Na2CO3脅迫對(duì)蠶豆幼苗生長(zhǎng)及葉綠素含量的影響

劉霞

Na2CO3脅迫對(duì)蠶豆幼苗生長(zhǎng)及葉綠素含量的影響

劉霞

（棗莊學(xué)院生命科學(xué)系，山東棗莊，277160）

研究不同濃度（5，10，15，25 mmol/L）Na2CO3脅迫對(duì)蠶豆幼苗生長(zhǎng)及葉綠素含量等指標(biāo)的影響及作用機(jī)理。結(jié)果表明，低濃度的Na2CO3處理促進(jìn)了蠶豆幼苗鮮、干質(zhì)量增加，Na2CO3濃度超過(guò)25 mmol/L時(shí)將抑制蠶豆幼苗生長(zhǎng)。隨Na2CO3濃度的升高，蠶豆幼苗葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b的含量先升高后降低。25 mmol/L Na2CO3較嚴(yán)重地抑制了葉綠素的合成。隨著Na2CO3濃度的升高，葉綠素a/b先升高后下降，最高點(diǎn)出現(xiàn)在5 mmol/L Na2CO3處理時(shí)，15 mmol/L Na2CO3處理葉綠素a/b與對(duì)照無(wú)明顯差別，25 mmol/L Na2CO3處理葉綠素a/b比對(duì)照有所下降。

Na2CO3脅迫；蠶豆；幼苗生長(zhǎng)；葉綠素含量

土壤鹽漬化是世界農(nóng)業(yè)所面臨的越來(lái)越嚴(yán)重的問(wèn)題。根據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）和糧農(nóng)組織（FAO）不完全統(tǒng)計(jì)，全世界共有約9.5億hm2鹽堿地。我國(guó)鹽漬土壤總面積為9 918.3萬(wàn)hm2，其中現(xiàn)代鹽漬土壤約3 693.3萬(wàn)hm2，殘余鹽漬土壤為4 486.7萬(wàn)hm2，潛在鹽漬化土壤為1 733.3萬(wàn)hm2[1]。

目前我國(guó)內(nèi)陸鹽堿地蘇打鹽堿土的比重越來(lái)越大[2]。我國(guó)堿土和堿化土壤的形成，大部分與土壤中碳酸鹽的積累有關(guān)，因而堿化度普遍較高，對(duì)植物耐NaCl研究較多，而對(duì)Na2CO3脅迫研究較少，對(duì)于蠶豆的Na2CO3脅迫效應(yīng)報(bào)道較少。蠶豆（Vicia fabaL.）為豆科蝶形花亞科蠶豆屬一年生或越年生草本植物，株高30～180 cm。莖直立，四棱，中空，四角上的維管束較大，羽狀復(fù)葉，總狀花序，花蝶形，莢果，種子扁平，略呈矩圓形或近于球形，為長(zhǎng)日照作物，花果期4～5月。蠶豆有較強(qiáng)的抗鹽堿能力，在鹽堿地種植蠶豆均能獲得較好的收成。種子供食用，籽粒含粗蛋白27.9%，淀粉40.7%，賴氨酸1.7%，還含有維生素B2、鈣、磷、鐵和人體所必需的多種氨基酸。莖、葉富含氮素，其根部具根瘤菌，為良好的冬季綠肥；花、果莢、種殼、種子及葉均可入藥，有止血、利尿、解毒、消腫的功用。本試驗(yàn)從蠶豆幼苗生長(zhǎng)及葉綠素含量方面探討Na2CO3對(duì)其的脅迫效應(yīng)，以探討蠶豆對(duì)Na2CO3脅迫的適應(yīng)機(jī)制，并揭示蠶豆耐堿的可能機(jī)理，以期為進(jìn)一步利用鹽堿地種植蠶豆提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

