鹽脅迫對百棉１號與中棉所４４的影響比較

胡根海 李春平 張志勇 王清連 李成奇

摘要：以國審棉花新品種百棉１號和耐鹽棉花品種中棉所４４為試材，設(shè)置濃度分別為０．０％（對照）、０．４％、０．８％、１．２％的ＮａＣｌ溶液處理３片真葉幼苗，研究其在鹽脅迫下葉片中葉綠素含量和ＡＴＰ酶活性的變化情況，以確定耐鹽品種中棉所４４與百棉１號的苗期ＡＴＰ酶活性及葉綠素含量變化的差異所在。結(jié)果表明：①兩品種的ＡＴＰ酶活性有不同的變化特征，百棉１號波動較大，總體呈先上升后下降趨勢；而中棉所４４波動較小，鹽脅迫１２ ｄ后呈上升趨勢。②兩品種的葉綠素含量也有不同的變化特征，在０．４％濃度的鹽脅迫下，兩品種的葉綠素ａ含量變化趨勢一致，先下降后升高并恢復(fù)到對照水平；在０．８％與１．２％的鹽脅迫下，百棉１號的不同組分的葉綠素含量一直呈下降趨勢，而中棉所４４先下降然后趨于穩(wěn)定；同時兩品種葉綠素組分比例降解速度也有所不同。因此，可以把ＡＴＰ酶活性與葉綠素含量作為耐鹽材料篩選的參考指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：棉花；鹽脅迫；葉綠素；ＡＴＰ酶

中圖分類號：Ｓ５６２文獻標(biāo)識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）15－3173-04

Effects of Salt Stress on Baimian No.1 and CRI 44

ＨＵ Ｇｅｎ－ｈａｉ１，ＬＩ Ｃｈｕｎ－ｐｉｎｇ２，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ－ｙｏｎｇ１，ＷＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｌｉａｎ１，ＬＩ Ｃｈｅｎｇ－ｑｉ１

（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｅｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｘｉｎｘｉａｎｇ ４５３００３，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｃｒｏｐｓ， Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｕｒｕｍｑｉ ８３００９１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｗｉｔｈ ３ ｔｒｕｅ ｌｅａｆ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ Ｂａｉｍｉａｎ Ｎｏ．１ ａｎｄ ＣＲＩ ４４（Ｓａｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔ ｖａｒｉｅｔｙ） ｗｅｒｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ＮａＣｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（０．０％， ０．４％， ０．８％，１．２％） ｆｏｒ １５ ｄ． Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ＡＴＰ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ２ ｖａｒｉｅｔies ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＡＴＰ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｖａｒｉｅｔｙ ｄｉｆｆｅｒｅｄ， ａｓ ｔｈｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｗａｓ ｌａｒｇｅ ｉｎ Ｂａｉｍｉａｎ Ｎｏ．１， ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｆｉｒｓｔｌｙ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ； ｗｈｉｌｅ ｉｎ ＣＲＩ ４４， ｔｈｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｍａｌｌ， ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｆｔｅｒ ｂｅｉｎｇ ｔｒｅａｔｅｄ ｆｏｒ １２ ｄ． Ａ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ－ａ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｕｎｄｅｒ ０．４％ ＮａＣｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｗｈｉｃｈ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ， ｔｈｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｅｖｅｌ． Ｕｎｄｅｒ ０．８％ ａｎｄ １．２％ ＮａＣｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ Ｂａｉｍｉａｎ Ｎｏ．１ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ； ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｒｅｍａｉｎｅｄ ｓｔｅａｄｙ in CRI 44． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｄｉｆｆｅｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ． Ｔｈｕｓ ＡＴＰ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｔｈｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｓａｌｔ ｔｏｌｅｒａｎｔ ｖａｒｉｅｔｙ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｏｔｔｏｎ； ｓａｌｔ ｓｔｒｅｓｓ； ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ； ＡＴＰ ｅｎｚｙｍｅ

