外源鈣離子對鹽脅迫下盆栽佛甲草的生長影響

王雪娟，張雪平，吳燕，連紅燕，聶慧

（安徽科技學院城建與環(huán)境學院，安徽鳳陽233100）

外源鈣離子對鹽脅迫下盆栽佛甲草的生長影響

王雪娟，張雪平，吳燕，連紅燕，聶慧

（安徽科技學院城建與環(huán)境學院，安徽鳳陽233100）

本論文通過盆栽實驗法測定了不同濃度鈣離子在一定鹽脅迫下佛甲草生長狀況影響的生理指標.結果表明，在一定鹽濃度下，隨著鈣離子濃度的不斷增加，植株的生理指標分別呈現(xiàn)出相對含水量先降低后升高、葉綠素含量先升高后降低、質(zhì)膜相對透性先不變后降低、脯氨酸含量先不變后降低、丙二醛含量先降低后升高等現(xiàn)象.

佛甲草；鈣離子；氯化鈉；生理指標

佛甲草（SedumlineareThunb.），又名細葉景天，景天科景天屬多年生肉質(zhì)草本植物，株高10-20cm，莖纖細而光滑，柔軟，匍匐生長，著地部分節(jié)上生根.葉呈線狀披針形，葉色翠綠，有光澤；花期5-6月，果期6-7月，原野生于我國東北及日本的山坡或巖石上，莖纖細而光滑，肉質(zhì)多汁，柔軟；匍匐生長.葉三片輪生，長圓形，亮綠有光澤[1].

佛甲草是優(yōu)良的地被植物，它不僅生長快，擴展能力強，而且根系縱橫交錯，與土壤緊密結合，能防止表土被雨水沖刷，是一種理想的綠化植物.它的耐陰能力也較強，在園林綠地中可以與喬木、花灌木等配置在一起，在蔽蔭度為70%以上的樹叢下仍然能夠生長良好.佛甲草也可以生長在屋頂較薄的基質(zhì)上(3—5cm)，作為屋頂綠化材料，且能抗高溫，具有理想的效果.夏季屋頂溫度高達60℃，它亦能承受，基本不用澆水.而在冬季寒冷的北方，嚴寒時基質(zhì)凍結，佛甲草會呈休眠狀態(tài).開春后氣溫回升，很快又能萌發(fā)，恢復生機.佛甲草長成后無需修剪，很少有病蟲害，自然成型，四季常綠[2].

目前在城市綠化中佛甲草優(yōu)良的特性越來越受到園林綠化工作者和城市居民的重視和青睞.但同時，對地被植物抗逆性機理等生理特性認識的不足也逐漸成為地被植物開發(fā)應用的限制性因素.因此，本實驗通過人工控制在不同濃度Ca2+對一定鹽濃度下佛甲草各生理生化指標的分析和測定，是為探索Ca2+對佛甲草在鹽害情況下的緩解作用，提高其耐鹽能力，探討該種植物可能的抗鹽機理和最適緩解濃度，并通過對該植物幾種生理生化指標的分析，探討各指標用于不同種地被之間植物抗鹽性比較的可行性，為佛甲草在如今鹽漬化日益嚴重的土壤中適應及生長能力提供了理論依據(jù)，并為建立地被植物抗鹽性評價體系提供借鑒.

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗材料佛甲草來源于安徽科技學院種植園花卉實習基地.

1.2 試驗主要儀器

電導率儀（DDS-11A）、循環(huán)式真空泵（SHB-B95）、低速離心機（TGL-16G）、磁力加熱攪拌器（78-1）、生化培養(yǎng)箱（LRH-150）恒溫水浴鍋（HH-S）、數(shù)顯電熱干燥箱（202-A）、751分光光度計分光光度計、電子天平、電子分析天平等.

1.3 試驗主要藥品

甲苯、95%乙醇、磷酸、磺基水楊酸、冰乙酸、酸性茚三酮、三氯乙酸、L—脯氨酸、2—硫代巴比妥酸、2,3,5-三苯基氯化四氮唑、蒽酮、80%丙酮.

1.4 實驗設計

1.4.1 實驗設計

通過預實驗處理，特選定鹽濃度最適的一組進行研究.實驗組：鹽濃度為A:100mmol/L，鈣離子濃度梯度為B0:0 mmol/L、B1:3mmol/L、B2:6mmol/L、B3:9mmol/L、B4:12mmol/L，每組重復三次，共30盆，3個區(qū)組.

1.4.2 實驗準備

2012年4月14日培養(yǎng)佛甲草幼苗，力求它們生長狀況達到一致，選擇顆粒細致的河沙淘洗至純凈曬干，裝置于干凈塑料袋中備用.

4月17日從安徽科技學院西區(qū)種植園選出生長狀況大致相同的幼苗，分株于30個規(guī)格相同的營養(yǎng)缽里，每個營養(yǎng)缽里分別盛放900g的細沙，之后通過每日澆清水養(yǎng)苗一周，以備待用.