挑選籽粒飽滿的蠶豆種子（采自棗莊學(xué)院生物園地），先用3%次氯酸鈉溶液消毒20 min，然后用自來(lái)水沖洗3次，25℃浸種4 h，催芽5 d，發(fā)芽后將其移栽于直徑20 cm，裝有蛭石具孔的塑料盆缽中，每盆定苗2株，用1/4 Hoaglang培養(yǎng)液每日澆灌，采用自然光照，晝夜溫為（30±2）/（23±2）℃，每天光照10～12 h，光強(qiáng)約800 μmol·m-2·s-1，有防雨設(shè)備。

1.2 試驗(yàn)處理

蠶豆幼苗生長(zhǎng)至20 d后進(jìn)行堿脅迫處理，即用含0，5，10，15，25 mmol/L Na2CO3的1/4 Hoagland培養(yǎng)液處理。對(duì)照用1/4 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液澆灌。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。脅迫處理在傍晚5：00～7：00進(jìn)行，堿濃度每天遞增5 mmol/L，達(dá)到終濃度為同一天，每天澆灌1次，澆灌量為蛭石持水量的2倍，以保證Na2CO3濃度的恒定。培養(yǎng)液及鹽溶液每2 d更新1次，處理6 d后（以達(dá)到終濃度算起），采樣測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。每個(gè)指標(biāo)測(cè)定3次重復(fù)，結(jié)果取平均值。

1.3 試驗(yàn)方法

①幼苗鮮、干質(zhì)量，有機(jī)、無(wú)機(jī)干質(zhì)量及肉質(zhì)化程度的測(cè)定 取出蠶豆幼苗，用吸水紙吸干多余水分，從根莖結(jié)合部將其分開(kāi)，分別稱鮮質(zhì)量，然后于105℃烘箱中殺青10 min，80℃烘至恒重后再分別稱根和地上部干質(zhì)量，稱取一定量干材料于馬福爐中500℃灰化，使材料變?yōu)榘咨珵橹?，稱量灰分（無(wú)機(jī)物干質(zhì)量）[3]。有機(jī)干質(zhì)量=干質(zhì)量-無(wú)機(jī)物干質(zhì)量。肉質(zhì)化程度（%）=鮮質(zhì)量/干質(zhì)量×100%[4]。

②葉綠素含量的測(cè)定 參考張志良等[4]的方法，取待測(cè)葉片，用蒸餾水洗干凈，再用吸水紙吸干后，用直徑約5.5 mm的打孔器打下5～10片葉放入試管中，加入5 mL 80%的丙酮，5 mL二甲基亞砜，蓋好塞子，搖勻，于65℃保溫提取直至葉片變白為止，冷卻后，用80%的丙酮將提取液定容至25 mL，分別測(cè)663 nm和645 nm處的吸光度，用下列公式分別計(jì)算葉綠素a、葉綠素b以及總?cè)~綠素的量[5～6]：Chla＝12.7A663-2.69A645；Chlb＝22.9A645-4.68A663；Chl（a+b）＝8.02A663+20.21A645。

2 結(jié)果與分析

2.1 Na2CO3脅迫對(duì)蠶豆幼苗鮮質(zhì)量的影響

如圖1所示，不同Na2CO3處理6 d后，5 mmol/L Na2CO3處理蠶豆幼苗生長(zhǎng)最好，鮮質(zhì)量最大，顯著高于對(duì)照 （P＜0.05），為對(duì)照的172.5%；10，25 mmol/L Na2CO3處理時(shí)，鮮質(zhì)量均高于對(duì)照，分別為對(duì)照的140.7%和137.9%；25 mmol/L Na2CO3處理時(shí)，鮮質(zhì)量雖下降但與對(duì)照相比無(wú)顯著差異（P＞0.05），由此可見(jiàn)，蠶豆可以耐受一定范圍內(nèi)的堿度，低濃度的Na2CO3處理促進(jìn)了蠶豆幼苗生長(zhǎng)，Na2CO3濃度超過(guò)25 mmol/L時(shí)將抑制蠶豆幼苗生長(zhǎng)。