棉花是我國重要的經(jīng)濟作物之一，糧棉爭地的矛盾直接制約我國棉花播種面積與產(chǎn)量。在我國人多地少，糧食安全需要保障的前提下，增加棉花良田播種面積困難。棉花是耐鹽性比較強的農(nóng)作物之一，在我國沿海和內(nèi)陸鹽堿地區(qū)廣泛種植，我國有近３ ０００萬ｈｍ２的鹽堿地分布在２３個省、市、自治區(qū)。目前我國鹽堿地植棉平均產(chǎn)量１ ０５０ ｋｇ／ｈｍ２ ［１］，而一般非鹽堿地棉花產(chǎn)量黃河流域平均為３ ０５０ ｋｇ／ｈｍ２，因此鹽堿地植棉產(chǎn)量亟待提高，改良棉花新品種的耐鹽堿性是最主要的途徑。目前已有研究主要側(cè)重在鹽脅迫后的生理表現(xiàn)及抗氧化保護酶的影響方面［２，３］，但有關(guān)鹽脅迫后耐鹽品種與普通材料的ＡＴＰ酶活性及葉綠素含量的差異未見報道。本研究通過培養(yǎng)箱栽培試驗，對耐鹽棉花品種與百棉１號新品種的ＡＴＰ酶活性與葉綠素含量進行了比較，探討了不同鹽濃度脅迫下，耐鹽品種與百棉１號的差異，期望為棉花新品種的耐鹽改良提供依據(jù)。

１材料與方法

１．１材料

試驗在河南科技學(xué)院棉花研究基地進行。以河南科技學(xué)院棉花研究所培育的國審棉花新品種百棉１號以及生產(chǎn)上正在推廣的耐鹽棉花品種中棉所４４作供試材料。棉花材料于２０１０年４月２５日播種于培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)箱埋于土壤中，上沿與地面齊平，按照常規(guī)大田管理方式進行管理，在棉花的三葉期使用ＮａＣｌ溶液處理，使培養(yǎng)箱中ＮａＣｌ濃度達到０．０％（對照）、０．４％、０．８％和１．２％，取樣時期分別為２０１０年７月７、１０、１３、１６、１９與２２日。樣品取自同期棉花相同部位的全展功能葉片，剪碎混勻，每份稱?。埃?ｇ，液氮速凍后置于－８０ ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

１．２測定方法

ＡＴＰ酶活性測定，以６６０ ｎｍ下定磷法測定其無機磷含量，在６６０ ｎｍ波長下測定吸光度，酶活性高低用ＡＴＰ酶酶解產(chǎn)生的無機磷多少計算，酶活單位用每分鐘每毫克酶水解ＡＴＰ所釋放的無機磷（Ｐｉ）含量（ｎｍｏｌ）［ｎｍｏｌ（Ｐｉ）／（ｍｇ·ｍｉｎ）］表示。葉綠素含量測定方法采用可見分光光度計法［４］。

２結(jié)果與分析

２．１鹽脅迫對棉花苗期ＡＴＰ酶活性的影響

ＡＴＰ酶廣泛存在于各類植物細(xì)胞質(zhì)膜、液泡膜、光合膜和線粒體內(nèi)膜等部位，它對維持細(xì)胞的正常生理功能起著極為重要的作用［５］。從圖１可以看出，隨鹽濃度的增加，百棉１號和中棉所４４的葉片中ＡＴＰ酶活性表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。百棉１號鹽脅迫下ＡＴＰ酶活性總體呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，在０．４％、０．８％、１．２％的鹽脅迫處理后，不同鹽濃度下的酶活性變化曲線有差異；０．４％的鹽脅迫處理，在處理后３ ｄ內(nèi)ＡＴＰ酶活性迅速升高并達到峰值然后下降，在１２ ｄ后又緩慢上升；０．８％、１．２％的鹽脅迫處理，處理后３ ｄ內(nèi)略下降，之后開始上升并在處理后６ ｄ達到峰值，然后下降；１．２％的鹽脅迫處理在１２ ｄ以后葉片干枯。中棉所４４在０．４％、０．８％、１．２％ ３種濃度的鹽脅迫下，ＡＴＰ酶活性均出現(xiàn)了波動，在處理前期，波動相對較小，在處理１２ ｄ以后開始上升，０．４％、０．８％鹽脅迫處理的ＡＴＰ酶活性升高幅度明顯高于１．２％鹽脅迫處理。耐鹽材料中棉所４４的ＡＴＰ酶活性總體高于百棉１號，在脅迫１２ ｄ內(nèi)波動較小，１２ ｄ后ＡＴＰ酶活性顯著增加；而百棉１號鹽脅迫后ＡＴＰ酶活性的波動較大，先上升后下降，可見耐鹽品種與百棉１號具有不同的鹽脅迫反應(yīng)特征。