1.4.3 實驗方法

4月25日第一次澆營養(yǎng)液100ml，之后至5月26日每隔兩日按實驗設計的組別編號澆灌營養(yǎng)液，處理期間其他養(yǎng)護同常規(guī)管理，6月1日至5日進行生理指標測定，通過測定佛甲草植株的各項生理生化指標，表明佛甲草在相同外界條件下，受到鹽脅迫的植株在不同鈣離子濃度緩解的效應亦有不同.

1.5 測定方法

1.5.1 生長觀察

通過目測法，將佛甲草各處理組植株的生長狀況分為3個等級：生長良好、輕度生長不良、中度生長不良.

1.5.2 生理性狀的測定[3-5]

相對含水量的測定采用加熱烘干發(fā)；葉綠素的含量測定采用分光光度法；質(zhì)膜相對透性測定采用電導儀法測定；脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法測定；采用巴比妥酸法測定丙二醛含量.

2 結果與分析

2.1 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草生長特性的影響

伴隨鈣離子濃度的不斷變化，經(jīng)過近一個月的處理后，植株的生長狀況分別呈現(xiàn)B0、B1中度生長不良,出現(xiàn)大部分萎蔫；B2輕度生長不良小部分生長萎蔫；B3、B4生長良好.

2.2 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草葉片相對含水量的影響

由于植物處于“土壤—植物—大氣—水分”連續(xù)體系中，植物體內(nèi)維持一定的水分含量是植株進行生命活動的基礎，否則，植株體內(nèi)正常的生理活動就會受阻.葉片相對含水量（RWC）是植物實際含水數(shù)量占飽和含水量的百分率，是表示植物水分狀況的一個重要指標，它可以反映植物的水分虧缺程度和植株保水程度，鹽脅迫下組織相對含水量作為地被植物抗鹽性鑒定的指標應用十分普遍.

圖1 不同處理對佛甲草相對含水量的變化

由上圖所示，我們能看出，在B2（6mmol/L）組的相對水含量較高，總體呈現(xiàn)先升后降的趨勢.

2.3 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草葉片葉綠素含量的影響

葉片是植物進行光合作用的主要器官，而葉綠素是光合作用的重要細胞器，是影響植物光合作用的重要因素，葉綠素含量高低在一定程度上反映了光合作用水平.水分可以影響葉綠素的合成，從而間接影響到植物的光合作用.若葉綠素含量低，則光合作用弱，會導致植物有機物積累量減少，造成鮮重降低，生長不良.

圖2 不同處理組佛甲草葉綠素含量的變化

由圖上可以看出，圖表在B2（6mmol/L）出現(xiàn)峰值，說明在這點的鈣離子濃度對鹽脅迫下的植株有顯著的緩解作用.

2.4 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草葉片質(zhì)膜相對透性的影響

生物膜是構成細胞與其周圍環(huán)境之間或真核細胞的胞液與各種細胞器的屏障.植物組織在受到逆境傷害時，感受最敏感的是細胞膜，細胞膜是細胞與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換的主要通道.在逆境脅迫時，由于膜的功能受損或結構破壞，使其透性增大，這是膜受傷害和變性的重要標志.

圖3 不同處理對佛甲草相對電導率的變化

由上圖可以看出，植株在外在條件鹽濃度的影響下呈現(xiàn)相對透性增大，但是由于鈣離子的加入，從而改變了這種現(xiàn)象，使B2（6mmol/L）組呈現(xiàn)下降趨勢.

2.5 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草葉片脯氨酸含量的影響

在遭受到鹽脅迫時，植物體內(nèi)累積大量的脯氨酸.脯氨酸起著滲透調(diào)節(jié)作用，其積累量的大小影響著滲透調(diào)節(jié)能力，而滲透調(diào)節(jié)能力的大小與抗鹽性之間有著密切的關系，因此脯氨酸含量的變化可以反應出地被植物的抗鹽性.

圖4 不同處理對佛甲草脯氨酸含量的變化

從上圖可以看出，整幅圖在B2（6mmol/L）組為臨界點，說明在B2組積累的脯氨酸含量在降低，即抗鹽性在升高.

2.6 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草葉片MDA含量的影響

丙二醛(MDA)是膜脂過氧化作用的最終產(chǎn)物，也是反映細胞膜系統(tǒng)受害程度的重要指標.鹽脅迫下MDA積累越多，表明組織受到的傷害越大.

圖5 不同處理對佛甲草丙二醛含量的變化

由圖上可以看出，在B2（6mmol/L）鈣離子濃度，丙二醛含量最低，總體呈現(xiàn)出先升后降的趨勢.