2.2 Na2CO3脅迫對(duì)蠶豆幼苗干質(zhì)量、有機(jī)干質(zhì)量和無(wú)機(jī)干質(zhì)量的影響

與鮮質(zhì)量相似，在5 mmol/L Na2CO3處理下，蠶豆的干質(zhì)量、有機(jī)干質(zhì)量和無(wú)機(jī)干質(zhì)量達(dá)最大值，明顯高于對(duì)照（P＜0.05），分別為對(duì)照的176.2%，175.7%和178.3%。10，15 mmol/L Na2CO3處理時(shí)，干質(zhì)量為對(duì)照的142.1%和134.9%，有機(jī)干質(zhì)量和無(wú)機(jī)干質(zhì)量均比對(duì)照有一定程度的增加，但差異不顯著；25 mmol/L Na2CO3處理時(shí)，干質(zhì)量、有機(jī)干質(zhì)量、無(wú)機(jī)干質(zhì)量仍稍有增加（圖2），但無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

2.3 Na2CO3脅迫對(duì)蠶豆幼苗地上部分肉質(zhì)化程度的影響

如圖3所示，15 mmol/L Na2CO3處理促進(jìn)蠶豆幼苗肉質(zhì)化，植物體沒(méi)有缺水傷害發(fā)生，說(shuō)明蠶豆有一定的稀鹽能力。25 mmol/L Na2CO3處理使蠶豆幼苗肉質(zhì)化程度明顯下降。這說(shuō)明Na2CO3濃度高到一定程度時(shí)，蠶豆就會(huì)出現(xiàn)生理失水現(xiàn)象。

2.4 Na2CO3脅迫對(duì)蠶豆幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素是光合作用得以進(jìn)行的重要物質(zhì)之一，其含量的變化是光合速率以及植株受環(huán)境因素影響的重要反映。由圖4可見(jiàn)，Na2CO3脅迫處理6 d后，在Na2CO3濃度為5和10 mmol/L時(shí)，蠶豆葉片顏色濃綠，葉綠素總量增加 ，分別為對(duì)照的127.27%和138.18%，Na2CO3濃度為15 mmol/L時(shí)，蠶豆葉片顏色與對(duì)照相比變化不明顯，均呈現(xiàn)綠色。而當(dāng)Na2CO3濃度為25 mmol/L時(shí)，少部分底部葉片呈現(xiàn)輕微的萎蔫發(fā)黃，葉綠素含量為對(duì)照的81.82%，且差異顯著（P＜0.05）。這表明25 mmol/L Na2CO3較嚴(yán)重地抑制了葉綠素的合成或促進(jìn)了葉綠素的分解。

由圖4可見(jiàn)，葉綠素a含量在5 mmol/L Na2CO3處理時(shí)比對(duì)照略有升高但差異不顯著（P＞0.05）。10 mmol/L Na2CO3處理時(shí)比對(duì)照含量高且差異顯著（P＜0.05）。15 mmol/L Na2CO3處理與對(duì)照相比差別不明顯（P＞0.05），而25 mmol/L Na2CO3處理時(shí)比對(duì)照略有下降，差異不顯著（P＞0.05）。

葉綠素b含量的變化趨勢(shì)基本與葉綠素a相似，在10 mmol/L Na2CO3處理與對(duì)照相比升高明顯，差異顯著（P＜0.05）。但15，25 mmol/L Na2CO3處理與對(duì)照差異不明顯（P＞0.05)。

圖1 Na2CO3處理6 d后蠶豆幼苗整株鮮質(zhì)量變化

圖2 Na2CO3處理6 d后蠶豆幼苗整株干質(zhì)量、有機(jī)干質(zhì)量和無(wú)機(jī)干質(zhì)量的變化

圖3 Na2CO3處理6 d后蠶豆植株肉質(zhì)化程度變化

Na2CO3脅迫下蠶豆幼苗葉綠素a/b隨著Na2CO3濃度的升高先升高后下降（圖5），5 mmol/L Na2CO3處理時(shí)，葉綠素a/b比對(duì)照略有升高，但差異不顯著（P＞0.05）。在10、15 mmol/L Na2CO3處理時(shí)，葉綠素a/b與對(duì)照相比雖有所下降，但差異不顯著 （P＞0.05）。25 mmol/L Na2CO3處理時(shí)葉綠素a/b低于對(duì)照，且與對(duì)照差異顯著（P＜0.05）。