２．２鹽脅迫對棉花苗期葉綠素ａ含量的影響

由圖２可知，中棉所４４在不同濃度鹽脅迫下葉綠素ａ含量表現(xiàn)不同的變化趨勢。中棉所４４在３種不同濃度鹽脅迫后初期葉綠素ａ含量均表現(xiàn)急劇下降趨勢；其中０．４％的鹽濃度影響較小，脅迫６ ｄ后葉綠素ａ開始上升并恢復(fù)到對照水平；在０．８％與１．２％的鹽脅迫３ ｄ內(nèi)下降較多，之后基本處于平穩(wěn)走勢。百棉１號在０．４％的鹽脅迫下葉綠素ａ含量變化與中棉所４４表現(xiàn)相同趨勢；在０．８％與１．２％的鹽脅迫后葉綠素ａ含量一直處于下降趨勢；在１．２％的鹽脅迫１２ ｄ后（即７月１９號以后）葉片干枯沒有數(shù)據(jù)。對比中棉所４４與百棉１號，可見中棉所４４的葉綠素ａ的絕對含量高于百棉１號，在高濃度鹽脅迫３ ｄ后其葉綠素ａ含量趨于穩(wěn)定，而百棉１號一直處于下降趨勢，可能耐鹽材料與普通材料的葉綠素ａ有不同的鹽脅迫適應(yīng)機制。

２．３鹽脅迫對棉花苗期葉綠素ｂ含量的影響

由圖３可知，中棉所４４在不同濃度鹽脅迫下葉綠素ｂ在前期緩慢下降，在０．４％與０．８％的鹽脅迫９ ｄ后開始緩慢上升，在１．２％的鹽脅迫６ ｄ后基本趨于穩(wěn)定。百棉１號在鹽脅迫下３～９ ｄ表現(xiàn)為葉綠素ｂ含量迅速下降，在 ０．４％與０．８％的鹽脅迫９ ｄ后稍有升高后再下降，在１．２％的鹽脅迫３ ｄ后一直處于下降趨勢。比較兩個棉花品種在鹽脅迫下葉綠素ｂ的含量變化可知，中棉所４４受脅迫后影響較小，緩慢下降后再升高得到部分恢復(fù)，而百棉１號的反應(yīng)為所有的處理都是下降趨勢，表明中棉所４４可能具有更好的葉綠素ｂ合成或維持穩(wěn)定的機制。

２．４鹽脅迫對棉花苗期葉綠素（ａ＋ｂ）含量的影響

由圖４可知，中棉所４４在不同濃度鹽脅迫下葉綠素（ａ＋ｂ）表現(xiàn)不同的變化趨勢。３種濃度鹽脅迫下，中棉所４４在鹽脅迫后葉綠素（ａ＋ｂ） ３ ｄ內(nèi)均表現(xiàn)急劇下降趨勢；其中０．４％的鹽脅迫影響較小，脅迫處理６ ｄ后開始緩慢上升最后接近對照水平；在０．８％與１．２％的鹽脅迫３ ｄ后基本處于穩(wěn)定。百棉１號在不同濃度鹽脅迫后葉綠素（ａ＋ｂ）含量一直處于下降趨勢。

