質(zhì)如角質(zhì)、木栓質(zhì)、木質(zhì)素等的合成，從而增加角質(zhì)層厚度[42]。本研究結(jié)果表明：3種鹽處理在所有EC值時(shí)均能促進(jìn)無(wú)芒雀麥葉片上表皮角質(zhì)層厚度的增加，說(shuō)明無(wú)芒雀麥幼苗在鹽脅迫下會(huì)通過(guò)增加角質(zhì)層厚度來(lái)減小蒸騰作用，以避免在鹽脅迫壞境下葉片內(nèi)水分的過(guò)度散失。在EC值為5 ms·cm-1時(shí)，3種鹽處理的上表皮角質(zhì)層厚度均達(dá)到最高值，并且C鹽處理顯著高于A鹽處理；當(dāng)EC值>5 ms·cm-1時(shí)，EC值的增加降低了上表皮角質(zhì)層厚度，這可能由于在高EC值下，幼苗生長(zhǎng)發(fā)育受到顯著抑制且葉片上表皮細(xì)胞活性降低，導(dǎo)致合成分泌脂類(lèi)和碳水化合物的能力降低，進(jìn)而影響角質(zhì)層的生成[43]。

植物葉片中有發(fā)達(dá)的維管束組織和維管束鞘細(xì)胞。維管束鞘細(xì)胞是光合作用暗反應(yīng)發(fā)生、吸收合成有效營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要場(chǎng)所[44]，同時(shí)維管束鞘細(xì)胞與葉肉細(xì)胞間存在大量胞間連絲，有利于兩者之間的物質(zhì)交換和運(yùn)輸，可保證植物水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的正常輸運(yùn)以及保水、貯水功能的良好運(yùn)行[45]。趙海燕等[46]通過(guò)NaCl脅迫海島棉(GossypiumbarbadenseL.)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，維管束組織面積在NaCl處理下隨處理時(shí)間的增加而逐步變小。而本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在3種鹽處理下，主維管束直徑、花環(huán)細(xì)胞厚度、木質(zhì)部面積均隨著EC的增加而逐步降低。說(shuō)明鹽脅迫會(huì)抑制葉片維管束組織的發(fā)育，且抑制程度與脅迫時(shí)間以及脅迫程度顯著相關(guān)。陳旭等[47]通過(guò)研究不同鹽漬土生境下的樹(shù)種葉片解剖結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，輕度鹽堿下的樹(shù)種各項(xiàng)葉脈解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)均最大，而重度鹽堿生境下的樹(shù)種葉片木質(zhì)部、韌皮部面積均最小，說(shuō)明在低鹽脅迫下，有利于相應(yīng)植物葉片的生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)葉片發(fā)育出更大的中脈厚度和較發(fā)達(dá)的維管束組織。洪文君等[48]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鹽濃度高于0.5%時(shí)，竹柳(Salixspp.)幼苗根部輸導(dǎo)組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)不正常，木質(zhì)部組織生長(zhǎng)發(fā)育受限導(dǎo)致竹柳吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存養(yǎng)分和水分的能力降低。本研究也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)EC值為5 ms·cm-1時(shí)，B，C鹽處理下顯著增加韌皮部面積，且在EC值為20 ms·cm-1時(shí)顯著抑制了維管束組織的發(fā)育，此時(shí)無(wú)芒雀麥幼苗葉片各項(xiàng)葉脈解剖結(jié)構(gòu)指標(biāo)均低于其他EC值處理。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，‘烏蘇一號(hào)’無(wú)芒雀麥幼苗葉片形態(tài)特征隨EC值的變化而發(fā)生較大變化。低EC值會(huì)促進(jìn)葉片長(zhǎng)度增加進(jìn)而增加對(duì)光能的捕獲，在高EC值下葉片變短；葉片在高EC值下出現(xiàn)鹽害現(xiàn)象早于低EC值，且高EC值下葉片損傷程度加大；鹽脅迫會(huì)顯著增加上表皮角質(zhì)層厚度以減少蒸騰速率，且鹽脅迫對(duì)上表皮角質(zhì)層的抑制作用大于對(duì)下表皮角質(zhì)層；EC值為5 ms·cm-1時(shí)會(huì)促進(jìn)韌皮部生長(zhǎng)以增加對(duì)養(yǎng)分的吸收能力，EC值為20 ms·cm-1時(shí)顯著抑制維管束組織的發(fā)育。綜上所述，EC值<10 ms·cm-1時(shí)，堿性鹽比中性鹽更促進(jìn)無(wú)芒雀麥葉片各項(xiàng)指標(biāo)的增長(zhǎng)，當(dāng)EC值>10 ms·cm-1時(shí)，堿性鹽對(duì)幼苗的抑制作用顯著大于中性鹽。