圖4 Na2CO3處理6 d后蠶豆植株葉綠素含量變化

圖5 Na2CO3處理6 d后蠶豆植株葉綠素a/b的變化

3 小結(jié)與討論

用15 mmol/L Na2CO3處理6 d后，蠶豆幼苗不但沒(méi)有受到傷害，反而還促進(jìn)了鮮干質(zhì)量、有機(jī)無(wú)機(jī)質(zhì)量、肉質(zhì)化程度、葉綠素含量等基本生理指標(biāo)，說(shuō)明蠶豆具有較強(qiáng)的耐堿能力。但是，在高濃度25 mmol/L Na2CO3的處理下，蠶豆幼苗生長(zhǎng)受到了抑制。

Na2CO3脅迫下蠶豆葉片發(fā)生黃化，且隨堿濃度遞增更加明顯，Chla、Chlb、Chl（a+b）的含量先升高后降低。說(shuō)明低濃度Na2CO3可能促進(jìn)蠶豆幼苗中葉綠素的合成，也可能與Na2CO3脅迫限制了蠶豆幼苗葉面積的增大有關(guān)[7]。Na2CO3濃度為15 mmol/L時(shí)，蠶豆葉片顏色與對(duì)照相比變化不明顯。25 mmol/L Na2CO3嚴(yán)重抑制了葉綠素的合成。

研究認(rèn)為Chla/Chlb的變化能反映葉片光合能力大小，Chla/Chlb比值越大光合能力越強(qiáng)，隨著Na2CO3濃度的升高，Chla/Chlb先升高后下降，最高點(diǎn)出現(xiàn)在5 mmol/L Na2CO3處理時(shí)，15 mmol/L Na2CO3處理葉綠素a/b與對(duì)照無(wú)明顯差別，25 mmol/L Na2CO3處理葉綠素a/b比對(duì)照有所下降，說(shuō)明高濃度Na2CO3使蠶豆光合能力降低。

[1]王寶山.逆境植物學(xué)[M].濟(jì)南：山東師范大學(xué)出版社，2004.

[2]吳成龍，尹金來(lái)，徐陽(yáng)春，等.堿脅迫對(duì)菊芋幼苗生長(zhǎng)及其光合作用和抗氧化作用的影響[J].西北植物學(xué)報(bào)，2006，26（3）：447-454.

[3]楊明峰，楊超，侯文蓮，等.NaCl和KCl脅迫對(duì)堿蓬根和地上部分生長(zhǎng)的效應(yīng)[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2002，3，17（1）:68-71.

[4]張志良.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985.

[5]李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)（1版）[M].北京：高等教育出版社，2000：260-261.

[6]鄒奇.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000：161-162，110-113.

[7]惠紅霞，許興，李守明.鹽脅迫抑制枸杞光合作用的可能機(jī)理[J].生態(tài)學(xué)雜志，2004，23（1）：5-9.

Effects of Na2CO3Stress on Growth and Chlorophyll Content of Vicia faba L.

LIU Xia
(Department of Life Science,Zaozhuang Colloge,Zaozhaung,Shandong 277160)

Four groups of young seedlings ofVicia fabaL.were treated with 5,10,15 and 25 mmol/L Na2CO3for 6 days, respectively.The fresh weight and dry weight,chlorophyll content and other physiological indices were measured.The main results showed that low concentration of Na2CO3promotes the fresh weight and dry weight ofVicia fabaL.,and high concentration of Na2CO3(25 mmol/L)inhibits its growth.Content of chlorophyll a,b,and a+b increased with the increase of Na2CO3concentration.And then decreased under the treatment with 25 mmol/L Na2CO3.Chlorophyll a/b increased significantly,it reached the peak value at 15 mmol/L Na2CO3concent and then decreased at 25 mmol/L Na2CO3concent.

Na2CO3stress;Vicia fabaL.;Growth of seedlings;Content of chlorophyll

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.12.009

劉霞（1974-），女，實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要從事植物抗性生理研究，電話：0632-6065196，E-mail：liuxia@uzz.edu.cn

2010-01-06