3 結論與討論

3.1 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草生長特性的關系

抗鹽性是植物對于鹽脅迫環(huán)境的反應.但在不同濃度鈣離子的緩解作用下，同種植物會產(chǎn)生不同的外觀表現(xiàn).在本實驗中當鈣離子濃度達到B2(6mmol/L)時，佛甲草的生長表現(xiàn)為良好，而當鈣離子濃度進一步增加時，佛甲草的生長又呈現(xiàn)出輕度生長不良的現(xiàn)象，這說明鈣離子對鹽害情況下佛甲草的生長具有一定的緩解作用.

3.2 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草組織相對含水量的關系

水分是植物生長過程中的主要限制因子，同一物種在不同鹽脅迫條件下表現(xiàn)不同的形態(tài)和生理指標，可以從中了解物種對不同鹽水梯度環(huán)境的適應機制[6].我們可以看出相對含水量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，也就是說明鈣離子在B2濃度時緩解了受到鹽脅迫的佛甲草植株生長，隨著鈣離子的濃度再次增加，對植株的緩解效應有所下降.

3.3 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草葉片葉綠素含量的關系

葉綠素含量的變化對光合作用具有直接影響，鹽脅迫下葉綠素含量的變化，反映了植物對鹽脅迫的敏感性.鹽脅迫可導致葉綠素含量降低，隨著鹽脅迫強度的增加，葉綠素也隨之降解[7].從本實驗結果看，在不同鈣離子情況下佛甲草葉綠素含量總體呈現(xiàn)先升后降的趨勢，在B2組是臨界點，植株通過外援鈣離子的加入增強了對鹽的抗性，恢復了細胞膜的相對透性.

3.4 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草葉片質(zhì)膜相對透性的關系

鹽脅迫使細胞膜結構遭到破壞將引起細胞內(nèi)物質(zhì)加速向外滲透.在逆境條件下，植物體內(nèi)自由基的大量生產(chǎn)和累積能引發(fā)膜脂過氧化和脫脂化作用，造成膜脂和膜蛋白質(zhì)的損傷，從而破壞膜結構和功能，膜結構受傷害越重，電解質(zhì)含量增加越多[8].用電導率儀測定外滲液電導率的變化，可反映出質(zhì)膜受傷害的程度.此次實驗佛甲草在脅迫期間質(zhì)膜相對透性先降后升，在B2組這一臨界點，質(zhì)膜相對透性達到最低，說明鹽脅迫在此得到很好的緩解.說明其細胞膜雖在初期受到損害，但是受到鈣離子的影響而得到緩解.

3.5 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草葉片脯氨酸含量的關系

脯氨酸是植物蛋白質(zhì)的主要組成部分，當植物受到鹽脅迫時，脯氨酸可作為滲透劑參與植物的滲透調(diào)節(jié)作用，鹽脅迫會導致植物體內(nèi)脯氨酸的含量積累增加[9].本試驗結果表明，佛甲草受到鹽脅迫時，葉片中脯氨酸含量隨鈣離子濃度變化而變化，在輕度脅迫游離脯氨酸迅速積累，隨著鈣離子濃度增大而降低.在B2組為臨界點，經(jīng)此濃度鈣離子的緩解，脯氨酸含量最低，說明在6mmol/l時鈣離子的緩解效應最佳.

3.6 不同濃度鈣離子對鹽脅迫下佛甲草葉片丙二醛含量的關系

丙二醛是植物細胞膜脂過氧化物之一.有研究認為，丙二醛濃度與植物抗鹽性密切相關，輕度的鹽脅迫對丙二醛積累的影響較小，說明在一定范圍內(nèi)植物葉片對鹽脅迫具有自我生理調(diào)節(jié)能力，隨著鹽脅迫程度的加劇，脅迫時間的延長，植物葉片中過氧化物MDA的含量升高，表明鹽脅迫引起氧化作用加強，細胞膜傷害更加嚴重，對植物株體的傷害更為嚴重[10][11].本試驗的結果表明隨著鈣離子濃度升高，在B2組為臨界點，經(jīng)此濃度鈣離子的緩解，植株丙二醛含量最低，說明在6mmol/l時鈣離子的緩解效應最佳.

通過本試驗，初步了解了鈣離子對鹽脅迫下的佛甲草的緩解效應，植株在100mmol/L的鹽脅迫情況下，不同鈣離子對其生長均有一定程度的緩解效應，但在6mmol的鈣離子濃度時緩解效應最佳.但本試驗對佛甲草的研究還缺乏全面的認識，一些結論是建立在對彼此獨立的幾個指標的研究結果上，植株在養(yǎng)護過程中受到天氣、通風、光照、濕度等問題的影響，以及在測定時實驗過程中儀器方面的問題造成了個別的誤差，這些均對反映佛甲草的抗鹽機理有一定的影響.

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S668

A

1673-260X（2013）11-0010-03

安徽科技學院自然科學研究重點項目（ZRC2013368）