２．５鹽脅迫對棉花苗期葉綠素含量ａ／ｂ值的影響

由圖５可知，中棉所４４未處理樣品的葉綠素含量ａ／ｂ值和在低濃度（０．４％）的鹽脅迫下變化趨勢相似；在０．８％與１．２％的鹽脅迫后急劇下降，３ ｄ后趨于穩(wěn)定。百棉１號在３種濃度鹽脅迫下，葉綠素ａ／ｂ值都表現(xiàn)下降趨勢，在０．４％的鹽脅迫９ ｄ后葉綠素含量ａ／ｂ值趨于穩(wěn)定；在０．８％與１．２％的鹽脅迫處理后迅速下降，３ ｄ后下降趨勢變緩。兩個棉花品種在鹽脅迫下葉綠素ａ／ｂ值有差異，中棉所４４葉綠素ａ／ｂ值在０．４％的鹽濃度下受脅迫的影響較小，而百棉１號的反應(yīng)均為葉綠素ａ／ｂ值在鹽脅迫后下降。推測中棉所４４具有更高維持葉綠素ａ和葉綠素ｂ比例穩(wěn)定的機制或兩者同比例受損傷，而百棉１號鹽脅迫后葉綠素ａ／ｂ值下降反映出材料的葉綠素ａ對鹽脅迫更敏感。

３小結(jié)與討論

ＡＴＰ酶在細(xì)胞中的多少可反映出細(xì)胞當(dāng)時的生活狀態(tài)，這一技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于植物逆境生理及發(fā)育調(diào)控研究。ＡＴＰ酶可以為細(xì)胞吸收Ｋ＋和通過Ｎａ＋／Ｈ＋反向運輸為Ｎａ＋提供動力，因此ＡＴＰ酶活性對植物耐鹽性均可產(chǎn)生重要影響［6］。試驗測定結(jié)果顯示，耐鹽品種ＡＴＰ酶活性總體高于普通品種；兩品種ＡＴＰ酶活性均表現(xiàn)隨不同鹽濃度脅迫而有所變化，耐鹽品種中棉所４４的ＡＴＰ酶活性在不同鹽濃度脅迫下波動較小，１３ ｄ后在較高鹽濃度下（≥０．８％）有所升高；普通品種鹽脅迫后迅速升高后下降。比較耐鹽與普通品種可見，耐鹽材料的ＡＴＰ酶穩(wěn)定性更高，而且還具有鹽脅迫后誘導(dǎo)增加活性的能力，以保證在鹽脅迫條件下細(xì)胞的穩(wěn)定性，普通材料隨鹽脅迫時間的延長引起了ＡＴＰ酶失活或活性降低。耐鹽品種與普通材料在鹽脅迫下ＡＴＰ酶活性變化各具特征，建議可以把ＡＴＰ酶活性作為耐鹽新材料選擇的參考指標(biāo)。

鹽脅迫對棉花葉片的葉綠素含量以及組分存在顯著的影響，而葉綠素含量的下降可能是引起鹽脅迫下葉片光合作用受到抑制的重要原因之一。在鹽脅迫環(huán)境下，耐鹽品種與一般品種的葉綠素總量及葉綠素ａ、葉綠素ｂ的含量與各自對照相比均有不同程度的下降，通過對耐鹽與一般材料的葉綠素ａ含量、葉綠素ｂ含量、葉綠素（ａ＋ｂ）含量和葉綠素ａ／ｂ值分析比較，試驗結(jié)果顯示鹽脅迫不僅引起了葉綠素ａ、ｂ含量下降，而且也導(dǎo)致組分比例變化，這與之前研究的結(jié)論土壤鹽脅迫可能破壞植物葉綠體結(jié)構(gòu)，使體內(nèi)葉綠素含量下降，引起植株光合能力減弱相一致［7，8］。由葉綠素ａ／ｂ值變化可見鹽脅迫導(dǎo)致葉綠素ａ降解較葉綠素ｂ迅速。有學(xué)者認(rèn)為，低鈉鹽可以增加植物體內(nèi)葉綠素含量［9，10］，試驗未發(fā)現(xiàn)低鹽濃度對葉綠素含量有增加現(xiàn)象，可能是不同作物反應(yīng)不同。從耐鹽品種與普通品種的鹽脅迫反應(yīng)可以看出，在相同脅迫條件下，耐鹽品種葉綠素含量下降到一定程度后維持穩(wěn)定，而普通品種是持續(xù)下降。這可能暗示耐鹽品種有維持葉綠素穩(wěn)定的機制，其機制有待深入探討。從總體比較可以看到耐鹽品種中棉所４４的葉綠素各項指標(biāo)均高于普通材料，這說明不同材料葉綠素合成機制存在差異，可能耐鹽材料本身就有更高的葉綠素合成能力，葉綠素的含量可以作為參考指標(biāo)用于耐鹽材料選擇。

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